Proteine sind biologische Polymere mit komplexer Struktur. Sie haben ein hohes Molekulargewicht und bestehen aus Aminosäuren, prosthetischen Gruppen, dargestellt durch Vitamine, Lipid- und Kohlenhydrateinschlüsse. Proteine, die Kohlenhydrate, Vitamine, Metalle oder Lipide enth alten, werden als komplex bezeichnet. Einfache Proteine bestehen nur aus Aminosäuren, die durch Peptidbindungen verbunden sind.
Peptide
Egal welche Struktur ein Stoff hat, die Monomere von Proteinen sind Aminosäuren. Sie bilden die grundlegende Polypeptidkette, aus der dann die fibrilläre oder globuläre Struktur des Proteins entsteht. Gleichzeitig kann Protein nur in lebendem Gewebe synthetisiert werden – in Pflanzen-, Bakterien-, Pilz-, Tier- und anderen Zellen.
Die einzigen Organismen, die Proteinmonomere nicht kombinieren können, sind Viren und Protozoen. Alle anderen sind in der Lage, Strukturproteine zu bilden. Doch welche Stoffe sind Proteinmonomere und wie entstehen sie? Lesen Sie darüber und über die Proteinbiosynthese, über Polypeptide und den Aufbau einer komplexen Proteinstruktur, über Aminosäuren und ihre Eigenschaften.unten.
Das einzige Monomer eines Proteinmoleküls ist jede Alpha-Aminosäure. Ein Protein ist ein Polypeptid, eine Kette verknüpfter Aminosäuren. Abhängig von der Anzahl der an seiner Bildung beteiligten Aminosäuren werden Dipeptide (2 Reste), Tripeptide (3), Oligopeptide (enthält 2-10 Aminosäuren) und Polypeptide (viele Aminosäuren) isoliert.
Überprüfung der Proteinstruktur
Proteinstruktur kann primär, etwas komplexer - sekundär, noch komplexer - tertiär und am komplexesten - quartär sein.
Die Primärstruktur ist eine einfache Kette, in der Proteinmonomere (Aminosäuren) durch eine Peptidbindung (CO-NH) verbunden sind. Die Sekundärstruktur ist die Alpha-Helix oder Beta-F alten. Tertiär ist eine noch kompliziertere dreidimensionale Proteinstruktur, die durch die Bildung kovalenter, ionischer und Wasserstoffbrückenbindungen sowie hydrophober Wechselwirkungen aus der Sekundärstruktur entstanden ist.
Die Quartärstruktur ist die komplexeste und charakteristisch für Rezeptorproteine, die sich auf Zellmembranen befinden. Dies ist eine supramolekulare (Domänen-)Struktur, die als Ergebnis der Kombination mehrerer Moleküle mit einer Tertiärstruktur gebildet wird, ergänzt durch Kohlenhydrat-, Lipid- oder Vitamingruppen. In diesem Fall sind die Monomere von Proteinen, wie im Fall von Primär-, Sekundär- und Tertiärstrukturen, alpha-Aminosäuren. Sie sind auch durch Peptidbindungen verbunden. Der einzige Unterschied ist die Komplexität der Struktur.
Aminosäuren
Die einzigen MonomereProteinmoleküle sind Alpha-Aminosäuren. Es gibt nur 20 von ihnen, und sie sind fast die Grundlage des Lebens. Dank des Auftretens der Peptidbindung wurde die Proteinsynthese möglich. Und das Protein selbst begann danach, strukturbildende, Rezeptor-, enzymatische, Transport-, Mediator- und andere Funktionen zu erfüllen. Dadurch funktioniert ein lebender Organismus und kann sich vermehren.
Die Alpha-Aminosäure selbst ist eine organische Carbonsäure mit einer Aminogruppe, die an das Alpha-Kohlenstoffatom gebunden ist. Letztere befindet sich neben der Carboxylgruppe. Proteinmonomere werden dabei als organische Substanzen betrachtet, bei denen das endständige Kohlenstoffatom sowohl eine Amin- als auch eine Carboxylgruppe trägt.
Verknüpfung von Aminosäuren in Peptiden und Proteinen
Aminosäuren sind über eine Peptidbindung zu Dimeren, Trimeren und Polymeren verknüpft. Es wird durch Sp altung einer Hydroxylgruppe (-OH) von der Carboxylstelle einer alpha-Aminosäure und Wasserstoff (-H) von der Aminogruppe einer anderen alpha-Aminosäure gebildet. Durch die Wechselwirkung wird Wasser abgesp alten, und am Carboxylende verbleibt eine C=O-Stelle mit einem freien Elektron in der Nähe des Kohlenstoffs des Carboxylrests. In der Aminogruppe einer anderen Säure befindet sich ein Rest (NH) mit einem vorhandenen freien Radikal am Stickstoffatom. Dadurch können zwei Radikale zu einer Bindung (CONH) verbunden werden. Es heißt Peptid.
