Funkcije in lastnosti proteinov

proteini

Proteini so najpomembnejši biološki makromolekule, ki predstavljajo več kot polovico suhe teže celice. So prisotne v vseh živih bitjih in imajo najrazličnejše funkcije.
Beljakovine so sestavljene iz aminokislin, ki lahko delujejo kot encimi, katalizirajo kemijske reakcije. So lahko motor za pomoč pri gibanju v celicah in tkivih; sodelujejo pri uravnavanju genov, aktiviranju ali zaviranju; so v imunskem sistemu, med stotinami drugimi funkcijami, jih imajo. Praktično vse celične funkcije zahtevajo proteine.

Več kot milijarde let je se je vsaka beljakovina oziroma protein specializirala za določeno funkcijo, ki pa je odvisna od njene strukture in oblike.

Protein ali beljakovina je velik polipeptid ali iz aminokislinskih ostanki kovalentno vezani skupaj, ki jim pravimo peptidne vezi. To je povezava med karboksilno skupino ene aminokisline in amino skupino druge aminokisline, ki sprošča vodo. Ta aminokislinska sekvenca je edinstvena za vsak specifičen protein oziroma beljakovino in jo določi gen.
Sinteza beljakovin

Sinteza proteinov oziroma beljakovin je proces, ki se začne v celičnem jedru iz določenega zaporedja DNA, ki je gen in to imenujemo transkripcijski korak. Druga stopnja je prevajanje, izvedeno v citoplazmi celice v organelih, imenovanih ribosomi. Po zadnjem koraku lahko pride do sprememb v njegovih lastnostih, z modifikacijami v svojih aminokislinskih ostankih. Obstaja dvajset tipov skupnih aminokislin, ki se prerazporedijo, da jih tvorijo. To nam daje veliko število vrst beljakovin.

Glede na naravo aminokislin, ki tvorijo polipeptid, imajo lahko različne strukture:

-Primarna: V polipeptidni verigi so amino kisline predstavljene linearno. To je najpreprostejša struktura beljakovine in jo določi gen.
-Sekundarna: Aminokisline vezane skupaj s kovalentno na primarno strukturo
-Terciarna: Tako je v tridimenzionalni obliki organiziran prostor v obliki sekundarne strukture. Stabilizira ga tudi vodik in disulfidne vezi, kar zagotavlja večjo stabilnost beljakovin.
-Kvartarna: to je interakcija med beljakovinskimi molekulami, ki tvorijo multi-protein kompleks.

Če beljakovina izgubi svojo strukturo, izgubi tudi svojo funkcijo, ker sta povezani. Ta proces se imenuje denaturacija in se pojavlja pri visokih temperaturah, v velikih variantah PH, z nekaterimi organskimi topili itd.

Razgradnja proteinske oziroma beljakovinske molekule nastane pri hidrolizi peptidnih vezi. To je tisto, kar se zgodi pri naši prebavi, v katerem se del pojavi v želodcu, PH 2 (zelo kislo), skozi aktivnost encima pepsin, ki na koncu postopka daje na voljo aminokisline.
Viri beljakovin

Kot smo videli, so beljakovine bistvene za delovanje organizma. Živalska živila imajo bolj popolne beljakovine kot esencialne aminokisline. Prav tako so prisotne v zelenjavi, vendar ne najdemo zahtevanih dnevnih količin esencialnih aminokislin v eni sami zelenjavi. Beljakovine igrajo veliko število bioloških funkcij v celicah:
Encimi

Encimi so biološki katalizatorji z visoko specifičnostjo. Je najbolj raznolika skupina beljakovin. Skoraj vse reakcije v telesu katalizirajo encimi.
Transportni proteini

Beljakovine proteinov najdemo v plazmi in znotrajceličnih membranah vseh organizmov. Nosijo snovi, kot so glukoza, aminokisline itd. skozi celične membrane. Prisotni so tudi v krvni plazmi, ki prevažajo specifične ione ali molekule iz enega organa v drugega. Hemoglobin, prisoten v rdečih krvnih celicah, nosi tkivo kisikovega plina. LDL in HDL sta tudi nosilna proteina.
Strukturni proteini

Proteini, ki sodelujejo v celični arhitekturi, dajejo oblike, podporo in odpornost, tako kot v hrustancu kakor v kitah, ki imajo kolagenske beljakovine.
Protitelesni proteini

Protitelesa so proteini, ki delujejo z obrambo telesa pred invazirajočimi organizmi, pa tudi pri ranah, ki proizvajajo beljakovine za strjevanje krvi, kot so fibrinogen in trombin. Strup kač, toksini, bakterije in strupene rastlinske beljakovine delujejo tudi v obrambi teh organizmov.
Regulatorne beljakovine

Regulatorne beljakovine so proteini, ki uravnavajo nešteto metabolnih aktivnosti. Te vključujejo insulin in glukagon, ki pa imata antagonistično vlogo pri metabolizmu glukoze.
Hranljive hranilne  beljakovine

Veliko beljakovin so hranila v hrani, kot so jajčni albumin in kazein iz mleka. Nekatere rastline hranijo hranilne beljakovine v njihovih semenih z razlogom kalitve in rasti.
Kontraktilni proteini

Nekateri proteini oziroma beljakovine pa delujejo v krčenju celic in pri proizvodnji gibanja, tako kot pri aktinu in miozinu, ki povzročata mišično gibanje.

Denaturacija pa je proces, v katerem biološke molekule izgubijo svoje funkcije zaradi neke spremembe v mediju, bodisi pri visokih temperaturah, različicah PH, med drugim. To se pogosto dogaja z beljakovinami. Proteini so zelo pomembne organske molekule, vključene v praktično vsako celično aktivnost. Sinteza beljakovin se začne v jedru in konča v citoplazmi znotraj ribosomov, kjer se oblikuje veriga polipeptidov. Ena aminokislina se veže na drugo s kovalentno vezjo, ki jo imenujemo peptidna vez, ki tvori primarno verigo proteina. V sekundarni strukturi lahko ta primarna veriga medsebojno sodeluje s sabo, ki tvori gube, ki so lahko v obliki spirale, listov ali zank.

Struktura beljakovine oziroma proteina,kot smo že povedali, je strogo povezana z njegovo funkcijo. Med tisočimi proteini ima vsak od njih tudi posebne funkcije, ki so se razvile v mediju z določenimi značilnostmi. Postopek denaturacije beljakovin nastane, ko se ta medij spremeni na način, ki spreminja tridimenzionalno strukturo proteina, ki vpliva na njegovo biološko aktivnost. Denaturacija ne vpliva na peptidne vezi med aminokislinami, saj se ohranja primarna struktura.