Proteini
- opisati građu i uloge proteina
- prepoznati namirnice koje sadrže proteine
- opisati uloge tri vrste molekula RNA u sintezi proteina
- opisati prepisivanje i prevođenje genskog koda
- objasniti povezanost uloge DNA sa strukturom proteina.
Uvod
Zašto se osobama koje žele povećati mišićnu masu preporuča veći unos proteina?
Navedite namirnice koje biste preporučili osobi koja želi povećati mišićnu masu te predložite dnevni jelovnik za tu osobu.
Građa proteina
Proteini ili bjelančevine izgrađeni su od aminokiselina.
Svaka aminokiselina ima na središnji ugljikov atom vezanu:
- amino-skupinu ()
- karboksilnu skupinu () i
- R-skupinu.
Postoji 20 različitih aminokiselina koje izgrađuju proteine i one se međusobno razlikuju upravo po R-skupini.
Građa proteina
Proteini ili bjelančevine izgrađeni su od aminokiselina.
Prisjetite se ranijeg znanja o bjelančevinama koristeći: DOS Kemija 8, modul: Organski spojevi i živi svijet, jedinica DOS- a: Bjelančevine.
Svaka aminokiselina ima na središnji ugljikov atom vezanu amino-skupinu () i karboksilnu skupinu (). Osim tih dviju skupina koje ima svaka aminokiselina, za središnji je ugljikov atom vezan atom vodika te R-skupina, tj. skupina po kojoj se aminokiseline međusobno razlikuju.
Postoji 20 različitih aminokiselina koje izgrađuju proteine i one se međusobno razlikuju upravo po R-skupini.
Aminokiseline se u lance spajaju peptidnim vezama. Proteini su građeni od velikog broja međusobno povezanih aminokiselina u dugačke lance.
Takve lance zovemo polipeptidnim lancima.
Aminokiseline se u lance spajaju peptidnim vezama tako da se amino-skupina jedne aminokiseline peptidnom vezom spaja s karboksilnom skupinom druge aminokiseline, pri čemu se oslobađa molekula vode.
Proteini su građeni od velikog broja međusobno povezanih aminokiselina u dugačke lance koje zovemo polipeptidnim lancima.
Genska poruka sadržana u molekulama DNA određuje specifičan slijed aminokiselina nekog proteina koji određuje njegov trodimenzionalni oblik.
Normalno djelovanje svakog proteina strogo ovisi o njegovoj strukturi.
Promjena u samo jednoj aminokiselini može poremetiti njegov oblik i ulogu.
Genska poruka sadržana u molekulama DNA određuje specifičan slijed aminokiselina nekog proteina koji određuje njegov trodimenzionalni oblik. Dugački polipeptidni lanci svijaju se kako se pojedine R-skupine privlače ili odbijaju te na kraju dobivaju stabilnu strukturu i postaju proteinom. Normalno djelovanje svakog proteina strogo ovisi o njegovoj strukturi, a promjena u samo jednoj aminokiselini može poremetiti njegov oblik i ulogu.
Uloge proteina
Proteini izgrađuju živa bića.
Naši mišići izgrađeni su od proteina čije nam kontrakcije omogućuju kretanje.
Proteini daju elastičnost našoj koži i kostima, a izgrađuju i našu kosu i nokte.
Proteini igraju važnu ulogu u zaštiti organizma od bolesti.
Bez proteina nema života jer proteini ubrzavaju kemijske reakcije u organizmu koje bi se bez njih presporo odvijale.
Takve proteine nazivamo enzimi ili biokatalizatori.
Uloge proteina
Velika raznolikost u građi proteina omogućuje proteinima brojne uloge u živim bićima.
Proteini izgrađuju živa bića. Naši mišići izgrađeni su od proteina čije nam kontrakcije omogućuju kretanje. Proteini daju elastičnost našoj koži i kostima, a izgrađuju i našu kosu i nokte.
Proteini igraju važnu ulogu i u zaštiti organizma od bolesti. Naime, protutijela koja nas brane od uzročnika bolesti su proteini po kemijskom sastavu.
Neki hormoni su također po kemijskom sastavu proteini i omogućuju koordinaciju tjelesnih aktivnosti.
