Πρωτεΐνη

Οι πρωτεΐνες είναι μεγάλα βιομόρια ή μακρομόρια, αποτελούμενα από μία ή περισσότερες μακρές αλυσίδες υπολειμμάτων αμινοξέων. Οι πρωτεΐνες εκτελούν ένα τεράστιο φάσμα λειτουργιών εντός των οργανισμών, συμπεριλαμβανομένης της κατάλυσης των μεταβολικών αντιδράσεων, της αντιγραφής του DNA, της απόκρισης σε ερεθίσματα, της παροχής δομής στα κύτταρα και των οργανισμών και της μεταφοράς μορίων από τη μια θέση στην άλλη. Οι πρωτεΐνες διαφέρουν μεταξύ τους κυρίως στην αλληλουχία αμινοξέων τους, η οποία υπαγορεύεται από την αλληλουχία νουκλεοτιδίων των γονιδίων τους, και η οποία συνήθως οδηγεί σε αναδίπλωση πρωτεΐνης σε μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή που καθορίζει τη δραστηριότητά της.

Μια γραμμική αλυσίδα καταλοίπων αμινοξέων ονομάζεται πολυπεπτίδιο. Μια πρωτεΐνη περιέχει τουλάχιστον ένα μακρύ πολυπεπτίδιο. Τα σύντομα πολυπεπτίδια, που περιέχουν λιγότερα από 20-30 υπολείμματα, σπάνια θεωρούνται πρωτεΐνες και συνήθως ονομάζονται πεπτίδια ή μερικές φορές ολιγοπεπτίδια. Τα μεμονωμένα υπολείμματα αμινοξέων συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς και παρακείμενα υπολείμματα αμινοξέων. Η αλληλουχία των υπολειμμάτων αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη ορίζεται από την αλληλουχία ενός γονιδίου, το οποίο κωδικοποιείται στον γενετικό κώδικα. Γενικά, ο γενετικός κώδικας καθορίζει 20 τυπικά αμινοξέα. αλλά σε ορισμένους οργανισμούς ο γενετικός κώδικας μπορεί να περιλαμβάνει σεληνοκυστεΐνη και – σε ορισμένες αρχαίες – πυρρολυσίνη. Λίγο μετά ή ακόμη και κατά τη διάρκεια της σύνθεσης, τα υπολείμματα σε μια πρωτεΐνη συχνά τροποποιούνται χημικά με μετα-μεταφραστική τροποποίηση, η οποία μεταβάλλει τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, την αναδίπλωση, τη σταθερότητα, τη δραστηριότητα και, τελικά, τη λειτουργία των πρωτεϊνών. Ορισμένες πρωτεΐνες έχουν μη πεπτιδικές ομάδες συνδεδεμένες, οι οποίες μπορούν να ονομαστούν προσθετικές ομάδες ή συμπαράγοντες. Οι πρωτεΐνες μπορούν επίσης να συνεργαστούν για να επιτύχουν μια συγκεκριμένη λειτουργία και συχνά συνδυάζονται για να σχηματίσουν σταθερά συμπλέγματα πρωτεϊνών.

Μόλις σχηματιστούν, οι πρωτεΐνες υφίστανται μόνο για μια ορισμένη περίοδο και στη συνέχεια αποικοδομούνται και ανακυκλώνονται από το μηχάνημα του κυττάρου μέσω της διαδικασίας αλλαγής πρωτεϊνών. Η διάρκεια ζωής μιας πρωτεΐνης μετράται ως προς τον χρόνο ημιζωής της και καλύπτει ένα ευρύ φάσμα. Μπορούν να υπάρχουν για λεπτά ή χρόνια με μέση διάρκεια ζωής 1-2 ημέρες σε κύτταρα θηλαστικών. Οι ανώμαλες ή αναδιπλωμένες πρωτεΐνες αποικοδομούνται ταχύτερα είτε λόγω στόχευσης για καταστροφή είτε λόγω ασταθούς.

Όπως και άλλα βιολογικά μακρομόρια όπως οι πολυσακχαρίτες και τα νουκλεϊκά οξέα, οι πρωτεΐνες είναι ουσιαστικά μέρη των οργανισμών και συμμετέχουν σχεδόν σε κάθε διαδικασία εντός των κυττάρων. Πολλές πρωτεΐνες είναι ένζυμα που καταλύουν τις βιοχημικές αντιδράσεις και είναι ζωτικής σημασίας για το μεταβολισμό. Οι πρωτεΐνες έχουν επίσης δομικές ή μηχανικές λειτουργίες, όπως ακτίνη και μυοσίνη στους μυς και τις πρωτεΐνες στον κυτταροσκελετό, οι οποίες σχηματίζουν ένα σύστημα ικριωμάτων που διατηρεί το κυτταρικό σχήμα. Άλλες πρωτεΐνες είναι σημαντικές στην κυτταρική σηματοδότηση, στην ανοσοαπόκριση, στην κυτταρική πρόσφυση και στον κυτταρικό κύκλο. Στα ζώα, πρωτεΐνες χρειάζονται στη διατροφή για να παρέχουν τα απαραίτητα αμινοξέα που δεν μπορούν να συντεθούν. Η πέψη σπάει τις πρωτεΐνες για χρήση στο μεταβολισμό.

Οι πρωτεΐνες μπορούν να καθαριστούν από άλλα κυτταρικά συστατικά χρησιμοποιώντας μια ποικιλία τεχνικών όπως υπερφυγοκέντρηση, καθίζηση, ηλεκτροφόρηση και χρωματογραφία. Η έλευση της γενετικής μηχανικής κατέστησε δυνατή μια σειρά μεθόδων για τη διευκόλυνση του καθαρισμού. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μελέτη της δομής και της λειτουργίας των πρωτεϊνών περιλαμβάνουν την ανοσοϊστοχημεία, τη μεταλλαξογένεση κατευθυνόμενης θέσης, την κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, τον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό και τη φασματομετρία μάζας.

You cannot copy content of this page