Protein là các polyme sinh học có cấu trúc phức tạp. Chúng có trọng lượng phân tử cao và bao gồm các axit amin, các nhóm chân giả được đại diện bởi vitamin, lipid và các chất bao gồm carbohydrate. Protein có chứa carbohydrate, vitamin, kim loại hoặc lipid được gọi là phức tạp. Các protein đơn giản chỉ bao gồm các axit amin được liên kết bằng liên kết peptit.
Peptide
Bất kể chất có cấu trúc nào, các đơn phân của protein đều là axit amin. Chúng tạo thành chuỗi polypeptide cơ bản, từ đó cấu trúc sợi hoặc hình cầu của protein được hình thành. Đồng thời, protein chỉ có thể được tổng hợp trong mô sống - trong tế bào thực vật, vi khuẩn, nấm, động vật và các tế bào khác.
Những sinh vật duy nhất không thể kết hợp các đơn phân protein là vi rút và động vật nguyên sinh. Tất cả những người khác đều có khả năng hình thành các protein cấu trúc. Nhưng những chất nào là đơn phân protein, và chúng được hình thành như thế nào? Đọc về điều này và về sinh tổng hợp protein, về polypeptit và sự hình thành cấu trúc protein phức tạp, về các axit amin và đặc tính của chúng.bên dưới.
Đơn phân duy nhất của phân tử protein là bất kỳ axit alpha-amino nào. Protein là một polypeptit, một chuỗi các axit amin liên kết. Tùy thuộc vào số lượng axit amin tham gia hình thành nó, đipeptit (2 gốc), tripeptit (3), oligopeptit (chứa từ 2-10 axit amin) và polypeptit (nhiều axit amin) được phân lập.
Đánh giá cấu trúc protein
Cấu trúc protein có thể là chính, phức tạp hơn một chút - thứ cấp, thậm chí phức tạp hơn - bậc ba và phức tạp nhất - bậc bốn.
Cấu trúc cơ bản là một chuỗi đơn giản trong đó các đơn phân protein (axit amin) được kết nối với nhau thông qua liên kết peptit (CO-NH). Cấu trúc thứ cấp là chuỗi xoắn alpha hoặc các nếp gấp beta. Thứ ba là một cấu trúc protein ba chiều thậm chí còn phức tạp hơn, được hình thành từ thứ cấp do sự hình thành các liên kết cộng hóa trị, ion và hydro, cũng như các tương tác kỵ nước.
Cấu trúc bậc bốn là phức tạp nhất và là đặc trưng của các protein thụ thể nằm trên màng tế bào. Đây là cấu trúc siêu phân tử (miền) được hình thành do sự kết hợp của một số phân tử có cấu trúc bậc ba, được bổ sung thêm các nhóm carbohydrate, lipid hoặc vitamin. Trong trường hợp này, cũng như trong trường hợp cấu trúc bậc 1, bậc 2 và bậc 3, các đơn phân của protein là các axit amin alpha. Chúng cũng được kết nối với nhau bằng liên kết peptit. Sự khác biệt duy nhất là độ phức tạp của cấu trúc.
Axit amin
Các monome duy nhấtphân tử protein là các axit amin alpha. Chỉ có 20 trong số chúng, và chúng gần như là cơ sở của cuộc sống. Nhờ sự xuất hiện của liên kết peptit, quá trình tổng hợp protein đã trở nên có thể thực hiện được. Và bản thân protein sau đó bắt đầu thực hiện các chức năng tạo cấu trúc, thụ thể, enzym, vận chuyển, trung gian và các chức năng khác. Nhờ đó, một sinh vật sống hoạt động và có thể sinh sản.
Bản thân axit amin alpha là một axit cacboxylic hữu cơ có nhóm amin gắn với nguyên tử cacbon alpha. Chất thứ hai nằm bên cạnh nhóm cacboxyl. Trong trường hợp này, các đơn phân protein được coi là các chất hữu cơ trong đó nguyên tử cacbon ở đầu cuối mang cả amin và nhóm cacboxyl.
Kết nối các axit amin trong peptit và protein
Các axit amin được liên kết thành các chất dimer, trime và polyme thông qua một liên kết peptit. Nó được hình thành bằng cách phân tách nhóm hydroxyl (-OH) từ vị trí cacboxyl của một axit alpha-amino và hydro (-H) từ nhóm amin của axit alpha-amino khác. Kết quả của sự tương tác, nước bị tách ra và vị trí C=O với một điện tử tự do gần cacbon của cặn cacboxyl vẫn còn ở đầu cacboxyl. Trong nhóm amin của một axit khác, có một phần dư (NH) với một gốc tự do tồn tại ở nguyên tử nitơ. Điều này cho phép hai gốc được kết nối để tạo thành một liên kết (CONH). Nó được gọi là peptide.
