Proteini su osnova života ćelija i tela. Obavljajući ogroman broj funkcija u živim tkivima, on ostvaruje svoje glavne sposobnosti: rast, vitalnu aktivnost, kretanje i reprodukciju. U ovom slučaju, sama stanica sintetizira protein, čiji je monomer aminokiselina. Njegov položaj u primarnoj strukturi proteina je programiran genetskim kodom, koji je naslijeđen. Čak je i prijenos gena iz matične stanice u ćeliju kćer samo primjer prijenosa informacija o strukturi proteina. To ga čini molekulom koji je temelj biološkog života.
Opće karakteristike strukture proteina
Proteinski molekuli sintetizirani u ćeliji su biološki polimeri.
U proteinu, monomer je uvijek aminokiselina, a njihova kombinacija čini primarni lanac molekula. Naziva se primarnom strukturom proteinske molekule, koja se kasnije spontano ili pod dejstvom bioloških katalizatora modifikuje u sekundarnu, tercijarnu ili domensku strukturu.
Sekundarna i tercijarna struktura
Sekundarni proteinstruktura je prostorna modifikacija primarnog lanca povezana sa formiranjem vodoničnih veza u polarnim regionima. Iz tog razloga, lanac se savija u petlje ili uvija u spiralu, što zauzima manje prostora. U ovom trenutku se mijenja lokalni naboj dijelova molekule, što pokreće formiranje tercijarne strukture - globularne. Uvijeni ili spiralni dijelovi se uvijaju u kuglice uz pomoć disulfidnih veza.
Sama kuglice vam omogućavaju da formirate posebnu strukturu koja je potrebna za obavljanje programiranih funkcija. Važno je da čak i nakon takve modifikacije, monomer proteina bude aminokiselina. Ovo takođe potvrđuje da se tokom formiranja sekundarne, a zatim tercijarne i kvartarne strukture proteina, primarni aminokiselinski slijed ne mijenja.
Karakterizacija proteinskih monomera
Svi proteini su polimeri, čiji su monomeri aminokiseline. To su organska jedinjenja koja ili sintetizira živa ćelija ili ulaze u nju kao nutrijenti. Od toga, proteinska molekula se sintetizira na ribosomima pomoću matrice glasničke RNK uz ogroman utrošak energije. Same aminokiseline su spojevi s dvije aktivne kemijske grupe: karboksilni radikal i amino grupa koja se nalazi na alfa atomu ugljika. Upravo ova struktura omogućava da se molekula nazove alfa-aminokiselinom sposobnom da formira peptidne veze. Proteinski monomeri su samo alfa-amino kiseline.
formiranje peptidne veze
Peptidna veza je molekularna hemijska grupa formirana od atoma ugljenika, kiseonika, vodonika i azota. Nastaje u procesu odvajanja vode od karboksilne grupe jedne alfa-amino kiseline i amino grupe druge. U ovom slučaju, hidroksilni radikal se odvaja od karboksilnog radikala, koji, spajajući se s protonom amino grupe, formira vodu. Kao rezultat, dvije aminokiseline su povezane kovalentnom polarnom vezom CONH.
Samo alfa-amino kiseline, monomeri proteina živih organizama, mogu ga formirati. Moguće je promatrati stvaranje peptidne veze u laboratoriju, iako je teško selektivno sintetizirati mali molekul u otopini. Proteinski monomeri su aminokiseline, a njihova struktura je programirana genetskim kodom. Stoga, aminokiseline moraju biti povezane strogo određenim redoslijedom. To je nemoguće u rastvoru pod uslovima haotične ravnoteže, pa je stoga još uvek nemoguće veštački sintetisati kompleksni protein. Ako postoji oprema koja dozvoljava strogi redosled sastavljanja molekula, njeno održavanje će biti prilično skupo.
Sinteza proteina u živoj ćeliji
U živoj ćeliji situacija je obrnuta, jer ima razvijen aparat za biosintezu. Ovdje se monomeri proteinskih molekula mogu sastaviti u molekule u strogom nizu. Programira ga genetski kod pohranjen u hromozomima. Ako je potrebno sintetizirati određeni strukturni protein ili enzim, proces čitanja DNK koda i formiranja matrice (iRNA) iz koje se sintetiše protein. Monomer će se postepeno pridružiti rastućem polipeptidnom lancu na ribosomskom aparatu. Po završetku ovog procesa stvoriće se lanac aminokiselinskih ostataka koji će spontano ili tokom enzimskog procesa formirati sekundarnu, tercijarnu ili domensku strukturu.
Regularnosti biosinteze
Treba istaknuti neke karakteristike biosinteze proteina, prijenosa nasljednih informacija i njihove implementacije. Oni leže u činjenici da su DNK i RNK homogene supstance koje se sastoje od sličnih monomera. Naime, DNK se sastoji od nukleotida, baš kao i RNK. Potonji je predstavljen u obliku informacione, transportne i ribosomske RNK. To znači da je cijeli ćelijski aparat odgovoran za pohranjivanje nasljednih informacija i biosintezu proteina jedinstvena cjelina. Stoga, ćelijsko jezgro sa ribosomima, koji su ujedno i domenske RNA molekule, treba smatrati jednim cijelim aparatom za skladištenje gena i njihovu implementaciju.
Druga karakteristika biosinteze proteina, čiji je monomer alfa-amino kiselina, je određivanje strogog redosleda njihovog vezivanja. Svaka aminokiselina mora zauzeti svoje mjesto u primarnoj strukturi proteina. To osigurava gore opisani aparat za pohranu i implementaciju nasljednih informacija. U njemu se mogu pojaviti greške, ali će one biti otklonjene njime. U slučaju pogrešnog sklapanja, molekul će biti uništen, a biosinteza će početi ponovo.
