โปรตีนเป็นพื้นฐานของชีวิตของเซลล์และร่างกาย ทำหน้าที่จำนวนมากในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต โดยนำความสามารถหลักไปใช้ ได้แก่ การเจริญเติบโต กิจกรรมที่สำคัญ การเคลื่อนไหวและการสืบพันธุ์ ในกรณีนี้ เซลล์เองสังเคราะห์โปรตีน โมโนเมอร์ของมันคือกรดอะมิโน ตำแหน่งในโครงสร้างหลักของโปรตีนถูกตั้งโปรแกรมโดยรหัสพันธุกรรมซึ่งสืบทอดมา แม้แต่การถ่ายโอนยีนจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูกสาวก็เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของการถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีน ทำให้เป็นโมเลกุลที่เป็นรากฐานของชีวิตทางชีววิทยา
ลักษณะทั่วไปของโครงสร้างโปรตีน
โปรตีนที่สังเคราะห์ในเซลล์คือพอลิเมอร์ชีวภาพ
ในโปรตีน โมโนเมอร์จะเป็นกรดอะมิโนเสมอ และการรวมกันของพวกมันประกอบขึ้นเป็นสายโซ่หลักของโมเลกุล มันถูกเรียกว่าโครงสร้างหลักของโมเลกุลโปรตีน ซึ่งภายหลังโดยธรรมชาติหรือภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพจะถูกปรับเปลี่ยนเป็นโครงสร้างรอง ตติยภูมิ หรือโดเมน
โครงสร้างรองและตติยภูมิ
โปรตีนรองโครงสร้างเป็นการดัดแปลงเชิงพื้นที่ของสายโซ่ปฐมภูมิที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนในบริเวณขั้ว ด้วยเหตุนี้ โซ่จึงพับเป็นลูปหรือบิดเป็นเกลียวซึ่งใช้พื้นที่น้อยกว่า ในเวลานี้ประจุในท้องถิ่นของส่วนของโมเลกุลจะเปลี่ยนไปซึ่งก่อให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้างระดับอุดมศึกษา - ทรงกลม ส่วนที่เป็นเกลียวหรือเกลียวจะบิดเป็นลูกบอลโดยใช้พันธะไดซัลไฟด์
ลูกบอลเองทำให้คุณสามารถสร้างโครงสร้างพิเศษที่จำเป็นสำหรับการใช้งานฟังก์ชั่นที่ตั้งโปรแกรมไว้ เป็นสิ่งสำคัญที่แม้หลังจากการดัดแปลงดังกล่าว โมโนเมอร์ของโปรตีนก็คือกรดอะมิโน นอกจากนี้ยังเป็นการยืนยันว่าในระหว่างการก่อตัวของโปรตีนทุติยภูมิและโครงสร้างระดับตติยภูมิและควอเทอร์นารีลำดับกรดอะมิโนหลักจะไม่เปลี่ยนแปลง
ลักษณะของโปรตีนโมโนเมอร์
โปรตีนทั้งหมดเป็นโพลีเมอร์ โมโนเมอร์ของมันคือกรดอะมิโน เหล่านี้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่สังเคราะห์โดยเซลล์ที่มีชีวิตหรือป้อนเป็นสารอาหาร ในจำนวนนี้ โมเลกุลโปรตีนถูกสังเคราะห์ขึ้นบนไรโบโซมโดยใช้เมทริกซ์ RNA ของผู้ส่งสารซึ่งมีการใช้พลังงานมหาศาล กรดอะมิโนเองเป็นสารประกอบที่มีกลุ่มเคมีออกฤทธิ์สองกลุ่ม: คาร์บอกซิลเรดิคัลและกลุ่มอะมิโนที่อะตอมของอัลฟาคาร์บอน โครงสร้างนี้เป็นโครงสร้างที่ช่วยให้โมเลกุลถูกเรียกว่ากรดอัลฟาอะมิโนที่สามารถสร้างพันธะเปปไทด์ได้ โมโนเมอร์ของโปรตีนเป็นเพียงกรดอัลฟ่า-อะมิโน
การสร้างพันธะเปปไทด์
พันธะเปปไทด์เป็นกลุ่มเคมีโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมของคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจน มันถูกสร้างขึ้นในกระบวนการแยกน้ำออกจากหมู่คาร์บอกซิลของกรดอัลฟา-อะมิโนหนึ่งตัวและหมู่อะมิโนของอีกกลุ่มหนึ่ง ในกรณีนี้ อนุมูลไฮดรอกซิลจะถูกแยกออกจากคาร์บอกซิลเรดิคัล ซึ่งเมื่อรวมกับโปรตอนของกลุ่มอะมิโนจะก่อตัวเป็นน้ำ เป็นผลให้กรดอะมิโนสองตัวเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ CONH
