پروتئین ها پلیمرهای بیولوژیکی با ساختار پیچیده ای هستند. آنها وزن مولکولی بالایی دارند و از اسیدهای آمینه، گروه های مصنوعی که توسط ویتامین ها، اجزاء چربی و کربوهیدرات نشان داده می شوند، تشکیل شده اند. پروتئین های حاوی کربوهیدرات ها، ویتامین ها، فلزات یا لیپیدها پیچیده نامیده می شوند. پروتئین های ساده فقط از آمینو اسیدهای مرتبط با پیوندهای پپتیدی تشکیل شده اند.
پپتید
صرف نظر از ساختار یک ماده، مونومرهای پروتئین ها اسیدهای آمینه هستند. آنها زنجیره پلی پپتیدی پایه را تشکیل می دهند که از آن ساختار فیبریلار یا کروی پروتئین تشکیل می شود. در عین حال، پروتئین فقط در بافت های زنده - در سلول های گیاهی، باکتریایی، قارچی، حیوانی و دیگر می تواند سنتز شود.
تنها موجوداتی که نمی توانند مونومرهای پروتئینی را ترکیب کنند ویروس ها و تک یاخته ها هستند. بقیه قادر به تشکیل پروتئین های ساختاری هستند. اما مونومرهای پروتئینی چه موادی هستند و چگونه تشکیل می شوند؟ در مورد این و در مورد بیوسنتز پروتئین، در مورد پلی پپتیدها و تشکیل یک ساختار پروتئین پیچیده، در مورد اسیدهای آمینه و خواص آنها بخوانید.زیر.
تنها مونومر یک مولکول پروتئین هر اسید آمینه آلفا است. پروتئین یک پلی پپتید، زنجیره ای از آمینو اسیدهای مرتبط است. بسته به تعداد آمینو اسیدهای دخیل در تشکیل آن، دی پپتیدها (2 باقیمانده)، تری پپتیدها (3)، الیگوپپتیدها (شامل 2-10 اسید آمینه) و پلی پپتیدها (اسیدهای آمینه بسیاری) جدا می شوند.
بررسی ساختار پروتئین
ساختار پروتئین می تواند اولیه، کمی پیچیده تر - ثانویه، حتی پیچیده تر - سوم، و پیچیده ترین - چهارتایی باشد.
ساختار اولیه یک زنجیره ساده است که مونومرهای پروتئین (اسیدهای آمینه) از طریق یک پیوند پپتیدی (CO-NH) به آن متصل می شوند. ساختار ثانویه چین های آلفا مارپیچ یا بتا است. ترشیاری یک ساختار پروتئینی سه بعدی حتی پیچیده تر است که از ثانویه به دلیل تشکیل پیوندهای کووالانسی، یونی و هیدروژنی و همچنین برهمکنش های آبگریز شکل گرفته است.
ساختار چهارتایی پیچیده ترین است و مشخصه پروتئین های گیرنده واقع در غشای سلولی است. این یک ساختار فوق مولکولی (دامنه) است که در نتیجه ترکیب چندین مولکول با ساختار سوم، تکمیل شده با گروه های کربوهیدرات، لیپید یا ویتامین تشکیل شده است. در این مورد، مانند ساختارهای اولیه، ثانویه و سوم، مونومرهای پروتئین ها آلفا آمینه اسیدها هستند. آنها همچنین توسط پیوندهای پپتیدی به هم متصل می شوند. تنها تفاوت در پیچیدگی ساختار است.
اسیدهای آمینه
تنها مونومرهامولکول های پروتئین آلفا آمینو اسیدها هستند. تنها 20 مورد از آنها وجود دارد و آنها تقریباً اساس زندگی هستند. به لطف ظاهر پیوند پپتیدی، سنتز پروتئین امکان پذیر شد. و خود پروتئین پس از آن شروع به انجام عملکردهای ساختاری، گیرنده، آنزیمی، انتقال، واسطه و سایر عملکردها کرد. به لطف این، یک موجود زنده عمل می کند و قادر به تولید مثل است.
آمینواسید آلفا خود یک اسید کربوکسیلیک آلی با یک گروه آمینه متصل به اتم کربن آلفا است. دومی در کنار گروه کربوکسیل قرار دارد. در این مورد، مونومرهای پروتئینی به عنوان مواد آلی در نظر گرفته می شوند که در آنها اتم کربن نهایی حامل یک گروه آمین و یک گروه کربوکسیل است.
ارتباط اسیدهای آمینه در پپتیدها و پروتئین ها
اسیدهای آمینه از طریق یک پیوند پپتیدی به دیمرها، تریمرها و پلیمرها متصل می شوند. از جدا شدن یک گروه هیدروکسیل (-OH) از محل کربوکسیل یک آلفا-آمینه اسید و هیدروژن (-H) از گروه آمینه یک آلفا-آمینه اسید دیگر تشکیل می شود. در نتیجه برهمکنش، آب جدا می شود و یک مکان C=O با یک الکترون آزاد در نزدیکی کربن باقیمانده کربوکسیل در انتهای کربوکسیل باقی می ماند. در گروه آمینه یک اسید دیگر، یک باقیمانده (NH) با رادیکال آزاد موجود در اتم نیتروژن وجود دارد. این اجازه می دهد تا دو رادیکال به هم متصل شوند تا یک پیوند (CONH) تشکیل دهند. به آن پپتید می گویند.
