Proteini

Ukratko

Proteini (belančevine) predstavljaju za žive sisteme najznačajnije organske molekule, o čemu, uostalom, govori i sam njihov naziv – grč. proteus, što znači prvi, najvažniji. Teško je izdvojiti neku funkciju u organizmu ili ćeliji, a da se ona odvija bez pomoći proteina.

Struktura proteina

Primarna struktura

Izgrađeni su od, najčešće, velikog broja amino-kiselina koje se povezuju peptidnim vezama. Amino-kiselina sadrži tri grupe:

Aminokiselina

• amino grupu,
• karboksilnu i
• bočnu grupu (radikal ili R-ostatak).

Amino i karboksilna grupa su iste za sve aminokiseline, dok se bočne grupe razlikuju kod različitih aminokiselina (specifične su za svaku amino-kiselinu). Peptidna veza se obrazuje između dve amino-kiseline tako što se amino grupa jedne amino-kiseline i karboksilna grupa druge amino-kiseline povežu uz izdvajanje molekula vode. Kada se samo dve amino kiseline povežu peptidnom vezom obrazuje se dipeptid, a povezane tri amino kiseline daju tripeptid i tako redom.

Veliki broj amino-kiseline povezanih peptidnim vezama grade dugačke polipeptidne lance (poly =veći broj). Polipeptidni lanci predstavljaju polimere, dok su amino-kiseline monomeri. Preciznije rečeno, polipeptidni lanci se sastoje od ostataka amino-kiselina jer se molekuli vode prilikom obrazovanja peptidnih veza gube. Broj, vrsta i redosled amino-kiselina u polipeptidnom lancu predstavlja primarnu strukturu proteina. Ova struktura je određena genima. Svi proteini se grade kombinacijama 20 različitih amino-kiselina (20 amino-kiselina može se kombinovati na neograničen broj načina). Biljke su jedini organizmi sposobni da stvaraju sve neophodne amino-kiseline. Životinje i čovek mogu da sintetišu samo neke amino-kiseline, dok ostale moraju da unose hranom. Te amino-kiseline se nazivaju esencijalne (bitne). (Za čoveka esencijalne amino-kiseline su npr. arginin, valin, leucin idr.)

Za više podataka pogledati Aminokiseline

Sekundarna struktura

Svaki polipeptidni lanac dobija dalje određenu prostornu strukturu: sekundarnu, tercijarnu i kvatenernu. Sekundarna struktura se postiže obrazovanjem vodoničnih veza, savijanjem polipeptidnog lanca. Povezuju se N-H grupe iz jedne peptidne veze sa C=O grupom druge nesusedne peptidne veze, čime se postiže jedan od dva moguća oblika:

• alfa-spirala (zavojnica) koja se postiže povezivanjem svake četvrte aminokiseline u lancu vodoničnim vezama
• beta-ploča obrazuje se povezivanjem udaljenih delova polipeptidnog lanca vodoničnim vezama.

Često su u istom polipeptidnom lancu zastupljena oba ova oblika, a između njih se nalaze delovi koji nemaju strukturu, odnosno to su mesta manje stabilnosti lanca te se on tu dalje može da savija. Time dobija naredni nivo - tercijernu strukturu.

Tercijerna struktura

Postizanje tercijerne strukture polipeptidni lanac postaje biološki aktivan te se tek tada može nazvati protein. Savijanje polipeptida u neuređenim delovima postiže se određeni oblik prema kome se razlikuju dve osnovne vrste proteina:

• fibrilarni i
• globularni.

