Les protéines sont des polymères biologiques à structure complexe. Ils ont un poids moléculaire élevé et sont constitués d'acides aminés, de groupements prosthétiques représentés par des vitamines, des inclusions lipidiques et glucidiques. Les protéines contenant des glucides, des vitamines, des métaux ou des lipides sont dites complexes. Les protéines simples sont constituées uniquement d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques.
Peptides
Quelle que soit la structure d'une substance, les monomères des protéines sont des acides aminés. Ils forment la chaîne polypeptidique de base, à partir de laquelle se forme ensuite la structure fibrillaire ou globulaire de la protéine. Dans le même temps, les protéines ne peuvent être synthétisées que dans les tissus vivants - dans les cellules végétales, bactériennes, fongiques, animales et autres.
Les seuls organismes qui ne peuvent pas combiner les monomères protéiques sont les virus et les protozoaires. Tous les autres sont capables de former des protéines structurelles. Mais quelles substances sont les monomères protéiques et comment se forment-ils ? Lisez à ce sujet et sur la biosynthèse des protéines, sur les polypeptides et la formation d'une structure protéique complexe, sur les acides aminés et leurs propriétés.ci-dessous.
Le seul monomère d'une molécule de protéine est n'importe quel acide alpha-aminé. Une protéine est un polypeptide, une chaîne d'acides aminés liés. Selon le nombre d'acides aminés impliqués dans sa formation, des dipeptides (2 résidus), des tripeptides (3), des oligopeptides (contient de 2 à 10 acides aminés) et des polypeptides (de nombreux acides aminés) sont isolés.
Examen de la structure des protéines
La structure des protéines peut être primaire, légèrement plus complexe - secondaire, encore plus complexe - tertiaire, et la plus complexe - quaternaire.
La structure primaire est une chaîne simple dans laquelle les monomères protéiques (acides aminés) sont reliés par une liaison peptidique (CO-NH). La structure secondaire est l'hélice alpha ou les plis bêta. Le tertiaire est une structure protéique tridimensionnelle encore plus compliquée, qui s'est formée à partir du secondaire en raison de la formation de liaisons covalentes, ioniques et hydrogène, ainsi que d'interactions hydrophobes.
La structure quaternaire est la plus complexe et est caractéristique des protéines réceptrices situées sur les membranes cellulaires. Il s'agit d'une structure supramoléculaire (domaine) formée à la suite de la combinaison de plusieurs molécules à structure tertiaire, complétées par des groupements glucidiques, lipidiques ou vitaminiques. Dans ce cas, comme dans le cas des structures primaires, secondaires et tertiaires, les monomères des protéines sont des acides alpha-aminés. Ils sont également reliés par des liaisons peptidiques. La seule différence est la complexité de la structure.
Acides aminés
Les seuls monomèresles molécules de protéines sont des acides aminés alpha. Il n'y en a que 20 et ils sont presque la base de la vie. Grâce à l'apparition de la liaison peptidique, la synthèse des protéines est devenue possible. Et la protéine elle-même a ensuite commencé à remplir des fonctions de formation de structure, de récepteur, enzymatique, de transport, de médiateur et d'autres fonctions. Grâce à cela, un organisme vivant fonctionne et est capable de se reproduire.
L'acide alpha-aminé lui-même est un acide carboxylique organique avec un groupe amino attaché à l'atome de carbone alpha. Ce dernier est situé à côté du groupe carboxyle. Dans ce cas, les monomères protéiques sont considérés comme des substances organiques dans lesquelles l'atome de carbone terminal porte à la fois un groupe amine et un groupe carboxyle.
Connexion des acides aminés dans les peptides et les protéines
Les acides aminés sont liés en dimères, trimères et polymères par une liaison peptidique. Il est formé par clivage d'un groupe hydroxyle (-OH) du site carboxyle d'un acide alpha-aminé et de l'hydrogène (-H) du groupe amino d'un autre acide alpha-aminé. À la suite de l'interaction, l'eau est séparée et un site C=O avec un électron libre près du carbone du résidu carboxyle reste à l'extrémité carboxyle. Dans le groupe amino d'un autre acide, il y a un résidu (NH) avec un radical libre existant au niveau de l'atome d'azote. Cela permet à deux radicaux d'être connectés pour former une liaison (CONH). C'est ce qu'on appelle le peptide.
