Thursday Feb 03, 2022

Kirjahylly

Proteiinit ovat elävien järjestelmien monipuolisimpia makromolekyylejä, ja niillä on ratkaisevia tehtäviä lähes kaikissa biologisissa prosesseissa. Ne toimivat katalyytteinä, ne kuljettavat ja varastoivat muita molekyylejä, kuten happea, ne tarjoavat mekaanista tukea ja immuunisuojaa, ne synnyttävät liikettä, ne välittävät hermoimpulsseja ja ne ohjaavat kasvua ja erilaistumista. Suuri osa tästä tekstistä keskittyykin sen ymmärtämiseen, mitä proteiinit tekevät ja miten ne suorittavat nämä tehtävät.

Muutamat keskeiset ominaisuudet mahdollistavat proteiinien osallistumisen niin monenlaisiin toimintoihin.

Proteiinit ovat lineaarisia polymeerejä, jotka rakentuvat aminohapoiksi kutsutuista monomeeriyksiköistä. Laajojen makromolekyylien rakentaminen rajoitetusta määrästä monomeerisia rakennuspalikoita on toistuva teema biokemiassa. Riippuuko proteiinien toiminta aminohappojen lineaarisesta järjestyksestä? Proteiinin toiminta riippuu suoraan sen kolmiulotteisesta rakenteesta (kuva 3.1). Huomionarvoista on, että proteiinit taittuvat spontaanisti kolmiulotteisiksi rakenteiksi, jotka määräytyvät proteiinipolymeerin aminohappojen järjestyksen mukaan. Näin ollen proteiinit ilmentävät siirtymistä yksiulotteisesta sekvenssien maailmasta kolmiulotteiseen molekyylien maailmaan, joka kykenee moninaisiin toimintoihin.

Proteiinit sisältävät monenlaisia funktionaalisia ryhmiä. Näihin funktionaalisiin ryhmiin kuuluvat alkoholit, tiolit, tioeetterit, karboksyylihapot, karboksamidit ja erilaiset emäksiset ryhmät. Kun nämä funktionaaliset ryhmät yhdistetään erilaisiin sarjoihin, ne muodostavat proteiinien toiminnan laajan kirjon. Esimerkiksi näihin ryhmiin liittyvä kemiallinen reaktiivisuus on olennaista entsyymien toiminnalle, eli proteiinien, jotka katalysoivat tiettyjä kemiallisia reaktioita biologisissa järjestelmissä (ks. luvut 8-10).

Proteiinit voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa ja muiden biologisten makromolekyylien kanssa muodostaen monimutkaisia kokonaisuuksia. Näissä kokoonpanoissa olevat proteiinit voivat toimia synergisesti luodakseen kykyjä, joita yksittäisillä proteiineilla ei ole (kuva 3.2). Näihin kokoonpanoihin kuuluu makromolekyylikoneita, jotka huolehtivat DNA:n tarkasta replikaatiosta, signaalien välittämisestä soluissa ja monista muista tärkeistä prosesseista.

Jotkut proteiinit ovat melko jäykkiä, kun taas toisilla on rajallinen joustavuus. Jäykät yksiköt voivat toimia rakenneosina sytoskeletissa (solujen sisäinen teline) tai sidekudoksessa. Proteiinien osat, joilla on rajoitettu joustavuus, voivat toimia saranoina, jousina ja vipuina, jotka ovat ratkaisevia proteiinien toiminnalle, proteiinien yhdistymiselle toisiinsa ja muihin molekyyleihin monimutkaisiksi kokonaisuuksiksi sekä informaation välittämiselle solun sisällä ja solujen välillä (kuva 3.3).

Kuvio

Ihmisinsuliinin kiteet. Insuliini on proteiinihormoni, joka on ratkaisevan tärkeä verensokerin pitämiseksi sopivalla tasolla. (Alla) Aminohappojen ketjut tietyssä järjestyksessä (primaarirakenne) määrittelevät insuliinin kaltaisen proteiinin. Nämä ketjut taittuvat tarkoin määritellyiksi (lisää…)

Kuva 3.1

Rakenne sanelee toimintaa. DNA:n replikaatiokoneiston proteiinikomponentti ympäröi DNA:n kaksoiskierteen osaa. Proteiinin rakenne mahdollistaa suurten DNA-jaksojen kopioimisen ilman, että replikointikoneisto dissosioituu (lisää…)

Kuva 3.2

Kompleksinen proteiinikokoonpano. Elektronimikroskooppikuva hyönteisten lentokudoksesta poikkileikkauksessa osoittaa kahdenlaisten proteiinifilamenttien kuusikulmaisen asettelun.

Kuva 3.3

Flexibility and Function. Sitoessaan rautaa proteiini laktoferriini käy läpi konformaatiomuutoksia, joiden avulla muut molekyylit pystyvät erottamaan raudattoman ja rautaan sitoutuneen muodon toisistaan.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

Back to Top