Proteínas são substâncias orgânicas. Esses compostos macromoleculares são caracterizados por uma certa composição e se decompõem em aminoácidos após a hidrólise. As moléculas de proteína vêm em uma ampla variedade de formas, muitas das quais são compostas de múltiplas cadeias polipeptídicas. As informações sobre a estrutura de uma proteína são codificadas no DNA e o processo de síntese de proteínas é chamado de tradução.
Composição química das proteínas
Proteína média contém:
- 52% carbono;
- 7% hidrogênio;
- 12% nitrogênio;
- 21% oxigênio;
- 3% enxofre.
As moléculas de proteína são polímeros. Para entender sua estrutura, é necessário saber quais são seus monômeros, aminoácidos.
Aminoácidos
Eles são geralmente divididos em duas categorias: ocorrência constante e ocorrência ocasional. Os primeiros incluem 18 monômeros de proteínas e mais 2 amidas: ácidos aspártico e glutâmico. Às vezes, há apenas três ácidos.
Esses ácidos podem ser classificados de várias maneiras: pela natureza das cadeias laterais ou pela carga de seus radicais, também podem ser divididos pelo número de grupos CN e COOH.
Estrutura primária da proteína
A sequência de aminoácidos em uma cadeia de proteínas determinaseus níveis subseqüentes de organização, propriedades e funções. O principal tipo de ligação entre monômeros é o peptídeo. É formado pela separação do hidrogênio de um aminoácido e um grupo OH de outro.
O primeiro nível de organização de uma molécula de proteína é a sequência de aminoácidos nela, simplesmente uma cadeia que determina a estrutura das moléculas de proteína. Consiste em um "esqueleto" que possui uma estrutura regular. Esta é uma sequência de repetição -NH-CH-CO-. Cadeias laterais separadas são representadas por radicais de aminoácidos (R), suas propriedades determinam a composição da estrutura das proteínas.
Mesmo que a estrutura das moléculas de proteína seja a mesma, elas podem diferir em propriedades apenas pelo fato de seus monômeros terem uma sequência diferente na cadeia. O arranjo de aminoácidos em uma proteína é determinado por genes e dita certas funções biológicas para a proteína. A sequência de monômeros em moléculas responsáveis pela mesma função é muitas vezes próxima em espécies diferentes. Tais moléculas - iguais ou semelhantes em organização e desempenhando as mesmas funções em diferentes tipos de organismos - são proteínas homólogas. A estrutura, propriedades e funções das futuras moléculas já estão estabelecidas na fase de síntese da cadeia de aminoácidos.
Algumas características comuns
A estrutura das proteínas vem sendo estudada há muito tempo, e a análise de sua estrutura primária nos permitiu fazer algumas generalizações. A maioria das proteínas é caracterizada pela presença de todos os vinte aminoácidos, dos quais existem especialmente muitos glicina, alanina, ácido aspártico, glutamina e pouco triptofano, arginina, metionina,histidina. As únicas exceções são certos grupos de proteínas, por exemplo, histonas. Eles são necessários para o empacotamento de DNA e contêm muita histidina.
Segunda generalização: em proteínas globulares não há padrões gerais na alternância de aminoácidos. Mas mesmo polipeptídeos que estão distantes em atividade biológica têm pequenos fragmentos idênticos de moléculas.
Estrutura secundária
O segundo nível de organização da cadeia polipeptídica é seu arranjo espacial, que é sustentado por ligações de hidrogênio. Aloque α-hélice e β-fold. Parte da cadeia não possui uma estrutura ordenada, tais zonas são chamadas de amorfas.
A hélice alfa de todas as proteínas naturais é destra. Os radicais laterais dos aminoácidos na hélice estão sempre voltados para fora e estão localizados em lados opostos de seu eixo. Se forem apolares, agrupam-se em um lado da espiral, resultando em arcos que criam condições para a convergência de diferentes seções espirais.
Beta-folds - espirais altamente alongadas - tendem a estar localizadas lado a lado na molécula de proteína e formam camadas β-pregas paralelas e não paralelas.
