Proteiner är biologiska polymerer med en komplex struktur. De har en hög molekylvikt och består av aminosyror, protesgrupper representerade av vitaminer, lipider och kolhydratinneslutningar. Proteiner som innehåller kolhydrater, vitaminer, metaller eller lipider kallas komplex. Enkla proteiner består endast av aminosyror sammanlänkade med peptidbindningar.
Peptider
Oavsett vilken struktur ett ämne har, är proteiners monomerer aminosyror. De bildar den grundläggande polypeptidkedjan, från vilken proteinets fibrillära eller globulära struktur sedan bildas. Samtidigt kan protein endast syntetiseras i levande vävnad - i växt-, bakterie-, svamp-, djur- och andra celler.
De enda organismerna som inte kan kombinera proteinmonomerer är virus och protozoer. Alla andra är kapabla att bilda strukturella proteiner. Men vilka ämnen är proteinmonomerer, och hur bildas de? Läs om detta och om proteinbiosyntes, om polypeptider och bildandet av en komplex proteinstruktur, om aminosyror och deras egenskaper.nedan.
Den enda monomeren i en proteinmolekyl är vilken alfa-aminosyra som helst. Ett protein är en polypeptid, en kedja av länkade aminosyror. Beroende på antalet aminosyror som är involverade i dess bildning, isoleras dipeptider (2 rester), tripeptider (3), oligopeptider (innehåller från 2-10 aminosyror) och polypeptider (många aminosyror).
Proteinstrukturgranskning
Proteinstrukturen kan vara primär, något mer komplex - sekundär, ännu mer komplex - tertiär, och den mest komplexa - kvartär.
Den primära strukturen är en enkel kedja i vilken proteinmonomerer (aminosyror) är anslutna genom en peptidbindning (CO-NH). Den sekundära strukturen är alfahelixen eller betavecken. Tertiär är en ännu mer komplicerad tredimensionell proteinstruktur, som bildades från den sekundära på grund av bildandet av kovalenta, joniska och vätebindningar, samt hydrofoba interaktioner.
Den kvartära strukturen är den mest komplexa och är karakteristisk för receptorproteiner som finns på cellmembran. Detta är en supramolekylär (domän) struktur som bildas som ett resultat av kombinationen av flera molekyler med en tertiär struktur, kompletterad med kolhydrat-, lipid- eller vitamingrupper. I detta fall, som i fallet med primära, sekundära och tertiära strukturer, är monomererna av proteiner alfa-aminosyror. De är också förbundna med peptidbindningar. Den enda skillnaden är strukturens komplexitet.
Aminosyror
De enda monomerernaproteinmolekyler är alfa-aminosyror. Det finns bara 20 av dem, och de är nästan grunden för livet. Tack vare utseendet på peptidbindningen blev proteinsyntes möjlig. Och själva proteinet började efter det att utföra strukturbildande, receptor-, enzym-, transport-, mediator- och andra funktioner. Tack vare detta fungerar en levande organism och kan föröka sig.
Alfa-aminosyran i sig är en organisk karboxylsyra med en aminogrupp bunden till alfa-kolatomen. Den senare är belägen bredvid karboxylgruppen. I detta fall betraktas proteinmonomerer som organiska ämnen där den terminala kolatomen bär både en amin- och en karboxylgrupp.
Koppling av aminosyror i peptider och proteiner
Aminosyror är länkade till dimerer, trimerer och polymerer genom en peptidbindning. Det bildas genom klyvning av en hydroxylgrupp (-OH) från karboxylstället i en alfa-aminosyra och väte (-H) från aminogruppen i en annan alfa-aminosyra. Som ett resultat av interaktionen spjälkas vatten och ett C=O-ställe med en fri elektron nära kolet i karboxylresten finns kvar vid karboxyländen. I aminogruppen i en annan syra finns en rest (NH) med en existerande fri radikal vid kväveatomen. Detta gör att två radikaler kan kopplas samman för att bilda en bindning (CONH). Det kallas peptid.
