Menurut teori Oparin-Haldane, kehidupan di planet kita berasal dari tetesan coacervate. Itu juga merupakan molekul protein. Artinya, kesimpulannya mengikuti bahwa senyawa kimia inilah yang menjadi dasar dari semua kehidupan yang ada saat ini. Tapi apa itu struktur protein? Peran apa yang mereka mainkan dalam tubuh dan kehidupan manusia saat ini? Apa saja jenis protein yang ada? Mari kita coba mencari tahu.
Protein: konsep umum
Dari sudut pandang struktur kimia, molekul zat yang dimaksud adalah urutan asam amino yang saling berhubungan oleh ikatan peptida.
Setiap asam amino memiliki dua gugus fungsi:
- karboksilat -COOH;
- gugus amino -NH2.
Di antara mereka ikatan terbentuk dalam molekul yang berbeda. Dengan demikian, ikatan peptida memiliki bentuk -CO-NH. Molekul protein mungkin mengandung ratusan atau ribuan kelompok seperti itu, itu akan tergantung pada zat spesifiknya. Jenis protein sangat beragam. Diantaranya ada yang mengandung asam amino esensial bagi tubuh, yang artinya harus dikonsumsi bersama makanan. Ada varietas yang melakukan fungsi penting dalam membran sel dansitoplasmanya. Katalis biologis juga diisolasi - enzim, yang juga merupakan molekul protein. Mereka banyak digunakan dalam kehidupan manusia, dan tidak hanya berpartisipasi dalam proses biokimia makhluk hidup.
Berat molekul senyawa yang dipertimbangkan dapat berkisar dari beberapa puluh hingga jutaan. Bagaimanapun, jumlah unit monomer dalam rantai polipeptida besar tidak terbatas dan tergantung pada jenis zat tertentu. Protein dalam bentuknya yang murni, dalam konformasi aslinya, dapat dilihat ketika memeriksa telur ayam mentah. Massa koloid padat berwarna kuning muda, transparan, di dalamnya berada kuning telur - ini adalah zat yang diinginkan. Hal yang sama dapat dikatakan untuk keju cottage rendah lemak, Produk ini juga hampir murni protein dalam bentuk alaminya.
Namun, tidak semua senyawa yang dipertimbangkan memiliki struktur spasial yang sama. Secara total, empat organisasi molekul dibedakan. Jenis struktur protein menentukan sifat-sifatnya dan menunjukkan kompleksitas struktur. Diketahui juga bahwa molekul yang terjerat secara spasial mengalami pemrosesan ekstensif pada manusia dan hewan.
Jenis struktur protein
Totalnya ada empat. Pertimbangkan apa masing-masingnya.
- Utama. Merupakan urutan linier asam amino yang biasa dihubungkan oleh ikatan peptida. Tidak ada tikungan spasial, tidak ada spiralisasi. Jumlah tautan yang termasuk dalam polipeptida bisa mencapai beberapa ribu. Jenis protein denganstruktur serupa - glisilalanin, insulin, histon, elastin, dan lainnya.
- Sekunder. Ini terdiri dari dua rantai polipeptida yang dipilin dalam bentuk spiral dan berorientasi satu sama lain dengan putaran yang terbentuk. Dalam hal ini, ikatan hidrogen terbentuk di antara mereka, menyatukan mereka. Ini adalah bagaimana molekul protein tunggal terbentuk. Jenis-jenis protein dari jenis ini adalah sebagai berikut: lisozim, pepsin dan lain-lain.
- Konformasi tersier. Ini adalah struktur sekunder yang padat dan digulung secara kompak. Di sini, jenis interaksi lain muncul, selain ikatan hidrogen - ini adalah interaksi van der Waals dan gaya tarik elektrostatik, kontak hidrofilik-hidrofobik. Contoh strukturnya adalah albumin, fibroin, protein sutra dan lain-lain.
- Kuarter. Struktur yang paling kompleks, yaitu beberapa rantai polipeptida yang dipilin menjadi spiral, digulung menjadi bola dan disatukan menjadi globul. Contoh seperti insulin, feritin, hemoglobin, kolagen menggambarkan konformasi protein seperti itu.
Jika kita mempertimbangkan semua struktur molekul yang diberikan secara rinci dari sudut pandang kimia, maka analisisnya akan memakan waktu lama. Faktanya, semakin tinggi konfigurasinya, semakin kompleks dan rumit strukturnya, semakin banyak jenis interaksi yang diamati dalam molekul.
Denaturasi molekul protein
Salah satu sifat kimia polipeptida yang paling penting adalah kemampuannya untuk terurai di bawah pengaruh kondisi atau bahan kimia tertentu. Jadi,misalnya, berbagai jenis denaturasi protein tersebar luas. Apa proses ini? Ini terdiri dari penghancuran struktur asli protein. Artinya, jika pada awalnya molekul memiliki struktur tersier, maka setelah aksi agen khusus itu akan runtuh. Namun, urutan residu asam amino tetap tidak berubah dalam molekul. Protein yang terdenaturasi dengan cepat kehilangan sifat fisik dan kimianya.