Bez proteina nema života jer proteini ubrzavaju kemijske reakcije u organizmu koje bi se bez njih presporo odvijale. Takve proteine nazivamo enzimi ili biokatalizatori.
Različite uloge proteina
Enzimi
Enzimi su velika skupina proteina koji ubrzavaju i omogućuju kemijske reakcije u organizmima.
Enzimi djeluju na molekule koje zovemo supstrati.
Kemijski mijenjaju supstrate u nove molekule koje zovemo produkti.
Oni mogu razgraditi veće molekule na manje ili vezati više manjih molekula u veće.
Samo manji dio enzima dolazi u kontakt s molekulama supstrata koji nazivamo aktivno mjesto.
Aktivno mjesto na enzimu odgovorno je za ubrzavanje i omogućavanje kemijskih reakcija.
Enzimi
Enzimi su velika skupina proteina koji ubrzavaju i omogućuju kemijske reakcije u organizmima. Nazivamo ih još i biološkim katalizatorima ili biokatalizatorima.
Gotovo svi metabolički procesi u stanicama ovise o aktivnosti enzima i bez njih život ne bi bio moguć.
Enzimi djeluju na molekule koje zovemo supstrati i kemijski ih mijenjaju u nove molekule koje zovemo produkti. Oni mogu razgraditi veće molekule na manje ili vezati više manjih molekula u veće.
Samo manji dio enzima čini aktivno mjesto na koje se supstrat veže i ono je odgovorno za ubrzavanje i omogućavanje kemijskih reakcija. Supstrati moraju biti vrlo precizno orijentirani u aktivnom mjestu da bi došlo do reakcije, zato oblik enzima ima zadaću usmjeriti supstrat kako bi reakcija bila brža, a enzim učinkovit. Svaki enzim je specifičan, zbog svog karakterističnog oblika moći će primiti samo supstrate koji mu odgovaraju i zato kažemo da djeluju po principu ključ-brava.
Procese u kojima se veće molekule razgrađuju na manje zovemo kataboličkim procesima.
Takvim se reakcijama većinom oslobađamo energiju potrebnu za rad organizma.
Procesi u kojima se izgrađuje veća molekula zovu se anaboličkim procesima.
Učinkovitost enzima najviše ovisi o njihovom obliku i različitim uvjetima – pH vrijednosti i temperature.
Kiseline i lužine mogu reagirati s proteinim što može promijeniti njihov trodimenzionalni oblik.
Gubitak funkcionalnog oblika proteina nazivamo denaturacijom, nakon koje protein više ne može vršiti svoju ulogu.
Većina proteina denaturiraju pri temperaturama iznad 41°C, nakon čega gube oblik i funkciju.
- Za koju temperaturu tijela kažemo da je potencijalno smrtna za čovjeka?
Procese u organizmu u kojima se veće molekule razgrađuju na manje zovemo
Procesi u kojima se izgrađuje veća molekula zovu se
Učinkovitost
Svaki enzim zahtijeva posebne uvjete pH, primjerice probavni enzimi želudca aktivni su pri , što je razlog zašto nosimo korozivnu klorovodičnu kiselinu u svome tijelu.
Temperatura ima dvojaki utjecaj na biološke kemijske reakcije. Povišenjem temperature, molekule supstrata gibaju se ubrzano te lakše dospiju do enzima. Reakcija se zato ubrzava, ali samo do određene temperature. Većina proteina, pa tako i enzimi, denaturiraju pri temperaturama iznad 41°C, nakon čega gube oblik i funkciju.
Kuhanjem jajeta, proteini bjelanjka denaturiraju, zbog čega bjelanjak poprima netransparentnu bijelu boju, a kuhanjem mlijeka zbog denaturiranja mliječnih proteina na površini se javlja tanka bijela kožica.
Za koju temperaturu tijela kažemo da je potencijalno smrtna za čovjeka?
Sinteza proteina
Sinteza proteina događa se u dva koraka koje nazivamo
- transkripcija (prepisivanje) i
- translacija (prevođenje).
Transkripcija je prepisivanje genetske upute iz DNA u glasničku molekulu RNA ili mRNA (engl. messenger = glasnik).
Translacija je prevođenje redoslijeda dušičnih baza molekule mRNA u redoslijed aminokiselina u peptidu.