Alfa-aminosyravarianter
Det finns 23 kända alfa-aminosyror. Dom ärlistade som: glycin, valin, alanin, isolecin, leucin, glutamat, aspartat, ornitin, treonin, serin, lysin, cystin, cystein, fenylalanin, metionin, tyrosin, prolin, tryptofan, hydroxiprolin, arginin, histidin, och glutamin. Beroende på om de kan syntetiseras av människokroppen delas dessa aminosyror in i icke-essentiella och icke-essentiella.
Begreppet icke-essentiella och essentiella aminosyror
Replaceables kan syntetiseras av människokroppen, medan väsentligheter endast måste komma från mat. Samtidigt är både essentiella och icke-essentiella syror viktiga för proteinbiosyntesen, för utan dem kan syntesen inte slutföras. Utan en aminosyra, även om alla andra är närvarande, är det omöjligt att bygga exakt det protein som cellen behöver för att utföra sina funktioner.
Ett misstag i något av stadierna av biosyntes - och proteinet är inte längre lämpligt, eftersom det inte kommer att kunna monteras till den önskade strukturen på grund av en kränkning av elektroniska densiteter och interatomiska interaktioner. Därför är det viktigt för en person (och andra organismer) att konsumera proteinmat som innehåller essentiella aminosyror. Deras frånvaro i mat leder till ett antal störningar i proteinmetabolismen.
Processen att bilda en peptidbindning
De enda monomererna av proteiner är alfa-aminosyror. De kombineras gradvis till en polypeptidkedja, vars struktur är förlagrad i den genetiska koden för DNA (eller RNA, om bakteriell biosyntes övervägs). Ett protein är en strikt sekvens av aminosyrarester. Detta är en kedja beställd i en vissen struktur som utför en förprogrammerad funktion i en cell.
Stegsekvens för proteinbiosyntes
Proteinbildningsprocessen består av en kedja av steg: replikering av en DNA (eller RNA) sektion, syntes av informationstyp RNA, dess frisättning till cellens cytoplasma från kärnan, anslutning till ribosomen och den gradvisa bindningen av aminosyrarester som tillförs av transfer-RNA. Ett ämne som är en proteinmonomer deltar i den enzymatiska reaktionen av eliminering av en hydroxylgrupp och en väteproton och förenar sig sedan med den växande polypeptidkedjan.
Därmed erhålls en polypeptidkedja, som redan i det cellulära endoplasmatiska retikulumet ordnas i någon förutbestämd struktur och kompletteras med en kolhydrat- eller lipidrest, om så krävs. Detta kallas processen att "mogna" proteinet, varefter det skickas av det cellulära transportsystemet till dess destination.
Funktioner hos syntetiserade proteiner
Proteinmonomerer är de aminosyror som krävs för att bygga upp sin primära struktur. Den sekundära, tertiära och kvartära strukturen bildas redan av sig själv, även om den ibland också kräver deltagande av enzymer och andra ämnen. Men de är inte längre nödvändiga, även om de är nödvändiga för att proteiner ska kunna utföra sin funktion.
Aminosyra, som är en proteinmonomer, kan ha fästpunkter för kolhydrater, metaller eller vitaminer. Bildandet av en tertiär eller kvartär struktur gör det möjligt att hitta ännu fler platser för insättningsgrupperna. Detta gör att du kan skapa frånproteinderivat som spelar rollen som ett enzym, receptor, bärare av substanser in i eller ut ur en cell, immunglobulin, strukturell komponent av ett membran eller cellorganell, muskelprotein.
Proteiner, bildade av aminosyror, är den enda livsgrunden. Och idag tror man att livet bara uppstod efter aminosyrans utseende och som ett resultat av dess polymerisation. När allt kommer omkring är det den intermolekylära interaktionen av proteiner som är början på livet, inklusive intelligent liv. Alla andra biokemiska processer, inklusive energiprocesser, är nödvändiga för implementeringen av proteinbiosyntes, och som ett resultat av detta för den fortsatta fortsättningen av livet.
