Proteine

Analiza elementara a proteinelor a fost facuta de chimistul Gerardus Iohannes Mulder (1802-1882), extragandu-le din tesuturile animale si vegetale.Acesta le-a dat, in anul 1838, la sugestia fostului lui profesor J.J.Berzelius, numele de proteine, de la grecescul "proteinus" care inseamna primul, in prima linie.Mulder a publicat aceasta denumire in 1840 in limba olandeza, tradusa apoi si in limba franceza.

Proteinele intra in componenta tuturor celulelor, iau parte la formarea unor fermenti si intervin in desfasurarea tuturor proceselor vitale in organism : intra in structura unor hormoni; participa la formarea anticorpilor cu rolul de aparatori ai organismului impotriva toxinelor si microbilor acestora; intra in combinatii chimice cu substante chimice toxice, transformandu-le in substante netoxice; indeplinesc functia de transportoriformand diferite complexe (proteino-lipidic, proteino-glucidic, proteino-mineral, proteino-vitaminic, proteino-hidric si cu unele medicamente); participa la mentinerea echilibrului osmotic, la repartizarea apei si a substantelor dizolvate in ea in diferitele parti ale organsimului; pot fi arse in organism cu scop energetic, 1g de proteine eliberand 4 kcalorii.

Ca aspect la microscop, proteinele sunt subtiri, ca niste bastonase gelatinoase.In organele animale apar sub forma de muschi,piele,par.Ele se gasesc si in plante,in cantitati mai mici.Toate sunt amestecuri de compusi complecsi, continand carbon, hidrogen, azot, oxigen, uneori fosfor, fier, iar de multe ori sulf.Proteinele sunt principalii constituenti ai corpului animalelor.S-a demonstrate ca proteinele constituie partea cea mai insemnata din substanta uscata a celulelor. In corpul omenesc 15 % din greutate se datoreaza proteinelor.

De asemenea, proteinele sunt produsii naturali cu structura macromoleculara care se transforma prin hidroliza in L-amino-acizi.Proteinele care asigura functiuni se bucura de proprietatea neintalnita la alte combinatii, specificitatea.Proteinele diferitelor specii de animale si vegetale sunt tipice pentru aceste specii si se deosebesc de proteinele altor specii, in timp ce, de exemplu amidonul, glicogenul si grasimile nu difera decat putin de o specie la alta.Deci numarul proteinelor care care se observa in natura este destul de mare.

GENERALITATI

Sinteza proteinelor

Biosinteza

La nivelul ribozomilor se realizeaza translatia informatiei genetice de la ARNm in lantul polipeptidic.In nucleu ARN m copiaza informatia genetica de la ADN nuclear iar apoi migreaza in citoplasma.Fiecare molecula de ARNt poseda la mijlocul lantului sau un anticodon a caror 3 baze consecutive se pot asocia prin legaturi de hidrogen cu 3 baze complementare de un codon ARNm.Pe baza acestui anticodon aminoacizii vor fi pozitionati conform mesajului genetic din ARNm. Aceasta pozitionare a aminoacil-ARNt se realizeaza la suprafata ribozomului la nivelul a 2 locusuri stereospecifice:locul"P"(peptidil) si locul "A" (aminoacil), situate la suprafata subunitatilor .

Biosinteza proteinelor este un proces prin care fiecare celula isi sintetizeaza proteinele proprii, prin intermediul unui proces care include multe etape, sinteza incepind cu procesul de transcriptie si terminind cu procesul de translatie.Procesul desi similar, este diferit in functie de de celula: eucariota sau procariota.

Transcriptia

Procesul de transcriptie necesita prezenta unei singure molecule de ADN dublucatenar, numit ADN ,,sablon", molecula care intra in procesul de ,,initiere".Aici actioneaza enzima ARNpolimeraza, enzima care se leaga de o anumita regiune din molecula de ADN , regiune (denumita promoter) din care va incepe transcriptia.Pe masura ce ARN polimeraza se leaga de promoter, lanturile de ADN vor incepe sa se desfaca.Urmatorul proces in care intra ADN este procesul de elongatie (alungire a catenei).Pe masura ce ARN polimeraza se misca de-a lungul catenei de ADN, are loc sinteza ribonucleotidelor complementare (ARNm ARN mesager).Acest ARN dupa cum ii arata si numele se poate deplasa si in alte parti ale celulei cum ar fi reticulul endoplasmatic sau citoplasma.

Gruparea 5' se gaseste in capatul 5'final al moleculei de ARNm, si este format din guanosina grefata printr-o legatura de tip 5'- 5' de molecula de ARN prin intermediul unei legaturi trifosfat.Are loc aditia unei grupari 5', grupare dinucleotidica care are rolul de a asigura stabilitatea ARN si de a-l transforma in ARN matur.O secventa de aminoacizi este grefata in pozitia 3' terminala pentru protectie dar si pentru a sluji drept sablon pentru procesele urmatoare.Mai departe are loc formarea ARN, care este apoi utilizat in ribozomi pentru sinteza proteinelor.La procariote legarea ARN de ribosomi are loc dupa ce acesta este indepartat de nucleoid; in contrast la procariote acest proces are loc chiar in membrana nucleara si apoi translocat in citoplasma.Rata sintezei proteica poate ajunge la circa 20 aminoacizi la procariote, mult mai putin la eucariote.

Translatia

In timpul translatiei ARNm transcris din ADN este decodat de ribozomi pentru sinteza proteinelor.Acest proces este divizat in 3 etape:

- Initierea

- Elongarea

- Faza terminala.

Ribozomul are situsu-ri de legare care permit altei molecule de ARNt (ARN de transfer), sase lege de o molecula de ARn m, proces insotit de prezenta unui anticodon.Pe masura ce ribozomul migreaza de-a lungul moleculei ded ARNm (un codon o data) o alta molecula de ARNt este atasata ARNm.Are loc eliberarea ARNt primar, iar aminoacidul care este atasat de acesta este legat de ARNt secundar, care il leaga de o alta molecula de aminoacid.Transloactia continua pe masura ce lantul de aminoacid este format.La un moment dat apare un codon de stop, o secventa formata din 3 nucleotide (UAG, UAA), care semnaleaza sfirsitul lantului proteic.Chiar dupa termminarea translatiei lanturile proteice pot suferi modificari post-translationale si plierea lantului proteic, responsabila de structura secundara si cea tertiara.Modificarile post-translationale se refera la posibilitatea formarii de legaturi disulfidice, sau de atasarea la scheletul proteic a diferite grupari ci rol biochimic: acetat, fosfat etc.

Procesul de sinteza chimica poate avea loc in laborator , dar pentru lanturi mici de proteine.O serie de reactii chimice cunoscute sub denumirea de sinteza peptidelor,permit producerea de cantitati mari de proteine.Prin sinteza chimica se permite introducerea in lantul proteic a aminoacizilor ne-naturali, atasarea de exemplu a unor grupari fluorescente.Metodele sunt utilizate in biochimie si in biologia celulei Sinteza are la baza cuplarea gruparii carboxil -COOH (carbon terminus) cu gruparea -amino -NH2 (segmentul N terminus). Se cunosc 2 metode de sinteza pe