Белки являются одними из самых важных химических веществ для всего живого на планете. Структура белков может сильно различаться. Однако каждый белок состоит из многих из 20 различных аминокислот. Подобно буквам в алфавите, порядок аминокислот в белке играет важную роль в том, как будет функционировать окончательная структура. Белки могут состоять из сотен аминокислот, поэтому возможности почти безграничны, если мы рассмотрим их внутри.
Как определяется аминокислотная последовательность
У вас может быть общее представление о том, что ДНК - это генетическая основа всего, чем вы являетесь. Вы можете не осознавать, что единственная функция ДНК - в конечном итоге определять порядок аминокислот, входящих во все белки, которые делают вас тем, кто вы есть. ДНК - это просто длинные цепочки из четырех нуклеотидов, повторяющиеся снова и снова. Эти четыре нуклеотида представляют собой аденин, тимин, гуанин и цитозин и обычно обозначаются буквами ATGC. Независимо от длины вашей ДНК, ваше тело «считывает» эти нуклеотиды группами по три, и каждые три нуклеотида кодируют одну конкретную аминокислоту. Таким образом, последовательность из 300 нуклеотидов в конечном итоге будет кодировать белок длиной 100 аминокислот.
Выбор аминокислот
В конечном итоге ваша ДНК производит меньшие копии самой себя, известные как информационная РНК или мРНК, которые направляются к рибосомам в ваших клетках, где производятся белки. РНК использует тот же аденин, гуанин и цитозин, что и ДНК, но вместо тимина использует химическое вещество под названием урацил. Если вы поиграете с буквами A, U, G и C и разделите их на группы по три, вы обнаружите, что существует 64 возможных комбинации с различным порядком. Каждая группа из трех называется кодоном. Ученые разработали диаграмму, которая позволяет увидеть, для какой аминокислоты кодон конкретный кодон. Вашему организму известно, что если мРНК читается как «CCU», в это место следует добавить аминокислоту под названием пролин, но если она читается как «CUC», следует добавить аминокислоту лейцин. Чтобы просмотреть всю таблицу кодонов, см. Справочный раздел внизу страницы.
Различные возможности белков
Белок может быть просто одной цепочкой аминокислот, но некоторые сложные белки на самом деле представляют собой несколько цепей аминокислот, соединенных вместе. Кроме того, белки имеют разную длину, причем некоторые из них состоят всего из нескольких аминокислот, а другие - более 100 аминокислот. Более того, не каждый белок использует все двадцать аминокислот. Белок вполне может состоять из ста аминокислот, но использовать только восемь или десять разных аминокислот. Из-за всех этих возможностей существует буквально бесконечное количество возможных перестановок, которые могут быть белком. В природе может быть конечное количество белков; однако количество реально существующих белков исчисляется миллиардами, если не больше.
Разница в белке
У всех живых организмов есть ДНК, и все они используют одни и те же 20 аминокислот для создания белков, необходимых для жизни. Таким образом, можно сказать, что бактерии, растения, мухи и люди имеют одни и те же основные строительные блоки жизни. Единственная разница между мухой и человеком - это порядок ДНК и, следовательно, порядок белков. Даже у людей белки сильно различаются. Белок составляет наши волосы и ногти, а также ферменты в нашей слюне. Белки составляют наше сердце, а также нашу печень. Разнообразие структурных и функциональных применений белка практически безгранично.
Почему порядок важен
Порядок аминокислот так же важен для белков, как порядок букв важен для слов. Рассмотрим термин «Санта» и все, что с ним связано. Простая перестановка букв может дать термин «сатана», который имеет совершенно другой смысл. То же самое и с аминокислотами. Каждая аминокислота по-своему реагирует с другими. Кто-то любит воду, кто-то ненавидит воду, и разные аминокислоты могут взаимодействовать, как полюса на магните, где одни притягиваются, а другие отталкиваются. На молекулярном уровне аминокислоты конденсируются в спиралевидную или пластинчатую форму. Если аминокислоты не любят находиться рядом, это может резко изменить форму молекулы. В конечном итоге имеет значение форма молекулы. Амилаза, белок в вашей слюне, может начать расщеплять углеводы в пище, но не может касаться жиров. Пепсин, белок, содержащийся в желудочном соке, может расщеплять белки, но не может расщеплять углеводы. Порядок аминокислот определяет структуру белка, а структура определяет его функцию.