Proteiner er biologiske polymerer med en kompleks struktur. De har høy molekylvekt og består av aminosyrer, protesegrupper representert av vitaminer, lipid- og karbohydratinneslutninger. Proteiner som inneholder karbohydrater, vitaminer, metaller eller lipider kalles komplekse. Enkle proteiner består kun av aminosyrer koblet sammen med peptidbindinger.
Peptider
Uavhengig av hvilken struktur et stoff har, er monomerene til proteiner aminosyrer. De danner den grunnleggende polypeptidkjeden, hvorfra den fibrillære eller kulestrukturen til proteinet deretter dannes. Samtidig kan protein bare syntetiseres i levende vev - i plante-, bakterie-, sopp-, dyre- og andre celler.
De eneste organismene som ikke kan kombinere proteinmonomerer er virus og protozoer. Alle andre er i stand til å danne strukturelle proteiner. Men hvilke stoffer er proteinmonomerer, og hvordan dannes de? Les om dette og om proteinbiosyntese, om polypeptider og dannelsen av en kompleks proteinstruktur, om aminosyrer og deres egenskaper.nedenfor.
Den eneste monomeren til et proteinmolekyl er enhver alfa-aminosyre. Et protein er et polypeptid, en kjede av koblede aminosyrer. Avhengig av antall aminosyrer som er involvert i dannelsen, isoleres dipeptider (2 rester), tripeptider (3), oligopeptider (inneholder fra 2-10 aminosyrer) og polypeptider (mange aminosyrer).
Proteinstrukturgjennomgang
Proteinstrukturen kan være primær, litt mer kompleks – sekundær, enda mer kompleks – tertiær, og den mest komplekse – kvartær.
Den primære strukturen er en enkel kjede som proteinmonomerer (aminosyrer) er koblet inn i gjennom en peptidbinding (CO-NH). Den sekundære strukturen er alfahelixen eller betafoldene. Tertiær er en enda mer komplisert tredimensjonal proteinstruktur, som ble dannet fra sekundæren på grunn av dannelsen av kovalente, ioniske og hydrogenbindinger, samt hydrofobe interaksjoner.
Den kvaternære strukturen er den mest komplekse og er karakteristisk for reseptorproteiner lokalisert på cellemembraner. Dette er en supramolekylær (domene) struktur dannet som et resultat av kombinasjonen av flere molekyler med tertiær struktur, supplert med karbohydrat-, lipid- eller vitamingrupper. I dette tilfellet, som i tilfellet med primære, sekundære og tertiære strukturer, er monomerene til proteiner alfa-aminosyrer. De er også forbundet med peptidbindinger. Den eneste forskjellen er kompleksiteten til strukturen.
Aminosyrer
De eneste monomereneproteinmolekyler er alfa-aminosyrer. Det er bare 20 av dem, og de er nesten livsgrunnlaget. Takket være utseendet til peptidbindingen ble proteinsyntese mulig. Og selve proteinet begynte etter det å utføre strukturdannende, reseptor-, enzym-, transport-, mediator- og andre funksjoner. Takket være dette fungerer en levende organisme og er i stand til å formere seg.
Alfa-aminosyren i seg selv er en organisk karboksylsyre med en aminogruppe knyttet til alfa-karbonatomet. Sistnevnte ligger ved siden av karboksylgruppen. I dette tilfellet betraktes proteinmonomerer som organiske stoffer der det terminale karbonatomet bærer både en amin- og en karboksylgruppe.
Kobling av aminosyrer i peptider og proteiner
Aminosyrer er knyttet til dimerer, trimerer og polymerer gjennom en peptidbinding. Det dannes ved sp altning av en hydroksylgruppe (-OH) fra karboksylstedet til en alfa-aminosyre og hydrogen (-H) fra aminogruppen til en annen alfa-aminosyre. Som et resultat av interaksjonen sp altes vann, og et C=O-sted med et fritt elektron nær karbonet i karboksylresten forblir ved karboksylenden. I aminogruppen til en annen syre er det en rest (NH) med et eksisterende fritt radikal ved nitrogenatomet. Dette gjør at to radikaler kan kobles sammen for å danne en binding (CONH). Det kalles peptid.
