Proteini su biološki polimeri složene strukture. Imaju veliku molekularnu težinu i sastoje se od aminokiselina, prostetičkih grupa predstavljenih vitaminima, lipidnim i ugljikohidratnim inkluzijama. Proteini koji sadrže ugljikohidrate, vitamine, metale ili lipide nazivaju se složeni. Jednostavni proteini se sastoje samo od aminokiselina povezanih peptidnim vezama.
Peptidi
Bez obzira na strukturu supstance, monomeri proteina su aminokiseline. Oni formiraju osnovni polipeptidni lanac iz kojeg se zatim formira fibrilarna ili globularna struktura proteina. U isto vrijeme, protein se može sintetizirati samo u živom tkivu - u biljnim, bakterijskim, gljivičnim, životinjskim i drugim stanicama.
Jedini organizmi koji ne mogu kombinovati proteinske monomere su virusi i protozoe. Svi ostali su sposobni da formiraju strukturne proteine. Ali koje su tvari proteinski monomeri i kako nastaju? Pročitajte o tome i o biosintezi proteina, o polipeptidima i formiranju složene strukture proteina, o aminokiselinama i njihovim svojstvima.ispod.
Jedini monomer proteinske molekule je bilo koja alfa-amino kiselina. Protein je polipeptid, lanac povezanih aminokiselina. U zavisnosti od broja aminokiselina uključenih u njegovo stvaranje, izdvajaju se dipeptidi (2 ostatka), tripeptidi (3), oligopeptidi (sadrži od 2-10 aminokiselina) i polipeptidi (mnoge aminokiseline).
Recenzija strukture proteina
Proteinska struktura može biti primarna, nešto složenija - sekundarna, još složenija - tercijarna, i najkompleksnija - kvaternarna.
Primarna struktura je jednostavan lanac u koji su proteinski monomeri (aminokiseline) povezani preko peptidne veze (CO-NH). Sekundarna struktura je alfa heliks ili beta nabori. Tercijarna je još složenija trodimenzionalna proteinska struktura, koja je nastala od sekundarne zbog formiranja kovalentnih, jonskih i vodikovih veza, kao i hidrofobnih interakcija.
Kvaternarna struktura je najkompleksnija i karakteristična je za receptorske proteine koji se nalaze na ćelijskim membranama. Ovo je supramolekularna (domenska) struktura nastala kao rezultat kombinacije nekoliko molekula s tercijarnom strukturom, dopunjena grupama ugljikohidrata, lipida ili vitamina. U ovom slučaju, kao iu slučaju primarnih, sekundarnih i tercijarnih struktura, monomeri proteina su alfa-amino kiseline. Oni su takođe povezani peptidnim vezama. Jedina razlika je složenost strukture.
Aminokiseline
Jedini monomeriproteinski molekuli su alfa aminokiseline. Ima ih samo 20, a skoro da su osnova života. Zahvaljujući pojavi peptidne veze, sinteza proteina je postala moguća. I sam protein je nakon toga počeo da obavlja strukturno-formirajuće, receptorske, enzimske, transportne, posredničke i druge funkcije. Zahvaljujući tome, živi organizam funkcioniše i može se razmnožavati.
Sama alfa amino kiselina je organska karboksilna kiselina sa amino grupom vezanom za alfa atom ugljenika. Potonji se nalazi pored karboksilne grupe. U ovom slučaju, proteinski monomeri se smatraju organskim supstancama u kojima terminalni atom ugljika nosi i aminsku i karboksilnu grupu.
Veza aminokiselina u peptidima i proteinima
Aminokiseline su povezane u dimere, trimere i polimere preko peptidne veze. Nastaje odvajanjem hidroksilne (-OH) grupe sa karboksilnog mesta jedne alfa-amino kiseline i vodonika (-H) iz amino grupe druge alfa-amino kiseline. Kao rezultat interakcije, voda se odvaja, a C=O mjesto sa slobodnim elektronom blizu ugljika karboksilnog ostatka ostaje na karboksilnom kraju. U amino grupi druge kiseline nalazi se ostatak (NH) sa postojećim slobodnim radikalom na atomu dušika. Ovo omogućava da se dva radikala povežu kako bi formirali vezu (CONH). Zove se peptid.
varijante alfa aminokiselina
Postoje 23 poznate alfa-amino kiseline. Oni sunavedeni kao: glicin, valin, alanin, izolecin, leucin, glutamat, aspartat, ornitin, treonin, serin, lizin, cistin, cistein, fenilalanin, metionin, tirozin, prolin, triptofan, hidroksiprolin, histidin i argidin. Ovisno o tome da li ih ljudsko tijelo može sintetizirati, ove aminokiseline se dijele na neesencijalne i neesencijalne.
