Proteiner er biologiske polymerer med en kompleks struktur. De har en høj molekylvægt og består af aminosyrer, protesegrupper repræsenteret af vitaminer, lipid- og kulhydratindeslutninger. Proteiner, der indeholder kulhydrater, vitaminer, metaller eller lipider, kaldes komplekse. Simple proteiner består kun af aminosyrer forbundet med peptidbindinger.
Peptider
Uanset hvilken struktur et stof har, er proteinernes monomerer aminosyrer. De danner den grundlæggende polypeptidkæde, hvorfra den fibrillære eller kugleformede struktur af proteinet så dannes. Samtidig kan protein kun syntetiseres i levende væv - i plante-, bakterie-, svampe-, dyre- og andre celler.
De eneste organismer, der ikke kan kombinere proteinmonomerer, er vira og protozoer. Alle andre er i stand til at danne strukturelle proteiner. Men hvilke stoffer er proteinmonomerer, og hvordan dannes de? Læs om dette og om proteinbiosyntese, om polypeptider og dannelsen af en kompleks proteinstruktur, om aminosyrer og deres egenskaber.nedenfor.
Den eneste monomer af et proteinmolekyle er enhver alfa-aminosyre. Et protein er et polypeptid, en kæde af koblede aminosyrer. Afhængigt af antallet af aminosyrer, der er involveret i dets dannelse, isoleres dipeptider (2 rester), tripeptider (3), oligopeptider (indeholder fra 2-10 aminosyrer) og polypeptider (mange aminosyrer).
Proteinstrukturgennemgang
Proteinstruktur kan være primær, lidt mere kompleks - sekundær, endnu mere kompleks - tertiær og den mest komplekse - kvaternær.
Den primære struktur er en simpel kæde, hvori proteinmonomerer (aminosyrer) er forbundet gennem en peptidbinding (CO-NH). Den sekundære struktur er alpha helix eller beta folder. Tertiær er en endnu mere kompliceret tredimensionel proteinstruktur, som blev dannet ud fra den sekundære på grund af dannelsen af kovalente, ioniske og hydrogenbindinger, samt hydrofobe interaktioner.
Den kvaternære struktur er den mest komplekse og er karakteristisk for receptorproteiner placeret på cellemembraner. Dette er en supramolekylær (domæne) struktur dannet som et resultat af kombinationen af flere molekyler med en tertiær struktur, suppleret med kulhydrat-, lipid- eller vitamingrupper. I dette tilfælde, som i tilfældet med primære, sekundære og tertiære strukturer, er monomererne af proteiner alfa-aminosyrer. De er også forbundet med peptidbindinger. Den eneste forskel er kompleksiteten af strukturen.
Aminosyrer
De eneste monomererproteinmolekyler er alfa-aminosyrer. Der er kun 20 af dem, og de er nærmest livsgrundlaget. Takket være udseendet af peptidbindingen blev proteinsyntese mulig. Og selve proteinet begyndte derefter at udføre strukturdannende, receptor-, enzym-, transport-, mediator- og andre funktioner. Takket være dette fungerer en levende organisme og er i stand til at formere sig.
Alfa-aminosyren i sig selv er en organisk carboxylsyre med en aminogruppe knyttet til alfa-carbonatomet. Sidstnævnte er placeret ved siden af carboxylgruppen. I dette tilfælde betragtes proteinmonomerer som organiske stoffer, hvori det terminale carbonatom bærer både en amin- og en carboxylgruppe.
Forbindelse af aminosyrer i peptider og proteiner
Aminosyrer er forbundet til dimerer, trimerer og polymerer gennem en peptidbinding. Det dannes ved sp altning af en hydroxylgruppe (-OH) fra carboxylstedet i en alfa-aminosyre og hydrogen (-H) fra aminogruppen i en anden alfa-aminosyre. Som et resultat af interaktionen sp altes vand, og et C=O-sted med en fri elektron nær carbonet i carboxylresten forbliver i carboxylenden. I aminogruppen i en anden syre er der en rest (NH) med et eksisterende frit radikal ved nitrogenatomet. Dette gør det muligt at forbinde to radikaler for at danne en binding (CONH). Det kaldes peptid.
