Protein er grunnlaget for celle- og kroppsliv. Utfører et stort antall funksjoner i levende vev, og implementerer hovedfunksjonene: vekst, vital aktivitet, bevegelse og reproduksjon. I dette tilfellet syntetiserer cellen selv et protein, hvis monomer er en aminosyre. Dens posisjon i proteinets primære struktur er programmert av den genetiske koden, som er arvet. Selv overføring av gener fra en morcelle til en dattercelle er bare et eksempel på overføring av informasjon om strukturen til et protein. Dette gjør det til et molekyl som er grunnlaget for biologisk liv.
Generelle kjennetegn ved proteinstruktur
Proteinmolekyler syntetisert i en celle er biologiske polymerer.
I et protein er monomeren alltid en aminosyre, og kombinasjonen deres utgjør den primære kjeden til molekylet. Det kalles primærstrukturen til et proteinmolekyl, som senere spontant eller under påvirkning av biologiske katalysatorer modifiseres til en sekundær-, tertiær- eller domenestruktur.
Sekundær og tertiær struktur
Sekundært proteinstruktur er en romlig modifikasjon av primærkjeden assosiert med dannelsen av hydrogenbindinger i polare områder. Av denne grunn er kjeden brettet til løkker eller vridd til en spiral, som tar mindre plass. På dette tidspunktet endres den lokale ladningen til seksjonene av molekylet, noe som utløser dannelsen av en tertiær struktur - en kuleformet. De krympede eller spiralformede seksjonene tvinnes til kuler ved hjelp av disulfidbindinger.
Kollene i seg selv lar deg danne en spesiell struktur som er nødvendig for å utføre de programmerte funksjonene. Det er viktig at selv etter en slik modifikasjon er monomeren til proteinet en aminosyre. Dette bekrefter også at under dannelsen av den sekundære, og deretter den tertiære og kvaternære strukturen til proteinet, endres ikke den primære aminosyresekvensen.
Karakterisering av proteinmonomerer
Alle proteiner er polymerer, hvis monomerer er aminosyrer. Dette er organiske forbindelser som enten syntetiseres av en levende celle eller går inn i den som næringsstoffer. Av disse syntetiseres et proteinmolekyl på ribosomene ved å bruke messenger RNA-matrisen med et enormt energiforbruk. Aminosyrer i seg selv er forbindelser med to aktive kjemiske grupper: et karboksylradikal og en aminogruppe lokalisert ved alfa-karbonatomet. Det er denne strukturen som gjør at molekylet kan kalles en alfa-aminosyre som er i stand til å danne peptidbindinger. Proteinmonomerer er bare alfa-aminosyrer.
Peptidbindingsdannelse
En peptidbinding er en molekylær kjemisk gruppe dannet av karbon, oksygen, hydrogen og nitrogenatomer. Det dannes i prosessen med å sp alte vann fra karboksylgruppen til en alfa-aminosyre og aminogruppen til en annen. I dette tilfellet sp altes hydroksylradikalet fra karboksylradikalet, som sammen med protonet til aminogruppen danner vann. Som et resultat er to aminosyrer forbundet med en kovalent polar binding CONH.
Bare alfa-aminosyrer, monomerer av proteiner fra levende organismer, kan danne det. Det er mulig å observere dannelsen av en peptidbinding i laboratoriet, selv om det er vanskelig å selektivt syntetisere et lite molekyl i løsning. Proteinmonomerer er aminosyrer, og strukturen er programmert av den genetiske koden. Derfor må aminosyrer kobles sammen i en strengt angitt rekkefølge. Dette er umulig i en løsning under kaotiske likevektsforhold, og derfor er det fortsatt umulig å syntetisere et komplekst protein kunstig. Hvis det er utstyr som tillater en streng rekkefølge for montering av molekylet, vil vedlikeholdet være ganske dyrt.
Proteinsyntese i en levende celle
I en levende celle er situasjonen omvendt, siden den har et utviklet biosynteseapparat. Her kan monomerene til proteinmolekyler settes sammen til molekyler i en streng rekkefølge. Den er programmert av den genetiske koden som er lagret i kromosomene. Hvis det er nødvendig å syntetisere et bestemt strukturelt protein eller enzym, kan prosessen med å lese DNA-koden og danne en matrise (ogRNA) som protein syntetiseres fra. Monomeren vil gradvis slutte seg til den voksende polypeptidkjeden på det ribosomale apparatet. Etter fullføring av denne prosessen vil det dannes en kjede av aminosyrerester, som spontant eller under den enzymatiske prosessen vil danne en sekundær, tertiær eller domenestruktur.
regelmessigheter for biosyntese
Noen trekk ved proteinbiosyntese, overføring av arvelig informasjon og implementeringen av den bør fremheves. De ligger i at DNA og RNA er homogene stoffer som består av lignende monomerer. DNA består nemlig av nukleotider, akkurat som RNA. Sistnevnte presenteres i form av informasjons-, transport- og ribosom alt RNA. Dette betyr at hele det cellulære apparatet som er ansvarlig for lagring av arvelig informasjon og proteinbiosyntese er en enkelt helhet. Derfor bør cellekjernen med ribosomer, som også er domene-RNA-molekyler, betraktes som ett helt apparat for lagring av gener og deres implementering.
Den andre funksjonen ved biosyntesen av et protein, hvis monomer er en alfa-aminosyre, er å bestemme den strenge rekkefølgen av deres tilknytning. Hver aminosyre må ta sin plass i den primære proteinstrukturen. Dette sikres av apparatet beskrevet ovenfor for lagring og implementering av arvelig informasjon. Det kan oppstå feil i den, men de vil bli eliminert av den. Ved feil montering vil molekylet bli ødelagt, og biosyntesen starter igjen.
