Βιολογία Γ' Λυκείου: Πλήρης Οδηγός για το Α' Τεύχος

Πρωτεΐνες: Τα "εργαλεία" του κυττάρου

Οι πρωτεΐνες είναι τα πιο διαδεδομένα και πολυλειτουργικά μακρομόρια. Ακόμα και σε ένα απλό βακτήριο υπάρχουν εκατοντάδες διαφορετικές πρωτεΐνες!

Όλες οι πρωτεΐνες, από τον πιο μικρό ιό μέχρι τον άνθρωπο, κατασκευάζονται από την ίδια "πρώτη ύλη": 20 διαφορετικά αμινοξέα. Σκέψου το σαν το αλφάβητό μας - με 24 γράμματα φτιάχνουμε χιλιάδες λέξεις. Έτσι και τα 20 αμινοξέα μπορούν να δώσουν έναν τεράστιο αριθμό πρωτεϊνών.

Κάθε αμινοξύ έχει ένα σταθερό κομμάτι (αμινομάδα και καρβοξυλομάδα) και ένα μεταβλητό (την πλευρική ομάδα R). Όταν δύο αμινοξέα ενώνονται με πεπτιδικό δεσμό, φτιάχνουν διπεπτίδιο, τρία φτιάχνουν τριπεπτίδιο κ.ο.κ. Όταν τα αμινοξέα ξεπεράσουν τα 50, έχουμε πολυπεπτίδιο.

Σκέψου: Αν είχες 2 αμινοξέα και έφτιαχνες τριπεπτίδιο, θα είχες 2³ = 8 συνδυασμούς. Με 20 αμινοξέα για 100 θέσεις έχεις 20¹⁰⁰ πιθανότητες!

Τα τέσσερα επίπεδα οργάνωσης

Μόλις συντεθεί ένα πολυπεπτίδιο, δεν είναι έτοιμο να δουλέψει. Πρέπει να πάρει την τελική του διαμόρφωση στο χώρο.

Η πρωτοταγής δομή είναι η σειρά των αμινοξέων - σαν τις χάντρες σε ένα κολιέ. Η δευτεροταγής δομή είναι όταν η αλυσίδα αναδιπλώνεται σε ελικοειδή ή πτυχωτή μορφή.

Η τριτοταγής δομή σχηματίζεται όταν η αλυσίδα αναδιπλώνεται περαιτέρω στο χώρο, δημιουργώντας μια τρισδιάστατη μορφή. Τέλος, η τεταρτοταγής δομή προκύπτει όταν πολλές πολυπεπτιδικές αλυσίδες ενώνονται (όπως στην αιμοσφαιρίνη με τις 4 αλυσίδες της).

Οι δεσμοί μεταξύ των πλευρικών ομάδων R σταθεροποιούν όλη αυτή τη δομή και την κρατάνε σταθερή.

Προσοχή: Η πρωτοταγής δομή καθορίζει όλες τις υπόλοιπες! Αλλάζοντας έστω και ένα αμινοξύ, μπορεί να αλλάξει όλη η πρωτεΐνη.

Δομή = Λειτουργία

Στο ανθρώπινο σώμα υπάρχουν πάνω από 30.000 διαφορετικές πρωτεΐνες! Κάθε μια έχει τον δικό της ρόλο: η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει οξυγόνο, το κολλαγόνο δομεί τους ιστούς, τα ένζυμα επιταχύνουν τις αντιδράσεις.

Γιατί τόση ποικιλία; Η απάντηση βρίσκεται στη διαφορετική αλληλουχία αμινοξέων. Όταν αλλάζει η σειρά, αλλάζουν και οι δεσμοί που σχηματίζονται, άρα αλλάζει η τρισδιάστατη δομή, και τελικά η λειτουργία.

Οι πρωτεΐνες είναι όμως εύθραυστες. Όταν εκτεθούν σε υψηλή θερμοκρασία ή ακραίο pH, υφίστανται μετουσίωση - σπάζουν οι δεσμοί, καταστρέφεται η δομή και χάνουν τη λειτουργικότητά τους. Γι' αυτό το ασπράδι του αβγού από διαυγές γίνεται λευκό όταν το τηγανίζουμε!

Σημαντικό: Η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης καθορίζει τη λειτουργία της - αυτός είναι ο "χρυσός κανόνας"!

Κατηγορίες πρωτεϊνών

Οι πρωτεΐνες χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: δομικές και λειτουργικές. Οι δομικές αποτελούν το "σκελετό" των κυττάρων, ενώ οι λειτουργικές κάνουν τις διάφορες "δουλειές".

Στις λειτουργικές έχουμε: μεταφερούσες (όπως η αιμοσφαιρίνη), αμυντικές (όπως τα αντισώματα), συσταλτές (όπως η μυοσίνη στους μυς), αποθηκευτικές (όπως η καζεΐνη στο γάλα), ορμονικές (όπως η ινσουλίνη) και ενζυμικές.

Η μετουσίωση είναι μη αντιστρεπτή διαδικασία. Όταν μια πρωτεΐνη μετουσιωθεί, δεν μπορεί να επιστρέψει στην αρχική της κατάσταση. Γι' αυτό δεν μπορείς να "ξε-τηγανίσεις" ένα αβγό!

Περίεργο γεγονός: Ακόμα και το χτένισμα των μαλλιών στηρίζεται στη χημεία των πρωτεϊνών - η θερμότητα σπάει δεσμούς υδρογόνου στην κερατίνη!