Reagen apa yang dapat menyebabkan proses penghancuran konformasi? Ada beberapa dari mereka.
- Suhu. Ketika dipanaskan, ada penghancuran bertahap dari struktur molekul kuartener, tersier, sekunder. Secara visual, ini dapat diamati, misalnya, ketika menggoreng telur ayam biasa. "Protein" yang dihasilkan adalah struktur utama polipeptida albumin yang ada dalam produk mentah.
- Radiasi.
- Tindakan dengan bahan kimia kuat: asam, alkali, garam logam berat, pelarut (misalnya, alkohol, eter, benzena, dan lainnya).
Proses ini terkadang juga disebut pelelehan molekul. Jenis denaturasi protein tergantung pada agen yang bekerja di dalamnya. Selain itu, dalam beberapa kasus, proses sebaliknya terjadi. Ini adalah renaturasi. Tidak semua protein dapat mengembalikan strukturnya kembali, tetapi sebagian besar protein dapat melakukan ini. Jadi, ahli kimia dari Australia dan Amerika melakukan renaturasi telur ayam rebus menggunakan beberapa reagen dan metode sentrifugasi.
Proses ini penting bagi organisme hidup dalam sintesis polipeptidarantai ribosom dan rRNA dalam sel.
Hidrolisis molekul protein
Seiring dengan denaturasi, protein dicirikan oleh sifat kimia lain - hidrolisis. Ini juga merupakan penghancuran konformasi asli, tetapi tidak pada struktur primer, tetapi sepenuhnya pada asam amino individu. Bagian penting dari pencernaan adalah hidrolisis protein. Jenis-jenis hidrolisis polipeptida adalah sebagai berikut.
- Bahan kimia. Berdasarkan aksi asam atau basa.
- Biologis atau enzimatik.
Namun, esensi proses tetap tidak berubah dan tidak tergantung pada jenis hidrolisis protein yang terjadi. Akibatnya, asam amino terbentuk, yang diangkut ke semua sel, organ, dan jaringan. Transformasi lebih lanjut mereka terdiri dari partisipasi sintesis polipeptida baru, yang sudah diperlukan untuk organisme tertentu.
Dalam industri, proses hidrolisis molekul protein digunakan hanya untuk mendapatkan asam amino yang tepat.
Fungsi protein dalam tubuh
Berbagai jenis protein, karbohidrat, lemak adalah komponen penting untuk fungsi normal sel mana pun. Dan itu berarti seluruh organisme secara keseluruhan. Oleh karena itu, peran mereka sebagian besar disebabkan oleh tingkat signifikansi yang tinggi dan keberadaan di mana-mana dalam makhluk hidup. Beberapa fungsi utama molekul polipeptida dapat dibedakan.
- Katalitik. Ini dilakukan oleh enzim yang memiliki struktur protein. Kita akan membicarakannya nanti.
- Struktural. Jenis-jenis protein danfungsi dalam tubuh terutama mempengaruhi struktur sel itu sendiri, bentuknya. Selain itu, polipeptida yang melakukan peran ini membentuk rambut, kuku, cangkang moluska, dan bulu burung. Mereka juga merupakan angker tertentu dalam tubuh sel. Tulang rawan juga terdiri dari jenis protein ini. Contoh: tubulin, keratin, aktin dan lain-lain.
- Peraturan. Fungsi ini diwujudkan dalam partisipasi polipeptida dalam proses seperti: transkripsi, translasi, siklus sel, splicing, membaca mRNA, dan lain-lain. Semuanya memiliki peran penting sebagai pengatur lalu lintas.
- Sinyal. Fungsi ini dilakukan oleh protein yang terletak di membran sel. Mereka mengirimkan sinyal yang berbeda dari satu unit ke unit lain, dan ini mengarah pada komunikasi antar jaringan. Contoh: sitokin, insulin, faktor pertumbuhan dan lain-lain.
- Transportasi. Beberapa jenis protein dan fungsinya yang mereka lakukan sangat penting. Ini terjadi, misalnya, dengan protein hemoglobin. Ini mengangkut oksigen dari sel ke sel dalam darah. Bagi seseorang, dia tak tergantikan.
- Cadangan atau cadangan. Polipeptida semacam itu terakumulasi dalam telur tumbuhan dan hewan sebagai sumber nutrisi dan energi tambahan. Contohnya adalah globulin.
- Motif. Fungsi yang sangat penting, terutama untuk organisme dan bakteri yang paling sederhana. Lagi pula, mereka hanya bisa bergerak dengan bantuan flagela atau silia. Dan organel ini, menurut sifatnya, tidak lebih dari protein. Contoh polipeptida tersebut adalah sebagai berikut: miosin, aktin, kinesin dan lain-lain.
Sudah jelas fungsi protein dalam tubuh manusia dan lainnyamakhluk hidup sangat banyak dan penting. Ini sekali lagi menegaskan bahwa kehidupan di planet kita tidak mungkin tanpa senyawa yang kita pertimbangkan.