Alpha-Aminosäure-Varianten
Es gibt 23 bekannte Alpha-Aminosäuren. Sie sindaufgeführt als: Glycin, Valin, Alanin, Isolecin, Leucin, Glutamat, Aspartat, Ornithin, Threonin, Serin, Lysin, Cystin, Cystein, Phenylalanin, Methionin, Tyrosin, Prolin, Tryptophan, Hydroxyprolin, Arginin, Histidin, Asparagin und Glutamin. Abhängig davon, ob sie vom menschlichen Körper synthetisiert werden können, werden diese Aminosäuren in nicht-essentielle und nicht-essentielle unterteilt.
Das Konzept der nicht essentiellen und essentiellen Aminosäuren
Ersetzbare Stoffe können vom menschlichen Körper synthetisiert werden, während das Nötigste nur aus der Nahrung stammen muss. Gleichzeitig sind sowohl essentielle als auch nicht-essentielle Säuren wichtig für die Proteinbiosynthese, da ohne sie die Synthese nicht abgeschlossen werden kann. Ohne eine Aminosäure, selbst wenn alle anderen vorhanden sind, ist es unmöglich, genau das Protein aufzubauen, das die Zelle benötigt, um ihre Funktionen zu erfüllen.
Ein Fehler in irgendeiner Phase der Biosynthese - und das Protein ist nicht mehr geeignet, da es sich aufgrund einer Verletzung der elektronischen Dichte und der interatomaren Wechselwirkungen nicht zur gewünschten Struktur zusammensetzen kann. Daher ist es für eine Person (und andere Organismen) wichtig, proteinh altige Lebensmittel zu sich zu nehmen, die essentielle Aminosäuren enth alten. Ihr Fehlen in der Nahrung führt zu einer Reihe von Störungen des Eiweißstoffwechsels.
Der Prozess der Bildung einer Peptidbindung
Die einzigen Monomere von Proteinen sind Alpha-Aminosäuren. Sie verbinden sich allmählich zu einer Polypeptidkette, deren Struktur im genetischen Code der DNA (oder RNA, wenn man die bakterielle Biosynthese in Betracht zieht) vorgespeichert ist. Ein Protein ist eine strikte Abfolge von Aminosäureresten. Dies ist eine Kette, die in einer bestimmten Ordnung angeordnet isteine Struktur, die eine vorprogrammierte Funktion in einer Zelle ausführt.
Schrittfolge der Proteinbiosynthese
Der Prozess der Proteinbildung besteht aus einer Kette von Schritten: Replikation eines DNA- (oder RNA-) Abschnitts, Synthese von Informationstyp-RNA, ihrer Freisetzung in das Zytoplasma der Zelle aus dem Zellkern, Verbindung mit dem Ribosom und die schrittweise Anlagerung von Aminosäureresten, die durch Transfer-RNA geliefert werden. Eine Substanz, die ein Proteinmonomer ist, nimmt an der enzymatischen Reaktion der Eliminierung einer Hydroxylgruppe und eines Wasserstoffprotons teil und schließt sich dann der wachsenden Polypeptidkette an.
So erhält man eine Polypeptidkette, die bereits im zellulären endoplasmatischen Retikulum in eine vorgegebene Struktur geordnet und bei Bedarf mit einem Kohlenhydrat- oder Lipidrest ergänzt wird. Dies wird als Prozess der „Reifung“des Proteins bezeichnet, wonach es vom zellulären Transportsystem an seinen Bestimmungsort geschickt wird.
Funktionen synthetisierter Proteine
Proteinmonomere sind die Aminosäuren, die zum Aufbau ihrer Primärstruktur notwendig sind. Die Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur wird bereits von selbst gebildet, erfordert jedoch manchmal auch die Beteiligung von Enzymen und anderen Substanzen. Sie sind jedoch nicht mehr essentiell, obwohl sie für Proteine essentiell sind, um ihre Funktion zu erfüllen.
Aminosäure, die ein Proteinmonomer ist, kann Bindungsstellen für Kohlenhydrate, Metalle oder Vitamine haben. Die Bildung einer Tertiär- oder Quartärstruktur ermöglicht es, noch mehr Plätze für die Insertionsgruppen zu finden. Dadurch können Sie aus erstellenProteinderivat, das die Rolle eines Enzyms, Rezeptors, Träger von Substanzen in oder aus einer Zelle spielt, Immunglobulin, struktureller Bestandteil einer Membran oder eines Zellorganells, Muskelprotein.
Proteine, gebildet aus Aminosäuren, sind die einzige Lebensgrundlage. Und heute glaubt man, dass das Leben erst nach dem Erscheinen der Aminosäure und als Folge ihrer Polymerisation entstanden ist. Schließlich ist es das intermolekulare Zusammenspiel von Proteinen, das den Anfang des Lebens, einschließlich des intelligenten Lebens, darstellt. Alle anderen biochemischen Prozesse, einschließlich energetischer, sind für die Durchführung der Proteinbiosynthese und damit für die weitere Fortsetzung des Lebens notwendig.
