חלבונים מבניים משמשים בעיקר כבוני מתיחה בתאים וברקמות. לרוב אין להם שום תפקוד אנזימטי, ולכן הם בדרך כלל לא מפריעים לתהליכים מטבוליים. חלבונים מבניים בדרך כלל יוצרים סיבים ארוכים ומעניקים z. B. רצועות, גידים ועצמות כוחם ותנועתיותם, ניידותם. כמה סוגים שונים של חלבונים מבניים מהווים כ- 30% מכל החלבונים המופיעים בבני אדם.
מהו החלבון המבני?
חלבונים, המעניקים לרקמה בעיקר את המבנה ואת עמידותה לדמעות, מסוכמים תחת המונח חלבונים מבניים. חלבונים מבניים מאופיינים בכך שלרוב הם אינם מעורבים בתהליכים מטבוליים אנזימטיים-קטלטיים.
סקלרופרוטאינים, הנחשבים בין החלבונים המבניים, יוצרים בדרך כלל מולקולות שרשרת ארוכות בצורה של חיבור חומצות אמינו יחד, שכל אחת מהן קשורה זו לזו באמצעות קשרי פפטיד. לחלבונים מבניים לעיתים קרובות יש רצפים של חומצות אמינו חוזרות המאפשרות למולקולות מבנים משניים וטריוניים מיוחדים כמו מסייעים כפולים או משולשים, מה שמוביל לחוזק מכני מסוים. חלבונים מבניים חשובים וידועים הם z. B. קרטין, קולגן ואלסטין. קרטין הוא אחד החלבונים המרכיבים את הסיבים המעניקים מבנה לעור (אפידרמיס) כמו גם שיער וציפורניים.
עם למעלה מ- 24% מכל החלבונים המופיעים בגוף האדם, קולגן מהווה את הקבוצה הגדולה ביותר של חלבונים מבניים. מה שמדהים בקולגן הוא שכל חומצה אמינית שלישית היא גליצין והרצף גליצין-פרולין-הידרוקסיפרולין מצטבר. הקולאגנים העמידים בדמעות הם המרכיבים החשובים ביותר של עצמות, שיניים, רצועות וגידים (רקמת חיבור). בניגוד לקולגנים, שבקושי נמתחים, אלסטין מעניק לרקמות מסוימות את היכולת למתוח. אם כן אלסטין הוא מרכיב חשוב בריאות, בדפנות כלי הדם ובעור.
פונקציה, אפקט ומשימות
מחלקות שונות של חלבונים נחלות תחת המונח חלבון מבני. המשותף לכל החלבונים המבניים הוא שתפקידם העיקרי הוא לתת מבנה וחוזק לרקמה בה הם נמצאים. נדרש מגוון רחב של תכונות מבניות הכרחיות. קולגן, המהווים את החלבון המבני ברצועות ובגידים, הם עמידים ביותר לדמעות, מכיוון שהרצועות והגידים נחשפים ללחצים גבוהים מבחינת עמידות לדמעות.
כמרכיב בעצמות ובשיניים, הקולגן חייב להיות מסוגל ליצור מבנים חסרי שבירה. בנוסף להתנגדות לדמעות, רקמות גוף אחרות זקוקות לגמישות מיוחדת בכדי להיות מסוגלות להסתגל לתנאים המתאימים. חלבונים מבניים, השייכים לקבוצת האלסטינים, ממלאים משימה זו. ניתן למתוח אותם ובמידה מוגבלת הם דומים לסיבים אלסטיים בבד. האלסטינים מאפשרים התאמת נפח מהירה בכלי הדם, הריאות ועורות וממברנות שונים העוטפים איברים ונאלצים להתמודד עם גודל האיברים המשתנה. גם בעור אנושי, קולגן ואלסטינים משלימים זה את זה בכדי להבטיח הן את המוצקות ואת היכולת להזיז את העור.
בעוד שקולגנים ברצועות ובגידים בעיקר מבטיחים חוזק מתיחה בכיוון מסוים, קראטין, שהם חלק מציפורני הציפורניים והציפורניים, חייב להבטיח חוזק שטוח (דו ממדי). סוג אחר של חלבונים מבניים מורכב מכביכול חלבונים מוטוריים, המהווים את המרכיב העיקרי בתאי השריר. למיוזין וחלבונים מוטוריים אחרים יש יכולת להתכווץ כתוצאה מגירוי עצבי מסוים, כך שהשריר מתקצר באופן זמני תוך כדי שימוש באנרגיה.
חינוך, אירועים ונכסים
חלבונים מבניים, כמו חלבונים אחרים, מסונתזים בתאים. התנאי הנדרש הוא כי מובטחת אספקת חומצות האמינו המקבילות. ראשית, מספר חומצות אמינו מקושרות ליצירת פפטידים ופוליפפטידים. חלקים אלה של חלבון מורכבים על גבי תכנית הרשת האנדופלמטית הגסה ליצירת חלקים גדולים יותר ואז ליצירת מולקולת חלבון שלמה.
חלבונים מבניים שצריכים לבצע פונקציות מחוץ לתאים במטריקס החוץ תאי מסומנים ומועברים לחלל החוץ תאי על ידי אקסוציטוזה באמצעות שלפוחית הפרשה. המאפיינים הנדרשים של החלבונים המבניים מכסים ספקטרום רחב בין חוזק מתיחה לגמישות. חלבונים מבניים בדרך כלל מתרחשים רק כחלק מרקמות, כך שלא ניתן למדוד בקלות ישירות את ריכוזם. אי אפשר לתת ריכוז אופטימלי.
מחלות והפרעות
המשימות המורכבות שעל חלבונים מבניים שונים לנקוט בהן מובילות לציפייה שתופעות תקלות יכולות להוביל גם להפרעות ותסמינים. זה יכול גם להוביל לתקלות בתוך שרשרת הסינתזה מכיוון שמספר גדול של אנזימים וויטמינים נדרשים לצורך הסינתזה.
ההפרעות הבולטות ביותר מתעוררות כאשר לא ניתן לסנתז את החלבונים המתאימים בגלל אספקת תת חומצות אמיניות. את רוב החומצות האמיניות הנדרשות ניתן לסנתז על ידי הגוף עצמו, אך לא את חומצות האמינו החיוניות שיש להכניס מבחוץ בצורה של מזון או תוספי תזונה. אפילו עם אספקה נאותה של חומצות אמינו חיוניות, ניתן להפריע לספיגה במעי הדק בגלל מחלות או בגלל רעילים שנבלעו או כתופעת לוואי של תרופות מסוימות ולגרום למחסור. מחלה ידועה, גם אם נדירה, בהקשר זה היא ניוון שרירים של דושן.
המחלה נגרמת על ידי פגם גנטי בכרומוזום ה- X, ולכן רק גברים נפגעים ישירות. הפגם הגנטי פירושו שלא ניתן לסנתז את החלבון המבני דיסטרופין, האחראי על עיגון סיבי השריר בשרירי השלד. זה מוביל לניוון שרירים קשה. מחלה תורשתית אחרת - נדירה אף היא - מובילה למיטוכונדריופתיה. מספר מומים גנטיים ידועים בתוך ה- DNA וה- DNA המיטוכונדריאלי יכולים לגרום למיטוכונדריה. הרכב שונה של חלבונים מבניים מיטוכונדריים מסוימים מביא לאספקת אנרגיה מופחתת לכל האורגניזם.