Fungsi pelindung protein
Polipeptida dapat melindungi dari berbagai pengaruh: kimia, fisik, biologis. Misalnya, jika tubuh berada dalam bahaya berupa virus atau bakteri yang bersifat asing, maka imunoglobulin (antibodi) masuk ke dalam pertempuran dengan mereka, melakukan peran protektif.
Jika kita berbicara tentang efek fisik, maka fibrin dan fibrinogen, yang terlibat dalam pembekuan darah, memainkan peran besar di sini.
Protein makanan
Jenis protein makanan adalah sebagai berikut:
- lengkap - yang mengandung semua asam amino yang diperlukan tubuh;
- tidak lengkap - yang komposisi asam aminonya tidak lengkap.
Namun, keduanya penting bagi tubuh manusia. Terutama kelompok pertama. Setiap orang, terutama selama periode perkembangan intensif (masa kanak-kanak dan remaja) dan pubertas, harus mempertahankan tingkat protein yang konstan dalam dirinya. Lagi pula, kita telah mempertimbangkan fungsi yang dilakukan molekul-molekul menakjubkan ini, dan kita tahu bahwa praktis tidak ada satu proses pun, tidak ada satu pun reaksi biokimia dalam diri kita yang dapat dilakukan tanpa partisipasi polipeptida.
Makanya Anda perlu mengonsumsi asupan protein harian setiap hari, yang terkandung dalam produk-produk berikut:
- telur;
- susu;
- keju cottage;
- daging dan ikan;
- kacang;
- kedelai;
- kacang;
- kacang tanah;
- gandum;
- oat;
- lentil dan lainnya.
Jika Anda mengonsumsi 0,6 g polipeptida per kg berat badan per hari, maka seseorang tidak akan pernah kekurangan senyawa ini. Jika untuk waktu yang lama tubuh tidak menerima protein yang diperlukan, maka terjadi penyakit, yang disebut kelaparan asam amino. Hal ini menyebabkan gangguan metabolisme yang parah dan, sebagai akibatnya, banyak penyakit lainnya.
Protein dalam sangkar
Di dalam unit struktural terkecil dari semua makhluk hidup - sel - ada juga protein. Selain itu, mereka melakukan hampir semua fungsi di atas di sana. Pertama-tama, sitoskeleton sel terbentuk, terdiri dari mikrotubulus, mikrofilamen. Ini berfungsi untuk mempertahankan bentuk, serta untuk transportasi di dalam antar organel. Berbagai ion dan senyawa bergerak di sepanjang molekul protein, seperti di sepanjang saluran atau rel.
Peran protein yang terbenam dalam membran dan terletak di permukaannya juga penting. Di sini mereka melakukan fungsi reseptor dan sinyal, mengambil bagian dalam konstruksi membran itu sendiri. Mereka berjaga-jaga, yang berarti mereka memainkan peran protektif. Apa jenis protein dalam sel yang dapat dikaitkan dengan kelompok ini? Ada banyak contoh, ini beberapa.
- Aktin dan miosin.
- Elastin.
- Keratin.
- Kolagen.
- Tubulin.
- Hemoglobin.
- Insulin.
- Transcobalamin.
- Transferin.
- Albumin.
Ada beberapa ratusberbagai jenis protein yang terus bergerak di dalam setiap sel.
Jenis protein dalam tubuh
Mereka, tentu saja, sangat beragam. Jika Anda mencoba membagi semua protein yang ada menjadi beberapa kelompok, Anda bisa mendapatkan klasifikasi seperti ini.
- Protein globular. Ini adalah mereka yang diwakili oleh struktur tersier, yaitu globul yang padat. Contoh struktur tersebut adalah sebagai berikut: imunoglobulin, sejumlah besar enzim, banyak hormon.
- Protein berserat. Mereka adalah utas yang dipesan secara ketat dengan simetri spasial yang benar. Kelompok ini termasuk protein dengan struktur primer dan sekunder. Misalnya, keratin, kolagen, tropomiosin, fibrinogen.
Secara umum, banyak ciri yang dapat diambil sebagai dasar untuk mengklasifikasikan protein dalam tubuh. Belum ada.
Enzim
Katalis biologis dari sifat protein, yang secara signifikan mempercepat semua proses biokimia yang sedang berlangsung. Metabolisme normal tidak mungkin tanpa senyawa ini. Semua proses sintesis dan peluruhan, perakitan molekul dan replikasinya, translasi dan transkripsi, dan lainnya dilakukan di bawah pengaruh jenis enzim tertentu. Contoh molekul ini adalah:
- oksidoreduktase;
- transferase;
- katalase;
- hidrolase;
- isomerase;
- lyases dan lain-lain.
Saat ini, enzim digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Jadi, dalam produksi pencucianBubuk sering menggunakan apa yang disebut enzim - ini adalah katalis biologis. Mereka meningkatkan kualitas pencucian sambil mengamati rezim suhu yang ditentukan. Mudah mengikat partikel kotoran dan menghilangkannya dari permukaan kain.
Namun, karena sifat proteinnya, enzim tidak mentolerir air yang terlalu panas atau kedekatannya dengan obat-obatan yang bersifat basa atau asam. Memang dalam hal ini akan terjadi proses denaturasi.
