Протеините са сред най-важните химикали за целия живот на планетата. Структурата на протеините може да варира значително. Всеки протеин обаче се състои от много от 20-те различни аминокиселини. Подобно на буквите в азбуката, редът на аминокиселините в протеина играе важна роля за това как ще функционира крайната структура. Протеините могат да бъдат дълги стотици аминокиселини, така че възможностите са почти безкрайни, тъй като ние ще разгледаме отвътре.
Как се определя последователността на аминокиселините
Може да имате обща представа, че ДНК е генетичната основа за всичко, което сте. Това, което може би не осъзнавате, е, че единствената функция на ДНК е в крайна сметка да определи реда на аминокиселините, които влизат във всички протеини, които ви правят това, което сте. ДНК е просто дълги вериги от четири нуклеотида, повтарящи се отново и отново. Тези четири нуклеотида са аденин, тимин, гуанин и цитозин и обикновено са представени с буквите ATGC. Без значение колко дълга е вашата ДНК, тялото ви „чете“ тези нуклеотиди на групи от по три и на всеки три нуклеотида кодира една конкретна аминокиселина. Така че последователност от 300 нуклеотида в крайна сметка ще кодира протеин с дължина 100 аминокиселини.
Избор на аминокиселини
В крайна сметка вашата ДНК изстрелва по-малки копия от себе си, познати като пратеник РНК или иРНК, които отиват до рибозомите във вашите клетки, където се произвеждат протеините. РНК използва същия аденин, гуанин и цитозин като ДНК, но използва химикал, наречен урацил, вместо тимин. Ако играете с буквите A, U, G и C и ги пренаредите в групи от по три, ще откриете, че има 64 възможни комбинации с различен ред. Всяка група от трима е известна като кодон. Учените са разработили диаграма, която ви позволява да видите коя аминокиселина кодира конкретен кодон. Вашето тяло знае, че ако иРНК чете „CCU“, на това място трябва да се добави аминокиселина, наречена пролин, но ако чете „CUC“, трябва да се добави аминокиселината левцин. За да видите цяла диаграма на кодони, вижте раздела за справка в долната част на страницата.
Различни възможности на протеини
Протеинът може да бъде просто една верига аминокиселини, но някои сложни протеини всъщност са множество вериги аминокиселини, свързани заедно. Освен това протеините са с различна дължина, като някои са с дължина само няколко аминокиселини, а други са с дължина над 100 аминокиселини. Освен това не всеки протеин използва всичките двадесет аминокиселини. Един протеин може да бъде дълъг сто аминокиселини, но да използва само осем или десет различни аминокиселини. Поради всички тези възможности има буквално безкраен брой възможни пермутации, които биха могли да бъдат протеин. В природата може да има ограничен брой протеини; броят на съществуващите реални протеини обаче е в милиарди, ако не и повече.
Разликата в протеина
Всички живи организми имат ДНК и всички използват едни и същи 20 аминокиселини, за да създадат протеините, необходими за живота. Така че може да се каже, че бактериите, растенията, мухите и хората споделят едни и същи основни градивни елементи на живота. Единствената разлика между муха и човек е редът на ДНК и следователно редът на протеините. Дори в рамките на хората протеините варират драстично. Протеинът съставлява косата и ноктите ни, но също така и ензимите в слюнката ни. Протеините изграждат нашето сърце, а също и черния ни дроб. Разнообразието от структурни и функционални приложения на протеините е почти неограничено.
Защо поръчката е важна
Редът на аминокиселините е също толкова важен за протеините, колкото и редът на буквите за думите. Помислете за термина „Дядо Коледа“ и всичко, което е свързано с него. Простото пренареждане на буквите може да даде термина "Сатана", който има драстично различна конотация. Не е по-различно при аминокиселините. Всяка аминокиселина има различен начин на реакция с останалите. Някои обичат водата, други мразят водата, а различните аминокиселини могат да взаимодействат като полюси на магнит, където някои привличат, а други отблъскват. На молекулярно ниво аминокиселините се кондензират в спираловидна или листообразна форма. Ако аминокиселините не обичат да бъдат една до друга, това може драстично да промени формата на молекулата. В крайна сметка това е формата на молекулата, която всъщност има значение. Амилазата, протеин в слюнката ви, може да започне да разгражда въглехидратите в храната ви, но не може да докосне мазнините. Пепсинът, протеин в стомашните ви сокове, може да разгражда протеините, но не може да разгражда въглехидратите. Редът на аминокиселините придава на протеина неговата структура, а структурата - на функцията на протеина.