โปรตีนเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีอยู่มากที่สุดแห่งหนึ่งในระบบสิ่งมีชีวิตและมีช่วงการทำงานที่หลากหลายที่สุดของโมเลกุลขนาดใหญ่ทั้งหมด ในบทเรียนนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับ
โปรตีนคืออะไร?
พวกมันอาจถูกกำหนดเป็นพอลิเมอร์ผสมที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงของกรด α-อะมิโนที่เชื่อมเข้าด้วยกันกับการเชื่อมโยงเปปไทด์ (-CO-NH-) โปรตีนเป็นองค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และกำมะถัน และบางชนิดมีฟอสฟอรัสด้วย
พืชสามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้ทั้งหมด สัตว์ทำไม่ได้แม้ว่าพวกมันทั้งหมดมีความจำเป็นต่อชีวิต
โครงสร้างของโปรตีนคืออะไร?
หน้าที่ของโปรตีนขึ้นอยู่กับโครงสร้าง พวกมันคือพอลิเมอร์ชีวภาพที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้างหนึ่งสายหรือมากกว่าที่เชื่อมกันแบบตัวต่อตัวผ่านพันธะเปปไทด์ แต่ละสายพับเป็นโครงสร้างสามมิติ โครงสร้างโปรตีนมีสี่ระดับ:
โครงสร้างหลักถูกยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะโควาเลนต์ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการแปล กระบวนการที่สร้างโครงสร้างที่สูงขึ้นเรียกว่าการพับโปรตีนและเป็นผลมาจากโครงสร้างหลัก แม้ว่าพอลิเปปไทด์ที่มีลักษณะเฉพาะใดๆ อาจมีโครงสร้างแบบพับที่เสถียรมากกว่าหนึ่งรูปแบบ แต่โครงสร้างแต่ละแบบมีการออกฤทธิ์ทางชีวภาพของตัวเอง และรูปแบบเดียวเท่านั้นที่ถือว่าเป็นโครงสร้างที่ออกฤทธิ์หรือโดยกำเนิด
หากภูมิภาคของโปรตีนมีโครงสร้างรอง แสดงว่าเป็นเกลียวอัลฟาหรือเบตาชีต เชือกถูกพับต่อไปในโครงสร้างสามมิติที่ใหญ่ขึ้นซึ่งยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะไฮโดรเจน ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ และ/หรือพันธะไดซัลไฟด์
โปรตีนโดยทั่วไปเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ บางครั้งมีมวลโมเลกุลสูงถึง 3,000,000 กรดอะมิโนสายยาวดังกล่าวแทบจะเรียกได้ว่าเป็นโปรตีนในระดับสากล แต่สายกรดอะมิโนที่สั้นกว่าจะเรียกว่าพอลิเปปไทด์ เปปไทด์ หรือโอลิโกเปปไทด์ที่หายากมาก
โปรตีนอาจมีอยู่ในสถานะใช้งานหรือโดยกำเนิดเท่านั้น ในช่วงค่า pH เล็กน้อยและภายใต้สภาวะของสารละลายที่มีอิเล็กโทรไลต์ในปริมาณต่ำสุด เนื่องจากโปรตีนจำนวนมากจะไม่คงอยู่ในสารละลายในน้ำกลั่น กล่าวกันว่าโปรตีนที่สูญเสียสภาพดั้งเดิมจะถูกทำให้เสียสภาพ โปรตีนที่แปลงสภาพโดยทั่วไปไม่มีโครงสร้างรองอื่นนอกจากขดลวดสุ่ม โปรตีนในสภาพดั้งเดิมมักถูกเรียกว่าพับ
โปรตีนประเภทต่าง ๆ มีอะไรบ้าง?
