โปรตีนเป็นหนึ่งในสารเคมีที่สำคัญที่สุดต่อทุกชีวิตบนโลกใบนี้ โครงสร้างของโปรตีนอาจแตกต่างกันอย่างมาก อย่างไรก็ตาม โปรตีนแต่ละชนิดประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิดที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับตัวอักษรในตัวอักษร ลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนมีบทบาทสำคัญในการทำงานของโครงสร้างสุดท้าย โปรตีนสามารถมีกรดอะมิโนได้หลายร้อยชนิด ดังนั้นความเป็นไปได้จึงแทบไม่สิ้นสุดในขณะที่เราจะตรวจสอบภายใน
ลำดับกรดอะมิโนถูกกำหนดอย่างไร
คุณอาจมีความคิดทั่วไปว่า DNA เป็นพื้นฐานทางพันธุกรรมของทุกสิ่งที่คุณเป็น สิ่งที่คุณอาจไม่รู้ก็คือหน้าที่เดียวของ DNA ก็คือการกำหนดลำดับของกรดอะมิโนที่เข้าไปในโปรตีนทั้งหมดที่ทำให้คุณเป็นตัวของตัวเองในที่สุด DNA เป็นเพียงสายยาวของนิวคลีโอไทด์สี่สายที่ทำซ้ำซ้ำแล้วซ้ำอีก นิวคลีโอไทด์ทั้งสี่นั้นได้แก่ อะดีนีน ไทมีน กัวนีน และไซโตซีน และมักจะแสดงด้วยตัวอักษร ATGC ไม่ว่า DNA ของคุณจะยาวแค่ไหน ร่างกายของคุณ "อ่าน" นิวคลีโอไทด์เหล่านี้ในกลุ่มที่มีรหัสนิวคลีโอไทด์สามและทุกๆ สามรหัสสำหรับกรดอะมิโนจำเพาะหนึ่งตัว ดังนั้นลำดับของนิวคลีโอไทด์ 300 ตัวจะเข้ารหัสโปรตีนที่มีความยาวกรดอะมิโน 100 ตัวในท้ายที่สุด
การเลือกกรดอะมิโน
ในที่สุด DNA ของคุณจะยิงสำเนาของตัวเองที่มีขนาดเล็กกว่าออก ซึ่งรู้จักกันในชื่อ RNA ของผู้ส่งสารหรือ mRNA ซึ่งไปที่ไรโบโซมในเซลล์ของคุณที่สร้างโปรตีน RNA ใช้ adenine, guanine และ cytosine เดียวกันกับ DNA แต่ใช้สารเคมีที่เรียกว่า uracil แทน thymine หากคุณเล่นกับตัวอักษร A, U, G และ C และจัดเรียงใหม่เป็นกลุ่มละสามตัว คุณจะพบว่ามีชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ 64 ชุดพร้อมลำดับที่แตกต่างกัน แต่ละกลุ่มมีสามกลุ่มเรียกว่า codon นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาแผนภูมิที่ช่วยให้คุณเห็นว่ากรดอะมิโนรหัสโคดอนเฉพาะสำหรับรหัสอะไร ร่างกายของคุณรู้ว่าถ้า mRNA อ่านว่า "CCU" ควรเติมกรดอะมิโนที่เรียกว่าโพรลีนลงในจุดนั้น แต่ถ้าอ่านว่า "CUC" ควรเติมกรดอะมิโนลิวซีนเข้าไป หากต้องการดูแผนภูมิ codon ทั้งหมด ให้ดูส่วนอ้างอิงที่ด้านล่างของหน้า
ความเป็นไปได้ที่แตกต่างกันของโปรตีน