Biến thể axit amin alpha
Có 23 axit alpha-amino đã biết. họ đangđược liệt kê dưới dạng: glycine, valine, alanine, isolecine, leucine, glutamate, aspartate, ornithine, threonine, serine, lysine, cystine, cysteine, phenylalanine, methionine, tyrosine, proline, tryptophan, hydroxyproline, arginine, histidine, asparagine và glutamine. Tùy thuộc vào việc cơ thể con người có thể tổng hợp chúng hay không, các axit amin này được chia thành không cần thiết và không cần thiết.
Khái niệm về các axit amin không cần thiết và thiết yếu
Các chất thay thế có thể được tổng hợp bởi cơ thể con người, trong khi các chất cần thiết chỉ đến từ thực phẩm. Đồng thời, cả axit thiết yếu và không thiết yếu đều quan trọng đối với quá trình sinh tổng hợp protein, vì nếu không có chúng thì quá trình tổng hợp không thể hoàn thành. Nếu không có một axit amin, ngay cả khi tất cả các axit khác đều có mặt, thì không thể tạo ra chính xác loại protein mà tế bào cần để thực hiện các chức năng của nó.
Một sai lầm ở bất kỳ giai đoạn nào của quá trình sinh tổng hợp - và protein không còn phù hợp nữa, vì nó sẽ không thể lắp ráp thành cấu trúc mong muốn do vi phạm mật độ điện tử và tương tác giữa các nguyên tử. Do đó, điều quan trọng đối với một người (và các sinh vật khác) là tiêu thụ thực phẩm protein có chứa các axit amin thiết yếu. Sự vắng mặt của chúng trong thực phẩm dẫn đến một số rối loạn chuyển hóa protein.
Quá trình hình thành liên kết peptit
Các đơn phân duy nhất của protein là axit alpha-amino. Chúng dần dần kết hợp thành một chuỗi polypeptide, cấu trúc của chuỗi này được lưu trữ trước trong mã di truyền DNA (hoặc RNA, nếu xem xét quá trình sinh tổng hợp của vi khuẩn). Protein là một trình tự nghiêm ngặt của các gốc axit amin. Đây là một chuỗi được sắp xếp theo thứ tựmột cấu trúc thực hiện một chức năng được lập trình trước trong một ô.
Trình tự các bước của quá trình sinh tổng hợp protein
Quá trình hình thành protein bao gồm một chuỗi các bước: sao chép đoạn DNA (hoặc RNA), tổng hợp RNA loại thông tin, phóng thích nó vào tế bào chất của tế bào từ nhân, kết nối với ribosome và sự gắn kết dần dần của các gốc axit amin được cung cấp bởi RNA vận chuyển. Một chất là đơn phân protein tham gia vào phản ứng enzym loại bỏ nhóm hydroxyl và hydro proton, sau đó tham gia vào chuỗi polypeptit đang phát triển.
Như vậy, chuỗi polypeptit đã có trong lưới nội chất tế bào, được sắp xếp theo một số cấu trúc định trước và được bổ sung với phần dư carbohydrate hoặc lipid, nếu cần. Đây được gọi là quá trình "trưởng thành" của protein, sau đó nó được hệ thống tế bào vận chuyển gửi đến đích.
Chức năng của protein tổng hợp
Đơn phân protein là các axit amin cần thiết để xây dựng cấu trúc chính của chúng. Cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn đã được hình thành tự nó, mặc dù đôi khi nó cũng cần có sự tham gia của các enzym và các chất khác. Tuy nhiên, chúng không còn cần thiết nữa, mặc dù chúng rất cần thiết để protein thực hiện chức năng của chúng.
Amino axit, là một đơn phân protein, có thể có các vị trí gắn vào carbohydrate, kim loại hoặc vitamin. Việc hình thành cấu trúc bậc ba hoặc bậc bốn giúp chúng ta có thể tìm thấy nhiều vị trí hơn nữa cho các nhóm chèn. Điều này cho phép bạn tạo từdẫn xuất protein đóng vai trò của một enzym, thụ thể, chất vận chuyển các chất vào hoặc ra khỏi tế bào, globulin miễn dịch, thành phần cấu trúc của màng hoặc bào quan tế bào, protein cơ.
Protein, được hình thành từ các axit amin, là cơ sở duy nhất của sự sống. Và ngày nay người ta tin rằng sự sống chỉ nảy sinh sau khi axit amin xuất hiện và là kết quả của quá trình trùng hợp của nó. Rốt cuộc, chính sự tương tác giữa các phân tử của các protein là sự khởi đầu của sự sống, bao gồm cả sự sống thông minh. Tất cả các quá trình sinh hóa khác, bao gồm cả các quá trình năng lượng, đều cần thiết để thực hiện quá trình sinh tổng hợp protein, và kết quả là, sự tiếp tục của sự sống.
