Protein adalah polimer biologis dengan struktur kompleks. Mereka memiliki berat molekul tinggi dan terdiri dari asam amino, kelompok prostetik yang diwakili oleh vitamin, lipid dan inklusi karbohidrat. Protein yang mengandung karbohidrat, vitamin, logam atau lipid disebut kompleks. Protein sederhana hanya terdiri dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida.
Peptida
Terlepas dari apa struktur suatu zat, monomer protein adalah asam amino. Mereka membentuk rantai polipeptida dasar, dari mana struktur fibrilar atau globular protein kemudian terbentuk. Pada saat yang sama, protein hanya dapat disintesis di jaringan hidup - pada tumbuhan, bakteri, jamur, hewan, dan sel lainnya.
Satu-satunya organisme yang tidak dapat menggabungkan monomer protein adalah virus dan protozoa. Semua yang lain mampu membentuk protein struktural. Tetapi zat apa yang merupakan monomer protein, dan bagaimana mereka terbentuk? Baca tentang ini dan tentang biosintesis protein, tentang polipeptida dan pembentukan struktur protein kompleks, tentang asam amino dan sifatnya.di bawah.
Satu-satunya monomer molekul protein adalah asam alfa-amino. Protein adalah polipeptida, rantai asam amino terkait. Tergantung pada jumlah asam amino yang terlibat dalam pembentukannya, dipeptida (2 residu), tripeptida (3), oligopeptida (mengandung 2-10 asam amino) dan polipeptida (banyak asam amino) diisolasi.
Ulasan struktur protein
Struktur protein bisa primer, sedikit lebih kompleks - sekunder, bahkan lebih kompleks - tersier, dan paling kompleks - kuaterner.
Struktur primer adalah rantai sederhana di mana monomer protein (asam amino) dihubungkan melalui ikatan peptida (CO-NH). Struktur sekunder adalah heliks alfa atau lipatan beta. Tersier adalah struktur protein tiga dimensi yang lebih rumit, yang terbentuk dari sekunder karena pembentukan ikatan kovalen, ionik dan hidrogen, serta interaksi hidrofobik.
Struktur kuartener adalah yang paling kompleks dan merupakan karakteristik protein reseptor yang terletak di membran sel. Ini adalah struktur supramolekul (domain) yang terbentuk sebagai hasil dari kombinasi beberapa molekul dengan struktur tersier, dilengkapi dengan kelompok karbohidrat, lipid atau vitamin. Dalam hal ini, seperti dalam kasus struktur primer, sekunder dan tersier, monomer protein adalah asam alfa-amino. Mereka juga dihubungkan oleh ikatan peptida. Satu-satunya perbedaan adalah kompleksitas strukturnya.
asam amino
Satu-satunya monomermolekul protein adalah asam amino alfa. Hanya ada 20 dari mereka, dan mereka hampir menjadi dasar kehidupan. Berkat munculnya ikatan peptida, sintesis protein menjadi mungkin. Dan protein itu sendiri setelah itu mulai melakukan pembentukan struktur, reseptor, enzimatik, transport, mediator dan fungsi lainnya. Berkat ini, organisme hidup berfungsi dan mampu bereproduksi.
Asam amino alfa itu sendiri adalah asam karboksilat organik dengan gugus amino yang terikat pada atom karbon alfa. Yang terakhir ini terletak di sebelah gugus karboksil. Dalam hal ini, monomer protein dianggap sebagai zat organik di mana atom karbon terminal membawa gugus amina dan karboksil.
Koneksi asam amino dalam peptida dan protein
Asam amino dihubungkan menjadi dimer, trimer, dan polimer melalui ikatan peptida. Ini dibentuk oleh pembelahan gugus hidroksil (-OH) dari situs karboksil dari satu asam alfa-amino dan hidrogen (-H) dari gugus amino asam alfa-amino lain. Sebagai hasil interaksi, air terbelah, dan situs C=O dengan elektron bebas di dekat karbon residu karboksil tetap berada di ujung karboksil. Pada gugus amino asam lain, terdapat residu (NH) dengan radikal bebas yang ada pada atom nitrogen. Hal ini memungkinkan dua radikal untuk dihubungkan untuk membentuk ikatan (CONH). Ini disebut peptida.