Alfa-aminosyrevarianter
Det er 23 kjente alfa-aminosyrer. De eroppført som: glysin, valin, alanin, isolecin, leucin, glutamat, aspartat, ornitin, treonin, serin, lysin, cystin, cystein, fenylalanin, metionin, tyrosin, prolin, tryptofan, hydroksyprolin, arginin, histidin, og histidin. Avhengig av om de kan syntetiseres av menneskekroppen, deles disse aminosyrene inn i ikke-essensielle og ikke-essensielle.
Konseptet med ikke-essensielle og essensielle aminosyrer
Replaceables kan syntetiseres av menneskekroppen, mens nødvendigheter kun må komme fra mat. Samtidig er både essensielle og ikke-essensielle syrer viktige for proteinbiosyntesen, fordi uten dem kan syntesen ikke fullføres. Uten én aminosyre, selv om alle de andre er til stede, er det umulig å bygge akkurat det proteinet som cellen trenger for å utføre sine funksjoner.
En feil på alle stadiene av biosyntese - og proteinet er ikke lenger egnet, fordi det ikke vil kunne settes sammen til ønsket struktur på grunn av brudd på elektroniske tettheter og interatomiske interaksjoner. Derfor er det viktig for en person (og andre organismer) å innta proteinmat som inneholder essensielle aminosyrer. Deres fravær i mat fører til en rekke forstyrrelser i proteinmetabolismen.
Prosessen med å danne en peptidbinding
De eneste monomerene til proteiner er alfa-aminosyrer. De kombineres gradvis til en polypeptidkjede, hvis struktur er forhåndslagret i den genetiske koden til DNA (eller RNA, hvis bakteriell biosyntese vurderes). Et protein er en streng sekvens av aminosyrerester. Dette er en kjede som er bestilt i en vissen struktur som utfører en forhåndsprogrammert funksjon i en celle.
Trinnsekvens for proteinbiosyntese
Prosessen med proteindannelse består av en kjede av trinn: replikering av en DNA (eller RNA) seksjon, syntese av informasjonstype RNA, dens frigjøring til cellens cytoplasma fra kjernen, forbindelse med ribosomet og den gradvise bindingen av aminosyrerester som tilføres av overførings-RNA. Et stoff som er en proteinmonomer deltar i den enzymatiske reaksjonen av eliminering av en hydroksylgruppe og et hydrogenproton, og slutter seg deretter til den voksende polypeptidkjeden.
Dermed oppnås en polypeptidkjede, som allerede i det cellulære endoplasmatiske retikulum er ordnet i en forhåndsbestemt struktur og supplert med en karbohydrat- eller lipidrest, om nødvendig. Dette kalles prosessen med å "modne" proteinet, hvoretter det sendes av transportcellesystemet til bestemmelsesstedet.
Funksjoner av syntetiserte proteiner
Proteinmonomerer er aminosyrene som er nødvendige for å bygge deres primære struktur. Den sekundære, tertiære og kvartære strukturen er allerede dannet av seg selv, men noen ganger krever den også deltakelse av enzymer og andre stoffer. Imidlertid er de ikke lenger essensielle, selv om de er essensielle for at proteiner skal utføre sin funksjon.
Aminosyre, som er en proteinmonomer, kan ha festesteder for karbohydrater, metaller eller vitaminer. Dannelsen av en tertiær eller kvartær struktur gjør det mulig å finne enda flere steder for innsettingsgruppene. Dette lar deg lage fraproteinderivat som spiller rollen som et enzym, reseptor, bærer av stoffer inn i eller ut av en celle, immunglobulin, strukturell komponent av en membran eller celleorganell, muskelprotein.
Proteiner, dannet av aminosyrer, er det eneste livsgrunnlaget. Og i dag antas det at livet bare oppsto etter utseendet til aminosyren og som et resultat av dens polymerisering. Tross alt er det den intermolekylære interaksjonen mellom proteiner som er begynnelsen på livet, inkludert intelligent liv. Alle andre biokjemiske prosesser, inkludert energiprosesser, er nødvendige for implementering av proteinbiosyntese, og som et resultat av livets videre fortsettelse.
