Proteina este baza vieții celulare și a corpului. Efectuând un număr mare de funcții în țesuturile vii, își implementează principalele capacități: creștere, activitate vitală, mișcare și reproducere. În acest caz, celula însăși sintetizează o proteină, al cărei monomer este un aminoacid. Poziția sa în structura primară a proteinei este programată de codul genetic, care este moștenit. Chiar și transferul de gene de la o celulă mamă la o celulă fiică este doar un exemplu de transfer de informații despre structura unei proteine. Aceasta o face o moleculă care stă la baza vieții biologice.
Caracteristici generale ale structurii proteinelor
Moleculele de proteine sintetizate într-o celulă sunt polimeri biologici.
Într-o proteină, monomerul este întotdeauna un aminoacid, iar combinația lor formează lanțul primar al moleculei. Se numește structura primară a unei molecule de proteine, care ulterior spontan sau sub acțiunea catalizatorilor biologici este modificată într-o structură secundară, terțiară sau de domeniu.
Structură secundară și terțiară
Proteine secundarestructura este o modificare spațială a lanțului primar asociată cu formarea legăturilor de hidrogen în regiunile polare. Din acest motiv, lanțul este pliat în bucle sau răsucit într-o spirală, care ocupă mai puțin spațiu. În acest moment, sarcina locală a secțiunilor moleculei se modifică, ceea ce declanșează formarea unei structuri terțiare - una globulară. Secțiunile ondulate sau elicoidale sunt răsucite în bile cu ajutorul legăturilor disulfurice.
Mingile în sine vă permit să formați o structură specială care este necesară pentru a îndeplini funcțiile programate. Este important ca, chiar și după o astfel de modificare, monomerul proteinei să fie un aminoacid. Acest lucru confirmă, de asemenea, că în timpul formării structurii secundare și apoi a structurii terțiare și cuaternare a proteinei, secvența primară de aminoacizi nu se modifică.
Caracterizarea monomerilor proteici
Toate proteinele sunt polimeri, ai căror monomeri sunt aminoacizi. Aceștia sunt compuși organici care fie sunt sintetizați de o celulă vie, fie intră în ea ca nutrienți. Dintre acestea, o moleculă de proteină este sintetizată pe ribozomi folosind matricea de ARN mesager cu o cheltuială uriașă de energie. Aminoacizii înșiși sunt compuși cu două grupe chimice active: un radical carboxil și o grupare amino situată la atomul de carbon alfa. Această structură permite moleculei să fie numită un alfa-aminoacid capabil să formeze legături peptidice. Monomerii proteici sunt doar alfa-aminoacizi.
Formarea legăturilor peptidice
O legătură peptidică este o grupare chimică moleculară formată din atomi de carbon, oxigen, hidrogen și azot. Se formează în procesul de separare a apei din grupa carboxil a unui alfa-aminoacid și gruparea amino a altuia. În acest caz, radicalul hidroxil este separat de radicalul carboxil, care, combinându-se cu protonul grupării amino, formează apă. Ca rezultat, doi aminoacizi sunt legați printr-o legătură polară covalentă CONH.
O pot forma numai alfa-aminoacizii, monomeri ai proteinelor organismelor vii. Este posibil să se observe formarea unei legături peptidice în laborator, deși este dificil să sintetizezi selectiv o moleculă mică în soluție. Monomerii proteici sunt aminoacizi, iar structura sa este programată de codul genetic. Prin urmare, aminoacizii trebuie conectați într-o ordine strict desemnată. Acest lucru este imposibil într-o soluție în condiții de echilibru haotic și, prin urmare, este încă imposibil să sintetizați artificial o proteină complexă. Dacă există echipamente care permit o ordine strictă de asamblare a moleculei, întreținerea acesteia va fi destul de costisitoare.
Sinteza proteinelor într-o celulă vie
Într-o celulă vie, situația este inversată, deoarece are un aparat de biosinteză dezvoltat. Aici, monomerii moleculelor de proteine pot fi asamblați în molecule într-o secvență strictă. Este programat de codul genetic stocat în cromozomi. Dacă este necesar să se sintetizeze o anumită proteină structurală sau enzimă, procesul de citire a codului ADN și de formare a unei matrice (șiARN) din care se sintetizează proteina. Monomerul se va alătura treptat lanțului polipeptidic în creștere pe aparatul ribozomal. La finalizarea acestui proces, se va crea un lanț de resturi de aminoacizi, care spontan sau în timpul procesului enzimatic vor forma o structură secundară, terțiară sau de domeniu.
Regularități ale biosintezei
Ar trebui evidențiate unele caracteristici ale biosintezei proteinelor, transmiterii de informații ereditare și implementării acesteia. Ele constau în faptul că ADN-ul și ARN-ul sunt substanțe omogene formate din monomeri similari. Și anume, ADN-ul este format din nucleotide, la fel ca ARN-ul. Acesta din urmă este prezentat sub formă de ARN informațional, de transport și ribozomal. Aceasta înseamnă că întregul aparat celular responsabil cu stocarea informațiilor ereditare și biosinteza proteinelor este un singur întreg. Prin urmare, nucleul celular cu ribozomi, care sunt, de asemenea, molecule de ARN de domeniu, ar trebui considerat ca un întreg aparat pentru stocarea genelor și implementarea lor.
A doua caracteristică a biosintezei unei proteine, al cărei monomer este un alfa-aminoacid, este de a determina ordinea strictă a atașării lor. Fiecare aminoacid trebuie să-și ia locul în structura proteică primară. Acest lucru este asigurat de aparatul descris mai sus pentru stocarea și implementarea informațiilor ereditare. Pot apărea erori în el, dar vor fi eliminate prin aceasta. În caz de asamblare incorectă, molecula va fi distrusă, iar biosinteza va începe din nou.
