Les proteïnes són substàncies orgàniques. Aquests compostos macromoleculars es caracteritzen per una determinada composició i es descomponen en aminoàcids en hidròlisi. Les molècules de proteïnes tenen una gran varietat de formes, moltes de les quals estan formades per múltiples cadenes polipeptídiques. La informació sobre l'estructura d'una proteïna està codificada a l'ADN i el procés de síntesi de proteïnes s'anomena traducció.
Composició química de les proteïnes
La proteïna mitjana conté:
- 52% de carboni;
- 7% d'hidrogen;
- 12% de nitrogen;
- 21% d'oxigen;
- 3% de sofre.
Les molècules de proteïnes són polímers. Per entendre la seva estructura, cal saber quins són els seus monòmers, els aminoàcids.
Aminoàcids
Se solen dividir en dues categories: que es produeixen constantment i que es produeixen ocasionalment. Els primers inclouen 18 monòmers proteics i 2 amides més: àcids aspártics i glutàmics. De vegades només hi ha tres àcids.
Aquests àcids es poden classificar de moltes maneres: per la naturalesa de les cadenes laterals o la càrrega dels seus radicals, també es poden dividir pel nombre de grups CN i COOH.
Estructura primària de la proteïna
La seqüència d'aminoàcids en una cadena de proteïnes determinaels seus nivells d'organització, propietats i funcions posteriors. El principal tipus d'enllaç entre monòmers és el pèptid. Es forma separant l'hidrogen d'un aminoàcid i un grup OH d'un altre.
El primer nivell d'organització d'una molècula de proteïna és la seqüència d'aminoàcids que hi ha, simplement una cadena que determina l'estructura de les molècules de proteïna. Consisteix en un "esquelet" que té una estructura regular. Aquesta és una seqüència repetida -NH-CH-CO-. Les cadenes laterals separades estan representades per radicals d'aminoàcids (R), les seves propietats determinen la composició de l'estructura de les proteïnes.
Tot i que l'estructura de les molècules de proteïnes és la mateixa, només poden diferir en propietats pel fet que els seus monòmers tenen una seqüència diferent a la cadena. La disposició dels aminoàcids en una proteïna està determinada pels gens i determina determinades funcions biològiques a la proteïna. La seqüència de monòmers en molècules responsables de la mateixa funció sovint és propera en diferents espècies. Aquestes molècules, iguals o semblants en organització i que fan les mateixes funcions en diferents tipus d'organismes, són proteïnes homòlogues. L'estructura, propietats i funcions de les molècules futures ja s'estableixen en l'etapa de síntesi de la cadena d'aminoàcids.
Algunes característiques comunes
L'estructura de les proteïnes s'estudia des de fa molt de temps, i l'anàlisi de la seva estructura primària ens va permetre fer algunes generalitzacions. La majoria de proteïnes es caracteritzen per la presència dels vint aminoàcids, dels quals hi ha especialment molts glicina, alanina, àcid aspártic, glutamina i poc triptòfan, arginina, metionina,histidina. Les úniques excepcions són certs grups de proteïnes, per exemple, les histones. Són necessaris per envasar l'ADN i contenen molta histidina.
Segona generalització: a les proteïnes globulars no hi ha patrons generals en l' alternança d'aminoàcids. Però fins i tot els polipèptids que estan distants en l'activitat biològica tenen petits fragments idèntics de molècules.
Estructura secundària
El segon nivell d'organització de la cadena polipeptídica és la seva disposició espacial, que està suportada per enllaços d'hidrogen. Assigna l'hèlix α i el plec β. Una part de la cadena no té una estructura ordenada, aquestes zones s'anomenen amorfes.
L'hèlix alfa de totes les proteïnes naturals és dretana. Els radicals laterals dels aminoàcids de l'hèlix sempre estan orientats cap a l'exterior i es troben a costats oposats del seu eix. Si no són polars, s'agrupen en un costat de l'espiral, donant lloc a arcs que creen condicions per a la convergència de diferents seccions de l'espiral.
Els plecs beta -espirals molt allargats- solen situar-se un al costat de l' altre a la molècula de proteïnes i formen capes plegades β paral·leles i no paral·leles.
