Protein er grundlaget for celle- og kropsliv. Udfører et stort antal funktioner i levende væv og implementerer dets hovedfunktioner: vækst, vital aktivitet, bevægelse og reproduktion. I dette tilfælde syntetiserer cellen selv et protein, hvis monomer er en aminosyre. Dets position i proteinets primære struktur er programmeret af den genetiske kode, som er nedarvet. Selv overførsel af gener fra en modercelle til en dattercelle er kun et eksempel på overførsel af information om et proteins struktur. Dette gør det til et molekyle, der er grundlaget for biologisk liv.
Generelle egenskaber ved proteinstruktur
Proteinmolekyler syntetiseret i en celle er biologiske polymerer.
I et protein er monomeren altid en aminosyre, og deres kombination udgør den primære kæde af molekylet. Det kaldes den primære struktur af et proteinmolekyle, som senere spontant eller under påvirkning af biologiske katalysatorer modificeres til en sekundær, tertiær eller domænestruktur.
Sekundær og tertiær struktur
Sekundært proteinstruktur er en rumlig modifikation af den primære kæde forbundet med dannelsen af hydrogenbindinger i polære områder. Af denne grund er kæden foldet i løkker eller snoet til en spiral, som fylder mindre. På dette tidspunkt ændres den lokale ladning af molekylets sektioner, hvilket udløser dannelsen af en tertiær struktur - en kugleformet. De krympede eller spiralformede sektioner snoes til kugler ved hjælp af disulfidbindinger.
Kuglerne i sig selv giver dig mulighed for at danne en speciel struktur, der er nødvendig for at udføre de programmerede funktioner. Det er vigtigt, at selv efter en sådan modifikation er proteinets monomer en aminosyre. Dette bekræfter også, at under dannelsen af den sekundære, og derefter den tertiære og kvaternære struktur af proteinet, ændres den primære aminosyresekvens ikke.
Karakterisering af proteinmonomerer
Alle proteiner er polymerer, hvis monomerer er aminosyrer. Disse er organiske forbindelser, der enten syntetiseres af en levende celle eller kommer ind i den som næringsstoffer. Af disse syntetiseres et proteinmolekyle på ribosomerne ved hjælp af messenger-RNA-matrixen med et enormt energiforbrug. Aminosyrer selv er forbindelser med to aktive kemiske grupper: et carboxylradikal og en aminogruppe placeret ved alfa-carbonatomet. Det er denne struktur, der gør det muligt for molekylet at blive kaldt en alfa-aminosyre, der er i stand til at danne peptidbindinger. Proteinmonomerer er kun alfa-aminosyrer.
Peptidbindingsdannelse
En peptidbinding er en molekylær kemisk gruppe dannet af kulstof-, oxygen-, brint- og nitrogenatomer. Det dannes i processen med at adskille vand fra carboxylgruppen i en alfa-aminosyre og aminogruppen i en anden. I dette tilfælde sp altes hydroxylgruppen fra carboxylgruppen, som sammen med aminogruppens proton danner vand. Som et resultat er to aminosyrer forbundet med en kovalent polær binding CONH.
Kun alfa-aminosyrer, monomerer af proteiner fra levende organismer, kan danne det. Det er muligt at observere dannelsen af en peptidbinding i laboratoriet, selvom det er vanskeligt selektivt at syntetisere et lille molekyle i opløsning. Proteinmonomerer er aminosyrer, og dets struktur er programmeret af den genetiske kode. Derfor skal aminosyrer forbindes i en strengt udpeget rækkefølge. Dette er umuligt i en opløsning under kaotiske ligevægtsforhold, og derfor er det stadig umuligt at syntetisere et komplekst protein kunstigt. Hvis der er udstyr, der tillader en streng rækkefølge for samling af molekylet, vil dets vedligeholdelse være ret dyrt.
Proteinsyntese i en levende celle
I en levende celle er situationen omvendt, da den har et udviklet biosynteseapparat. Her kan proteinmolekylernes monomerer samles til molekyler i en stram rækkefølge. Det er programmeret af den genetiske kode, der er lagret i kromosomerne. Hvis det er nødvendigt at syntetisere et bestemt strukturelt protein eller enzym, kan processen med at læse DNA-koden og danne en matrix (ogRNA), hvorfra protein syntetiseres. Monomeren vil gradvist slutte sig til den voksende polypeptidkæde på det ribosomale apparat. Efter afslutning af denne proces vil der blive skabt en kæde af aminosyrerester, som spontant eller under den enzymatiske proces vil danne en sekundær, tertiær eller domænestruktur.
regelmæssigheder af biosyntese
Nogle træk ved proteinbiosyntese, transmission af arvelig information og dens implementering bør fremhæves. De ligger i, at DNA og RNA er homogene stoffer, der består af lignende monomerer. DNA består nemlig af nukleotider ligesom RNA. Sidstnævnte præsenteres i form af informations-, transport- og ribosom alt RNA. Det betyder, at hele det cellulære apparat, der er ansvarligt for lagring af arvelig information og proteinbiosyntese, er en enkelt helhed. Derfor bør cellekernen med ribosomer, som også er domæne-RNA-molekyler, betragtes som ét helt apparat til lagring af gener og deres implementering.
Det andet træk ved biosyntesen af et protein, hvis monomer er en alfa-aminosyre, er at bestemme den strenge rækkefølge af deres tilknytning. Hver aminosyre skal tage sin plads i den primære proteinstruktur. Dette sikres af det ovenfor beskrevne apparat til lagring og implementering af arvelig information. Der kan forekomme fejl i det, men de vil blive elimineret af det. I tilfælde af forkert samling vil molekylet blive ødelagt, og biosyntesen starter igen.