1. โปรตีนหดตัว
Actin และ myosin ของระบบโครงร่างเป็นสองตัวอย่างของโปรตีนที่หดตัว สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการหดตัวและการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ Actin ควบคุมการหดตัวของกล้ามเนื้อตลอดจนการเคลื่อนไหวของเซลล์และกระบวนการแบ่งตัว Myosin ให้พลังงานแก่งานที่ดำเนินการโดยแอคติน
2. ขนส่งโปรตีน
พวกมันจับและนำพาโมเลกุลหรือไอออนจำเพาะจากอวัยวะหนึ่งไปยังอีกอวัยวะหนึ่ง ตัวอย่างเช่น เฮโมโกลบินมีหน้าที่ขนส่งออกซิเจนผ่านเลือดผ่านเซลล์เม็ดเลือดแดง ไซโตโครมทำงานในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเป็นโปรตีนพาหะอิเล็กตรอน ไลโปโปรตีนในเลือดนำไขมันจากตับไปยังอวัยวะอื่น มีโปรตีนขนส่งชนิดอื่นๆ ในเยื่อหุ้มพลาสมาและเยื่อหุ้มเซลล์ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ผูกมัดและขนส่งกลูโคสและกรดอะมิโนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
3. โปรตีนโครงสร้าง
โปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเส้นใยที่รองรับ สายเคเบิล หรือแผ่นเพื่อให้โครงสร้างทางชีวภาพมีความแข็งแรงหรือป้องกัน คอลลาเจนเป็นโปรตีนเส้นใยที่เป็นส่วนประกอบหลักของเส้นเอ็นและกระดูกอ่อน หนังเกือบจะเป็นคอลลาเจนบริสุทธิ์ อีลาสตินที่มีอยู่ในเอ็นยังเป็นโปรตีนโครงสร้าง เคราตินมีอยู่ในเส้นผม เล็บ และขนนก ไฟโบรอินในใยไหมและใยแมงมุม เรซินที่บานพับปีกของแมลงบางชนิด – ทั้งหมดเป็นคอลลาเจนที่มีความยืดหยุ่นสูง
4. เก็บโปรตีน
สิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นแหล่งสำรองทางชีวภาพของไอออนโลหะและกรดอะมิโนที่สิ่งมีชีวิตใช้ โปรตีนสารอาหารและการเก็บรักษาพบได้ในเมล็ดพืช ไข่ขาว และนม ตัวอย่างเช่น เคซีนและโอวัลบูมินเป็นโปรตีนสะสมที่เก็บกรดอะมิโนไว้ในสัตว์ – เคซีนเป็นโปรตีนหลักของนมและโอวัลบูมินเป็นโปรตีนหลักของไข่ขาว prolamin gliadin (ส่วนประกอบของกลูเตน) เป็นโปรตีนในการเก็บรักษาข้าวสาลี และเฟอร์ริตินเป็นโปรตีนในการเก็บรักษาที่เก็บธาตุเหล็ก (ส่วนประกอบของเฮโมโกลบิน)
5. โปรตีนป้องกัน
โปรตีนเหล่านี้เป็นโปรตีนเฉพาะที่ปกป้องร่างกายจากแอนติเจนหรือผู้บุกรุกจากต่างประเทศและปกป้องร่างกายจากการบาดเจ็บ อิมมูโนโกลบูลินหรือแอนติบอดีเป็นโปรตีนเฉพาะที่สร้างโดยเซลล์ลิมโฟไซต์หรือสัตว์มีกระดูกสันหลัง พวกเขาระบุและป้องกันแบคทีเรีย ไวรัส และผู้บุกรุกจากต่างประเทศอื่น ๆ ในเลือด ไฟบริโนเจนและทรอมบินเป็นโปรตีนที่ทำให้เลือดแข็งตัวซึ่งป้องกันการสูญเสียเลือดเมื่อระบบหลอดเลือดได้รับบาดเจ็บ
6. โปรตีนควบคุม
สิ่งเหล่านี้ช่วยควบคุมกิจกรรมของเซลล์หรือทางสรีรวิทยา ฮอร์โมนเป็นตัวอย่างของโปรตีนควบคุม เช่น อินซูลิน ออกซิโทซิน และโซมาโตโทรปิน อินซูลินควบคุมการเผาผลาญกลูโคส ออกซิโตซินช่วยกระตุ้นการหดตัวระหว่างการคลอดบุตร และโซมาโตโทรปินเป็นฮอร์โมนการเจริญเติบโตที่กระตุ้นการผลิตโปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อ