Estrutura de proteína terciária
O terceiro nível de organização de uma molécula de proteína é o dobramento de espirais, dobras e seções amorfas em uma estrutura compacta. Isto é devido à interação dos radicais laterais dos monômeros entre si. Tais conexões são divididas em vários tipos:
- ligações de hidrogênio se formam entre radicais polares;
- hidrofóbico– entre grupos R não polares;
- forças eletrostáticas de atração (ligações iônicas) – entre grupos cujas cargas são opostas;
- pontes dissulfeto entre radicais de cisteína.
O último tipo de ligação (–S=S-) é uma interação covalente. As pontes de dissulfeto fortalecem as proteínas, sua estrutura fica mais durável. Mas essas conexões não são necessárias. Por exemplo, pode haver muito pouca cisteína na cadeia polipeptídica, ou seus radicais estão localizados próximos e não podem criar uma "ponte".
O quarto nível de organização
Nem todas as proteínas formam uma estrutura quaternária. A estrutura das proteínas no quarto nível é determinada pelo número de cadeias polipeptídicas (protômeros). Eles são interconectados pelas mesmas ligações do nível anterior de organização, exceto pelas pontes dissulfeto. Uma molécula consiste em vários protômeros, cada um com sua própria estrutura terciária especial (ou idêntica).
Todos os níveis de organização determinam as funções que as proteínas resultantes irão desempenhar. A estrutura das proteínas no primeiro nível de organização determina com muita precisão seu papel subsequente na célula e no corpo como um todo.
Funções de Proteínas
É difícil imaginar o quão importante é o papel das proteínas na atividade celular. Acima, examinamos sua estrutura. As funções das proteínas dependem diretamente dele.
Desempenhando uma função de construção (estrutural), eles formam a base do citoplasma de qualquer célula viva. Esses polímeros são o principal material de todas as membranas celulares quandocomplexados com lipídios. Isso também inclui a divisão da célula em compartimentos, cada um com suas próprias reações. O fato é que cada complexo de processos celulares requer suas próprias condições, especialmente o pH do meio desempenha um papel importante. As proteínas constroem partições finas que dividem a célula nos chamados compartimentos. E o fenômeno em si é chamado de compartimentação.
A função catalítica é regular todas as reações da célula. Todas as enzimas são proteínas simples ou complexas na origem.
Qualquer tipo de movimento de organismos (trabalho de músculos, movimento de protoplasma em uma célula, cintilação de cílios em protozoários, etc.) é realizado por proteínas. A estrutura das proteínas permite que elas se movam, formem fibras e anéis.
A função de transporte é que muitas substâncias são transportadas através da membrana celular por proteínas transportadoras especiais.
O papel hormonal desses polímeros é imediatamente claro: vários hormônios são proteínas na estrutura, por exemplo, insulina, oxitocina.
Função de reposição é determinada pelo fato de que as proteínas são capazes de formar depósitos. Por exemplo, valgumina de ovo, caseína de leite, proteínas de sementes de plantas - elas armazenam uma grande quantidade de nutrientes.
Todos os tendões, articulações, ossos do esqueleto, cascos são formados por proteínas, o que nos leva à sua próxima função - suporte.
As moléculas de proteínas são receptores, realizando o reconhecimento seletivo de certas substâncias. Neste papel, as glicoproteínas e lectinas são especialmente conhecidas.
O mais importantefatores de imunidade - os anticorpos e o sistema complemento por origem são proteínas. Por exemplo, o processo de coagulação do sangue é baseado em alterações na proteína fibrinogênio. As paredes internas do esôfago e do estômago são revestidas com uma camada protetora de proteínas mucosas - licinas. As toxinas também são proteínas de origem. A base da pele que protege o corpo dos animais é o colágeno. Todas essas funções proteicas são protetoras.
Bem, a última função é regulatória. Existem proteínas que controlam o trabalho do genoma. Ou seja, regulam a transcrição e tradução.
Não importa quão importante seja o papel das proteínas, a estrutura das proteínas tem sido desvendada pelos cientistas há muito tempo. E agora eles estão descobrindo novas maneiras de usar esse conhecimento.