Sinteza proteina
Živa bića sama sintetiziraju svoje proteine, a kao gradivni elementi za izgradnju proteina potrebne su im aminokiseline do kojih dolaze prehranom. Prehranom unosimo proteine biljnog i životinjskog podrijetla koje probavni sustav razgrađuje na aminokiseline. Uputa za sintezu proteina svakog organizma zapisana je u njegovoj molekuli DNA jer redoslijed dušičnih baza molekule DNA određuje redoslijed aminokiselina u proteinu.
Sinteza proteina događa se u dva koraka, koje nazivamo transkripcija (prepisivanje) i translacija (prevođenje). Transkripcija je prepisivanje genetske upute iz DNA u glasničku molekulu RNA ili mRNA (engl. messenger = glasnik), a događa se u jezgri stanice. Na mjestu gdje se nalazi gen koji se prepisuje pucaju vodikove veze između dva lanca molekule DNA te jedan od lanaca služi kao kalup za sintezu mRNA. Genetska uputa prepisuje se prema pravilu komplementarnosti.
Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.
Želite li pokušati ponovo?
Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.
Želite li pokušati ponovo?
Uloga molekule mRNA je prijenos genetske upute iz jezgre do citoplazme gdje se nalaze ribosomi – stanične strukture na kojima dolazi do translacije. Translacija je prevođenje redoslijeda dušičnih baza molekule mRNA u redoslijed aminokiselina u peptidu. U ovaj proces uključene su transportne RNA ili kraće tRNA. Uloga tRNA je prijenos aminokiselina do ribosoma. Aminokiseline koje tRNA donose do ribosoma međusobno se spajaju peptidnim vezama dok ne nastane odgovarajući peptid.
Uz mRNA i tRNA u sintezu proteina uključena je i ribosomska RNA (rRNA) koja zajedno s proteinima izgrađuje ribosome.
Kako se čita genetski kod?
Proteine svih organizama izgrađuje 20 različitih aminokiselina.
Uputa za redoslijed tih aminokiselina zapisana je u molekuli DNA.
Molekula DNA izgrađena je od 4 različite dušične baze.
Jednu aminokiselinu određuju tri baze u DNA i one čine triplet baza.
Triplet baza u molekuli DNA naziva se genetski kod.
Triplet baza u mRNA naziva se kodon.
Triplet baza nastaje transkripcijom.
Kako se čita genetski kod?
Proteine svih organizama izgrađuje 20 različitih aminokiselina, a uputa za redoslijed tih aminokiselina zapisana je u molekuli DNA koja je izgrađena od 4 različite dušične baze. Kada bi jednu aminokiselinu određivala samo jedna ili dvije baze, ne bi bilo dovoljno kombinacija za svih 20 aminokiselina. Zato jednu aminokiselinu određuju tri baze u DNA i one čine triplet baza. Triplet baza u molekuli DNA naziva se genetski kod, a triplet baza u mRNA koja nastaje transkripcijom i komplementarna je kodu naziva se kodon.
Transportne molekule RNA na jednom kraju imaju vezanu aminokiselinu.
Na drugom kraju se nalaze tri baze koje su komplementarne kodonu i nazivamo ih antikodon.
Transportna RNA antikodonom prepoznaje odgovarajući kodon na mRNA.
Na taj način donosi odgovarajuću aminokiselinu do ribosoma prilikom translacije.
Transportne molekule RNA na jednom kraju imaju vezanu aminokiselinu, a na drugom kraju se nalaze tri baze koje su komplementarne kodonu i nazivamo ih antikodon. Transportna RNA antikodonom prepoznaje odgovarajući kodon na mRNA te na taj način donosi odgovarajuću aminokiselinu do ribosoma prilikom translacije.
Većina aminokiselina određena je s nekoliko različitih kodona. Sinteza proteina započinje uvijek sa START kodonom, koji je ujedno i šifra za aminokiselinu metionin (Met). Signal za kraj sinteze proteina jedan je od triju STOP kodona na molekuli mRNA jer STOP kodoni nemaju komplementarne antikodone na tRNA te na taj način zaustavljaju daljnje vezanje aminokiselina.
Genetski kod univerzalan je za sva živa bića, što znači da su isti kodoni šifre za iste aminokiseline u svim organizmima.
Tablica 1. Kodoni tripleti nukleotida i kratice aminokiselina koje se kodiraju
