897 Shares 6023 views

Monomery białek to jakie substancje? Jakie są monomery białkowe?

Białkami są polimery biologiczne o złożonej strukturze. Mają dużą masę cząsteczkową i składają się z aminokwasów, grup protetycznych reprezentowanych przez witaminy, wtrąceń lipidów i węglowodanów. Białka zawierające węglowodany, witaminy, metale lub lipidy nazywane są kompleksem. Proste białka składają się wyłącznie z aminokwasów połączonych wiązaniem peptydowym.

Peptydy

Niezależnie od struktury substancji, aminokwasami są monomery białek. Stanowią one podstawowy łańcuch polipeptydowy, z którego powstaje fibrylacyjna lub globularna struktura białka. W tym przypadku białko może być syntetyzowane tylko w żywej tkance – w komórkach roślinnych, bakteryjnych, grzybowych, zwierzęcych i innych.

Jedynymi organizmami, które nie mogą łączyć monomerów białkowych, są wirusy i pierwotniaki. Wszystkie inne są zdolne do tworzenia białek strukturalnych. Ale jakie substancje są monomerami białek, i jak się tworzą? O tym io biosyntezie białka, o polipeptydach io tworzeniu złożonej struktury białkowej, o aminokwasach i ich właściwościach, przeczytaj poniżej.

Jedynym monomerem cząsteczki białka jest dowolny alfa-aminokwas. W tym przypadku białko to polipeptyd, łańcuch połączonych aminokwasów. W zależności od ilości aminokwasów biorących udział w jego tworzeniu, izoluje się dipeptydy (2 reszty), tripeptydy (3), oligopeptydy (zawiera 2-10 aminokwasów) i polipeptydy (wiele aminokwasów).

Przegląd struktury białek

Struktura białka może być pierwotna, nieco bardziej skomplikowana – drugorzędna, jeszcze bardziej złożona – trzeciorzędowa i najbardziej złożona – czwartorzędowa.

Podstawową strukturą jest prosty łańcuch, w którym monomery białek (aminokwasów) są połączone wiązaniem peptydowym (CO-NH). Struktura drugorzędowa to spirala alfa lub faza beta. Kwas trzeciorzędowy jest jeszcze bardziej skomplikowaną trójwymiarową strukturą białka, która powstała z wtórnej dzięki powstaniu wiązań kowalencyjnych, jonowych i wodorowych, jak również oddziaływań hydrofobowych.

Struktura czwartorzędowa jest najbardziej złożona i jest charakterystyczna dla białek receptora zlokalizowanych na błonach komórkowych. Jest to struktura supramolekularna (domena) utworzona przez połączenie kilku cząsteczek o strukturze trzeciorzędowej, uzupełnionej grupami węglowodanowymi, lipidowymi lub witaminowymi. W tym przypadku, podobnie jak w strukturach pierwotnych, wtórnych i trzeciorzędowych monomery białkowe to alfa-aminokwasy. Są one również związane wiązaniami peptydowymi. Jedyną różnicą jest złożoność struktury.

Aminokwasy

Jedynymi monomerami cząsteczek białkowych są alfa-aminokwasy. Mają zaledwie 20 lat i są niemal podstawą życia. Dzięki pojawieniu się wiązania peptydowego stała się możliwa synteza białek . I samo białko zaczęło następnie tworzyć strukturę, receptor, enzym, transport, mediator i inne funkcje. Dzięki temu żyjący organizm funkcjonuje i potrafi odtworzyć.

Sam alfa-aminokwas jest organicznym kwasem karboksylowym z grupą aminową połączoną z atomem alfa-atomu węgla. Ten ostatni znajduje się obok grupy karboksylowej. W tym przypadku monomery białkowe są uważane za substancje organiczne, w których terminalowy atom węgla niesie zarówno grupę aminową, jak i grupę karboksylową.

Połączenie aminokwasów w peptydach i białkach

Aminokwasy są łączone w dimery, trimery i polimery przez wiązanie peptydowe. Jest utworzony przez rozszczepienie grupy hydroksylowej (-OH) z części karboksylowej jednego alfa-aminokwasu i wodoru (-H) – z grupy aminowej innego alfa-aminokwasu. W wyniku oddziaływania woda jest rozdzielana, a na końcu karboksylowym pozostaje region C = O z wolnym elektronem w pobliżu węgla reszty karboksylowej. W grupie aminowej innego kwasu istnieje reszta (NH) z dostępnym wolnym rodnikiem w atomie azotu. Pozwala to na łączenie dwóch rodników w celu utworzenia wiązania (CONH). Nazywa się peptydem.

