Protein ialah bahan organik. Sebatian makromolekul ini dicirikan oleh komposisi tertentu dan terurai menjadi asid amino selepas hidrolisis. Molekul protein datang dalam pelbagai bentuk, kebanyakannya terdiri daripada rantai polipeptida berbilang. Maklumat tentang struktur protein dikodkan dalam DNA, dan proses sintesis protein dipanggil terjemahan.
Komposisi kimia protein
Purata protein mengandungi:
- 52% karbon;
- 7% hidrogen;
- 12% nitrogen;
- 21% oksigen;
- 3% sulfur.
Molekul protein ialah polimer. Untuk memahami strukturnya, adalah perlu untuk mengetahui apakah monomernya, asid amino.
Asid amino
Ia biasanya dibahagikan kepada dua kategori: sentiasa berlaku dan kadangkala berlaku. Yang pertama termasuk 18 monomer protein dan 2 lagi amida: asid aspartik dan glutamat. Kadangkala hanya terdapat tiga asid.
Asid ini boleh dikelaskan dalam pelbagai cara: mengikut sifat rantai sampingan atau cas radikalnya, ia juga boleh dibahagikan dengan bilangan kumpulan CN dan COOH.
Struktur utama protein
Jujukan asid amino dalam rantai protein menentukantahap organisasi, sifat dan fungsinya yang seterusnya. Jenis ikatan utama antara monomer ialah peptida. Ia terbentuk dengan memisahkan hidrogen daripada satu asid amino dan kumpulan OH daripada yang lain.
Tahap pertama organisasi molekul protein ialah urutan asid amino di dalamnya, hanya rantai yang menentukan struktur molekul protein. Ia terdiri daripada "rangka" yang mempunyai struktur tetap. Ini ialah urutan berulang -NH-CH-CO-. Rantai sampingan yang berasingan diwakili oleh radikal asid amino (R), sifatnya menentukan komposisi struktur protein.
Walaupun jika struktur molekul protein adalah sama, mereka boleh berbeza dalam sifat hanya daripada fakta bahawa monomer mereka mempunyai urutan yang berbeza dalam rantai. Susunan asid amino dalam protein ditentukan oleh gen dan menentukan fungsi biologi tertentu kepada protein. Urutan monomer dalam molekul yang bertanggungjawab untuk fungsi yang sama selalunya rapat dalam spesies yang berbeza. Molekul sedemikian - sama atau serupa dalam organisasi dan melaksanakan fungsi yang sama dalam pelbagai jenis organisma - adalah protein homolog. Struktur, sifat dan fungsi molekul masa hadapan telah ditetapkan pada peringkat sintesis rantai asid amino.
Beberapa ciri biasa
Struktur protein telah dikaji untuk masa yang lama, dan analisis struktur utamanya membolehkan kami membuat beberapa generalisasi. Kebanyakan protein dicirikan oleh kehadiran kesemua dua puluh asid amino, di mana terdapat banyak terutamanya glisin, alanin, asid aspartik, glutamin dan sedikit triptofan, arginin, metionin,histidine. Satu-satunya pengecualian adalah kumpulan protein tertentu, contohnya, histon. Ia diperlukan untuk pembungkusan DNA dan mengandungi banyak histidin.
Generalisasi kedua: dalam protein globular tiada corak umum dalam pertukaran asid amino. Tetapi polipeptida yang jauh dalam aktiviti biologi mempunyai serpihan kecil molekul yang serupa.
Struktur kedua
Tahap kedua organisasi rantai polipeptida ialah susunan ruangnya, yang disokong oleh ikatan hidrogen. Agihkan α-helix dan β-fold. Sebahagian daripada rantai tidak mempunyai struktur tersusun, zon sedemikian dipanggil amorfus.
Heliks alfa semua protein semula jadi adalah dengan tangan kanan. Radikal sampingan asid amino dalam heliks sentiasa menghadap ke luar dan terletak pada sisi bertentangan paksinya. Jika ia bukan kutub, ia dikumpulkan pada satu sisi lingkaran, menghasilkan lengkok yang mewujudkan keadaan untuk penumpuan bahagian lingkaran yang berbeza.
Beta-lipatan - lingkaran yang sangat memanjang - cenderung terletak bersebelahan dalam molekul protein dan membentuk lapisan β-pleated selari dan tidak selari.