Alfa-aminosyrevarianter
Der er 23 kendte alfa-aminosyrer. De eropført som: glycin, valin, alanin, isolecin, leucin, glutamat, aspartat, ornithin, threonin, serin, lysin, cystin, cystein, phenylalanin, methionin, tyrosin, prolin, tryptophan, hydroxyprolin, arginin, histidin, og glutamin, histidin. Afhængigt af om de kan syntetiseres af den menneskelige krop, opdeles disse aminosyrer i ikke-essentielle og ikke-essentielle.
Begrebet ikke-essentielle og essentielle aminosyrer
Replaceables kan syntetiseres af den menneskelige krop, mens det væsentlige kun må komme fra mad. Samtidig er både essentielle og ikke-essentielle syrer vigtige for proteinbiosyntesen, for uden dem kan syntesen ikke gennemføres. Uden én aminosyre, selvom alle de andre er til stede, er det umuligt at opbygge præcis det protein, som cellen skal bruge for at udføre sine funktioner.
En fejl på et hvilket som helst af stadierne af biosyntese - og proteinet er ikke længere egnet, fordi det ikke vil være i stand til at samle sig til den ønskede struktur på grund af en krænkelse af elektroniske tætheder og interatomiske interaktioner. Derfor er det vigtigt for en person (og andre organismer) at indtage proteinfødevarer, der indeholder essentielle aminosyrer. Deres fravær i mad fører til en række forstyrrelser i proteinstofskiftet.
Processen med at danne en peptidbinding
De eneste monomerer af proteiner er alfa-aminosyrer. De kombineres gradvist til en polypeptidkæde, hvis struktur er forudlagret i den genetiske kode af DNA (eller RNA, hvis bakteriel biosyntese overvejes). Et protein er en streng sekvens af aminosyrerester. Dette er en kæde bestilt i en bestemten struktur, der udfører en forudprogrammeret funktion i en celle.
Trinsekvens af proteinbiosyntese
Processen med proteindannelse består af en kæde af trin: replikation af et DNA (eller RNA) afsnit, syntese af informationstype RNA, dets frigivelse til cellens cytoplasma fra kernen, forbindelse med ribosomet og den gradvise binding af aminosyrerester, der leveres af transfer-RNA. Et stof, der er en proteinmonomer, deltager i den enzymatiske reaktion med eliminering af en hydroxylgruppe og en hydrogenproton og forbinder sig derefter med den voksende polypeptidkæde.
Derved opnås en polypeptidkæde, som allerede i det cellulære endoplasmatiske retikulum er ordnet i en forudbestemt struktur og suppleret med en kulhydrat- eller lipidrest, hvis det er nødvendigt. Dette kaldes processen med at "modne" proteinet, hvorefter det sendes af det cellulære transportsystem til dets destination.
Funktioner af syntetiserede proteiner
Proteinmonomerer er de aminosyrer, der er nødvendige for at opbygge deres primære struktur. Den sekundære, tertiære og kvaternære struktur er allerede dannet af sig selv, selvom den nogle gange også kræver deltagelse af enzymer og andre stoffer. De er dog ikke længere essentielle, selvom de er essentielle for, at proteiner kan udføre deres funktion.
Aminosyre, som er en proteinmonomer, kan have bindingssteder for kulhydrater, metaller eller vitaminer. Dannelsen af en tertiær eller kvaternær struktur gør det muligt at finde endnu flere pladser til indsættelsesgrupperne. Dette giver dig mulighed for at skabe fraproteinderivat, der spiller rollen som et enzym, receptor, bærer af stoffer ind i eller ud af en celle, immunoglobulin, strukturel komponent af en membran eller celleorganel, muskelprotein.
Proteiner, dannet af aminosyrer, er det eneste livsgrundlag. Og i dag menes det, at livet bare opstod efter aminosyrens udseende og som et resultat af dens polymerisering. Det er trods alt den intermolekylære interaktion mellem proteiner, der er begyndelsen på livet, inklusive intelligent liv. Alle andre biokemiske processer, inklusive energiprocesser, er nødvendige for implementeringen af proteinbiosyntese og som følge heraf den videre fortsættelse af livet.
