Fibrilarni in globularni proteini, beljakovinski monomer, vzorci sinteze beljakovin

Beljakovine so osnova za celično in telesno življenje. Izvaja veliko število funkcij v živih tkivih, uresničuje svoje glavne značilnosti: rast, vitalnost, gibanje in razmnoževanje. V tem primeru sama celica sintetizira protein, katerega monomer je aminokislina. Njegov položaj v primarni strukturi proteina je programiran z genetskim kodom, ki je podedovan. Celo prenos genov iz matične celice v hčerinsko celico je le primer prenosa informacij o strukturi proteina. Zaradi tega je molekula, ki je osnova biološkega življenja.

Splošna značilnost strukture proteina

Molekule proteinov, sintetizirane v celici, so biološki polimeri.
Monomer vedno vsebuje amino kislino v proteinu, agregat pa je primarna veriga molekule. Imenuje se primarna struktura proteinske molekule, ki se kasneje, spontano ali pod vplivom bioloških katalizatorjev, spremeni v sekundarno, terciarno ali domeno.

Sekundarna in terciarna struktura

Sekundarna proteinska struktura je prostorska modifikacija primarne verige, povezana s tvorbo vodikovih vezi polarnih regij. Zaradi tega je veriga zložena v zanke ali zvita v spiralo, ki zavzame manj prostora. V tem času se spremeni lokalni naboj delov molekule, zaradi česar se sproži proces oblikovanja terciarne strukture - globularnega. Križne ali spiralne površine so v obliki disulfidnih vezi povezane v tangle.

Sami tangle omogočajo oblikovanje posebne strukture, ki je potrebna za izvedbo programiranih funkcij. Pomembno je, da je tudi po taki spremembi proteina monomer aminokislina. To tudi potrjuje, da pri nastanku sekundarnega, nato terciarnega in kvartarna struktura proteina primarna aminokislinska sekvenca se ne spremeni.

Značilnosti beljakovinskih monomerov

Vsi proteini so polimeri, katerih monomeri so aminokisline. To so organske spojine, ki jih bodisi sintetizira živa celica, ali pa vstopajo v to kot hranila. Od teh se proteinsko molekulo sintetizira na ribosomih vzdolž matrike informacijske RNK z ogromno porabo energije. Aminokisline so same spojine z dvema aktivnima kemijskima skupinama: karboksilni ostanek in amino skupina, ki je lokalizirana na atomu alfa-ogljika. Ta struktura omogoča, da se molekula imenuje alfa-aminokislina, ki lahko tvori peptidne vezi. Mono proteini so le alfa-aminokisline.

Oblikovanje peptidne vezi

Peptidna vez je molekularna kemijska skupina, ki jo tvorijo atomi ogljika, kisika, vodika in dušika. Nastane je med cepitvijo vode iz karboksilne skupine ene alfa-aminokisline in amino skupine druge. Hkrati se hidroksil odcepi iz karboksilnega ostanka, ki skupaj s protonom amino skupine tvori vodo. Kot rezultat, sta dve aminokislini povezani s kovalentno polarno vezjo CONH.

Le alfa-aminokisline-monomeri proteinov živih organizmov lahko tvorijo. V laboratorijskih razmerah opazimo nastanek peptidne vezi, čeprav je v raztopini težko selektirati majhno molekulo. Monomeri proteina so aminokisline in njegova struktura je programirana z genetsko kodo. Zato je treba amino kisline združiti v strogo določenem vrstnem redu. V rešitvi v kaotičnem ravnovesnem stanju je to nemogoče in s tem sintezo kompleksne beljakovine umetno je nemogoče. Če obstaja oprema, ki omogoča strog red montaže molekule, bo njegovo vzdrževanje precej drago.

Sinteza beljakovin v živi celici

V živi celici se situacija obrne, saj ima razvit biosintetični aparat. Tukaj se monomeri proteinskih molekul lahko sestavijo v molekule v strogem zaporedju. Programiran je z gensko kodo, shranjeno v kromosomih. Če je potrebno sintetizirati specifično strukturno beljakovino ali encim, se začne postopek branja kode DNA in oblikovanje matriksa (in RNA), na osnovi katere se beljakovina sinteza. Monomer se bo postopoma pridružil rastoči polipeptidni verigi na ribosomalnem aparatu. Na koncu tega procesa se bo ustvarila veriga aminokislinskih ostankov, ki bodo spontano ali v času encimskega procesa oblikovali sekundarno, terciarno ali domensko strukturo.

Pravilnost biosinteze

Treba je omeniti nekatere značilnosti proteinske biosinteze, prenos dednih informacij in njegovo izvajanje. Vsebujejo dejstvo, da sta DNK in RNA homogene snovi, ki jih sestavljajo podobni monomeri. Na primer, DNA sestoji iz nukleotidov, kot je RNA. Slednji so predstavljeni v obliki informacij, transporta in ribosomske RNK. To pomeni, da je celotna celična naprava, odgovorna za shranjevanje dednih informacij in biosintezo beljakovin, ena celota. Zato je treba jedro celice z ribosomi, ki so tudi domene molekule RNK, obravnavati kot celovit aparat za shranjevanje genov in njihovo uresničitev.

Druga značilnost proteinske biosinteze, katere monomer je alfa-aminokislina, je določitev strogega zaporedja njihove pritrditve. Vsaka aminokislina mora zavzeti mesto v primarni strukturi proteinov. Za to je odgovorna naprava za shranjevanje in prodajo dednih informacij, opisanih zgoraj. To lahko povzroči napake, vendar jih bodo odpravile. V primeru nepravilne montaže bo molekula uničena in biosinteza se bo spet začela.