Eiweiß ist die Grundlage des Zell- und Körperlebens. Es erfüllt eine Vielzahl von Funktionen in lebenden Geweben und setzt seine Hauptfähigkeiten um: Wachstum, Vitalaktivität, Bewegung und Fortpflanzung. In diesem Fall synthetisiert die Zelle selbst ein Protein, dessen Monomer eine Aminosäure ist. Seine Position in der Primärstruktur des Proteins ist durch den genetischen Code programmiert, der vererbt wird. Auch die Übertragung von Genen von einer Mutterzelle auf eine Tochterzelle ist nur ein Beispiel für die Übertragung von Informationen über die Struktur eines Proteins. Dies macht es zu einem Molekül, das die Grundlage des biologischen Lebens darstellt.
Allgemeine Eigenschaften der Proteinstruktur
Proteinmoleküle, die in einer Zelle synthetisiert werden, sind biologische Polymere.
In einem Protein ist das Monomer immer eine Aminosäure, und ihre Kombination bildet die Primärkette des Moleküls. Es wird die Primärstruktur eines Proteinmoleküls genannt, die später spontan oder unter Einwirkung biologischer Katalysatoren in eine Sekundär-, Tertiär- oder Domänenstruktur umgewandelt wird.
Sekundär- und Tertiärstruktur
Sekundäres ProteinStruktur ist eine räumliche Modifikation der Primärkette, die mit der Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen in polaren Regionen verbunden ist. Aus diesem Grund wird die Kette zu Schlaufen gef altet oder zu einer Spirale gedreht, was weniger Platz einnimmt. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die lokale Ladung der Molekülabschnitte, was die Bildung einer Tertiärstruktur auslöst - einer kugelförmigen. Die gekräuselten oder helikalen Abschnitte werden mit Hilfe von Disulfidbindungen zu Kugeln verdreht.
Die Bälle selbst ermöglichen es Ihnen, eine spezielle Struktur zu bilden, die benötigt wird, um die programmierten Funktionen auszuführen. Wichtig ist, dass auch nach einer solchen Modifikation das Monomer des Proteins eine Aminosäure ist. Dies bestätigt auch, dass sich während der Bildung der sekundären und dann der tertiären und quaternären Struktur des Proteins die primäre Aminosäuresequenz nicht ändert.
Charakterisierung von Proteinmonomeren
Alle Proteine sind Polymere, deren Monomere Aminosäuren sind. Dies sind organische Verbindungen, die entweder von einer lebenden Zelle synthetisiert werden oder ihr als Nährstoffe zugeführt werden. Von diesen wird unter enormem Energieaufwand ein Eiweißmolekül an den Ribosomen mithilfe der Boten-RNA-Matrix synthetisiert. Aminosäuren selbst sind Verbindungen mit zwei aktiven chemischen Gruppen: einem Carboxylrest und einer Aminogruppe, die sich am alpha-Kohlenstoffatom befindet. Aufgrund dieser Struktur kann das Molekül als Alpha-Aminosäure bezeichnet werden, die Peptidbindungen bilden kann. Proteinmonomere sind nur Alpha-Aminosäuren.
Bildung von Peptidbindungen
Eine Peptidbindung ist eine molekulare chemische Gruppe, die aus Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffatomen besteht. Es entsteht bei der Absp altung von Wasser aus der Carboxylgruppe einer alpha-Aminosäure und der Aminogruppe einer anderen. Dabei wird der Hydroxylrest vom Carboxylrest abgesp alten, der mit dem Proton der Aminogruppe Wasser bildet. Dadurch werden zwei Aminosäuren durch eine kovalente polare Bindung CONH verbunden.
Nur Alpha-Aminosäuren, Monomere von Proteinen lebender Organismen, können es bilden. Es ist möglich, die Bildung einer Peptidbindung im Labor zu beobachten, obwohl es schwierig ist, ein kleines Molekül in Lösung selektiv zu synthetisieren. Proteinmonomere sind Aminosäuren, und ihre Struktur ist durch den genetischen Code programmiert. Daher müssen Aminosäuren in einer genau festgelegten Reihenfolge verbunden werden. Dies ist in einer Lösung unter chaotischen Gleichgewichtsbedingungen nicht möglich, und daher ist es immer noch unmöglich, ein komplexes Protein künstlich zu synthetisieren. Wenn es eine Ausrüstung gibt, die eine strenge Reihenfolge des Zusammenbaus des Moleküls erlaubt, wird seine Wartung ziemlich teuer sein.
Proteinsynthese in einer lebenden Zelle
In einer lebenden Zelle ist es umgekehrt, da sie über einen entwickelten Biosyntheseapparat verfügt. Dabei können die Monomere von Proteinmolekülen in einer strengen Reihenfolge zu Molekülen zusammengesetzt werden. Es wird durch den genetischen Code programmiert, der in den Chromosomen gespeichert ist. Wenn es notwendig ist, ein bestimmtes Strukturprotein oder Enzym zu synthetisieren, muss der Prozess des Lesens des DNA-Codes und der Bildung einer Matrix (undRNA), aus der Protein synthetisiert wird. Das Monomer wird sich allmählich der wachsenden Polypeptidkette auf dem ribosomalen Apparat anschließen. Nach Abschluss dieses Prozesses entsteht eine Kette von Aminosäureresten, die spontan oder während des enzymatischen Prozesses eine Sekundär-, Tertiär- oder Domänenstruktur bilden.
Regelmäßigkeiten der Biosynthese
Einige Merkmale der Proteinbiosynthese, der Übertragung von Erbinformationen und ihrer Umsetzung sollten hervorgehoben werden. Sie liegen darin, dass DNA und RNA homogene Substanzen sind, die aus ähnlichen Monomeren bestehen. DNA besteht nämlich genau wie RNA aus Nukleotiden. Letztere liegt in Form von Informations-, Transport- und ribosomaler RNA vor. Dies bedeutet, dass der gesamte zelluläre Apparat, der für die Speicherung von Erbinformationen und die Proteinbiosynthese verantwortlich ist, ein einziges Ganzes ist. Daher sollte der Zellkern mit Ribosomen, die auch Domänen-RNA-Moleküle sind, als ein ganzer Apparat zur Speicherung von Genen und deren Implementierung betrachtet werden.
Das zweite Merkmal der Biosynthese eines Proteins, dessen Monomer eine Alpha-Aminosäure ist, besteht darin, die strenge Reihenfolge ihrer Anheftung zu bestimmen. Jede Aminosäure muss ihren Platz in der primären Proteinstruktur einnehmen. Dies wird durch die oben beschriebene Vorrichtung zur Speicherung und Umsetzung von Erbinformationen sichergestellt. Fehler können darin vorkommen, aber sie werden dadurch beseitigt. Bei falschem Zusammenbau wird das Molekül zerstört und die Biosynthese beginnt erneut.
