Фибриларен и глобулиран протеин, протеинов мономер, модели на протеинов синтез

Протеинът е основата на живота на клетката и тялото. Изпълнявайки огромен брой функции в живите тъкани, той осъзнава основните си характеристики: растеж, жизненоважна дейност, движение и възпроизвеждане. В този случай, самата клетка синтезира протеин, чийто мономер е аминокиселина. Позицията му в първичната структура на протеина се програмира с генетичен код, който се наследи. Дори прехвърлянето на гени от майчината клетка към дъщерната клетка е само пример за предаване на информация за структурата на протеина. Това го прави молекула, която формира основата на биологичния живот.

Обща характеристика на структурата на протеина

Молекулните протеини, синтезирани в клетката, са биологични полимери.
Мономерът винаги има аминокиселина в протеина, а агрегата съставлява първичната верига на молекулата. Тя се нарича първична структура на протеинова молекула, която по-късно, спонтанно или под влияние на биологични катализатори, се превръща в вторичен, третичен или домейн.

Вторична и третична структура

Вторичната протеинова структура е пространствена модификация на първичната верига, свързана с образуването на водородни връзки на полярните региони. Поради тази причина веригата е сгъната в бримки или извита в спирала, която заема по-малко пространство. По това време местният заряд на частите на молекулата се променя, поради което се задейства процесът на образуване на третичната структура - глобуларната. Кримплираните или спираловидните области са усукани в заплитания посредством дисулфидни връзки.

Самите заплитания правят възможно създаването на специална структура, която е необходима за изпълнение на програмираните функции. Важно е, че дори след такава модификация в протеина мономерът е аминокиселина. Това също така потвърждава, че при формирането на вторични, а след това и третични и кватернерна структура на протеина първичната аминокиселинна последователност не се променя.

Характеристики на протеиновите мономери

Всички протеини са полимери, чиито мономери са аминокиселини. Това са органични съединения, които или се синтезират от жива клетка, или влизат в нея като хранителни вещества. От тях протеинова молекула се синтезира върху рибозомите по матрицата на информационната РНК с огромно количество енергия. Самите аминокиселини са съединения с две активни химични групи: карбоксилов радикал и аминогрупа, локализирана на алфа-въглеродния атом. Тази структура позволява на молекулата да бъде наречена алфа-аминокиселина, способна да образува пептидни връзки. Моно протеините са само алфа-аминокиселини.

Образуване на пептидна връзка

Пептидната връзка е молекулярна химична група, образувана от въглеродни атоми, кислород, водород и азот. Той се образува по време на разделянето на водата от карбоксилната група на една алфа-аминокиселина и амино групата на другата. В същото време, хидроксилът се отделя от карбоксилния радикал, който, комбиниран с протона на амино групата, образува вода. Като резултат, две аминокиселини са свързани чрез ковалентната полярна връзка CONH.

Само алфа-аминокиселини-мономери на протеините на живите организми могат да го образуват. Наблюдавайте образуването на пептидна връзка в лабораторни условия, въпреки че е трудно да селективно синтезира малка молекула в разтвор. Мономерите на протеина са аминокиселини и неговата структура е програмирана с генетичен код. Следователно, аминокиселините трябва да се комбинират в строго определен ред. В решение в условия на хаотично равновесие това е невъзможно и затова синтезираме комплексен протеин това е изкуствено невъзможно. Ако има оборудване, което позволява строг ред за сглобяване на молекулата, нейното поддържане ще бъде доста скъпо.

Синтез на протеин в жива клетка

В жива клетка ситуацията се обръща, тъй като има разработен биосинтетичен апарат. Тук мономерите на протеиновите молекули могат да бъдат сглобени в молекули в строга последователност. Програмира се с генетичния код, съхраняван в хромозомите. Ако е необходимо, специфичен синтез на структурен протеин или ензим се стартира процес и образуването на ДНК кода на матрицата (и РНК) четене, с което протеинът се синтезира. Мономерът постепенно се свързва с нарастващата полипептидна верига на рибозомния апарат. В края на този процес ще бъде създадена верига от аминокиселинни остатъци, която ще образува вторична, третична или доменна структура спонтанно или по време на ензимния процес.

Редовност на биосинтезата

Трябва да се отбележат някои белези на биосинтезата на протеините, трансфера на наследствена информация и неговото прилагане. Те се състоят във факта, че ДНК и РНК са хомогенни вещества, състоящи се от подобни мономери. А именно ДНК се състои от нуклеотиди, като РНК. Последният е представен под формата на информация, транспорт и рибозомна РНК. Това означава, че цялото клетъчно устройство, отговорно за съхраняването на наследствена информация и биосинтеза на протеини, е едно цяло. Следователно, ядрото на клетката с рибозоми, които също са молекули на РНК, трябва да се разглежда като цялостно устройство за съхранение на гени и тяхното реализиране.

Втората особеност на протеиновия биосинтез, чийто мономер е алфа-аминокиселина, се състои в определянето на строгия ред на тяхното привързване. Всяка аминокиселина трябва да заеме своето място в първичната протеинова структура. Устройството за съхраняване и продажба на наследствена информация, описано по-горе, носи отговорност за това. Това може да причини грешки, но те ще бъдат елиминирани от него. В случай на неправилно сглобяване, молекулата ще бъде унищожена и биосинтезата ще започне отново.