Estructura de proteïnes terciàries
El tercer nivell d'organització d'una molècula de proteïna és el plegament d'espirals, plecs i seccions amorfes en una estructura compacta. Això es deu a la interacció dels radicals laterals dels monòmers entre si. Aquestes connexions es divideixen en diversos tipus:
- es formen enllaços d'hidrogen entre radicals polars;
- hidrofòbic– entre grups R no polars;
- forces d'atracció electrostàtiques (enllaços iònics): entre grups les càrregues dels quals són oposades;
- ponts disulfur entre els radicals de cisteïna.
L'últim tipus d'enllaç (–S=S-) és una interacció covalent. Els ponts disulfur enforteixen les proteïnes, la seva estructura es torna més duradora. Però aquestes connexions no són necessàries. Per exemple, pot haver-hi molt poca cisteïna a la cadena polipeptídica o els seus radicals es troben a prop i no poden crear un "pont".
El quart nivell d'organització
No totes les proteïnes formen una estructura quaternària. L'estructura de les proteïnes al quart nivell està determinada pel nombre de cadenes polipeptídiques (protòmers). Estan interconnectats pels mateixos enllaços que el nivell d'organització anterior, excepte els ponts disulfur. Una molècula consta de diversos protòmers, cadascun dels quals té la seva pròpia estructura terciària especial (o idèntica).
Tots els nivells d'organització determinen les funcions que realitzaran les proteïnes resultants. L'estructura de les proteïnes al primer nivell d'organització determina amb molta precisió el seu paper posterior a la cèl·lula i al cos en conjunt.
Funcions proteiques
És difícil ni tan sols imaginar la importància del paper de les proteïnes en l'activitat cel·lular. A d alt, vam examinar la seva estructura. Les funcions de les proteïnes en depenen directament.
Fent una funció de construcció (estructural), formen la base del citoplasma de qualsevol cèl·lula viva. Aquests polímers són el material principal de totes les membranes cel·lulars quanestan complexats amb lípids. Això també inclou la divisió de la cèl·lula en compartiments, cadascun dels quals té les seves pròpies reaccions. El fet és que cada complex de processos cel·lulars requereix les seves pròpies condicions, especialment el pH del medi hi juga un paper important. Les proteïnes construeixen particions primes que divideixen la cèl·lula en els anomenats compartiments. I el fenomen en si s'anomena compartimentació.
La funció catalítica és regular totes les reaccions de la cèl·lula. Tots els enzims són proteïnes simples o complexes en origen.
Qualsevol tipus de moviment d'organismes (treball dels músculs, moviment del protoplasma en una cèl·lula, parpelleig de cilis en protozous, etc.) és realitzat per proteïnes. L'estructura de les proteïnes els permet moure's, formar fibres i anells.
La funció de transport és que moltes substàncies són transportades a través de la membrana cel·lular mitjançant proteïnes transportadores especials.
El paper hormonal d'aquests polímers és immediatament clar: una sèrie d'hormones són proteïnes en estructura, per exemple, la insulina, l'oxitocina.
La funció de recanvi està determinada pel fet que les proteïnes són capaços de formar dipòsits. Per exemple, valgumina d'ou, caseïna de llet, proteïnes de llavors de plantes: emmagatzemen una gran quantitat de nutrients.
Tots els tendons, les articulacions articulars, els ossos de l'esquelet i les peülles estan formats per proteïnes, la qual cosa ens porta a la seva següent funció: suport.
Les molècules de proteïnes són receptores, duent a terme el reconeixement selectiu de determinades substàncies. En aquest paper, les glicoproteïnes i les lectines són especialment conegudes.
El més importantfactors d'immunitat: els anticossos i el sistema del complement per origen són proteïnes. Per exemple, el procés de coagulació de la sang es basa en canvis en la proteïna fibrinogen. Les parets internes de l'esòfag i l'estómac estan revestides amb una capa protectora de proteïnes mucoses: licines. Les toxines també són proteïnes en origen. La base de la pell que protegeix el cos dels animals és el col·lagen. Totes aquestes funcions proteiques són protectores.
Bé, l'última funció és reguladora. Hi ha proteïnes que controlen el treball del genoma. És a dir, regulen la transcripció i la traducció.
Per molt important que sigui el paper de les proteïnes, l'estructura de les proteïnes ha estat descoberta pels científics durant molt de temps. I ara estan descobrint noves maneres d'utilitzar aquest coneixement.
