Τι είναι οι πρωτεΐνες:
Οι πρωτεΐνες είναι πολυπεπτίδια διατεταγμένα σε τρισδιάστατες, σταθερές και λειτουργικές δομές. Υπό αυτήν την έννοια, τα πολυπεπτίδια είναι αλυσίδες πεπτιδίων και τα τελευταία είναι αλυσίδες αμινοξέων.
Σε βιολογικό επίπεδο, αναγνωρίζονται 20 τύποι αμινοξέων που αποτελούν τις διαφορετικές αλληλουχίες και, συνεπώς, τις διάφορες πρωτεΐνες.
Στη βιοχημεία, οι πρωτεΐνες είναι ευπροσάρμοστα μόρια που, ανάλογα με τη σειρά των αμινοξέων και της πλευρικής αλυσίδας ή της ομάδας R, θα καθοριστεί ο τύπος και η λειτουργία της πρωτεΐνης.
Σε σχέση με τα παραπάνω, οι πρωτεΐνες υιοθετούν διαφορετικές λειτουργίες όπως, για παράδειγμα, είναι καταλύτες βιοχημικών αντιδράσεων με τη μορφή ενζύμων, ελεγκτές φυσιολογικών διεργασιών με τη μορφή ορμονών, συντονίζουν βιολογικές δραστηριότητες όπως η ινσουλίνη, μεταξύ πολλών άλλων.
Μια ώριμη, λειτουργική πρωτεΐνη περνά πρώτα το ριβόσωμα στη διαδικασία που είναι γνωστή ως πρωτεϊνική σύνθεση ή μετάφραση. Στη συνέχεια, πρέπει να υιοθετήσει ένα σωστό τρισδιάστατο σχήμα, να επεξεργαστεί την απόσυρση ή το συνδυασμό με άλλα πολυπεπτίδια και να μεταφερθεί στον τόπο όπου θα εκτελέσει τις λειτουργίες του.
Από την άλλη, λέγεται μετουσίωση μιας πρωτεΐνης η διαδικασία κατά την οποία η δομή της πρωτεΐνης υφίσταται τροποποίηση που απενεργοποιεί τις λειτουργίες της, όπως, για παράδειγμα, η μετουσίωση της αλβουμίνης, που υπάρχει σε ασπράδι αυγού, η οποία γίνεται λευκή όταν μαγειρεύεται.
Η τροποποίηση, ταξινόμηση και μεταφορά πρωτεϊνών και λιπιδίων σε ευκαρυωτικά κύτταρα (με καθορισμένο πυρήνα κυττάρων) συμβαίνει συνήθως στο ενδομεμβρανικό σύστημα που σχηματίζεται από: το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), τη συσκευή Golgi, τα λυσοσώματα (ζωικό κύτταρο), τα κενά (φυτό κύτταρο) και το κύτταρο ή η μεμβράνη του πλάσματος.
Χαρακτηριστικά πρωτεϊνών
Σε βιολογικό επίπεδο, οι πρωτεΐνες χαρακτηρίζονται από το ότι αποτελούνται από 20 διαφορετικούς τύπους αμινοξέων που ονομάζονται άλφα-αμινοξέα.
Τα πολυπεπτίδια που αποτελούν πρωτεΐνες βασίζονται σε ριβοσώματα μέσω της διαδικασίας σύνθεσης ή μετάφρασης πρωτεϊνών.
Επιπλέον, οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες που απαρτίζουν τις πρωτεΐνες έχουν κατεύθυνση, καθώς η κεφαλή μιας αλυσίδας αμινοξέων ορίζεται πάντα από το κωδικόνιο έναρξης AUG και από 3 τύπους ουρών ή κωδικώνων τερματισμού, που είναι UAA, UAG ή UGA. Αυτές οι πληροφορίες παρέχονται από το messenger RNA (mRNA).
Οι πρωτεΐνες χαρακτηρίζονται από την παρουσία τους σε όλο το Σύμπαν. Στη βιοχημεία και την εξελικτική γενετική, οι αλλαγές στις πρωτεΐνες σε ζωντανούς οργανισμούς και στο διάστημα αποτελούν τη βάση για σημαντική επιστημονική έρευνα.
