Le proteine sono una delle molecole organiche più abbondanti nei sistemi viventi e hanno una gamma incredibilmente diversificata di funzioni. Le proteine sono usate per:
- Costruire strutture all’interno delle cellule (come il citoscheletro)
- Regolare la produzione di altre proteine controllando sintesi proteica
- far Scorrere lungo il citoscheletro di provocare la contrazione muscolare
- il Trasporto di molecole attraverso la membrana cellulare
- accelerare le reazioni chimiche (enzimi)
- Agire come tossine
Ogni cella in un sistema vivente può contenere migliaia di proteine diverse, ognuna con una funzione unica. Le loro strutture, come le loro funzioni, variano notevolmente. Sono tutti, tuttavia, polimeri di amminoacidi, disposti in una sequenza lineare (Figura 1).
Le funzioni delle proteine sono molto diverse perché sono costituite da 20 diversi amminoacidi chimicamente distinti che formano lunghe catene e gli amminoacidi possono essere in qualsiasi ordine. La funzione della proteina dipende dalla forma della proteina. La forma di una proteina è determinata dall’ordine degli amminoacidi. Le proteine sono spesso centinaia di amminoacidi lunghi e possono avere forme molto complesse perché ci sono così tanti diversi ordini possibili per gli amminoacidi 20!
Contrariamente a quanto si possa credere, le proteine non sono tipicamente utilizzate come fonte di energia dalle cellule. Le proteine della vostra dieta sono suddivise in singoli amminoacidi che vengono riassemblati dai ribosomi in proteine di cui le vostre cellule hanno bisogno. I ribosomi non producono energia.
Le informazioni per produrre una proteina sono codificate nel DNA della cellula. Quando viene prodotta una proteina, viene prodotta una copia del DNA (chiamata mRNA) e questa copia viene trasportata in un ribosoma. I ribosomi leggono le informazioni contenute nell’mRNA e utilizzano tali informazioni per assemblare gli amminoacidi in una proteina. Se la proteina sta per essere utilizzato all’interno del citoplasma della cellula, il ribosoma che crea la proteina sarà free-floating nel citoplasma. Se la proteina sta per essere mirata al lisosoma, diventare un componente della membrana plasmatica, o essere secreto al di fuori della cellula, la proteina sarà sintetizzata da un ribosoma situato sul reticolo endoplasmatico ruvido (RER). Dopo essere stata sintetizzata, la proteina sarà trasportata in una vescicola dal RER alla faccia cis del Golgi (il lato rivolto verso l’interno della cellula). Mentre la proteina si muove attraverso il Golgi, può essere modificata. Una volta completata la proteina modificata finale, esce dal Golgi in una vescicola che germoglia dalla faccia trans. Da lì, la vescicola può essere mirata a un lisosoma o mirata alla membrana plasmatica. Se la vescicola si fonde con la membrana plasmatica, la proteina diventerà parte della membrana o verrà espulsa dalla cellula.
Insulina
L’insulina è un ormone proteico prodotto da cellule specifiche all’interno del pancreas chiamate cellule beta. Quando le cellule beta percepiscono che i livelli di glucosio (zucchero) nel sangue sono alti, producono proteine insuliniche e le secernono al di fuori delle cellule nel flusso sanguigno. L’insulina segnala alle cellule di assorbire lo zucchero dal flusso sanguigno. Le cellule non possono assorbire lo zucchero senza insulina. La proteina insulinica viene prima prodotta come una catena immatura e inattiva di aminoacidi (preproinsulina – Vedi Figura 4). Contiene una sequenza di segnale che si rivolge alla proteina immatura al reticolo endoplasmatico ruvido, dove si piega nella forma corretta. La sequenza di targeting viene quindi tagliata dalla catena aminoacidica per formare proinsulina. Questa proteina tagliata e piegata viene quindi spedita al Golgi all’interno di una vescicola. Nel Golgi, più aminoacidi (catena C) vengono tagliati fuori dalla proteina per produrre l’insulina matura finale. L’insulina matura viene conservata all’interno di vescicole speciali fino a quando non viene ricevuto un segnale per essere rilasciata nel flusso sanguigno.
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