Proteiner er blandt de vigtigste kemikalier for alt liv på planeten. Proteinernes struktur kan variere meget. Hvert protein består imidlertid af mange af de 20 forskellige aminosyrer. Svarende til bogstaverne i alfabetet spiller rækkefølgen af aminosyrerne i et protein en vigtig rolle i, hvordan den endelige struktur vil fungere. Proteiner kan være hundreder af aminosyrer lange, så mulighederne er næsten uendelige, som vi vil undersøge indeni.
Hvordan aminosyresekvensen bestemmes
Du har muligvis en generel idé om, at DNA er det genetiske grundlag for alt, hvad du er. Hvad du måske ikke er klar over er, at den eneste funktion af DNA er i sidste ende at bestemme rækkefølgen af aminosyrer, der går i alle proteinerne, der gør dig til den, du er. DNA er simpelthen lange tråde på fire nukleotider, der gentager igen og igen. Disse fire nukleotider er adenin, thymin, guanin og cytosin og er normalt repræsenteret med bogstaverne ATGC. Uanset hvor længe dit DNA er, "læser" din krop disse nukleotider i grupper på tre og hver tredje nukleotid koder for en specifik aminosyre. Så en sekvens på 300 nukleotider ville i sidste ende kode for et 100 aminosyrer langt protein.
Valg af aminosyrer
I sidste ende skyder dit DNA mindre kopier af sig selv, kendt som messenger RNA eller mRNA, som går til ribosomerne i dine celler, hvor proteiner fremstilles. RNA bruger samme adenin, guanin og cytosin som DNA, men bruger et kemikalie kaldet uracil i stedet for thymin. Hvis du spiller med bogstaverne A, U, G og C og omarrangerer dem i grupper på tre, finder du, at der er 64 mulige kombinationer med forskellig rækkefølge. Hver gruppe på tre er kendt som et codon. Forskere har udviklet et diagram, der giver dig mulighed for at se, hvilken aminosyre en bestemt kodon koder for. Din krop ved, at hvis mRNA'en læser "CCU", skal der tilføjes en aminosyre kaldet prolin på dette sted, men hvis den læser "CUC", skal aminosyren leucin tilføjes. Se referenceafsnittet nederst på siden for at se et helt kodondiagram.
Forskellige muligheder for proteiner
Et protein kan simpelthen være en streng af aminosyrer, men nogle komplicerede proteiner er faktisk flere tråde af aminosyrer forbundet sammen. Derudover har proteiner forskellige længder, hvoraf nogle kun er nogle få aminosyrer lange og andre over 100 aminosyrer lange. Desuden bruger ikke hvert protein alle tyve aminosyrer. Et protein kan muligvis være hundrede aminosyrer langt, men kun bruge otte eller ti forskellige aminosyrer. På grund af alle disse muligheder er der bogstaveligt talt et uendeligt antal mulige permutationer, der kan være et protein. I naturen kan der være et begrænset antal proteiner; antallet af virkelige proteiner, der eksisterer, er dog i milliarder, hvis ikke mere.
Forskellen i et protein
Alle levende organismer har DNA, og alle bruger de samme 20 aminosyrer til at skabe de proteiner, der er essentielle for livet. Så det kan siges, at bakterier, planter, fluer og mennesker alle deler de samme grundlæggende byggesten i livet. Den eneste forskel mellem en flue og et menneske er rækkefølgen af DNA og derfor rækkefølgen af proteinerne. Selv hos mennesker varierer proteiner drastisk. Protein udgør vores hår og negle, men det udgør også enzymerne i vores spyt. Proteiner udgør vores hjerte og også vores lever. De mange forskellige strukturelle og funktionelle anvendelser af protein er næsten ubegrænsede.
Hvorfor ordren er vigtig
Rækkefølgen af aminosyrer er lige så vigtig for proteiner som rækkefølgen af bogstaver er vigtig for ord. Overvej udtrykket "julemanden" og alt, hvad der er forbundet med det. Simpelthen omarrangering af bogstaverne kan give udtrykket "Satan", som har en drastisk anden konnotation. Det er ikke anderledes for aminosyrer. Hver aminosyre har en anden måde at reagere med de andre på. Nogle kan lide vand, andre hader vand, og de forskellige aminosyrer kan interagere som poler på en magnet, hvor nogle tiltrækker og andre frastøder. På molekylært niveau kondenserer aminosyrerne ned i en spiralformet eller arklignende form. Hvis aminosyrerne ikke kan lide at være side om side, kan dette drastisk ændre molekylets form. I sidste ende er det formen på molekylet, der faktisk parrer sig. Amylase, et protein i dit spyt, kan begynde at nedbryde kulhydrater i din mad, men det kan ikke røre ved fedt. Pepsin, et protein i din mavejuice, kan nedbryde proteiner, men det kan ikke nedbryde kulhydrater. Rækkefølgen af aminosyrerne giver proteinet dets struktur, og strukturen giver proteinet dets funktion.