Χημική δομή πρωτεϊνών
Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από γραμμικές αλυσίδες αμινοξέων. Τα αμινοξέα ενώνονται με ένα πεπτιδικός δεσμός μεταξύ του άνθρακα (C) της καρβοξυλομάδας (COOH) του πρώτου αμινοξέος και του αζώτου (Ν) της αμινομάδας (ΝΗ2) του δεύτερου αμινοξέος. Αυτή η ένωση σχηματίζει αυτό που ονομάζεται πεπτίδιο.
Μια αλυσίδα πεπτιδίων ονομάζεται πολυπεπτίδιο και μία ή περισσότερες αλυσίδες πολυπεπτιδίων σχηματίζουν πρωτεΐνη.
Επίπεδα δομής σε πρωτεΐνες
Οι πρωτεΐνες ταξινομούνται σύμφωνα με τα επίπεδα που υιοθετούνται από τις δομές τους χωρίζονται σε πρωτογενή, δευτερογενή, τριτογενή και τεταρτοταγή δομή:
Πρωτογενής δομή πρωτεϊνών
Η κύρια δομή των πρωτεϊνών ορίζεται από τη σειρά δέσμευσης των αμινοξέων. Αυτές οι αλληλουχίες ορίζονται από τις πληροφορίες που περιέχονται στο αγγελιοφόρο RNA (mRNA) και το RNA μεταφοράς (tRNA) που συντίθεται ή μεταφράζεται σε ριβοσώματα.
Δευτερεύουσα δομή πρωτεϊνών
Η δευτερογενής δομή των πρωτεϊνών καθορίζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πολυπεπτιδίων που υπάρχουν στον σκελετό της πρωτεΐνης, όπως:
- το παράλληλο ß διπλωμένο φύλλο ή φύλλο παράλληλων πολυπεπτιδικών σκελετών ·
- το αντιπαράλληλο διπλωμένο φύλλο παράλληλων σκελετών αλλά σε αντίθετες κατευθύνσεις · Γ
- η έλικα σχηματίζεται ή ονομάζεται επίσης έλικα άλφα των οποίων οι σύνδεσμοι δημιουργούν σπειροειδή σκελετό.
Τριτοβάθμια δομή πρωτεϊνών
Η τριτογενής δομή των πρωτεϊνών καθορίζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων, σχηματίζοντας, για παράδειγμα, ιοντικούς δεσμούς και δεσμούς υδρογόνου. Αυτές οι δομές εδραιώνονται σε πρωτεΐνες περισσοτέρων του ενός πολυπεπτιδικών αλύσων.
Τεταρτοταγής δομή πρωτεϊνών
Η τεταρτοταγής δομή των πρωτεϊνών καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται ή διευθετούνται διάφορες αλυσίδες πολυπεπτιδίων. Είναι χαρακτηριστικά πιο σύνθετων πρωτεϊνών όπως η αιμοσφαιρίνη.
Πρωτεΐνες και οι λειτουργίες τους
Οι πρωτεΐνες είναι ζωτικής σημασίας μόρια στα ζωντανά όντα, δεδομένου ότι υιοθετούν διαφορετικές μορφές για την εκτέλεση ζωτικών λειτουργιών. Ακολουθούν ορισμένες λειτουργίες με παραδείγματα πρωτεϊνών που τις πληρούν:
- Πεπτικά ένζυμα- Αποικοδομικά θρεπτικά συστατικά όπως αμυλάση, λιπάση και πεψίνη.
- Ορμόνες πεπτιδίωνΣτέλνουν χημικά σήματα για τον έλεγχο ή την ισοπέδωση φυσιολογικών διεργασιών όπως η ινσουλίνη και το γλυκαγόνο. Αυτά διαφέρουν από τις ορμόνες που βασίζονται σε στεροειδή (λιπίδια).
- Δομικές πρωτεΐνες- Βοηθά στην κίνηση και τη διαμόρφωση όπως ακτίνη, τουμπουλίνη και κερατίνη του κυτταροσκελετού και του κολλαγόνου.
- Πρωτεΐνες φορέα: μετατόπιση ουσιών όπως η αιμοσφαιρίνη που μεταφέρει οξυγόνο μέσω του αίματος και της λέμφου.
- Αντισώματα: υπερασπίζεται τον οργανισμό από εξωτερικά παθογόνα.
