Kui palju valkude kombinatsioone on võimalik 20 erineva aminohappega?

Valgud on kogu planeedi elu kõige olulisemad kemikaalid. Valkude struktuur võib olla väga erinev. Iga valk koosneb aga paljudest 20 erinevast aminohappest. Sarnaselt tähestiku tähtedega mängib valgu aminohapete järjestus olulist rolli lõpliku struktuuri toimimises. Valgud võivad olla sadade aminohapete pikkused, nii et võimalusi on peaaegu lõputult, nagu me seda uurime.

Teil võib olla üldine idee, et DNA on geneetiline alus kõigele, mis te olete. Mida te ei pruugi mõista, on see, et DNA ainus ülesanne on lõpuks kindlaks määrata aminohapete järjestus, mis läheb kõikidesse valkudesse, mis muudavad teid selliseks, nagu te olete. DNA on lihtsalt neli nukleotiidi pikad ahelad, mis korduvad pidevalt. Need neli nukleotiidi on adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin ning neid tähistatakse tavaliselt tähtedega ATGC. Pole tähtis, kui kaua teie DNA on, teie keha "loeb" neid nukleotiide kolme ja kolmest rühmast ning iga kolm nukleotiidi kodeerib ühte kindlat aminohapet. Niisiis kodeeriks 300 nukleotiidi järjestus lõpuks 100 aminohappe pikkuse valgu.

Lõppkokkuvõttes laseb teie DNA endast väiksemad koopiad, tuntud kui messenger RNA või mRNA, mis lähevad teie rakkude ribosoomidesse, kus valke valmistatakse. RNA kasutab DNA-ga sama adeniini, guaniini ja tsütosiini, kuid tümiini asemel kasutab kemikaali nimega uratsiil. Kui mängite A-, U-, G- ja C-tähtedega ning korraldate need kolmeliikmeliseks, leiate, et on 64 võimalikku kombinatsiooni erineva järjekorraga. Iga kolme liikmelist rühma nimetatakse koodoniks. Teadlased on välja töötanud diagrammi, mis võimaldab teil näha, millist aminohapet konkreetne koodon kodeerib. Teie keha teab, et kui mRNA-le on kirjutatud "CCU", tuleks sellesse kohta lisada aminohape nimega proliin, kuid kui see tähistab "CUC", tuleks lisada aminohape leutsiin. Kogu koodondiagrammi vaatamiseks vaadake lehe allosas olevat viiteosa.

Valk võib olla lihtsalt üks aminohapete ahel, kuid mõned keerukad valgud on tegelikult kokku ühendatud mitu aminohapete ahelat. Lisaks on valgud erineva pikkusega, millest mõned on vaid mõne aminohappe pikkused ja teised üle 100 aminohappe pikkused. Veelgi enam, mitte iga valk ei kasuta kõiki kakskümmend aminohapet. Võimalik, et valk võib olla sada aminohapet pikk, kuid kasutada ainult kaheksat või kümmet erinevat aminohapet. Kõigi nende võimaluste tõttu on sõna otseses mõttes lõpmatu arv võimalikke permutatsioone, mis võivad olla valgud. Looduses võib valke olla piiratud arv; eksisteerivate reaalsete valkude arv on aga miljardites, kui mitte rohkem.

Kõigil elusorganismidel on DNA ja kõik kasutavad eluks vajalike valkude loomiseks samu 20 aminohapet. Seega võib öelda, et bakteritel, taimedel, kärbestel ja inimestel on kõigil samad elu põhilised ehituskivid. Ainus erinevus kärbse ja inimese vahel on DNA järjestus ja seega ka valkude järjestus. Isegi inimese sees erinevad valgud drastiliselt. Valk moodustab meie juuksed ja küüned, kuid moodustab ka sülje ensüümid. Valgud moodustavad meie südame ja ka maksa. Valkude struktuurse ja funktsionaalse kasutamise mitmekesisus on peaaegu piiramatu.

Aminohapete järjestus on valkude jaoks sama oluline kui sõnade puhul tähtede järjestus. Mõelge mõiste "jõuluvana" ja kõigele, mis sellega seostub. Tähtede lihtsalt ümberkorraldamine võib anda termini "Saatan", millel on kardinaalselt erinev tähendus. Aminohapete puhul pole see erinev. Igal aminohappel on erinev viis reageerida teistega. Mõnele meeldib vesi, mõnele vihkab vett ja erinevad aminohapped võivad magnetil pooluste kombel suhelda, mõned meelitavad ja teised tõrjuvad. Molekulaarsel tasemel kondenseeruvad aminohapped spiraali või lehelaadse kujuga. Kui aminohapetele ei meeldi kõrvuti olla, võib see molekuli kuju drastiliselt muuta. Lõppkokkuvõttes on tegelikult molekuli kuju see, mis pärineb. Amülaas, teie süljes olev valk, võib hakata teie toidus süsivesikuid lagundama, kuid see ei saa rasvu puudutada. Teie maomahlades sisalduv valk pepsiin võib küll valke lagundada, kuid see ei suuda süsivesikuid lagundada. Aminohapete järjestus annab valgule selle struktuuri ja struktuur annab valgule selle funktsiooni.