Protein är grunden för cell- och kroppsliv. Utför ett stort antal funktioner i levande vävnader, implementerar det sina huvudsakliga funktioner: tillväxt, vital aktivitet, rörelse och reproduktion. I detta fall syntetiserar cellen själv ett protein, vars monomer är en aminosyra. Dess position i proteinets primära struktur programmeras av den genetiska koden, som ärvs. Även överföringen av gener från en modercell till en dottercell är bara ett exempel på överföring av information om ett proteins struktur. Detta gör den till en molekyl som är grunden för biologiskt liv.
Allmänna egenskaper hos proteinstruktur
Proteinmolekyler som syntetiseras i en cell är biologiska polymerer.
I ett protein är monomeren alltid en aminosyra, och deras kombination utgör den primära kedjan i molekylen. Det kallas den primära strukturen av en proteinmolekyl, som senare spontant eller under inverkan av biologiska katalysatorer modifieras till en sekundär, tertiär eller domänstruktur.
Sekundär och tertiär struktur
Sekundärt proteinstruktur är en rumslig modifiering av den primära kedjan associerad med bildandet av vätebindningar i polära områden. Av denna anledning viks kedjan till öglor eller vrids till en spiral, vilket tar mindre plats. Vid denna tidpunkt förändras den lokala laddningen av sektionerna av molekylen, vilket utlöser bildandet av en tertiär struktur - en klotformig. De krusade eller spiralformade sektionerna vrids till kulor med hjälp av disulfidbindningar.
Bulorna i sig låter dig bilda en speciell struktur som behövs för att utföra de programmerade funktionerna. Det är viktigt att även efter en sådan modifiering är proteinets monomer en aminosyra. Detta bekräftar också att under bildandet av den sekundära, och sedan den tertiära och kvartära strukturen av proteinet, förändras inte den primära aminosyrasekvensen.
Karakterisering av proteinmonomerer
Alla proteiner är polymerer, vars monomerer är aminosyror. Dessa är organiska föreningar som antingen syntetiseras av en levande cell eller kommer in i den som näringsämnen. Av dessa syntetiseras en proteinmolekyl på ribosomerna med hjälp av budbärar-RNA-matrisen med en enorm energiförbrukning. Aminosyror i sig är föreningar med två aktiva kemiska grupper: en karboxylradikal och en aminogrupp belägen vid alfa-kolatomen. Det är denna struktur som gör att molekylen kan kallas en alfa-aminosyra som kan bilda peptidbindningar. Proteinmonomerer är bara alfa-aminosyror.
Peptidbindningsbildning
En peptidbindning är en molekylär kemisk grupp som bildas av kol-, syre-, väte- och kväveatomer. Det bildas i processen att avskilja vatten från karboxylgruppen i en alfa-aminosyra och aminogruppen i en annan. I detta fall spjälkas hydroxylradikalen från karboxylradikalen, som i kombination med aminogruppens proton bildar vatten. Som ett resultat är två aminosyror förbundna med en kovalent polär bindning CONH.
Endast alfa-aminosyror, monomerer av proteiner från levande organismer, kan bilda den. Det är möjligt att observera bildandet av en peptidbindning i laboratoriet, även om det är svårt att selektivt syntetisera en liten molekyl i lösning. Proteinmonomerer är aminosyror och dess struktur programmeras av den genetiska koden. Därför måste aminosyror kopplas samman i en strikt angiven ordning. Detta är omöjligt i en lösning under kaotiska jämviktsförhållanden, och därför är det fortfarande omöjligt att syntetisera ett komplext protein på konstgjord väg. Om det finns utrustning som tillåter en strikt ordning för montering av molekylen kommer underhållet att bli ganska dyrt.
Proteinsyntes i en levande cell
I en levande cell är situationen den omvända, eftersom den har en utvecklad biosyntesapparat. Här kan proteinmolekylernas monomerer sättas samman till molekyler i en strikt sekvens. Det programmeras av den genetiska koden som lagras i kromosomerna. Om det är nödvändigt att syntetisera ett visst strukturellt protein eller enzym, kan processen att läsa DNA-koden och bilda en matris (ochRNA) från vilket protein syntetiseras. Monomeren kommer gradvis att ansluta sig till den växande polypeptidkedjan på den ribosomala apparaten. Efter fullbordandet av denna process kommer en kedja av aminosyrarester att skapas, som spontant eller under den enzymatiska processen kommer att bilda en sekundär, tertiär eller domänstruktur.
regelbundenheter i biosyntes
Några funktioner i proteinbiosyntes, överföring av ärftlig information och dess implementering bör belysas. De ligger i det faktum att DNA och RNA är homogena ämnen som består av liknande monomerer. DNA består nämligen av nukleotider, precis som RNA. Det senare presenteras i form av informations-, transport- och ribosom alt RNA. Detta innebär att hela den cellulära apparatur som ansvarar för att lagra ärftlig information och proteinbiosyntes är en enda helhet. Därför bör cellkärnan med ribosomer, som också är domän-RNA-molekyler, betraktas som en hel apparat för att lagra gener och deras implementering.
Den andra egenskapen i biosyntesen av ett protein, vars monomer är en alfa-aminosyra, är att bestämma den strikta ordningen för deras vidhäftning. Varje aminosyra måste ta sin plats i den primära proteinstrukturen. Detta säkerställs av den ovan beskrivna apparaten för lagring och implementering av ärftlig information. Fel kan förekomma i den, men de kommer att elimineras av den. Vid felaktig montering kommer molekylen att förstöras och biosyntesen kommer att starta igen.
