Hvor mange mulige kombinasjoner av proteiner er mulig med 20 forskjellige aminosyrer?

Proteiner er blant de viktigste kjemikaliene for alt liv på planeten. Strukturen til proteiner kan variere sterkt. Hvert protein består imidlertid av mange av de 20 forskjellige aminosyrene. I likhet med bokstavene i alfabetet spiller rekkefølgen på aminosyrene i et protein en viktig rolle i hvordan den endelige strukturen vil fungere. Proteiner kan være hundrevis av aminosyrer lange, så mulighetene er nesten uendelige som vi vil undersøke innenfor.

Du kan ha en generell ide om at DNA er det genetiske grunnlaget for alt du er. Det du kanskje ikke er klar over er at den eneste funksjonen til DNA er å til slutt bestemme rekkefølgen av aminosyrer som går inn i alle proteinene som gjør deg til den du er. DNA er rett og slett lange tråder med fire nukleotider som gjentas om og om igjen. Disse fire nukleotidene er adenin, tymin, guanin og cytosin og er vanligvis representert med bokstavene ATGC. Uansett hvor lenge DNAet ditt er, "leser" kroppen din disse nukleotidene i grupper på tre og hver tredje nukleotid koder for en spesifikk aminosyre. Så en sekvens på 300 nukleotider vil til slutt kode for et 100 aminosyrer langt protein.

Til slutt skyter DNA av mindre kopier av seg selv, kjent som messenger RNA eller mRNA, som går til ribosomene i cellene dine der proteiner blir laget. RNA bruker samme adenin, guanin og cytosin som DNA, men bruker et kjemikalie kalt uracil i stedet for tymin. Hvis du spiller med bokstavene A, U, G og C og omorganiserer dem i grupper på tre, vil du oppdage at det er 64 mulige kombinasjoner med tydelig rekkefølge. Hver gruppe på tre er kjent som et kodon. Forskere har utviklet et diagram som lar deg se hvilken aminosyre en spesifikk kodon koder for. Kroppen din vet at hvis mRNA leser "CCU", bør en aminosyre kalt prolin tilsettes på det stedet, men hvis det står "CUC", bør aminosyren leucin tilsettes. For å se et helt kodontabell, se referansedelen nederst på siden.

Et protein kan bare være en aminosyrestreng, men noen kompliserte proteiner er faktisk flere aminosyrer. I tillegg har proteiner forskjellige lengder, noen har bare noen få aminosyrer og andre er over 100 aminosyrer. Dessuten bruker ikke hvert protein alle tjue aminosyrer. Et protein kan muligens være hundre aminosyrer langt, men bare bruke åtte eller ti forskjellige aminosyrer. På grunn av alle disse mulighetene er det bokstavelig talt et uendelig antall mulige permutasjoner som kan være et protein. I naturen kan det være et endelig antall proteiner; imidlertid er antallet virkelige proteiner som eksisterer i milliarder, om ikke flere.

Alle levende organismer har DNA, og alle bruker de samme 20 aminosyrene for å skape proteiner som er essensielle for livet. Så det kan sies at bakterier, planter, fluer og mennesker alle deler de samme grunnleggende byggesteinene i livet. Den eneste forskjellen mellom en flue og et menneske er rekkefølgen på DNA og derfor rekkefølgen på proteinene. Selv hos mennesker varierer proteiner drastisk. Protein utgjør håret og neglene våre, men det utgjør også enzymene i spyttet vårt. Proteiner utgjør hjertet vårt og også leveren vår. Mangfoldet av strukturelle og funksjonelle bruksområder for protein er nesten ubegrenset.

Rekkefølgen av aminosyrer er like viktig for proteiner som rekkefølgen av bokstaver er viktig for ord. Tenk på begrepet "nissen" og alt som er knyttet til det. Bare omorganisering av bokstavene kan gi begrepet "Satan", som har drastisk annen konnotasjon. Det er ikke annerledes for aminosyrer. Hver aminosyre har en annen måte å reagere med de andre på. Noen liker vann, andre hater vann, og de forskjellige aminosyrene kan samhandle som poler på en magnet der noen tiltrekker seg og andre frastøter. På molekylært nivå kondenserer aminosyrene til en spiralformet eller arklignende form. Hvis aminosyrene ikke liker å være side om side, kan dette drastisk endre formen på molekylet. Til syvende og sist er det formen på molekylet som faktisk parrer seg. Amylase, et protein i spyttet ditt, kan begynne å bryte ned karbohydrater i maten, men det kan ikke berøre fett. Pepsin, et protein i magesaften din, kan bryte ned proteiner, men det kan ikke bryte ned karbohydrater. Rekkefølgen av aminosyrene gir proteinet dets struktur og strukturen gir proteinet dets funksjon.