La proteïna és la base de la vida cel·lular i corporal. Realitzant un gran nombre de funcions en els teixits vius, implementa les seves principals capacitats: creixement, activitat vital, moviment i reproducció. En aquest cas, la pròpia cèl·lula sintetitza una proteïna, el monòmer de la qual és un aminoàcid. La seva posició en l'estructura primària de la proteïna està programada pel codi genètic, que s'hereta. Fins i tot la transferència de gens d'una cèl·lula mare a una cèl·lula filla és només un exemple de la transferència d'informació sobre l'estructura d'una proteïna. Això la converteix en una molècula que és la base de la vida biològica.
Característiques generals de l'estructura de les proteïnes
Les molècules de proteïnes sintetitzades en una cèl·lula són polímers biològics.
En una proteïna, el monòmer és sempre un aminoàcid, i la seva combinació constitueix la cadena primària de la molècula. S'anomena estructura primària d'una molècula de proteïna, que després espontàniament o sota l'acció de catalitzadors biològics es modifica en una estructura secundària, terciària o de domini.
Estructura secundària i terciària
Proteïna secundàriaL'estructura és una modificació espacial de la cadena primària associada a la formació d'enllaços d'hidrogen a les regions polars. Per aquest motiu, la cadena es plega en bucles o es retorça en espiral, que ocupa menys espai. En aquest moment, la càrrega local de les seccions de la molècula canvia, cosa que desencadena la formació d'una estructura terciària: una globular. Les seccions ondulades o helicoïdals es retorcen en boles amb l'ajuda d'enllaços disulfur.
Les pròpies boles permeten formar una estructura especial que es necessita per realitzar les funcions programades. És important que fins i tot després d'aquesta modificació, el monòmer de la proteïna sigui un aminoàcid. Això també confirma que durant la formació de l'estructura secundària, i després l'estructura terciària i quaternària de la proteïna, la seqüència d'aminoàcids primaris no canvia.
Caracterització dels monòmers proteics
Totes les proteïnes són polímers, els monòmers dels quals són aminoàcids. Són compostos orgànics que són sintetitzats per una cèl·lula viva o que hi entren com a nutrients. D'aquests, una molècula de proteïna es sintetitza als ribosomes mitjançant la matriu d'ARN missatger amb una gran despesa d'energia. Els propis aminoàcids són compostos amb dos grups químics actius: un radical carboxil i un grup amino situat a l'àtom de carboni alfa. És aquesta estructura la que permet que la molècula sigui anomenada alfa-aminoàcid capaç de formar enllaços peptídics. Els monòmers proteics només són alfa-aminoàcids.
Formació d'enllaços peptídics
Un enllaç peptídic és un grup químic molecular format per àtoms de carboni, oxigen, hidrogen i nitrogen. Es forma en el procés de separació de l'aigua del grup carboxil d'un alfa-aminoàcid i del grup amino d'un altre. En aquest cas, el radical hidroxil es separa del radical carboxil, que, combinant-se amb el protó del grup amino, forma aigua. Com a resultat, dos aminoàcids estan connectats per un enllaç polar covalent CONH.
Només els alfa-aminoàcids, monòmers de proteïnes dels organismes vius, el poden formar. És possible observar la formació d'un enllaç peptídic al laboratori, tot i que és difícil sintetitzar selectivament una petita molècula en solució. Els monòmers proteics són aminoàcids i la seva estructura està programada pel codi genètic. Per tant, els aminoàcids s'han de connectar en un ordre estrictament designat. Això és impossible en una solució en condicions d'equilibri caòtic i, per tant, encara és impossible sintetitzar artificialment una proteïna complexa. Si hi ha un equip que permet un estricte ordre de muntatge de la molècula, el seu manteniment serà força car.
Síntesi de proteïnes en una cèl·lula viva
En una cèl·lula viva, la situació s'inverteix, ja que té un aparell de biosíntesi desenvolupat. Aquí, els monòmers de les molècules de proteïnes es poden reunir en molècules en una seqüència estricta. Està programat pel codi genètic emmagatzemat als cromosomes. Si cal sintetitzar una determinada proteïna o enzim estructural, el procés de lectura del codi d'ADN i formació d'una matriu (iARN) a partir del qual es sintetitza la proteïna. El monòmer s'unirà gradualment a la cadena polipeptídica en creixement de l'aparell ribosòmic. Un cop finalitzat aquest procés, es crearà una cadena de residus d'aminoàcids, que espontàniament o durant el procés enzimàtic formaran una estructura secundària, terciària o de domini.
Regularitats de la biosíntesi
S'han de destacar algunes característiques de la biosíntesi de proteïnes, la transmissió d'informació hereditària i la seva implementació. Rauen en el fet que l'ADN i l'ARN són substàncies homogènies que consisteixen en monòmers similars. És a dir, l'ADN està format per nucleòtids, igual que l'ARN. Aquest últim es presenta en forma d'ARN informatiu, de transport i ribosòmic. Això vol dir que tot l'aparell cel·lular responsable d'emmagatzemar la informació hereditària i la biosíntesi de proteïnes és un únic tot. Per tant, el nucli cel·lular amb ribosomes, que també són molècules d'ARN de domini, s'ha de considerar com un aparell sencer per emmagatzemar gens i la seva implementació.
La segona característica de la biosíntesi d'una proteïna, el monòmer de la qual és un alfa-aminoàcid, és determinar l'ordre estricte de la seva unió. Cada aminoàcid ha de ocupar el seu lloc a l'estructura primària de la proteïna. Això ho garanteix l'aparell descrit anteriorment per a l'emmagatzematge i la implementació d'informació hereditària. Es poden produir errors, però s'eliminaran. En cas d'un muntatge incorrecte, la molècula es destruirà i la biosíntesi tornarà a començar.
