Proteiner och nukleinsyror
proteiner konstrueras genom en invecklad handlingsplan och utförs av nukleinsyrorna deoxiribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA). Processen är känd som proteinbiosyntes och involverar konstruktion av proteinkedjor från enskilda aminosyror i en viss sekvens.
aminosyror produceras antingen av kroppen eller intas i kosten. De kategoriseras i tre olika grupper: väsentliga, icke-väsentliga och villkorligt väsentliga. Dessa kategorier skapades emellertid under första hälften av artonhundratalet och, även om de fortfarande används för att skilja de olika proteinbyggnadsblocken, är inte särskilt väl namngivna. Nuvarande studier tenderar att titta på varje aminosyra när det gäller funktion och näringskälla och värde.
essentiella aminosyror (oumbärliga aminosyror)
de nio essentiella aminosyrorna måste tillhandahållas från kostkällor. Dessa är histidin, isoleucin, leucin, lysin, metionin, fenylalanin, treonin, tryptofan och valin. Det har emellertid nu blivit klart att metionin, leucin, isoleucin, valin och fenylanin kan syntetiseras av kroppen från analoga molekyler vid behov.
icke-essentiella aminosyror (dispenserbara aminosyror)
de elva icke-essentiella aminosyrorna produceras främst i kroppen. Hos människor är dessa alanin, asparagin, asparaginsyra, cystein, glutaminsyra, glutamin, glycin, ornitin, prolin, serin och tyrosin. Några av dessa beror på tillgången på essentiella aminosyror i kosten som fungerar som föregångare till icke-väsentliga former.
villkorligt essentiella aminosyror
villkorligt essentiella aminosyror grupperas för att definiera en potentiell brist i den cellulära miljön antingen på grund av en ohälsosam kost eller ett fysiskt tillstånd där ökade mängder av dessa vanligtvis icke-essentiella aminosyror är nödvändiga, såsom under barndom, graviditet och sjukdom. Denna grupp inkluderar arginin, cystein, glutamin, tyrosin, glycin, ornitin, prolin och serin; arginin är viktigt för unga, men inte längre nödvändigt efter utvecklingsperioden har avslutats. Det anses därför villkorligt nödvändigt.
selenocystein och Pyrrolysin
selenocystein och pyrrolysin ingår vanligtvis inte i den nuvarande listan över tjugo aminosyror. Faktum är att det finns tjugotvå aminosyror och inte tjugo som tidigare trott. Detta beror inte bara på att dessa två aminosyror finns i mycket små mängder; de används inte för att syntetisera proteiner. Istället fungerar de som kodonstoppsignaler.
aminosyrastruktur
alla aminosyror har en central alfa-kolatom på vilken är bunden en karboxylgrupp (COOH), en väteatom (H), en amingrupp (NH2) och en funktionell och variabel radikal sidokedja som definierar vilken aminosyra det är. Den mest grundläggande formen av aminosyra är glycin (C2H5NO2), som har en sidokedja bestående av en enda väteatom, som bilden nedan.
alternativt är tryptofan (C11H12N2O2) den största aminosyran. Denna komplexa molekyl kan ses nedan.
roll av proteiner
livet skulle inte vara möjligt utan proteiner. De spelar viktiga roller i varje levande organism. Varje antikropp, enzym och kemisk budbärare skapas från protein. Protein är också nödvändigt för att tillhandahålla, underhålla och reparera anatomisk ram och struktur, från en cellulär nivå fram till muskuloskeletala systemet. De fungerar som bindande molekyler och bärarmolekyler som möjliggör transport och lagring av atomer och molekyler i hela kroppen. De bryter ner större föreningar i avfallsprodukter, ansvarar för ingredienserna i reproduktion, reglerar homeostas och metabolism, upprätthåller pH-värden och vätskebalans och ger energi. Varje protein är kombinationen av en specifik sekvens av aminosyror, byggd enligt ritningen som finns i DNA. Denna kod måste extraheras, avkodas och transporteras till cellulära proteintillverkningsenheter som kallas ribosomer av olika former av ribonukleinsyra.
bildandet av proteiner via nukleinsyror – genuttryck
processen för genuttryck är en kombination av transkription och översättning, där en sekvens av DNA-kod ger den information som krävs för att konstruera en ny proteinmolekyl från tillgängliga cellulära material.
transkription består av tre faser. Under initiering binder RNA-polymeras (ett enzym) till en ’promotor’ – sekvens som indikerar början på den gensektion som ska kopieras. Bundet till promotorn bryter RNA-polymeras de svaga vätebindningarna mellan varje kvävebaspar och packar i huvudsak upp den dubbla DNA-strängen. Förlängning är nästa steg, där RNA-nukleotider levererar lämpliga kvävebasparningar. Till exempel, om DNA-sekvensen består av baserna adenin, tymin, guanin, adenin, cytosin, tymin (TGAKT), kommer RNA-kopian av denna sekvens att implementera adenin, cytosin, uracil, guanin, adenin (ACUGA). Den sista fasen av transkription är uppsägning som, som namnet antyder, är slutet på processen. Styrd av en terminatorsekvens på DNA, lossnar strängen av nytillverkat RNA från DNA.
den resulterande strängen av kopierat DNA kallas messenger RNA. Denna sträng har en distinkt lock och svans ände och känns igen av porkomplex i kärnan, vilket gör att den kan lämna kärnan och komma in i cytoplasman.
överförings-RNA (tRNA) lokaliseras primärt inom cellcytoplasmen. I närvaro av mRNA binder tRNA till en singulär fri aminosyra. Vilken aminosyra detta är regleras av sekvensen av de tre kvävebaserna i varje tRNA, annars känd som kodonet. Ribosomunderenheter binder nu till början av mRNA-strängen. Ribosomer ger ramen på vilken tRNA-kodoner matchar varje uppsättning av tre kvävebaser på mRNA. Detta skapar en sekvenserad kedja av aminosyror – ett protein-skapat till ett specifikt recept som ursprungligen tillhandahölls av DNA. Ett stoppkodon indikerar slutet på översättningsprocessen, där en genetisk kod översätts till ett protein.
