Proteiner og nukleinsyrer
proteiner er konstrueret ved hjælp af en indviklet handling, der er tegnet og udført af nukleinsyrerne deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Processen er kendt som proteinbiosyntese og involverer konstruktion af proteinkæder fra individuelle aminosyrer i en bestemt sekvens.
aminosyrer produceres enten af kroppen eller indtages i kosten. De er kategoriseret i tre forskellige grupper: væsentlige, ikke-væsentlige og betingede væsentlige. Imidlertid blev disse kategorier oprettet i første halvdel af det nittende århundrede, og selvom de stadig bruges til at skelne mellem de forskellige proteinbyggesten, er de ikke særlig godt navngivet. Aktuelle undersøgelser har tendens til at se på hver aminosyre med hensyn til funktion og ernæringskilde og værdi.
essentielle aminosyrer (uundværlige aminosyrer)
de ni essentielle aminosyrer skal leveres fra diætkilder. Disse er histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, phenylalanin, threonin, tryptophan og valin. Det er imidlertid nu blevet klart, at methionin, leucin, isoleucin, valin og phenylanin kan syntetiseres af kroppen fra analoge molekyler, når det er nødvendigt.
ikke-essentielle aminosyrer (Dispensable aminosyrer)
de elleve ikke-essentielle aminosyrer produceres primært i kroppen. Hos mennesker er disse alanin, asparagin, asparaginsyre, cystein, glutaminsyre, glutamin, glycin, ornithin, prolin, serin og tyrosin. Nogle af disse afhænger af tilgængeligheden af essentielle aminosyrer i kosten, der fungerer som forstadier til ikke-essentielle former.
betingede essentielle aminosyrer
betingede essentielle aminosyrer er grupperet for at definere en potentiel mangel i det cellulære miljø enten på grund af en usund kost eller en fysisk tilstand, hvor øgede mængder af disse normalt ikke-essentielle aminosyrer er nødvendige, såsom under barndom, graviditet og sygdom. Denne gruppe omfatter arginin, cystein, glutamin, tyrosin, glycin, ornithin, prolin og serin; arginin er afgørende for de unge, men ikke længere nødvendigt efter udviklingsperioden er afsluttet. Det betragtes derfor som ‘betinget’ væsentligt.
selenocystein og Pyrrolysin
selenocystein og pyrrolysin er normalt ikke inkluderet i den nuværende liste over tyve aminosyrer. Faktisk er der toogtyve aminosyrer og ikke tyve som tidligere antaget. Dette skyldes, at disse to aminosyrer ikke kun findes i meget små mængder; de bruges ikke til at syntetisere proteiner. I stedet fungerer de som codon stop signaler.
aminosyrestruktur
alle aminosyrer har et centralt alfa-carbonatom, hvorpå der er bundet en carboksyl-gruppe (COOH), et hydrogenatom (H), en amingruppe (NH2) og en funktionel og variabel radikal sidekæde, der definerer, hvilken aminosyre det er. Den mest basale form for aminosyre er glycin (C2H5NO2), som har en sidekæde bestående af et enkelt hydrogenatom, som vist nedenfor.
alternativt er tryptophan (C11H12N2O2) den største aminosyre. Dette komplekse molekyle kan ses nedenfor.
rolle af proteiner
livet ville ikke være muligt uden proteiner. De spiller vigtige roller i enhver levende organisme. Hvert eneste antistof og kemisk messenger er skabt af protein. Protein er også nødvendigt for at tilvejebringe, vedligeholde og reparere anatomiske rammer og struktur, fra et cellulært niveau helt op til muskuloskeletalsystemet. De fungerer som bindende molekyler og bærermolekyler, der muliggør transport og opbevaring af atomer og molekyler i hele kroppen. De nedbryder større forbindelser i affaldsprodukter, er ansvarlige for ingredienserne i reproduktion, regulerer homeostase og stofskifte, opretholder pH-værdier og væskebalance og giver energi. Hvert protein er kombinationen af en specifik sekvens af aminosyrer, bygget i henhold til planen indeholdt i DNA ‘ et. Denne kode skal ekstraheres, afkodes og transporteres til cellulære proteinproduktionsenheder kaldet ribosomer ved forskellige former for ribonukleinsyre.
dannelsen af proteiner via nukleinsyrer – genekspression
genekspressionsprocessen er en kombination af transkription og translation, hvor en sekvens af DNA-kode giver den information, der er nødvendig for at konstruere et nyt proteinmolekyle fra tilgængelige cellulære materialer.
transkription består af tre faser. Under initiering binder RNA-polymerase sig til en’ promotorsekvens’, som angiver starten på den del af genet, der skal kopieres. Bundet til promotoren adskiller RNA-polymerase de svage hydrogenbindinger mellem hvert nitrogenholdigt basepar og pakker i det væsentlige den dobbelte DNA-streng ud. Forlængelse er det næste trin, hvor RNA-nukleotider leverer passende nitrogenholdige baseparringer. For eksempel, hvis DNA-sekvensen består af baserne adenin, thymin, guanin, adenin, cytosin, thymin (TGACT), vil RNA-kopien af denne sekvens implementere adenin, cytosin, uracil, guanin, adenin (ACUGA). Den sidste fase af transkription er opsigelse, som, som navnet antyder, er slutningen af processen. Styret af en terminatorsekvens på DNA ‘et løsnes strengen af nyligt fremstillet RNA fra DNA’ et.
den resulterende streng af kopieret DNA kaldes messenger RNA. Denne streng har en karakteristisk hætte og hale ende og genkendes af porekomplekser i kernen, som gør det muligt at forlade kernen og komme ind i cytoplasmaet.
Transfer RNA (tRNA) er primært placeret i cellecytoplasmaet. I nærvær af mRNA binder tRNA sig til en entalfri aminosyre. Hvilken aminosyre dette er, reguleres af sekvensen af de tre nitrogenholdige baser af hver tRNA, ellers kendt som codon. Ribosomunderenheder binder nu til starten af mRNA-strengen. Ribosomer giver den ramme, hvorpå tRNA-kodoner matcher hvert sæt af tre nitrogenholdige baser på mRNA ‘ et. Dette skaber en sekventeret kæde af aminosyrer – et protein – skabt til en bestemt opskrift, der oprindeligt blev leveret af DNA. Et stopkodon angiver slutningen af oversættelsesprocessen, hvor en genetisk kode oversættes til et protein.