โปรตีนสามารถเป็นกรดอะมิโนเพียงสายเดียวได้ แต่โปรตีนที่ซับซ้อนบางชนิดจริงๆ แล้วเป็นกรดอะมิโนหลายสายที่เชื่อมเข้าด้วยกัน นอกจากนี้ โปรตีนมีความยาวต่างกัน โดยบางชนิดมีความยาวกรดอะมิโนเพียงไม่กี่ตัว และบางชนิดมีความยาวกรดอะมิโนมากกว่า 100 ชนิด นอกจากนี้ ไม่ใช่ว่าทุกโปรตีนจะใช้กรดอะมิโนทั้งหมด 20 ชนิด โปรตีนอาจมีความยาวถึงหนึ่งร้อยกรดอะมิโน แต่ใช้กรดอะมิโนที่แตกต่างกันเพียงแปดหรือสิบตัวเท่านั้น เนื่องจากความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้ จึงมีการเรียงสับเปลี่ยนที่เป็นไปได้จำนวนนับไม่ถ้วนที่อาจเป็นโปรตีน ในธรรมชาติอาจมีโปรตีนจำนวนจำกัด อย่างไรก็ตาม จำนวนโปรตีนที่มีอยู่จริงมีอยู่ในพันล้าน หากไม่มากกว่านั้น
ความแตกต่างของโปรตีน
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมี DNA และใช้กรดอะมิโน 20 ชนิดเดียวกันเพื่อสร้างโปรตีนที่จำเป็นต่อชีวิต ดังนั้น จึงอาจกล่าวได้ว่าแบคทีเรีย พืช แมลงวัน และมนุษย์ล้วนมีองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิตเหมือนกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างแมลงวันกับมนุษย์คือลำดับของ DNA และลำดับของโปรตีน แม้แต่ในมนุษย์ โปรตีนก็มีความแตกต่างกันอย่างมาก โปรตีนสร้างเส้นผมและเล็บของเรา แต่ยังสร้างเอนไซม์ในน้ำลายของเราด้วย โปรตีนประกอบขึ้นเป็นหัวใจและตับของเรา ความหลากหลายของการใช้โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนนั้นแทบจะไร้ขีดจำกัด
เหตุใดคำสั่งจึงสำคัญ
ลำดับของกรดอะมิโนมีความสำคัญต่อโปรตีนพอๆ กับลำดับของตัวอักษรมีความสำคัญต่อคำ พิจารณาคำว่า "ซานต้า" และสิ่งที่เกี่ยวข้องกับมัน เพียงแค่จัดเรียงตัวอักษรใหม่ก็สามารถให้คำว่า "ซาตาน" ซึ่งมีความหมายแฝงที่แตกต่างกันอย่างมาก ก็ไม่ต่างอะไรกับกรดอะมิโน กรดอะมิโนแต่ละชนิดมีปฏิกิริยากับกรดอะมิโนต่างกัน บางชนิดชอบน้ำ บางชนิดเกลียดน้ำ และกรดอะมิโนต่างๆ สามารถโต้ตอบได้เหมือนขั้วแม่เหล็กซึ่งบางชนิดดึงดูดและบางชนิดก็ขับไล่ ในระดับโมเลกุล กรดอะมิโนจะควบแน่นเป็นเกลียวหรือรูปร่างคล้ายแผ่น หากกรดอะมิโนไม่ชอบอยู่เคียงข้างกัน จะทำให้รูปร่างของโมเลกุลเปลี่ยนไปอย่างมาก ท้ายที่สุดแล้ว มันคือรูปร่างของโมเลกุลที่มีความสำคัญจริงๆ อะไมเลสซึ่งเป็นโปรตีนในน้ำลายของคุณสามารถเริ่มสลายคาร์โบไฮเดรตในอาหารของคุณได้ แต่ไม่สามารถสัมผัสกับไขมันได้ เปปซิน โปรตีนในน้ำผลไม้ในกระเพาะอาหารของคุณ สามารถสลายโปรตีนได้ แต่ไม่สามารถย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตได้ ลำดับของกรดอะมิโนทำให้โปรตีนมีโครงสร้างและโครงสร้างให้โปรตีนทำหน้าที่