Protein adalah zat organik. Senyawa makromolekul ini dicirikan oleh komposisi tertentu dan terurai menjadi asam amino setelah hidrolisis. Molekul protein datang dalam berbagai bentuk, banyak di antaranya terdiri dari beberapa rantai polipeptida. Informasi tentang struktur protein dikodekan dalam DNA, dan proses sintesis protein disebut translasi.
Komposisi kimia protein
Rata-rata protein mengandung:
- 52% karbon;
- 7% hidrogen;
- 12% nitrogen;
- 21% oksigen;
- 3% sulfur.
Molekul protein adalah polimer. Untuk memahami strukturnya, perlu diketahui apa monomernya, asam aminonya.
asam amino
Mereka biasanya dibagi menjadi dua kategori: terus-menerus terjadi dan kadang-kadang terjadi. Yang pertama termasuk 18 monomer protein dan 2 lagi amida: asam aspartat dan glutamat. Terkadang hanya ada tiga asam.
Asam ini dapat diklasifikasikan dalam banyak cara: berdasarkan sifat rantai samping atau muatan radikalnya, asam ini juga dapat dibagi berdasarkan jumlah gugus CN dan COOH.
Struktur primer protein
Urutan asam amino dalam rantai protein menentukantingkat berikutnya dari organisasi, properti dan fungsi. Jenis utama ikatan antara monomer adalah peptida. Ini dibentuk dengan memisahkan hidrogen dari satu asam amino dan gugus OH dari yang lain.
Tingkat pertama organisasi molekul protein adalah urutan asam amino di dalamnya, hanya sebuah rantai yang menentukan struktur molekul protein. Ini terdiri dari "kerangka" yang memiliki struktur teratur. Ini adalah urutan berulang -NH-CH-CO-. Rantai samping yang terpisah diwakili oleh radikal asam amino (R), sifatnya menentukan komposisi struktur protein.
Bahkan jika struktur molekul proteinnya sama, sifat-sifatnya dapat berbeda hanya dari fakta bahwa monomernya memiliki urutan rantai yang berbeda. Susunan asam amino dalam protein ditentukan oleh gen dan menentukan fungsi biologis tertentu pada protein. Urutan monomer dalam molekul yang bertanggung jawab untuk fungsi yang sama sering kali berdekatan pada spesies yang berbeda. Molekul tersebut - sama atau serupa dalam organisasi dan melakukan fungsi yang sama dalam berbagai jenis organisme - adalah protein homolog. Struktur, sifat dan fungsi molekul masa depan sudah ditetapkan pada tahap sintesis rantai asam amino.
Beberapa fitur umum
Struktur protein telah dipelajari sejak lama, dan analisis struktur utamanya memungkinkan kita untuk membuat beberapa generalisasi. Sebagian besar protein dicirikan oleh adanya semua dua puluh asam amino, di antaranya terutama banyak glisin, alanin, asam aspartat, glutamin dan sedikit triptofan, arginin, metionin,histidin. Satu-satunya pengecualian adalah kelompok protein tertentu, misalnya, histon. Mereka dibutuhkan untuk pengemasan DNA dan mengandung banyak histidin.
Generalisasi kedua: dalam protein globular tidak ada pola umum dalam pergantian asam amino. Tetapi bahkan polipeptida yang aktivitas biologisnya jauh memiliki fragmen molekul kecil yang identik.
Struktur Sekunder
Tingkat kedua organisasi rantai polipeptida adalah pengaturan spasialnya, yang didukung oleh ikatan hidrogen. Alokasikan -helix dan -fold. Bagian dari rantai tidak memiliki struktur yang teratur, zona seperti itu disebut amorf.
Heliks alfa dari semua protein alami adalah tangan kanan. Radikal samping asam amino dalam heliks selalu menghadap ke luar dan terletak pada sisi yang berlawanan dari sumbunya. Jika mereka non-polar, mereka dikelompokkan pada satu sisi spiral, menghasilkan busur yang menciptakan kondisi untuk konvergensi bagian spiral yang berbeda.
Beta-folds - spiral yang sangat memanjang - cenderung terletak berdampingan dalam molekul protein dan membentuk lapisan -lipatan paralel dan non-paralel.
