Protein

protein
Artikel utama: Protein
Skema dari hemoglobin . Pita merah dan biru mewakili globin protein , struktur hijau adalah kelompok heme .

Seperti karbohidrat , beberapa protein melakukan peran sebagian besar struktural . Misalnya , gerakan protein aktin dan myosin pada akhirnya bertanggung jawab untuk kontraksi otot rangka . Salah satu properti banyak protein miliki adalah bahwa mereka secara khusus mengikat molekul atau kelas tertentu molekul - mereka mungkin sangat selektif dalam apa yang mereka mengikat . Antibodi adalah contoh dari protein yang menempel pada satu jenis tertentu dari molekul . Bahkan, enzyme-linked immunosorbent assay ( ELISA ) , yang menggunakan antibodi , adalah salah satu tes yang paling sensitif obat modern digunakan untuk mendeteksi berbagai biomolekul . Mungkin protein yang paling penting , bagaimanapun, adalah enzim . Molekul-molekul ini mengenali molekul reaktan khusus yang disebut substrat , mereka kemudian mengkatalisis reaksi antara mereka . Dengan menurunkan energi aktivasi , enzim mempercepat reaksi dengan tingkat 1.011 atau lebih : reaksi yang biasanya akan mengambil lebih dari 3.000 tahun untuk menyelesaikan secara spontan mungkin memakan waktu kurang dari satu detik dengan enzim . Enzim sendiri tidak digunakan dalam proses, dan bebas untuk mengkatalisis reaksi yang sama dengan satu set baru substrat . Menggunakan berbagai pengubah , aktivitas enzim dapat diatur , memungkinkan kendali biokimia sel secara keseluruhan .

Pada dasarnya, protein adalah rantai asam amino . Asam amino terdiri dari atom karbon terikat pada empat kelompok . Salah satunya adalah gugus amino , - NH2 , dan satu gugus asam karboksilat , - COOH ( meskipun ini ada sebagai - NH3 + dan COO - - bawah kondisi fisiologis ) . Yang ketiga adalah atom hidrogen sederhana . Yang keempat biasanya dilambangkan " - R " dan berbeda untuk setiap asam amino . Ada 20 asam amino standar. Beberapa di antaranya memiliki fungsi sendiri atau dalam bentuk yang dimodifikasi , misalnya , fungsi glutamat sebagai neurotransmitter penting .
Asam amino generik ( 1 ) dalam bentuk netral , ( 2 ) karena mereka ada fisiologis , dan ( 3 ) bergabung bersama sebagai dipeptida .

Asam amino dapat bergabung melalui ikatan peptida . Dalam sintesis dehidrasi ini , sebuah molekul air dihapus dan ikatan peptida menghubungkan nitrogen dari gugus amino satu asam amino terhadap karbon dari gugus asam karboksilat yang lain . Molekul yang dihasilkan disebut dipeptida , dan membentang pendek asam amino (biasanya , kurang dari tiga puluh ) disebut peptida atau polipeptida . Membentang lagi pantas protein judul . Sebagai contoh , penting protein albumin serum darah mengandung 585 residu asam amino . [ 17 ]

Struktur protein secara tradisional dijelaskan dalam hirarki empat tingkat . Struktur utama dari protein yang hanya terdiri dari urutan linier asam amino , misalnya , " alanin - glisin - triptofan - serin - glutamat - asparagin - glisin - lisin - ... " . Struktur sekunder prihatin dengan morfologi lokal ( morfologi menjadi studi tentang struktur ) . Beberapa kombinasi dari asam amino akan cenderung meringkuk dalam kumparan disebut α - helix atau menjadi lembaran yang disebut β - sheet , beberapa α - helixes dapat dilihat dalam skema hemoglobin di atas . Struktur tersier adalah bentuk tiga dimensi seluruh protein . Bentuk ini ditentukan oleh urutan asam amino . Bahkan , perubahan tunggal dapat mengubah seluruh struktur . Rantai alpha hemoglobin mengandung 146 residu asam amino , substitusi dari residu glutamat di posisi 6 dengan residu valin perubahan perilaku hemoglobin begitu banyak sehingga mengakibatkan penyakit sel sabit . Akhirnya , struktur kuartener prihatin dengan struktur protein dengan beberapa subunit peptida , seperti hemoglobin dengan empat subunit nya . Tidak semua protein memiliki lebih dari satu subunit . [ 18 ]

Protein dicerna biasanya dipecah menjadi asam amino tunggal atau dipeptides di usus kecil , dan kemudian diserap . Mereka kemudian dapat bergabung untuk membuat protein baru . Produk antara dari glikolisis , siklus asam sitrat , dan jalur fosfat pentosa dapat digunakan untuk membuat semua dua puluh asam amino , dan sebagian besar bakteri dan tanaman memiliki semua enzim yang diperlukan untuk mensintesis mereka . Manusia dan mamalia lainnya , bagaimanapun, dapat mensintesis hanya setengah dari mereka . Mereka tidak dapat mensintesis isoleusin , leusin , lisin , metionin , fenilalanin , treonin , triptofan , dan valin . Ini adalah asam amino esensial , karena penting untuk menelan mereka . Mamalia lakukan memiliki enzim untuk mensintesis alanin , asparagin , aspartat , sistein , glutamat , glutamin , glisin , prolin , serin , dan tirosin , asam amino nonesensial . Sementara mereka dapat mensintesis arginin dan histidin , mereka tidak bisa memproduksinya dalam jumlah yang cukup untuk anak muda , tumbuh hewan , dan ini sering dianggap asam amino esensial .

Jika kelompok amino dihapus dari asam amino , itu meninggalkan kerangka karbon yang disebut asam α - keto . Enzim yang disebut transaminase dapat dengan mudah mentransfer gugus amino dari satu asam amino ( menjadikannya sebagai asam α - keto ) lain asam α - keto ( menjadikannya sebagai asam amino ) . Hal ini penting dalam biosintesis asam amino , seperti untuk banyak jalur , zat antara dari jalur biokimia lainnya dikonversi ke kerangka asam α - keto , dan kemudian gugus amino ditambahkan , sering melalui transaminasi . Asam amino kemudian dapat dihubungkan bersama-sama untuk membuat protein . [ 19 ]

Proses yang sama digunakan untuk memecah protein . Hal ini pertama dihidrolisis menjadi asam amino komponennya. Amonia bebas ( NH3 ) , yang ada sebagai ion amonium ( NH4 + ) dalam darah , merupakan racun bagi bentuk kehidupan . Oleh karena itu, A metode yang cocok untuk buang air itu harus ada . Taktik yang berbeda telah berevolusi pada hewan yang berbeda , tergantung pada kebutuhan binatang ' . Organisme uniseluler , tentu saja , hanya melepaskan amonia ke lingkungan . Demikian juga , ikan bertulang dapat melepaskan amonia ke dalam air di mana ia dengan cepat diencerkan . Secara umum, mamalia mengkonversi amonia menjadi urea , melalui siklus urea . [ 20 ]