Varian asam amino alfa
Ada 23 asam alfa-amino yang diketahui. Merekaterdaftar sebagai: glisin, valin, alanin, isolesin, leusin, glutamat, aspartat, ornitin, treonin, serin, lisin, sistin, sistein, fenilalanin, metionin, tirosin, prolin, triptofan, hidroksiprolin, arginin, histidin, asparagin, dan glutamin. Tergantung pada apakah mereka dapat disintesis oleh tubuh manusia, asam amino ini dibagi menjadi nonesensial dan nonesensial.
Konsep asam amino nonesensial dan esensial
Yang dapat diganti dapat disintesis oleh tubuh manusia, sedangkan yang esensial hanya dapat diperoleh dari makanan. Pada saat yang sama, asam esensial dan non-esensial penting untuk biosintesis protein, karena tanpa mereka, sintesis tidak dapat diselesaikan. Tanpa satu asam amino, bahkan jika semua asam amino lainnya ada, mustahil untuk membangun protein yang dibutuhkan sel untuk menjalankan fungsinya.
Satu kesalahan pada salah satu tahap biosintesis - dan protein tidak lagi cocok, karena tidak akan dapat berkumpul menjadi struktur yang diinginkan karena pelanggaran densitas elektronik dan interaksi interatomik. Oleh karena itu, penting bagi seseorang (dan organisme lain) untuk mengonsumsi makanan berprotein yang mengandung asam amino esensial. Ketidakhadiran mereka dalam makanan menyebabkan sejumlah gangguan metabolisme protein.
Proses pembentukan ikatan peptida
Satu-satunya monomer protein adalah asam alfa-amino. Mereka secara bertahap bergabung menjadi rantai polipeptida, yang strukturnya telah disimpan sebelumnya dalam kode genetik DNA (atau RNA, jika biosintesis bakteri dipertimbangkan). Protein adalah urutan residu asam amino yang ketat. Ini adalah rantai yang dipesan di tempat tertentustruktur yang melakukan fungsi yang telah diprogram sebelumnya di dalam sel.
Langkah urutan biosintesis protein
Proses pembentukan protein terdiri dari rantai langkah: replikasi bagian DNA (atau RNA), sintesis RNA tipe informasi, pelepasannya ke dalam sitoplasma sel dari nukleus, koneksi dengan ribosom dan perlekatan bertahap residu asam amino yang disuplai oleh RNA transfer. Suatu zat yang merupakan monomer protein berpartisipasi dalam reaksi enzimatik dari eliminasi gugus hidroksil dan proton hidrogen, dan kemudian bergabung dengan rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
Dengan demikian, rantai polipeptida diperoleh, yang sudah ada di retikulum endoplasma seluler, diatur ke dalam beberapa struktur yang telah ditentukan dan dilengkapi dengan residu karbohidrat atau lipid, jika diperlukan. Ini disebut proses "mematangkan" protein, setelah itu dikirim oleh sistem seluler transportasi ke tujuannya.
Fungsi protein yang disintesis
Protein monomer adalah asam amino yang diperlukan untuk membangun struktur utamanya. Struktur sekunder, tersier, dan kuartener sudah terbentuk dengan sendirinya, meskipun terkadang juga memerlukan partisipasi enzim dan zat lain. Namun, mereka tidak lagi penting, meskipun mereka penting bagi protein untuk menjalankan fungsinya.
Asam amino, yang merupakan monomer protein, dapat memiliki tempat perlekatan untuk karbohidrat, logam, atau vitamin. Pembentukan struktur tersier atau kuartener memungkinkan untuk menemukan lebih banyak tempat untuk kelompok penyisipan. Ini memungkinkan Anda untuk membuat dariturunan protein yang berperan sebagai enzim, reseptor, pembawa zat ke dalam atau ke luar sel, imunoglobulin, komponen struktural membran atau organel sel, protein otot.
Protein, terbentuk dari asam amino, adalah satu-satunya dasar kehidupan. Dan hari ini diyakini bahwa kehidupan baru saja muncul setelah munculnya asam amino dan sebagai hasil dari polimerisasinya. Bagaimanapun, interaksi antarmolekul protein-lah yang merupakan awal kehidupan, termasuk kehidupan cerdas. Semua proses biokimia lainnya, termasuk yang energi, diperlukan untuk pelaksanaan biosintesis protein, dan sebagai hasilnya, kelanjutan kehidupan lebih lanjut.