Warianty alfa-aminokwasów

Łącznie 23 alfa-aminokwasy są znane. Są one prezentowane w formie listy: glicyna, walina, alanina, izoleucyna, leucyna, glutaminian, asparaginian, ornityna, treonina, seryna, lizyna, cystyna, cysteina, fenyloalanina, metionina, tyrozyna, proline, tryptofan, hydroksyprolina, arginina, histydyna, asparagina i Glutamina. W zależności od tego, czy mogą być syntetyzowane przez ludzkie ciało, te aminokwasy są podzielone na wymienne i niezastąpione.

Pojęcie aminokwasów wymiennych i niezbędnych

Wymienne ludzkie ciało może się syntetyzować, a niezastąpiony musi pochodzić tylko z jedzeniem. W tym przypadku ważne i wymienne kwasy są ważne dla biosyntezy białek, ponieważ bez ich syntezy nie można zakończyć. Bez jednego aminokwasu, nawet jeśli wszystkie inne są obecne, niemożliwe jest zbudowanie dokładnie białka, które komórki potrzebują do wykonywania swoich funkcji.

Jeden błąd na jakimkolwiek etapie biosyntezy – a białko jest już nieprzydatne, ponieważ nie może gromadzić się w żądanej strukturze z powodu naruszenia elektronicznych gęstości i interakcji międzyatomowych. Z tego względu ważne jest, aby osoba (i inne organizmy) spożywała żywność białkową, w której występują niezbędne aminokwasy. Ich nieobecność w żywności prowadzi do wielu naruszeń metabolizmu białek.

Proces tworzenia wiązań peptydowych

Jedynymi monomerami białek są alfa-aminokwasy. Stopniowo łączą się one w łańcuch polipeptydów, którego struktura jest wstępnie zapisana w kodzie genetycznym DNA (lub RNA, jeśli biosynteza bakteryjna jest brana pod uwagę). W tym przypadku białko jest ścisłą sekwencją reszt aminokwasowych. Jest to łańcuch, uporządkowany w określonej strukturze, który wykonuje wstępnie zaprogramowaną funkcję w komórce.

Kolejność sekwencji biosyntezy białka

Proces tworzenia białka składa się z etapu: replikacji regionu DNA (lub RNA), syntezy RNA typu informacyjnego, jego uwalniania do cytoplazmy komórki z jądra, połączenia z rybosomem i stopniowego przyłączania reszt aminokwasowych dostarczanych przez transportowy RNA. Substancja, która jest monomerem białka, uczestniczy w reakcji enzymatycznej eliminacji grupy hydroksylowej i protonu wodorowego, a następnie łączy eskalujący łańcuch polipylowy.

Tak więc uzyskuje się łańcuch polipeptydowy, który już w siatkowym siatce endoplazmatycznej jest zamawiany we wcześniej określonej strukturze iw razie potrzeby uzupełniany resztą węglowodanu lub lipidu. Nazywa się to "dojrzewaniem" białka, po czym jest przesyłany przez system komórkowy transportowy do miejsca przeznaczenia.

Funkcje syntetyzowanych białek

Monomery białek są aminokwasami niezbędnymi do budowy ich pierwotnej struktury. Struktura wtórna, trzeciorzędowa i czwartorzędowa już się kształtuje, choć czasami wymaga też udziału enzymów i innych substancji. Jednak nie są one już zasadnicze, chociaż niezbędne jest, aby białka spełniały ich funkcję.

Aminokwas, który jest monomerem białka, może zawierać miejsca przyłączenia węglowodanów, metali lub witamin. Powstawanie struktury trzeciorzędowej lub czwartorzędowej umożliwia znalezienie jeszcze większej liczby miejsc do układania grup interkalicznych. Pozwala to tworzyć z białka pochodną, która odgrywa rolę enzymu, receptora, nośnika substancji do komórki lub zewnątrz komórki, immunoglobuliny, strukturalnego składnika błony lub organelli komórkowej, białka mięśniowego.

Białka tworzone z aminokwasów są jedyną podstawą życia. I dziś uważa się, że życie urodziło się po pojawieniu się aminokwasu i jego polimeryzacji. Przecież interakcja międzycząsteczkowa białek jest początkiem życia, w tym racjonalnym. Wszystkie inne procesy biochemiczne, w tym energia, są niezbędne do realizacji biosyntezy białek, w wyniku czego dalsza kontynuacja życia.