Protein

Komposisi kimia protein

Parameter kimia asas yang mentakrifkan kumpulan sebatian tertentu ialah komposisi kimianya. Menggunakan analisis unsur, ditentukan bahawa struktur setiap wakil kumpulan protein mengandungi karbon (50-55%), hidrogen (6-7%), oksigen (20-23%), nitrogen (12-19%), dan jumlah fosforus yang lebih kecil (0-6%) dan sulfur (0.2-3%).

Pengelasan protein kerana bentuk tiga dimensinya

Protein juga dikelaskan sebagai fibrillar dan globular, merujuk terus kepada bentuk tiga dimensinya. Protein fibrillar diperbuat daripada rantai polipeptida yang membentuk gentian panjang. Ia tahan dan tidak larut dalam air, dan oleh itu ia berfungsi sebagai bahan binaan untuk tisu struktur, contohnya tendon, kuku, kuku, tisu penghubung saluran darah dan otot. Wakil yang paling biasa kumpulan ini ialah kolagen dan kreatin, dan juga fibrinogen, elastin dan myosin. Protein globular atau glomerular ialah molekul dalam bentuk padat terlipat, menyerupai sfera. Protein ini biasanya larut dengan baik dalam air dan berhijrah bebas di dalam sel. Struktur jenis ini adalah tipikal untuk kebanyakan enzim yang diketahui, hemoglobin, imunoglobulin, insulin dan ribonuklease. Penggunaan protein globular termasuk proses pengangkutan oksigen, tindak balas imun dan peraturan hormon dan enzim, termasuk metabolisme glukosa dan sintesis RNA.

Sifat amfoterik protein

Sebilangan besar sisa asid amino pengion yang terdapat dalam protein globular memberikan mereka sifat untuk bertindak dalam larutan seperti asid dan alkali. Ciri-ciri mereka bergantung kepada alam sekitar. Dalam larutan berasid, disebabkan oleh sejumlah besar ion hidrogen, pemisahan kumpulan berasid terbalik, menjadikan molekul protein sebagai kation. Walau bagaimanapun, dalam keadaan yang bertentangan, molekul adalah anion – dalam persekitaran alkali kumpulan alkali kehilangan cas elektrik mereka. Disebabkan oleh sifat dwi ini, protein boleh berpecah dalam dua cara – dengan cara berasid dan beralkali. Darjah pemisahan dan bilangan cas bergantung secara langsung pada pH dan jenis asid amino yang terdapat dalam struktur. Terdapat juga titik isoelektrik, iaitu pH persekitaran sedemikian di mana terdapat jumlah cas positif dan negatif yang sama, dan molekul protein menjadi zwitterion. Nilai ini adalah ciri untuk protein individu, dan memungkinkan untuk memisahkannya. Pada titik isoelektrik:

• nilai terkecil cas elektrik dan kekonduksian terendah diperhatikan,
• protein menunjukkan mobiliti paling rendah, dan oleh itu kebanyakannya memendakan atau bertukar menjadi sol/gel,
• sifat seperti: kelikatan, kapasiti bengkak, keterlarutan, tekanan osmotik adalah yang paling rendah.

Struktur protein

Kumpulan kompaun ini dicirikan oleh struktur yang sangat besar pada empat tahap yang berbeza. Ringkasnya, protein ialah urutan asid amino yang terikat. Ini adalah tahap paling asas susunan mereka – struktur utama. Struktur sekunder ialah susunan tetap tertentu, hasil daripada lenturan teras polipeptida, dan dengan itu daripada struktur tiga dimensinya. Selanjutnya, struktur tertier melibatkan pengelasan berdasarkan lipatan molekul ke dalam bentuk terakhirnya. Struktur kuaternari menerangkan pembentukan agregat yang lebih besar oleh molekul protein tertentu.

Enzim

Enzim ialah sekumpulan protein besar yang bertindak sebagai pemangkin dalam banyak tindak balas biologi. Mereka berbeza daripada pemangkin kimia yang digunakan makmal kerana tindakan khusus mereka. Lazimnya, satu enzim mampu memangkinkan hanya satu tindak balas hanya satu sebatian, dipanggil substrat. Sebagai contoh, sistem GI manusia mengandungi amilase, yang memangkinkan hidrolisis kanji kepada glukosa sahaja, dan tidak memangkinkan hidrolisis selulosa atau polisakarida lain. Terdapat juga enzim lain, seperti papain, bertindak pada keseluruhan kumpulan substrat, dalam kes ini memangkinkan hidrolisis pelbagai jenis ikatan peptida. Begitu juga dengan pemangkin kimia, enzim tidak mengganggu keseimbangan berterusan tindak balas, tetapi hanya menurunkan tenaga pengaktifan, yang mengakibatkan pecutan proses.

Denaturasi protein

Protein globular mempunyai struktur tertier yang diseimbangkan oleh interaksi intramolekul yang lemah. Sangat mudah untuk mengganggunya, contohnya dengan perubahan kecil dalam suhu atau pH. Ini, seterusnya, mengakibatkan denaturasi protein. Walau bagaimanapun, keadaan ini sangat invasif minimum sehingga ikatan kovalen tidak dipecahkan. Terima kasih kepada ini, struktur polipeptida utama tidak berubah. Walau bagaimanapun, struktur satu sama lain melakukannya, yang membawa kepada terbentang dari bentuk sfera dan mengubahnya menjadi berkas huru-hara. Namun begitu, terdapat faktor lain yang menyebabkan denaturasi protein, seperti sinaran UV, gegaran kuat, tekanan tinggi, dan beberapa faktor kimia, termasuk asid kuat dan garam logam berat. Denaturasi protein menyebabkan perubahan ketara dalam sifat fizikal dan kimianya . Keterlarutan mereka berkurangan secara drastik, yang boleh diperhatikan, cth semasa memasak telur: albumin terbentang dan menggumpal menjadi jisim putih yang tidak larut dalam bentuk protein dadih. Disebabkan oleh denaturasi, kebanyakan enzim kehilangan aktiviti biologinya, kerana struktur tertier utama dimusnahkan. Selepas denaturasi, aktiviti kumpulan kimia terdedah meningkat, sudut putaran satah cahaya terkutub meningkat, dan kerentanan terhadap enzim proteolitik meningkat. Biasanya, proses denaturasi tidak dapat dipulihkan, tetapi renaturasi spontan berlaku pada peringkat awal molekul terbentang. Enzim kemudian juga mendapatkan semula aktiviti biologi yang hilang sebelum ini. Berdasarkan pemerhatian ini dapat disimpulkan bahawa struktur tertier mereka kembali sepenuhnya kepada bentuk yang stabil.