biologian periaatteet

proteiinit ovat yksi runsaimmista eliöstön orgaanisista molekyyleistä ja niillä on uskomattoman monipuolinen valikoima toimintoja. Proteiineja käytetään:

  • rakentaa solun sisällä olevia rakenteita (kuten sytoskeletonia)
  • säätelevät muiden proteiinien tuotantoa säätelemällä proteiinisynteesiä
  • liukuu sytoskeletonia pitkin aiheuttaen lihasten supistumista
  • Kuljetusmolekyylit solukalvon poikki
  • nopeuttavat kemiallisia reaktioita (entsyymejä)
  • toimivat toksiineina
  • jokainen elävän järjestelmän solu voi sisältää tuhansia erilaisia proteiineja, joilla kullakin on ainutlaatuinen tehtävä. Niiden rakenteet, kuten niiden toiminnot, vaihtelevat suuresti. Ne ovat kuitenkin kaikki aminohappojen polymeerejä, jotka on järjestetty lineaariseen sekvenssiin (Kuva 1).

    proteiinien tehtävät ovat hyvin erilaisia, koska ne koostuvat 20 erilaisesta kemiallisesti erillisestä aminohaposta, jotka muodostavat pitkiä ketjuja, ja aminohapot voivat olla missä järjestyksessä tahansa. Proteiinin toiminta riippuu proteiinin muodosta. Proteiinin muoto määräytyy aminohappojen järjestyksen mukaan. Proteiinit ovat usein satoja aminohappoja pitkiä ja niillä voi olla hyvin monimutkaisia muotoja, koska 20 aminohapolle on niin monia erilaisia järjestyksiä!

    Kuva 1 proteiinirakenne. Tämän kaavion yläosassa olevat värilliset pallot edustavat eri aminohappoja. Aminohapot ovat alayksiköitä, jotka ribosomi liittää yhteen muodostaen proteiinin. Tämä aminohappoketju taittuu sitten muodostaen monimutkaisen 3D-rakenteen. (Luotto: Lady of Hats Wikipediasta; public domain)

    toisin kuin ehkä luullaan, solut eivät tyypillisesti käytä proteiineja energianlähteenä. Ruokavaliosi proteiini hajoaa yksittäisiksi aminohapoiksi, jotka ribosomit kokoavat solujesi tarvitsemiksi proteiineiksi. Ribosomit eivät tuota energiaa.

    proteiineja sisältävät elintarvikkeet
    kuva 2 esimerkkejä elintarvikkeista, jotka sisältävät runsaasti proteiinia. (National Cancer Instituten” proteiini”on julkista tietoa)

    proteiinin tuottamiseen tarvittava tieto on koodattu solun DNA: han. Kun proteiinia tuotetaan, DNA: sta tehdään kopio (mRNA) ja tämä kopio kuljetetaan ribosomiin. Ribosomit lukevat mRNA: n tiedot ja käyttävät niitä aminohappojen kokoamiseen proteiiniksi. Jos proteiinia aiotaan käyttää solun sytoplasmassa, proteiinia muodostava ribosomi kelluu vapaasti sytoplasmassa. Jos proteiini aiotaan kohdistaa lysosomiin, siitä tulee osa plasmakalvoa tai se erittyy solun ulkopuolelle, proteiini syntetisoidaan ribosomilla, joka sijaitsee karkeassa endoplasmisessa retikulumissa (RER). Syntetisoinnin jälkeen proteiini kulkeutuu vesikkelissä RER: stä Golgin cis-pintaan (solun sisäpuolelle päin oleva puoli). Kun proteiini liikkuu Golgin läpi, sitä voidaan muokata. Kun lopullinen modifioitu proteiini on valmis, se poistuu golgista rakkulassa, joka nuputtaa transpintaa. Sieltä vesikkeli voidaan kohdistaa lysosomiin tai kohdistaa plasmakalvoon. Jos rakkula fuusioituu plasmakalvon kanssa, proteiini tulee osaksi kalvoa tai se poistuu solusta.

    kaavio eukaryoottisolusta, jonka organelleihin on merkitty
    kuva 3 kaavio eukaryoottisolusta. (Kuva: Mediran, Wikimedia. 14.8.2002)

    insuliini

    insuliini on proteiinihormoni, jota haiman sisällä olevat erityissolut eli beetasolut tuottavat. Kun beetasolut aistivat, että veren glukoosipitoisuus (sokeri) on korkea, ne tuottavat insuliiniproteiinia ja erittävät sitä solujen ulkopuolella verenkiertoon. Insuliini viestii solujen imevän sokeria verenkierrosta. Solut eivät pysty absorboimaan sokeria ilman insuliinia. Insuliiniproteiinista muodostuu ensin epäkypsä, inaktiivinen aminohappoketju (preproinsuliini – KS.Kuva 4). Se sisältää signaalijakson, joka kohdistaa kypsymättömän proteiinin karkeaan endoplasmaiseen verkkokalvoon, jossa se taittuu oikeaan muotoon. Tämän jälkeen kohdistussekvenssi katkaistaan aminohappoketjusta proinsuliinin muodostamiseksi. Tämä leikattu, taitettu proteiini kuljetetaan sitten golgiin vesikkelin sisällä. Golgissa proteiinista lohkotaan lisää aminohappoja (C-ketju), jotta saadaan lopullinen kypsä insuliini. Kypsä insuliini säilytetään erityisten rakkuloiden sisällä, kunnes saadaan signaali sen vapauttamiseksi verenkiertoon.

    kaavio insuliinin kypsymisestä
    Kuva 4 insuliinin kypsyminen. (Photo credit: Beta Cell Biology Consortium, Wikimedia. 2004. Tämä kuva on julkinen.

    ellei toisin mainita, tämän sivun kuvat on lisensoitu CC-BY 4.0 by Openstaxilla.

    Text adapted from: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. May 18, 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

    Vastaa

    Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.