Protein, hücre ve vücut yaşamının temelidir. Canlı dokularda çok sayıda işlevi yerine getirerek, ana yeteneklerini uygular: büyüme, hayati aktivite, hareket ve üreme. Bu durumda hücrenin kendisi, monomeri bir amino asit olan bir protein sentezler. Proteinin birincil yapısındaki konumu, kalıtsal olan genetik kod tarafından programlanır. Bir ana hücreden yavru hücreye gen transferi bile, bir proteinin yapısı hakkındaki bilgilerin transferine sadece bir örnektir. Bu onu biyolojik yaşamın temeli olan bir molekül yapar.
Protein yapısının genel özellikleri
Hücrede sentezlenen protein molekülleri biyolojik polimerlerdir.
Bir proteinde monomer her zaman bir amino asittir ve bunların kombinasyonu molekülün birincil zincirini oluşturur. Daha sonra kendiliğinden veya biyolojik katalizörlerin etkisi altında ikincil, üçüncül veya alan yapısına dönüştürülen bir protein molekülünün birincil yapısı olarak adlandırılır.
İkincil ve üçüncül yapı
İkincil proteinyapı, polar bölgelerde hidrojen bağlarının oluşumu ile ilişkili birincil zincirin uzamsal bir modifikasyonudur. Bu nedenle zincir ilmekler halinde katlanır veya daha az yer kaplayan bir spiral şeklinde bükülür. Bu zamanda, molekülün bölümlerinin yerel yükü değişir, bu da üçüncül bir yapının oluşumunu tetikler - küresel bir yapı. Kıvrımlı veya sarmal bölümler disülfid bağları yardımıyla bükülerek top haline getirilir.
Topların kendileri, programlanmış işlevleri yerine getirmek için gerekli olan özel bir yapı oluşturmanıza izin verir. Böyle bir modifikasyondan sonra bile proteinin monomerinin bir amino asit olması önemlidir. Bu aynı zamanda proteinin ikincil ve daha sonra üçüncül ve dördüncül yapısının oluşumu sırasında birincil amino asit dizisinin değişmediğini doğrular.
Protein monomerlerinin karakterizasyonu
Tüm proteinler, monomerleri amino asitler olan polimerlerdir. Bunlar, canlı bir hücre tarafından sentezlenen veya besin olarak giren organik bileşiklerdir. Bunlardan, büyük bir enerji harcamasıyla haberci RNA matrisi kullanılarak ribozomlarda bir protein molekülü sentezlenir. Amino asitlerin kendileri iki aktif kimyasal gruba sahip bileşiklerdir: bir karboksil radikali ve alfa karbon atomunda bulunan bir amino grubu. Molekülün peptit bağları oluşturabilen bir alfa-amino asit olarak adlandırılmasına izin veren bu yapıdır. Protein monomerleri yalnızca alfa amino asitlerdir.
Peptit bağı oluşumu
Peptid bağı, karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen atomlarından oluşan moleküler bir kimyasal gruptur. Bir alfa-amino asidin karboksil grubundan ve diğerinin amino grubundan suyun ayrılması sürecinde oluşur. Bu durumda, hidroksil radikali, amino grubunun protonuyla birleşerek su oluşturan karboksil radikalinden ayrılır. Sonuç olarak, iki amino asit bir kovalent polar bağ CONH ile bağlanır.
Yalnızca alfa-amino asitler, canlı organizmaların proteinlerinin monomerleri onu oluşturabilir. Çözeltide küçük bir molekülü seçici olarak sentezlemek zor olsa da, laboratuvarda bir peptit bağı oluşumunu gözlemlemek mümkündür. Protein monomerleri amino asitlerdir ve yapısı genetik kod tarafından programlanır. Bu nedenle, amino asitler kesin olarak belirlenmiş bir sırayla bağlanmalıdır. Kaotik denge koşulları altında bir çözeltide bu imkansızdır ve bu nedenle karmaşık bir proteini yapay olarak sentezlemek hala imkansızdır. Molekülün katı bir montaj düzenine izin veren ekipman varsa, bakımı oldukça pahalı olacaktır.
Canlı bir hücrede protein sentezi
Canlı bir hücrede gelişmiş bir biyosentez aparatına sahip olduğu için durum tersinedir. Burada, protein moleküllerinin monomerleri katı bir sırayla moleküller halinde birleştirilebilir. Kromozomlarda depolanan genetik kod tarafından programlanır. Belirli bir yapısal proteinin veya enzimin sentezlenmesi gerekiyorsa, DNA kodunu okuma ve bir matris oluşturma işlemi (veRNA) hangi proteinin sentezlendiği. Monomer, ribozomal aparat üzerinde büyüyen polipeptit zincirine kademeli olarak katılacaktır. Bu işlemin tamamlanmasının ardından, kendiliğinden veya enzimatik işlem sırasında ikincil, üçüncül veya alan yapısı oluşturacak bir amino asit kalıntıları zinciri oluşturulacaktır.
Biyosentezin düzenlilikleri
Protein biyosentezinin bazı özellikleri, kalıtsal bilgilerin iletilmesi ve uygulanması vurgulanmalıdır. DNA ve RNA'nın benzer monomerlerden oluşan homojen maddeler olduğu gerçeğinde yatmaktadırlar. Yani DNA, tıpkı RNA gibi nükleo titlerden oluşur. İkincisi bilgi, taşıma ve ribozomal RNA şeklinde sunulur. Bu, kalıtsal bilgilerin depolanmasından ve protein biyosentezinden sorumlu tüm hücresel aygıtın tek bir bütün olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, aynı zamanda alan RNA molekülleri olan ribozomlu hücre çekirdeği, genleri depolamak ve bunların uygulanması için bir bütün cihaz olarak düşünülmelidir.
Monomeri bir alfa-amino asit olan bir proteinin biyosentezinin ikinci özelliği, bağlanmalarının katı sırasını belirlemektir. Her amino asit birincil protein yapısında yerini almalıdır. Bu, kalıtsal bilgilerin saklanması ve uygulanması için yukarıda açıklanan aparat tarafından sağlanır. İçinde hatalar olabilir, ancak onlar tarafından ortadan kaldırılacaktır. Yanlış montaj durumunda molekül yok olur ve biyosentez yeniden başlar.
