Koliko možnih kombinacij beljakovin je možnih z 20 različnimi aminokislinami?

Beljakovine so med najpomembnejšimi kemikalijami vsega sveta na planetu. Struktura beljakovin se lahko zelo razlikuje. Vsaka beljakovina pa je sestavljena iz številnih 20 različnih aminokislin. Podobno kot črke v abecedi ima vrstni red aminokislin v beljakovinah pomembno vlogo pri delovanju končne strukture. Beljakovine so lahko dolge tudi na stotine aminokislin, zato jih je skoraj neskončno, kot jih bomo preučili znotraj.

Morda imate splošno predstavo, da je DNK genetska osnova za vse, kar ste. Morda se ne zavedate, da je edina naloga DNK na koncu določiti vrstni red aminokislin, ki vstopajo v vse beljakovine, zaradi katerih ste takšni, kot ste. DNA je preprosto dolga nit štirih nukleotidov, ki se ponavljajo znova in znova. Ti štirje nukleotidi so adenin, timin, gvanin in citozin in so običajno predstavljeni s črkami ATGC. Ne glede na to, kako dolga je vaša DNA, vaše telo "bere" te nukleotide v skupinah po tri in vsake tri nukleotide kodira za eno določeno aminokislino. Torej bi zaporedje 300 nukleotidov na koncu kodiralo 100 aminokislinskih proteinov.

Na koncu vaša DNK sproži manjše kopije samega sebe, znane kot messenger RNA ali mRNA, ki gredo v ribosome v vaših celicah, kjer nastajajo beljakovine. RNA uporablja enak adenin, gvanin in citozin kot DNA, vendar namesto timina uporablja kemikalijo, imenovano uracil. Če se poigrate s črkami A, U, G in C in jih preuredite v skupine po tri, boste ugotovili, da obstaja 64 možnih kombinacij z različnim vrstnim redom. Vsaka skupina treh je znana kot kodon. Znanstveniki so razvili grafikon, ki vam omogoča, da vidite, za katero aminokislino kodira določen kodon. Vaše telo ve, da če je na mRNA zapisano "CCU", je treba na to mesto dodati aminokislino, imenovano prolin, če pa se glasi "CUC", je treba dodati aminokislinsko levcin. Če si želite ogledati celoten grafikon kodonov, glejte referenčni odsek na dnu strani.

Beljakovine so lahko samo en sklop aminokislin, nekateri zapleteni proteini pa so dejansko več skupin aminokislin, ki so povezane skupaj. Poleg tega so beljakovine različne dolžine, nekatere so le nekaj aminokislin, druge pa več kot 100 aminokislin. Poleg tega vsaka beljakovina ne uporablja vseh dvajset aminokislin. Beljakovina bi lahko bila dolga sto aminokislin, vendar uporablja le osem ali deset različnih aminokislin. Zaradi vseh teh možnosti je možno dobesedno neskončno število permutacij, ki bi lahko bile beljakovine. V naravi je lahko končno število beljakovin; vendar je število resničnih beljakovin v milijardah, če ne celo več.

Vsi živi organizmi imajo DNK in vsi uporabljajo enakih 20 aminokislin za ustvarjanje beljakovin, bistvenih za življenje. Tako lahko rečemo, da imajo bakterije, rastline, muhe in ljudje enake osnovne gradnike življenja. Edina razlika med muho in človekom je vrstni red DNK in s tem vrstni red beljakovin. Tudi znotraj človeka se beljakovine drastično razlikujejo. Beljakovine tvorijo naše lase in nohte, vendar tvorijo tudi encime v naši slini. Beljakovine tvorijo naše srce in tudi naša jetra. Raznolikost strukturne in funkcionalne uporabe beljakovin je skoraj neomejena.

Vrstni red aminokislin je za beljakovine prav tako pomemben kot vrstni red črk za besede. Upoštevajte izraz "Božiček" in vse, kar je z njim povezano. Preprosto preurejanje črk lahko da izraz "Satan", ki ima drastično drugačen prizvok. Za aminokisline ni nič drugače. Vsaka aminokislina ima drugačen način reakcije z drugimi. Nekateri imajo radi vodo, nekateri sovražijo vodo, različne aminokisline pa lahko med seboj sodelujejo kot drogovi na magnetu, kamor nekateri privlačijo, drugi pa jih odbijajo. Na molekularni ravni se aminokisline kondenzirajo v spiralno ali listnato obliko. Če aminokisline ne marajo biti ena ob drugi, lahko to drastično spremeni obliko molekule. Konec koncev je pravzaprav pomembna oblika molekule. Amilaza, beljakovina v slini, lahko začne razgrajevati ogljikove hidrate v hrani, vendar se ne more dotikati maščob. Pepsin, beljakovina v želodčnih sokovih, lahko razgradi beljakovine, ne more pa razgraditi ogljikovih hidratov. Vrstni red aminokislin daje beljakovinam njihovo strukturo, struktura pa beljakovinam njihovo funkcijo.