Le proteine sono tra le sostanze chimiche più importanti per tutta la vita sul pianeta. La struttura delle proteine può variare notevolmente. Ogni proteina, tuttavia, è costituita da molti dei 20 diversi amminoacidi. Simile alle lettere dell'alfabeto, l'ordine degli amminoacidi in una proteina gioca un ruolo importante nel funzionamento della struttura finale. Le proteine possono essere lunghe centinaia di amminoacidi, quindi le possibilità sono quasi infinite come esamineremo all'interno.
Come viene determinata la sequenza degli amminoacidi
Potresti avere un'idea generale che il DNA sia la base genetica per tutto ciò che sei. Quello che potresti non realizzare è che l'unica funzione del DNA è determinare in definitiva l'ordine degli amminoacidi che entrano in tutte le proteine che ti rendono quello che sei. Il DNA è semplicemente lunghi filamenti di quattro nucleotidi che si ripetono più e più volte. Questi quattro nucleotidi sono adenina, timina, guanina e citosina e sono solitamente rappresentati dalle lettere ATGC. Non importa quanto sia lungo il tuo DNA, il tuo corpo "legge" questi nucleotidi in gruppi di tre e ogni tre nucleotidi codifica per uno specifico amminoacido. Quindi una sequenza di 300 nucleotidi alla fine codificherebbe per una proteina lunga 100 amminoacidi.
La scelta degli aminoacidi
In definitiva, il tuo DNA spara copie più piccole di se stesso, note come RNA messaggero o mRNA, che vanno ai ribosomi nelle tue cellule dove vengono prodotte le proteine. L'RNA utilizza la stessa adenina, guanina e citosina del DNA ma utilizza una sostanza chimica chiamata uracile invece della timina. Se giochi con le lettere A, U, G e C e le riorganizzi in gruppi di tre, scoprirai che ci sono 64 possibili combinazioni con un ordine distinto. Ogni gruppo di tre è noto come codone. Gli scienziati hanno sviluppato un grafico che consente di vedere per quale amminoacido codifica uno specifico codone. Il tuo corpo sa che se l'mRNA legge "CCU", un amminoacido chiamato prolina dovrebbe essere aggiunto in quel punto, ma se si legge "CUC", dovrebbe essere aggiunto l'aminoacido leucina. Per visualizzare un intero grafico dei codoni, vedere la sezione di riferimento in fondo alla pagina.
Diverse possibilità di proteine
Una proteina può essere semplicemente un filamento di aminoacidi, ma alcune proteine complicate sono in realtà più filamenti di aminoacidi uniti insieme. Inoltre, le proteine hanno lunghezze diverse, alcune sono lunghe solo pochi amminoacidi e altre superano i 100 amminoacidi. Inoltre, non tutte le proteine utilizzano tutti e venti gli amminoacidi. Una proteina potrebbe essere lunga un centinaio di amminoacidi, ma utilizzare solo otto o dieci amminoacidi diversi. A causa di tutte queste possibilità, ci sono letteralmente un numero infinito di possibili permutazioni che potrebbero essere una proteina. In natura può esserci un numero finito di proteine; tuttavia, il numero di proteine reali esistenti è dell'ordine di miliardi, se non di più.
La differenza in una proteina
Tutti gli organismi viventi hanno il DNA e utilizzano tutti gli stessi 20 amminoacidi per creare le proteine essenziali alla vita. Quindi si può dire che batteri, piante, mosche e esseri umani condividono tutti gli stessi elementi costitutivi di base della vita. L'unica differenza tra una mosca e un essere umano è l'ordine del DNA e quindi l'ordine delle proteine. Anche all'interno degli esseri umani, le proteine variano drasticamente. Le proteine costituiscono i nostri capelli e le nostre unghie, ma costituiscono anche gli enzimi nella nostra saliva. Le proteine costituiscono il nostro cuore e anche il nostro fegato. La varietà di usi strutturali e funzionali delle proteine è quasi illimitata.
Perché l'ordine è importante
L'ordine degli amminoacidi è tanto importante per le proteine quanto l'ordine delle lettere è importante per le parole. Considera il termine "Babbo Natale" e tutto ciò che è associato ad esso. Riorganizzare semplicemente le lettere può produrre il termine "Satana", che ha una connotazione drasticamente diversa. Non è diverso per gli amminoacidi. Ogni amminoacido ha un modo diverso di reagire con gli altri. Alcuni amano l'acqua, altri odiano l'acqua e i diversi amminoacidi possono interagire come poli su un magnete dove alcuni si attraggono e altri si respingono. A livello molecolare, gli amminoacidi si condensano in una forma a spirale o simile a un foglio. Se agli amminoacidi non piace stare fianco a fianco, questo può cambiare drasticamente la forma della molecola. In definitiva, è la forma della molecola che conta davvero. L'amilasi, una proteina nella saliva, può iniziare a scomporre i carboidrati nel cibo, ma non può toccare i grassi. La pepsina, una proteina nei succhi gastrici, può abbattere le proteine, ma non può abbattere i carboidrati. L'ordine degli amminoacidi conferisce alla proteina la sua struttura e la struttura dà alla proteina la sua funzione.