Struktur protein tertier
Tahap ketiga penyusunan molekul protein ialah lipatan lingkaran, lipatan dan bahagian amorfus menjadi struktur padat. Ini disebabkan oleh interaksi radikal sisi monomer antara satu sama lain. Sambungan sedemikian dibahagikan kepada beberapa jenis:
- ikatan hidrogen terbentuk antara radikal polar;
- hidrofobik– antara kumpulan R bukan kutub;
- daya tarikan elektrostatik (ikatan ionik) – antara kumpulan yang casnya bertentangan;
- jambatan disulfida antara radikal sistein.
Jenis ikatan terakhir (–S=S-) ialah interaksi kovalen. Jambatan disulfida menguatkan protein, strukturnya menjadi lebih tahan lama. Tetapi sambungan sedemikian tidak diperlukan. Contohnya, mungkin terdapat sangat sedikit sistein dalam rantai polipeptida, atau radikalnya terletak berdekatan dan tidak boleh mencipta "jambatan".
Tahap keempat organisasi
Tidak semua protein membentuk struktur kuaterner. Struktur protein pada tahap keempat ditentukan oleh bilangan rantai polipeptida (protomer). Mereka saling berkaitan dengan ikatan yang sama seperti peringkat organisasi sebelumnya, kecuali jambatan disulfida. Sesebuah molekul terdiri daripada beberapa protomer, setiap satunya mempunyai struktur tertiari khas (atau serupa) tersendiri.
Semua peringkat organisasi menentukan fungsi yang akan dilakukan oleh protein yang terhasil. Struktur protein pada peringkat pertama organisasi sangat tepat menentukan peranan seterusnya dalam sel dan badan secara keseluruhan.
Fungsi Protein
Sukar untuk membayangkan betapa pentingnya peranan protein dalam aktiviti sel. Di atas, kami mengkaji struktur mereka. Fungsi protein secara langsung bergantung padanya.
Melaksanakan fungsi bangunan (struktur), mereka membentuk asas sitoplasma mana-mana sel hidup. Polimer ini adalah bahan utama semua membran sel apabilaadalah kompleks dengan lipid. Ini juga termasuk pembahagian sel ke dalam petak, yang setiap satunya mempunyai tindak balasnya sendiri. Hakikatnya setiap kompleks proses selular memerlukan keadaannya sendiri, terutamanya pH medium memainkan peranan penting. Protein membina partition nipis yang membahagikan sel kepada apa yang dipanggil petak. Dan fenomena itu sendiri dipanggil pembahagian.
Fungsi pemangkin adalah untuk mengawal semua tindak balas sel. Semua enzim adalah sama ada asalnya protein ringkas atau kompleks.
Sebarang jenis pergerakan organisma (kerja otot, pergerakan protoplasma dalam sel, kelipan silia dalam protozoa, dll.) dilakukan oleh protein. Struktur protein membolehkan mereka bergerak, membentuk gentian dan cincin.
Fungsi pengangkutan ialah banyak bahan diangkut melalui membran sel oleh protein pembawa khas.
Peranan hormon polimer ini serta-merta jelas: beberapa hormon adalah struktur protein, contohnya, insulin, oksitosin.
Fungsi ganti ditentukan oleh fakta bahawa protein mampu membentuk mendapan. Contohnya, valgumin telur, kasein susu, protein benih tumbuhan - ia menyimpan sejumlah besar nutrien.
Semua tendon, sendi artikular, tulang rangka, kuku dibentuk oleh protein, yang membawa kita ke fungsi seterusnya - menyokong.
Molekul protein ialah reseptor, menjalankan pengecaman terpilih bahan-bahan tertentu. Dalam peranan ini, glikoprotein dan lektin amat dikenali.
Yang paling pentingfaktor imuniti - antibodi dan sistem pelengkap mengikut asal adalah protein. Sebagai contoh, proses pembekuan darah adalah berdasarkan perubahan dalam protein fibrinogen. Dinding dalaman esofagus dan perut dipenuhi dengan lapisan pelindung protein mukus - licin. Toksin juga berasal dari protein. Asas kulit yang melindungi tubuh haiwan ialah kolagen. Semua fungsi protein ini adalah pelindung.
Nah, fungsi terakhir adalah kawal selia. Terdapat protein yang mengawal kerja genom. Iaitu, mereka mengawal transkripsi dan terjemahan.
Tidak kira betapa pentingnya peranan protein, struktur protein telah dibongkar oleh saintis sejak sekian lama. Dan kini mereka sedang menemui cara baharu untuk menggunakan pengetahuan ini.
