Kuinka monta mahdollista proteiinikombinaatiota on mahdollista 20 erilaisella aminohapolla?

Proteiinit ovat tärkeimpiä kemikaaleja koko planeetan elämässä. Proteiinien rakenne voi vaihdella suuresti. Jokainen proteiini koostuu kuitenkin monista 20 eri aminohaposta. Aakkosten kirjainten tapaan proteiinin aminohappojen järjestyksellä on tärkeä rooli lopullisen rakenteen toiminnassa. Proteiinit voivat olla satoja aminohappoja pitkiä, joten mahdollisuudet ovat lähes rajattomat, kuten tutkimme sisällä.

Sinulla voi olla yleinen käsitys siitä, että DNA on geneettinen perusta kaikelle mitä olet. Mitä et ehkä ymmärrä, on se, että DNA: n ainoa tehtävä on lopulta määrittää aminohappojen järjestys, joka menee kaikkiin proteiineihin, jotka tekevät sinusta kuka olet. DNA on yksinkertaisesti neljän nukleotidin pitkä säike, joka toistuu yhä uudelleen. Nämä neljä nukleotidia ovat adeniini, tymiini, guaniini ja sytosiini ja niitä edustavat yleensä kirjaimet ATGC. Riippumatta siitä, kuinka kauan DNA: si on, kehosi "lukee" nämä nukleotidit kolmena ryhmänä ja jokainen kolme nukleotidia koodaa yhtä spesifistä aminohappoa. Joten 300 nukleotidin sekvenssi koodaisi lopulta 100 aminohapon pituista proteiinia.

Viime kädessä, DNA: si ampuu pienemmät kopiot itsestään, joka tunnetaan lähettimen RNA: na tai mRNA: na, jotka menevät solujen ribosomeihin, joissa proteiineja tehdään. RNA käyttää samaa adeniinia, guaniinia ja sytosiinia kuin DNA, mutta käyttää kemikaalia nimeltä urasiili tymiinin sijasta. Jos pelaat kirjaimilla A, U, G ja C ja järjestät ne uudelleen kolmeen ryhmään, huomaat, että on 64 mahdollista yhdistelmää erillisessä järjestyksessä. Jokainen kolmen ryhmän ryhmä tunnetaan kodonina. Tutkijat ovat kehittäneet kaavion, jonka avulla voit nähdä, mitä aminohappoja tietty kodoni koodaa. Kehosi tietää, että jos mRNA lukee "CCU", proliiniksi kutsuttu aminohappo tulisi lisätä kyseiseen kohtaan, mutta jos se lukee "CUC", aminohappo leusiini tulisi lisätä. Jos haluat tarkastella koko kodonikaaviota, katso sivun alaosassa olevaa viiteosaa.

Proteiini voi olla yksinkertaisesti yksi aminohapposäie, mutta jotkut monimutkaiset proteiinit ovat itse asiassa useita aminohapposäikeitä, jotka on liitetty toisiinsa. Lisäksi proteiinit ovat eripituisia, joista toiset ovat vain muutaman aminohapon pituisia ja toiset yli 100 aminohappoa pitkiä. Lisäksi kaikki proteiinit eivät käytä kaikkia kaksikymmentä aminohappoa. Proteiini voi hyvinkin olla sata aminohappoa pitkä, mutta käyttää vain kahdeksan tai kymmenen erilaista aminohappoa. Kaikkien näiden mahdollisuuksien takia on kirjaimellisesti ääretön määrä mahdollisia permutaatioita, jotka voivat olla proteiineja. Luonnossa voi olla rajallinen määrä proteiineja; olemassa olevien todellisten proteiinien määrä on kuitenkin miljardeja, ellei enemmän.

Kaikilla elävillä organismeilla on DNA ja ne kaikki käyttävät samoja 20 aminohappoa luodakseen elintärkeät proteiinit. Joten voidaan sanoa, että bakteereilla, kasveilla, kärpäillä ja ihmisillä on samat elämän peruselementit. Ainoa ero kärpän ja ihmisen välillä on DNA: n järjestys ja siten myös proteiinien järjestys. Jopa ihmisessä proteiinit vaihtelevat rajusti. Proteiini muodostaa hiuksemme ja kynnemme, mutta se muodostaa myös sylkemme entsyymit. Proteiinit muodostavat sydämemme ja myös maksamme. Proteiinin rakenteellisten ja toiminnallisten käyttötarkoitusten vaihtelu on lähes rajaton.

Aminohappojen järjestys on proteiineille yhtä tärkeä kuin kirjainten järjestys sanoille. Harkitse termiä "Joulupukki" ja kaikkea siihen liittyvää. Pelkkä kirjainten uudelleenjärjestely voi tuottaa sanan "Saatana", jolla on huomattavasti erilainen merkitys. Aminohapoilla ei ole eroa. Jokaisella aminohapolla on erilainen tapa reagoida muiden kanssa. Jotkut pitävät vedestä, toiset vihaavat vettä, ja erilaiset aminohapot voivat olla vuorovaikutuksessa kuin napat magneetissa, johon jotkut houkuttelevat ja toiset hylkäävät. Molekyylitasolla aminohapot tiivistyvät spiraalin tai levyn kaltaiseksi muodoksi. Jos aminohapot eivät pidä vierekkäin olemisesta, se voi muuttaa molekyylin muotoa huomattavasti. Viime kädessä se on todellisuudessa molekyylin muoto. Amylaasi, syljen proteiini, voi alkaa hajottaa hiilihydraatteja ruoassasi, mutta se ei voi koskettaa rasvoja. Vatsamehujen proteiini pepsiini voi hajottaa proteiineja, mutta se ei voi hajottaa hiilihydraatteja. Aminohappojen järjestys antaa proteiinille sen rakenteen ja rakenne antaa proteiinille sen toiminnan.