มีเพียงกรดอัลฟา-อะมิโน โมโนเมอร์ของโปรตีนของสิ่งมีชีวิตเท่านั้นที่สามารถสร้างมันได้ เป็นไปได้ที่จะสังเกตการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าจะเป็นการยากที่จะเลือกสังเคราะห์โมเลกุลขนาดเล็กในสารละลาย โมโนเมอร์ของโปรตีนคือกรดอะมิโน และโครงสร้างของมันถูกตั้งโปรแกรมโดยรหัสพันธุกรรม ดังนั้น กรดอะมิโนจึงต้องเชื่อมต่อตามลำดับที่กำหนดอย่างเคร่งครัด สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ในการแก้ปัญหาภายใต้สภาวะสมดุลที่วุ่นวาย ดังนั้นจึงยังไม่สามารถสังเคราะห์โปรตีนที่ซับซ้อนได้ หากมีอุปกรณ์ที่อนุญาตให้มีการประกอบโมเลกุลอย่างเข้มงวด การบำรุงรักษาจะค่อนข้างแพง
การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิต
ในเซลล์ที่มีชีวิต สถานการณ์กลับกัน เนื่องจากมีอุปกรณ์สังเคราะห์ที่พัฒนาขึ้น ในที่นี้ โมโนเมอร์ของโมเลกุลโปรตีนสามารถประกอบเป็นโมเลกุลในลำดับที่เข้มงวดได้ มันถูกตั้งโปรแกรมโดยรหัสพันธุกรรมที่เก็บไว้ในโครโมโซม หากจำเป็นต้องสังเคราะห์โปรตีนโครงสร้างหรือเอ็นไซม์บางชนิด ให้อ่านรหัส DNA และสร้างเมทริกซ์ (และRNA) ซึ่งเป็นโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้น โมโนเมอร์จะค่อยๆ รวมเข้ากับสายพอลิเปปไทด์ที่กำลังเติบโตบนเครื่องมือไรโบโซม เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการนี้ จะเกิดเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโนตกค้าง ซึ่งจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือในระหว่างกระบวนการของเอนไซม์จะก่อตัวเป็นโครงสร้างทุติยภูมิ ตติยภูมิ หรือโดเมน
ความสม่ำเสมอของการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
คุณลักษณะบางอย่างของการสังเคราะห์โปรตีน การถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม และการนำมันไปปฏิบัติควรได้รับการเน้น พวกเขาอยู่ในความจริงที่ว่า DNA และ RNA เป็นสารที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่คล้ายคลึงกัน กล่าวคือ DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์เช่นเดียวกับอาร์เอ็นเอ หลังถูกนำเสนอในรูปแบบของข้อมูลการขนส่งและ RNA ไรโบโซม ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เซลล์ทั้งหมดที่รับผิดชอบในการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีนเป็นส่วนประกอบทั้งหมด ดังนั้น นิวเคลียสของเซลล์ที่มีไรโบโซม ซึ่งเป็นโมเลกุล RNA ของโดเมนก็ควรถูกพิจารณาให้เป็นเครื่องมือทั้งชุดสำหรับเก็บยีนและการนำยีนไปใช้
คุณสมบัติประการที่สองของการสังเคราะห์โปรตีน โมโนเมอร์ที่เป็นกรดอัลฟา-อะมิโน คือการกำหนดลำดับที่เข้มงวดของสิ่งที่แนบมา กรดอะมิโนแต่ละชนิดต้องอยู่ในโครงสร้างโปรตีนหลัก สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้โดยเครื่องมือที่อธิบายไว้ข้างต้นสำหรับการจัดเก็บและการนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นในนั้น แต่จะถูกกำจัดโดยมัน ในกรณีที่ประกอบไม่ถูกต้อง โมเลกุลจะถูกทำลาย และการสังเคราะห์ทางชีวภาพจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง