Le proteine sono alla base della vita delle cellule e del corpo. Svolgendo un numero enorme di funzioni nei tessuti viventi, implementa le sue principali capacità: crescita, attività vitale, movimento e riproduzione. In questo caso, la cellula stessa sintetizza una proteina, il cui monomero è un amminoacido. La sua posizione nella struttura primaria della proteina è programmata dal codice genetico, che viene ereditato. Anche il trasferimento di geni da una cellula madre a una cellula figlia è solo un esempio del trasferimento di informazioni sulla struttura di una proteina. Questo la rende una molecola che è il fondamento della vita biologica.
Caratteristiche generali della struttura proteica
Le molecole proteiche sintetizzate in una cellula sono polimeri biologici.
In una proteina, il monomero è sempre un amminoacido e la loro combinazione costituisce la catena primaria della molecola. È chiamata la struttura primaria di una molecola proteica, che in seguito spontaneamente o sotto l'azione di catalizzatori biologici viene modificata in una struttura secondaria, terziaria o di dominio.
Struttura secondaria e terziaria
Proteine secondariela struttura è una modifica spaziale della catena primaria associata alla formazione di legami idrogeno nelle regioni polari. Per questo motivo la catena viene piegata ad anelli o attorcigliata a spirale, che occupa meno spazio. In questo momento, la carica locale delle sezioni della molecola cambia, il che innesca la formazione di una struttura terziaria: una globulare. Le sezioni arricciate o elicoidali sono attorcigliate in sfere con l'aiuto di legami disolfuro.
Le palline stesse ti permettono di formare una struttura speciale necessaria per eseguire le funzioni programmate. È importante che anche dopo tale modifica, il monomero della proteina sia un amminoacido. Ciò conferma anche che durante la formazione della struttura della proteina secondaria, quindi terziaria e quaternaria, la sequenza amminoacidica primaria non cambia.
Caratterizzazione dei monomeri proteici
Tutte le proteine sono polimeri, i cui monomeri sono aminoacidi. Questi sono composti organici che sono sintetizzati da una cellula vivente o vi entrano come nutrienti. Di questi, una molecola proteica viene sintetizzata sui ribosomi utilizzando la matrice di RNA messaggero con un enorme dispendio di energia. Gli stessi amminoacidi sono composti con due gruppi chimici attivi: un radicale carbossilico e un gruppo amminico situato nell'atomo di carbonio alfa. È questa struttura che consente alla molecola di essere chiamata alfa-amminoacido in grado di formare legami peptidici. I monomeri proteici sono solo alfa-aminoacidi.
Formazione del legame peptidico
Un legame peptidico è un gruppo chimico molecolare formato da atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto. Si forma nel processo di scissione dell'acqua dal gruppo carbossilico di un alfa-amminoacido e dal gruppo amminico di un altro. In questo caso, il radicale ossidrile viene scisso dal radicale carbossilico che, combinandosi con il protone del gruppo amminico, forma acqua. Di conseguenza, due amminoacidi sono collegati da un legame polare covalente CONH.
Solo gli alfa-aminoacidi, monomeri delle proteine degli organismi viventi, possono formarlo. È possibile osservare la formazione di un legame peptidico in laboratorio, sebbene sia difficile sintetizzare selettivamente una piccola molecola in soluzione. I monomeri proteici sono aminoacidi e la sua struttura è programmata dal codice genetico. Pertanto, gli amminoacidi devono essere collegati in un ordine rigorosamente designato. Questo è impossibile in una soluzione in condizioni di equilibrio caotico, e quindi è ancora impossibile sintetizzare artificialmente una proteina complessa. Se esiste un'apparecchiatura che consente un rigoroso ordine di assemblaggio della molecola, la sua manutenzione sarà piuttosto costosa.
Sintesi di proteine in una cellula vivente
In una cellula vivente, la situazione è invertita, poiché ha un apparato di biosintesi sviluppato. Qui, i monomeri delle molecole proteiche possono essere assemblati in molecole in una sequenza rigorosa. È programmato dal codice genetico memorizzato nei cromosomi. Se è necessario sintetizzare una certa proteina o enzima strutturale, il processo di lettura del codice del DNA e formazione di una matrice (eRNA) da cui viene sintetizzata la proteina. Il monomero si unirà gradualmente alla catena polipeptidica in crescita sull'apparato ribosomiale. Al termine di questo processo, verrà creata una catena di residui di amminoacidi, che spontaneamente o durante il processo enzimatico formeranno una struttura secondaria, terziaria o di dominio.
Regolarità della biosintesi
Dovrebbero essere evidenziate alcune caratteristiche della biosintesi delle proteine, della trasmissione di informazioni ereditarie e della sua implementazione. Risiedono nel fatto che DNA e RNA sono sostanze omogenee costituite da monomeri simili. Vale a dire, il DNA è costituito da nucleotidi, proprio come l'RNA. Quest'ultimo è presentato sotto forma di RNA informativo, di trasporto e ribosomiale. Ciò significa che l'intero apparato cellulare responsabile della memorizzazione delle informazioni ereditarie e della biosintesi proteica è un insieme unico. Pertanto, il nucleo cellulare con i ribosomi, che sono anche molecole di RNA di dominio, dovrebbe essere considerato come un intero apparato per la memorizzazione dei geni e la loro implementazione.
La seconda caratteristica della biosintesi di una proteina, il cui monomero è un alfa-aminoacido, è di determinare l'ordine rigoroso del loro attaccamento. Ogni amminoacido deve prendere il suo posto nella struttura proteica primaria. Ciò è garantito dall'apparato sopra descritto per la memorizzazione e l'implementazione delle informazioni ereditarie. Possono verificarsi errori in esso, ma verranno eliminati da esso. In caso di assemblaggio errato, la molecola verrà distrutta e la biosintesi ricomincerà.