Variantes d'acides aminés alpha
Il existe 23 acides alpha-aminés connus. Ils sontrépertorié comme: glycine, valine, alanine, isolecine, leucine, glutamate, aspartate, ornithine, thréonine, sérine, lysine, cystine, cystéine, phénylalanine, méthionine, tyrosine, proline, tryptophane, hydroxyproline, arginine, histidine, asparagine et glutamine. Selon qu'ils peuvent être synthétisés par le corps humain, ces acides aminés sont divisés en non essentiels et non essentiels.
Le concept d'acides aminés non essentiels et essentiels
Les produits de remplacement peuvent être synthétisés par le corps humain, tandis que l'essentiel ne doit provenir que de la nourriture. Dans le même temps, les acides essentiels et non essentiels sont importants pour la biosynthèse des protéines, car sans eux, la synthèse ne peut être achevée. Sans un acide aminé, même si tous les autres sont présents, il est impossible de construire exactement la protéine dont la cellule a besoin pour remplir ses fonctions.
Une erreur à l'une des étapes de la biosynthèse - et la protéine n'est plus adaptée, car elle ne pourra pas s'assembler dans la structure souhaitée en raison d'une violation des densités électroniques et des interactions interatomiques. Par conséquent, il est important pour une personne (et d'autres organismes) de consommer des aliments protéinés contenant des acides aminés essentiels. Leur absence dans les aliments entraîne un certain nombre de troubles du métabolisme des protéines.
Le processus de formation d'une liaison peptidique
Les seuls monomères des protéines sont les acides alpha-aminés. Ils se combinent progressivement en une chaîne polypeptidique dont la structure est pré-stockée dans le code génétique de l'ADN (ou de l'ARN, si la biosynthèse bactérienne est envisagée). Une protéine est une séquence stricte de résidus d'acides aminés. C'est une chaîne ordonnée dans un certainune structure qui exécute une fonction préprogrammée dans une cellule.
Séquence des étapes de la biosynthèse des protéines
Le processus de formation des protéines consiste en une chaîne d'étapes: réplication d'une section d'ADN (ou d'ARN), synthèse d'informations de type ARN, sa libération dans le cytoplasme de la cellule à partir du noyau, connexion avec le ribosome et la fixation progressive des résidus d'acides aminés qui sont fournis par l'ARN de transfert. Une substance qui est un monomère protéique participe à la réaction enzymatique d'élimination d'un groupe hydroxyle et d'un proton d'hydrogène, puis rejoint la chaîne polypeptidique en croissance.
Ainsi, une chaîne polypeptidique est obtenue, qui, déjà dans le réticulum endoplasmique cellulaire, est ordonnée dans une structure prédéterminée et complétée par un résidu glucidique ou lipidique, si nécessaire. C'est ce qu'on appelle le processus de "maturation" de la protéine, après quoi elle est envoyée par le système cellulaire de transport vers sa destination.
Fonctions des protéines synthétisées
Les monomères protéiques sont les acides aminés nécessaires à la construction de leur structure primaire. La structure secondaire, tertiaire et quaternaire est déjà formée par elle-même, bien qu'elle nécessite parfois également la participation d'enzymes et d'autres substances. Cependant, ils ne sont plus essentiels, bien qu'ils soient essentiels pour que les protéines remplissent leur fonction.
L'acide aminé, qui est un monomère protéique, peut avoir des sites de fixation pour les glucides, les métaux ou les vitamines. La formation d'une structure tertiaire ou quaternaire permet de trouver encore plus de places pour les groupes d'insertion. Cela vous permet de créer à partir dedérivé protéique qui joue le rôle d'enzyme, de récepteur, de transporteur de substances entrant ou sortant d'une cellule, d'immunoglobuline, de composant structurel d'une membrane ou d'un organite cellulaire, de protéine musculaire.
Les protéines, formées d'acides aminés, sont la seule base de la vie. Et aujourd'hui, on pense que la vie est apparue juste après l'apparition de l'acide aminé et à la suite de sa polymérisation. Après tout, c'est l'interaction intermoléculaire des protéines qui est le début de la vie, y compris la vie intelligente. Tous les autres processus biochimiques, y compris les processus énergétiques, sont nécessaires à la mise en œuvre de la biosynthèse des protéines et, par conséquent, à la poursuite de la vie.
