Proteīns ir šūnu un ķermeņa dzīvības pamats. Veicot milzīgu skaitu funkciju dzīvajos audos, tas īsteno savas galvenās iespējas: augšanu, dzīvībai svarīgo darbību, kustību un vairošanos. Šajā gadījumā šūna pati sintezē proteīnu, kura monomērs ir aminoskābe. Tās atrašanās vietu proteīna primārajā struktūrā ieprogrammē ģenētiskais kods, kas tiek mantots. Pat gēnu pārnešana no mātes šūnas uz meitas šūnu ir tikai piemērs informācijas nodošanai par proteīna struktūru. Tas padara to par molekulu, kas ir bioloģiskās dzīves pamats.
Proteīna struktūras vispārīgās īpašības
Šūnā sintezētās olb altumvielu molekulas ir bioloģiski polimēri.
Proteīnā monomērs vienmēr ir aminoskābe, un to kombinācija veido molekulas primāro ķēdi. To sauc par proteīna molekulas primāro struktūru, kas vēlāk spontāni vai bioloģisku katalizatoru ietekmē tiek pārveidota par sekundāro, terciāro vai domēna struktūru.
Sekundārā un terciārā struktūra
Sekundārais proteīnsstruktūra ir primārās ķēdes telpiska modifikācija, kas saistīta ar ūdeņraža saišu veidošanos polārajos reģionos. Šī iemesla dēļ ķēde ir salocīta cilpās vai savīta spirālē, kas aizņem mazāk vietas. Šajā laikā mainās molekulas sekciju lokālais lādiņš, kas izraisa terciārās struktūras veidošanos - lodveida. Gofrētās vai spirālveida sekcijas tiek savītas lodītēs ar disulfīda saišu palīdzību.
Pašas bumbiņas ļauj izveidot īpašu struktūru, kas nepieciešama ieprogrammēto funkciju veikšanai. Ir svarīgi, lai pat pēc šādas modifikācijas proteīna monomērs būtu aminoskābe. Tas arī apstiprina, ka proteīna sekundārās, pēc tam terciārās un ceturtdaļas struktūras veidošanās laikā primārā aminoskābju secība nemainās.
Olb altumvielu monomēru raksturojums
Visi proteīni ir polimēri, kuru monomēri ir aminoskābes. Tie ir organiski savienojumi, kurus vai nu sintezē dzīva šūna, vai arī tie nonāk tajā kā barības vielas. No tiem proteīna molekula tiek sintezēta uz ribosomām, izmantojot kurjeru RNS matricu ar milzīgu enerģijas patēriņu. Pašas aminoskābes ir savienojumi ar divām aktīvām ķīmiskajām grupām: karboksilgrupu un aminogrupu, kas atrodas pie alfa oglekļa atoma. Tieši šī struktūra ļauj molekulu saukt par alfa-aminoskābi, kas spēj veidot peptīdu saites. Olb altumvielu monomēri ir tikai alfa-aminoskābes.
Peptīdu saišu veidošanās
Peptīdu saite ir molekulāra ķīmiska grupa, ko veido oglekļa, skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa atomi. Tas veidojas ūdens atdalīšanas procesā no vienas alfa-aminoskābes karboksilgrupas un citas aminoskābes. Šajā gadījumā hidroksilgrupa tiek atdalīta no karboksilgrupas, kas, savienojoties ar aminogrupas protonu, veido ūdeni. Rezultātā divas aminoskābes ir savienotas ar kovalento polāro saiti CONH.
To var veidot tikai alfa-aminoskābes, dzīvo organismu proteīnu monomēri. Laboratorijā ir iespējams novērot peptīdu saites veidošanos, lai gan ir grūti selektīvi sintezēt nelielu molekulu šķīdumā. Olb altumvielu monomēri ir aminoskābes, un to struktūru ieprogrammē ģenētiskais kods. Tāpēc aminoskābes ir jāsavieno stingri noteiktā secībā. Tas nav iespējams šķīdumā haotiska līdzsvara apstākļos, un tāpēc joprojām nav iespējams mākslīgi sintezēt sarežģītu proteīnu. Ja ir aprīkojums, kas pieļauj stingru molekulas montāžas kārtību, tās uzturēšana būs diezgan dārga.
Olb altumvielu sintēze dzīvā šūnā
Dzīvā šūnā situācija ir pretēja, jo tai ir attīstīts biosintēzes aparāts. Šeit olb altumvielu molekulu monomērus var salikt molekulās stingrā secībā. To ieprogrammē ģenētiskais kods, kas glabājas hromosomās. Ja nepieciešams sintezēt noteiktu strukturālo proteīnu vai fermentu, DNS koda nolasīšanas un matricas veidošanas process (unRNS), no kuras tiek sintezēts proteīns. Monomērs pakāpeniski pievienosies augošajai polipeptīdu ķēdei uz ribosomu aparāta. Pēc šī procesa pabeigšanas tiks izveidota aminoskābju atlikumu ķēde, kas spontāni vai fermentatīvā procesa laikā veidos sekundāro, terciāro vai domēna struktūru.
Biosintēzes likumsakarības
Jāizceļ dažas proteīnu biosintēzes iezīmes, iedzimtības informācijas pārraide un tās īstenošana. Tās slēpjas faktā, ka DNS un RNS ir viendabīgas vielas, kas sastāv no līdzīgiem monomēriem. Proti, DNS, tāpat kā RNS, sastāv no nukleotīdiem. Pēdējais tiek parādīts informatīvās, transporta un ribosomu RNS formā. Tas nozīmē, ka viss šūnu aparāts, kas ir atbildīgs par iedzimtas informācijas glabāšanu un proteīnu biosintēzi, ir vienots veselums. Tāpēc šūnas kodols ar ribosomām, kas arī ir domēna RNS molekulas, ir jāuzskata par vienu veselu aparātu gēnu uzglabāšanai un to ieviešanai.
Otra proteīna biosintēzes iezīme, kuras monomērs ir alfa aminoskābe, ir noteikt stingru to piesaistes secību. Katrai aminoskābei ir jāieņem sava vieta primārajā proteīna struktūrā. To nodrošina iepriekš aprakstītais aparāts iedzimtās informācijas glabāšanai un ieviešanai. Kļūdas tajā var rasties, bet ar to tās tiks novērstas. Nepareizas montāžas gadījumā molekula tiks iznīcināta un biosintēze sāksies no jauna.