انواع اسیدهای آمینه آلفا
۲۳ آلفا آمینه اسید شناخته شده وجود دارد. آن ها هستندفهرست شده به عنوان: گلیسین، والین، آلانین، ایزولسین، لوسین، گلوتامات، آسپارتات، اورنیتین، ترئونین، سرین، لیزین، سیستین، سیستئین، فنیل آلانین، متیونین، تیروزین، پرولین، تریپتوفان، هیدروکسی پرولین، آرژین پارآمین، آرژین و گلوئین، بسته به اینکه بدن انسان می تواند آنها را سنتز کند، این اسیدهای آمینه به دو دسته غیرضروری و غیر ضروری تقسیم می شوند.
مفهوم اسیدهای آمینه غیر ضروری و ضروری
مواد قابل تعویض می تواند توسط بدن انسان سنتز شود، در حالی که مواد ضروری باید فقط از غذا تامین شوند. در عین حال، هر دو اسید ضروری و غیر ضروری برای بیوسنتز پروتئین مهم هستند، زیرا بدون آنها سنتز نمی تواند کامل شود. بدون یک آمینو اسید، حتی اگر بقیه اسیدهای آمینه وجود داشته باشند، ساختن دقیقا پروتئینی که سلول برای انجام وظایف خود به آن نیاز دارد، غیرممکن است.
یک اشتباه در هر یک از مراحل بیوسنتز - و پروتئین دیگر مناسب نیست، زیرا به دلیل نقض چگالی های الکترونیکی و فعل و انفعالات بین اتمی قادر به جمع شدن در ساختار مورد نظر نخواهد بود. بنابراین، برای فرد (و سایر موجودات زنده) مصرف غذاهای پروتئینی حاوی اسیدهای آمینه ضروری بسیار مهم است. عدم وجود آنها در غذا منجر به تعدادی از اختلالات متابولیسم پروتئین می شود.
فرایند تشکیل پیوند پپتیدی
تنها مونومرهای پروتئین ها آلفا آمینه اسیدها هستند. آنها به تدریج در یک زنجیره پلی پپتیدی ترکیب می شوند که ساختار آن از قبل در کد ژنتیکی DNA (یا RNA، اگر بیوسنتز باکتری در نظر گرفته شود) ذخیره می شود. پروتئین یک توالی دقیق از باقی مانده اسیدهای آمینه است. این یک زنجیره است که در یک معین سفارش داده شده استساختاری که یک عملکرد از پیش برنامه ریزی شده را در یک سلول انجام می دهد.
توالی مرحله بیوسنتز پروتئین
فرایند تشکیل پروتئین شامل زنجیره ای از مراحل است: همانندسازی یک بخش DNA (یا RNA)، سنتز نوع اطلاعاتی RNA، انتشار آن به سیتوپلاسم سلول از هسته، اتصال با ریبوزوم و اتصال تدریجی باقی مانده های اسید آمینه که توسط RNA انتقالی تامین می شود. ماده ای که یک مونومر پروتئین است در واکنش آنزیمی حذف یک گروه هیدروکسیل و یک پروتون هیدروژن شرکت می کند و سپس به زنجیره پلی پپتیدی در حال رشد می پیوندد.
بنابراین، یک زنجیره پلی پپتیدی به دست می آید، که در حال حاضر در شبکه آندوپلاسمی سلولی، به ساختاری از پیش تعیین شده سفارش داده می شود و در صورت نیاز با یک باقیمانده کربوهیدرات یا چربی تکمیل می شود. به این فرآیند "بلوغ" پروتئین گفته می شود که پس از آن توسط سیستم سلولی حمل و نقل به مقصد ارسال می شود.
عملکرد پروتئین های سنتز شده
مونومرهای پروتئینی اسیدهای آمینه لازم برای ساختن ساختار اولیه آنها هستند. ساختار ثانویه، سوم و چهارم به خودی خود شکل گرفته است، اگرچه گاهی اوقات به مشارکت آنزیم ها و سایر مواد نیز نیاز دارد. با این حال، آنها دیگر ضروری نیستند، اگرچه برای پروتئین ها برای انجام عملکردشان ضروری هستند.
اسید آمینه که یک مونومر پروتئین است، می تواند محل اتصال کربوهیدرات ها، فلزات یا ویتامین ها باشد. تشکیل یک ساختار سوم یا چهارتایی امکان یافتن مکان های بیشتری را برای گروه های درج می دهد. این به شما اجازه می دهد تا ازمشتق پروتئینی که نقش آنزیم، گیرنده، حامل مواد به داخل یا خارج از سلول، ایمونوگلوبولین، جزء ساختاری غشاء یا اندامک سلولی، پروتئین ماهیچه ای را ایفا می کند.
پروتئین ها که از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند، تنها پایه زندگی هستند. و امروزه اعتقاد بر این است که زندگی فقط پس از ظهور اسید آمینه و در نتیجه پلیمریزاسیون آن بوجود آمده است. به هر حال، این تعامل بین مولکولی پروتئین ها است که آغاز زندگی از جمله زندگی هوشمند است. تمام فرآیندهای بیوشیمیایی دیگر، از جمله فرآیندهای انرژی، برای اجرای بیوسنتز پروتئین و در نتیجه تداوم بیشتر زندگی ضروری هستند.
