Protein adalah dasar dari kehidupan sel dan tubuh. Melakukan sejumlah besar fungsi dalam jaringan hidup, ia mengimplementasikan kemampuan utamanya: pertumbuhan, aktivitas vital, gerakan, dan reproduksi. Dalam hal ini, sel itu sendiri mensintesis protein, yang monomernya adalah asam amino. Posisinya dalam struktur utama protein diprogram oleh kode genetik, yang diwariskan. Bahkan transfer gen dari sel induk ke sel anak hanyalah contoh transfer informasi tentang struktur protein. Ini membuatnya menjadi molekul yang menjadi dasar kehidupan biologis.
Karakteristik umum struktur protein
Molekul protein yang disintesis dalam sel adalah polimer biologis.
Dalam protein, monomer selalu berupa asam amino, dan kombinasinya membentuk rantai utama molekul. Ini disebut struktur primer molekul protein, yang kemudian secara spontan atau di bawah aksi katalis biologis diubah menjadi struktur sekunder, tersier atau domain.
Struktur Sekunder dan Tersier
Protein sekunderStruktur adalah modifikasi spasial dari rantai primer yang terkait dengan pembentukan ikatan hidrogen di daerah kutub. Untuk alasan ini, rantai dilipat menjadi loop atau dipelintir menjadi spiral, yang memakan lebih sedikit ruang. Pada saat ini, muatan lokal dari bagian-bagian molekul berubah, yang memicu pembentukan struktur tersier - struktur globular. Bagian berkerut atau heliks dipelintir menjadi bola dengan bantuan ikatan disulfida.
Bola itu sendiri memungkinkan Anda untuk membentuk struktur khusus yang diperlukan untuk melakukan fungsi yang diprogram. Penting bahwa bahkan setelah modifikasi seperti itu, monomer protein adalah asam amino. Ini juga menegaskan bahwa selama pembentukan sekunder, dan kemudian struktur tersier dan kuaterner protein, urutan asam amino primer tidak berubah.
Karakterisasi monomer protein
Semua protein adalah polimer, monomernya adalah asam amino. Ini adalah senyawa organik yang disintesis oleh sel hidup atau dimasukkan sebagai nutrisi. Dari jumlah tersebut, molekul protein disintesis pada ribosom menggunakan matriks RNA messenger dengan pengeluaran energi yang besar. Asam amino sendiri adalah senyawa dengan dua gugus kimia aktif: radikal karboksil dan gugus amino yang terletak di atom karbon alfa. Struktur inilah yang memungkinkan molekul disebut asam alfa-amino yang mampu membentuk ikatan peptida. Monomer protein hanya asam alfa-amino.
Pembentukan ikatan peptida
Ikatan peptida adalah gugus kimia molekuler yang dibentuk oleh atom karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen. Ini terbentuk dalam proses pemisahan air dari gugus karboksil dari satu asam alfa-amino dan gugus amino dari yang lain. Dalam hal ini, radikal hidroksil dipisahkan dari radikal karboksil, yang bergabung dengan proton dari gugus amino, membentuk air. Akibatnya, dua asam amino dihubungkan oleh ikatan polar kovalen CONH.
Hanya asam alfa-amino, monomer protein organisme hidup, yang dapat membentuknya. Dimungkinkan untuk mengamati pembentukan ikatan peptida di laboratorium, meskipun sulit untuk secara selektif mensintesis molekul kecil dalam larutan. Monomer protein adalah asam amino, dan strukturnya diprogram oleh kode genetik. Oleh karena itu, asam amino harus dihubungkan dalam urutan yang ditentukan secara ketat. Ini tidak mungkin dalam larutan di bawah kondisi keseimbangan yang kacau, dan oleh karena itu masih tidak mungkin untuk mensintesis protein kompleks secara artifisial. Jika ada peralatan yang memungkinkan urutan perakitan molekul yang ketat, perawatannya akan cukup mahal.
Sintesis protein dalam sel hidup
Dalam sel hidup, situasinya terbalik, karena memiliki peralatan biosintesis yang berkembang. Di sini, monomer molekul protein dapat dirakit menjadi molekul dalam urutan yang ketat. Ini diprogram oleh kode genetik yang disimpan dalam kromosom. Jika perlu untuk mensintesis protein atau enzim struktural tertentu, proses membaca kode DNA dan membentuk matriks (danRNA) dari mana protein disintesis. Monomer secara bertahap akan bergabung dengan rantai polipeptida yang tumbuh pada aparatus ribosom. Setelah menyelesaikan proses ini, rantai residu asam amino akan dibuat, yang secara spontan atau selama proses enzimatik akan membentuk struktur sekunder, tersier atau domain.
Keteraturan biosintesis
Beberapa fitur biosintesis protein, transmisi informasi herediter dan implementasinya harus disorot. Mereka terletak pada kenyataan bahwa DNA dan RNA adalah zat homogen yang terdiri dari monomer serupa. Yaitu, DNA terdiri dari nukleotida, seperti RNA. Yang terakhir disajikan dalam bentuk RNA informasi, transportasi dan ribosom. Ini berarti bahwa seluruh aparatus seluler yang bertanggung jawab untuk menyimpan informasi herediter dan biosintesis protein adalah satu kesatuan. Oleh karena itu, inti sel dengan ribosom, yang juga merupakan molekul RNA domain, harus dianggap sebagai satu kesatuan peralatan untuk menyimpan gen dan implementasinya.
Fitur kedua dari biosintesis protein, yang monomernya adalah asam alfa-amino, adalah menentukan urutan perlekatan yang ketat. Setiap asam amino harus mengambil tempatnya dalam struktur protein primer. Ini dipastikan oleh peralatan yang dijelaskan di atas untuk penyimpanan dan implementasi informasi turun-temurun. Kesalahan mungkin terjadi di dalamnya, tetapi mereka akan dihilangkan olehnya. Dalam kasus perakitan yang salah, molekul akan dihancurkan, dan biosintesis akan dimulai lagi.