Struktur protein tersier
Tingkat ketiga organisasi molekul protein adalah pelipatan spiral, lipatan, dan bagian amorf menjadi struktur yang kompak. Ini karena interaksi radikal samping dari monomer satu sama lain. Koneksi tersebut dibagi menjadi beberapa jenis:
- ikatan hidrogen terbentuk antara radikal polar;
- hidrofobik– antara gugus R non-polar;
- gaya tarik elektrostatik (ikatan ionik) – antara kelompok yang muatannya berlawanan;
- jembatan disulfida antara radikal sistein.
Jenis ikatan terakhir (–S=S-) adalah interaksi kovalen. Jembatan disulfida memperkuat protein, strukturnya menjadi lebih tahan lama. Tetapi koneksi seperti itu tidak diperlukan. Misalnya, mungkin ada sangat sedikit sistein dalam rantai polipeptida, atau radikalnya terletak di dekatnya dan tidak dapat membuat "jembatan".
Organisasi tingkat keempat
Tidak semua protein membentuk struktur kuartener. Struktur protein pada tingkat keempat ditentukan oleh jumlah rantai polipeptida (protomer). Mereka saling berhubungan oleh ikatan yang sama seperti tingkat organisasi sebelumnya, kecuali jembatan disulfida. Sebuah molekul terdiri dari beberapa protomer, yang masing-masing memiliki struktur tersier khusus (atau identik).
Semua tingkat organisasi menentukan fungsi yang akan dilakukan oleh protein yang dihasilkan. Struktur protein pada tingkat pertama organisasi sangat akurat menentukan peran selanjutnya dalam sel dan tubuh secara keseluruhan.
Fungsi Protein
Bahkan sulit membayangkan betapa pentingnya peran protein dalam aktivitas sel. Di atas, kami memeriksa strukturnya. Fungsi protein secara langsung bergantung padanya.
Melakukan fungsi bangunan (struktural), mereka membentuk dasar sitoplasma dari setiap sel hidup. Polimer ini adalah bahan utama dari semua membran sel ketika:dikomplekskan dengan lipid. Ini juga termasuk pembelahan sel menjadi kompartemen, yang masing-masing memiliki reaksinya sendiri. Faktanya adalah bahwa setiap kompleks proses seluler membutuhkan kondisinya sendiri, terutama pH media memainkan peran penting. Protein membangun partisi tipis yang membagi sel menjadi apa yang disebut kompartemen. Dan fenomena itu sendiri disebut kompartementalisasi.
Fungsi katalitik adalah mengatur semua reaksi sel. Semua enzim berasal dari protein sederhana atau kompleks.
Setiap jenis pergerakan organisme (kerja otot, pergerakan protoplasma dalam sel, kedipan silia pada protozoa, dll.) dilakukan oleh protein. Struktur protein memungkinkan mereka untuk bergerak, membentuk serat dan cincin.
Fungsi transpor adalah bahwa banyak zat diangkut melalui membran sel oleh protein pembawa khusus.
Peran hormonal dari polimer ini segera jelas: sejumlah hormon adalah protein dalam struktur, misalnya, insulin, oksitosin.
Fungsi cadangan ditentukan oleh fakta bahwa protein mampu membentuk endapan. Misalnya, valgumin telur, kasein susu, protein biji tanaman - mereka menyimpan banyak nutrisi.
Semua tendon, sendi artikular, tulang kerangka, kuku dibentuk oleh protein, yang membawa kita ke fungsi selanjutnya - pendukung.
Molekul protein adalah reseptor, yang melakukan pengenalan selektif zat tertentu. Dalam peran ini, glikoprotein dan lektin sangat dikenal.
Yang terpentingfaktor kekebalan - antibodi dan sistem komplemen berdasarkan asalnya adalah protein. Misalnya, proses pembekuan darah didasarkan pada perubahan protein fibrinogen. Dinding bagian dalam kerongkongan dan lambung dilapisi dengan lapisan pelindung protein mukus - licins. Racun juga berasal dari protein. Dasar dari kulit yang melindungi tubuh hewan adalah kolagen. Semua fungsi protein ini bersifat protektif.
Nah, fungsi terakhir adalah regulasi. Ada protein yang mengontrol kerja genom. Artinya, mereka mengatur transkripsi dan translasi.
Tidak peduli seberapa penting peran protein, struktur protein telah diurai oleh para ilmuwan sejak lama. Dan sekarang mereka menemukan cara baru untuk menggunakan pengetahuan ini.
