Proteïen is die basis van sel- en liggaamslewe. Deur 'n groot aantal funksies in lewende weefsels uit te voer, implementeer dit sy belangrikste vermoëns: groei, lewensbelangrike aktiwiteit, beweging en voortplanting. In hierdie geval sintetiseer die sel self 'n proteïen, waarvan die monomeer 'n aminosuur is. Die posisie daarvan in die primêre struktuur van die proteïen word geprogrammeer deur die genetiese kode, wat geërf word. Selfs die oordrag van gene van 'n moedersel na 'n dogtersel is slegs 'n voorbeeld van die oordrag van inligting oor die struktuur van 'n proteïen. Dit maak dit 'n molekule wat die grondslag van biologiese lewe is.
Algemene kenmerke van proteïenstruktuur
Proteïenmolekules wat in 'n sel gesintetiseer word, is biologiese polimere.
In 'n proteïen is die monomeer altyd 'n aminosuur, en hul kombinasie vorm die primêre ketting van die molekule. Dit word die primêre struktuur van 'n proteïenmolekule genoem, wat later spontaan of onder die werking van biologiese katalisators in 'n sekondêre, tersiêre of domeinstruktuur verander word.
Sekondêre en tersiêre struktuur
Sekondêre proteïenstruktuur is 'n ruimtelike modifikasie van die primêre ketting wat verband hou met die vorming van waterstofbindings in poolstreke. Om hierdie rede word die ketting in lusse gevou of in 'n spiraal gedraai, wat minder spasie opneem. Op hierdie tydstip verander die plaaslike lading van die seksies van die molekule, wat die vorming van 'n tersiêre struktuur veroorsaak - 'n bolvormige een. Die gekromde of heliese gedeeltes word in balle gedraai met behulp van disulfiedbindings.
Die balle self laat jou toe om 'n spesiale struktuur te vorm wat nodig is om die geprogrammeerde funksies uit te voer. Dit is belangrik dat selfs na so 'n verandering, die monomeer van die proteïen 'n aminosuur is. Dit bevestig ook dat tydens die vorming van die sekondêre, en dan die tersiêre en kwaternêre struktuur van die proteïen, die primêre aminosuurvolgorde nie verander nie.
Karakterisering van proteïenmonomere
Alle proteïene is polimere, waarvan die monomere aminosure is. Dit is organiese verbindings wat óf deur 'n lewende sel gesintetiseer word óf dit as voedingstowwe binnedring. Hiervan word 'n proteïenmolekule op die ribosome gesintetiseer deur gebruik te maak van die boodskapper-RNA-matriks met 'n groot verbruik van energie. Aminosure self is verbindings met twee aktiewe chemiese groepe: 'n karboksielradikaal en 'n aminogroep wat by die alfa-koolstofatoom geleë is. Dit is hierdie struktuur wat toelaat dat die molekule 'n alfa-aminosuur genoem word wat in staat is om peptiedbindings te vorm. Proteïenmonomere is slegs alfa-aminosure.
Peptiedbindingvorming
'n Peptiedbinding is 'n molekulêre chemiese groep wat deur koolstof-, suurstof-, waterstof- en stikstofatome gevorm word. Dit word gevorm in die proses om water van die karboksielgroep van een alfa-aminosuur en die aminogroep van 'n ander af te skei. In hierdie geval word die hidroksielradikaal afgeskei van die karboksielradikaal, wat saam met die proton van die aminogroep water vorm. As gevolg hiervan word twee aminosure verbind deur 'n kovalente polêre binding CONH.
Slegs alfa-aminosure, monomere van proteïene van lewende organismes, kan dit vorm. Dit is moontlik om die vorming van 'n peptiedbinding in die laboratorium waar te neem, alhoewel dit moeilik is om 'n klein molekule in oplossing selektief te sintetiseer. Proteïenmonomere is aminosure, en die struktuur daarvan word deur die genetiese kode geprogrammeer. Daarom moet aminosure in 'n streng aangewese volgorde verbind word. Dit is onmoontlik in 'n oplossing onder chaotiese ewewigstoestande, en daarom is dit steeds onmoontlik om 'n komplekse proteïen kunsmatig te sintetiseer. As daar toerusting is wat 'n streng volgorde van samestelling van die molekule toelaat, sal die onderhoud daarvan redelik duur wees.
Proteïensintese in 'n lewende sel
In 'n lewende sel is die situasie omgekeer, aangesien dit 'n ontwikkelde biosintese-apparaat het. Hier kan die monomere van proteïenmolekules in 'n streng volgorde in molekules saamgestel word. Dit word geprogrammeer deur die genetiese kode wat in die chromosome gestoor word. As dit nodig is om 'n sekere strukturele proteïen of ensiem te sintetiseer, is die proses om die DNS-kode te lees en 'n matriks te vorm (enRNA) waaruit proteïen gesintetiseer word. Die monomeer sal geleidelik by die groeiende polipeptiedketting op die ribosomale apparaat aansluit. Na voltooiing van hierdie proses sal 'n ketting van aminosuurreste geskep word, wat spontaan of tydens die ensiematiese proses 'n sekondêre, tersiêre of domeinstruktuur sal vorm.
Reëlmatighede van biosintese
Sommige kenmerke van proteïenbiosintese, oordrag van oorerflike inligting en die implementering daarvan moet uitgelig word. Hulle lê in die feit dat DNS en RNA homogene stowwe is wat uit soortgelyke monomere bestaan. DNA bestaan naamlik uit nukleotiede, net soos RNA. Laasgenoemde word aangebied in die vorm van inligting-, vervoer- en ribosomale RNA. Dit beteken dat die hele sellulêre apparaat wat verantwoordelik is vir die berging van oorerflike inligting en proteïenbiosintese 'n enkele geheel is. Daarom moet die selkern met ribosome, wat ook domein-RNA-molekules is, as een hele apparaat vir die berging van gene en hul implementering beskou word.
Die tweede kenmerk van die biosintese van 'n proteïen, waarvan die monomeer 'n alfa-aminosuur is, is om die streng volgorde van hul aanhegting te bepaal. Elke aminosuur moet sy plek in die primêre proteïenstruktuur inneem. Dit word verseker deur die apparaat wat hierbo beskryf is vir die berging en implementering van oorerflike inligting. Foute kan daarin voorkom, maar dit sal daardeur uitgeskakel word. In die geval van verkeerde samestelling, sal die molekule vernietig word, en biosintese sal weer begin.