Koncept neesencijalnih i esencijalnih aminokiselina
Zamjenjive tvari može sintetizirati ljudski organizam, dok osnovne stvari moraju dolaziti samo iz hrane. Istovremeno, i esencijalne i neesencijalne kiseline su važne za biosintezu proteina, jer bez njih sinteza ne može biti završena. Bez jedne aminokiseline, čak i ako su prisutne sve ostale, nemoguće je izgraditi upravo protein koji je ćeliji potreban za obavljanje svojih funkcija.
Jedna greška u bilo kojoj fazi biosinteze - i protein više nije prikladan, jer neće moći da se sklopi u željenu strukturu zbog kršenja elektronskih gustoća i međuatomskih interakcija. Stoga je važno da osoba (i drugi organizmi) konzumiraju proteinsku hranu koja sadrži esencijalne aminokiseline. Njihov nedostatak u hrani dovodi do brojnih poremećaja metabolizma proteina.
Proces formiranja peptidne veze
Jedini monomeri proteina su alfa-amino kiseline. Postupno se spajaju u polipeptidni lanac čija je struktura unaprijed pohranjena u genetskom kodu DNK (ili RNK, ako se uzme u obzir bakterijska biosinteza). Protein je stroga sekvenca aminokiselinskih ostataka. Ovo je lanac naručen u određenomstruktura koja obavlja unapred programiranu funkciju u ćeliji.
Slijed koraka biosinteze proteina
Proces formiranja proteina sastoji se od lanca koraka: replikacija DNK (ili RNK) sekcije, sinteza informacijskog tipa RNK, njeno oslobađanje u citoplazmu ćelije iz jezgra, povezivanje sa ribosomom i postepeno vezivanje aminokiselinskih ostataka koji su opskrbljeni prijenosnom RNK. Supstanca koja je proteinski monomer učestvuje u enzimskoj reakciji eliminacije hidroksilne grupe i protona vodonika, a zatim se pridružuje rastućem polipeptidnom lancu.
Tako se dobija polipeptidni lanac, koji se, već u ćelijskom endoplazmatskom retikulumu, sređuje u neku unapred određenu strukturu i dopunjava ostatkom ugljenih hidrata ili lipida, ako je potrebno. Ovo se zove proces "zrenja" proteina, nakon čega se on šalje transportnim ćelijskim sistemom na svoje odredište.
Funkcije sintetiziranih proteina
Proteinski monomeri su aminokiseline neophodne za izgradnju njihove primarne strukture. Sekundarna, tercijarna i kvartarna struktura se već formira sama od sebe, mada ponekad zahteva i učešće enzima i drugih supstanci. Međutim, oni više nisu esencijalni, iako su neophodni da proteini obavljaju svoju funkciju.
Aminokiselina, koja je proteinski monomer, može imati mjesta vezivanja za ugljikohidrate, metale ili vitamine. Formiranje tercijarne ili kvartarne strukture omogućava da se pronađe još više mjesta za insercione grupe. Ovo vam omogućava da kreirate odproteinski derivat koji igra ulogu enzima, receptora, nosioca supstanci u ili iz ćelije, imunoglobulina, strukturne komponente membrane ili ćelijske organele, mišićnog proteina.
Proteini, formirani od aminokiselina, jedina su osnova života. I danas se vjeruje da je život tek nastao nakon pojave aminokiseline i kao rezultat njene polimerizacije. Na kraju krajeva, međumolekularna interakcija proteina je početak života, uključujući i inteligentni život. Svi ostali biohemijski procesi, uključujući i energetske, neophodni su za sprovođenje biosinteze proteina, a kao rezultat i dalji nastavak života.