Fibrilarni proteini su izduženog, vlaknastog oblika, dok su globularni loptasti (kao zamršeno klupko). Većina enzima, hormona i antitela je globularne građe. U endoplazmatičnom retikulumu se formiraju tercijerne strukture proteina i dodaju um se lanci ugljenih hidrata (oligosaharida) u procesu glikozilacije

Kvaternerna struktura

Kvaternernu strukturu nemaju svi proteini, ali je veliki broj proteina ima. Prisutna je kod proteina koji se sastoje od dva ili više polipeptidnih lanaca. Svaki od lanaca ima svoju tercijernu strukturu i označavaju se kao subjedinice. Subjedinice međusobno interaguju i povezuju se što kao rezultat proteinu daje kvaternarnu strukturu. Primer tako složenog proteina jeste hemoglobin.

Obrada i usmeravanje kretanja proteina kroz ćeliju

Novosintetisani polipeptid ima sve amino-kiseline koje treba, ali još uvek ne može da obavlja određene funkcije u ćeliji. Na polipeptidima su često neophodne određene promene kako bi dostigli strukturu (sekundarnu, tercijernu, kvaternernu) neophodnu za obavljanje funkcija.

Pored toga proteini se obeležavaju kako bi stigli do tačnog odredišta u ćeliji ili iz nje bili izbačeni. Različiti proteini treba da stignu do različitih odredišta u ćeliji ili da budu izbačeni van ćelije. Za to obeležavanje najčešće se koriste amino-kiselinske sekvence.

Translacija svih proteina u eukariotskoj ćeliji počinje u citoplazmi (izuzev nekih proteina u mitohondrijama i hloroplastima). Kako translacija odmiče tako se korak po korak proverava da li je potrebno usmeriti ga na dugo odredište. Prvi korak dešava se odmah po otpočinjanju translacije. U ovom koraku se donosi odluka da li se translacija nastavlja u citoplazmi ili se protein šalje u endoplazmin retikulum gde će se ona nastaviti.

Podela

Proteini se, osim po obliku, mogu podeliti i prema sastavu na proste i složene. Prosti proteini se sastoje samo od aminokiselina, dok složeni pored proteinskog imaju i neki drugi deo (naziva se prostetična grupa). Tako je prostetična grupa u glikoproteinu šećer, a u lipoproteinu lipid.

Uloge proteina

Osim što izgrađuju ćeliju i njene delove, proteini obavljaju i sve osnovne funkcije u organizmu. Pobrojaćemo samo one najpoznatije:

• gradivni (strukturni) proteini daju ćeliji veličinu, oblik i učestvnuju u ćelijskim pokretima i međusobnom povezivanju ćelija; najpoznatiji su keratin (u koži), elastin (u ligamentima) i kolagen (u tetivama)
• regulatorni proteini, hormoni (grč. hormon = pokrenuti) imaju ulogu regulatora metabolizma; skoro da nema procesa u organizmu čoveka koji nije neposredno ili posredno pod uticajem jednog ili više hormona; izlučuju ih endokrine žlezde u krv, kojom dospevaju do organa na koji deluju; hormoni po hemijskom sastavu mogu biti proteini, derivati aminokiselina ili steroidi
• antitela su zaštitni (odbrambeni) proteini; ona stupaju u reakciju sa velikim molekulima koji su strani organizmu (antigeni) i sprečavaju njihovo delovanje; antigen može da bude neka bakterija, virus ili otrov;
• enzimi su biološki katalizatori; svi enzimi su proteini

Za više podataka pogledati Enzimi

• transportni proteini su sposobni da vežu određene molekule i da ih prenose kroz ćelijske membrane ili krv; tako hemoglobin prenosi kiseonik od pluća do svih tkiva, a u suprotnom pravcu prenosi ugljen-dioksid; albumin iz krvne plazme prenosi masne kiseline;
• kontraktilni proteini su osnovni elementi u mišićnim ćelijama kojima se postiže kontrakcija (skraćivanje), kao što su aktin i miozin
• rezervni proteini se nagomilavanju u semenima i jajima i imaju ulogu skladišta aminokiselina koje se koriste za rast i razvoj embriona.

Za više podataka pogledati Proteini ćelijske membrane

Literatura

• Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001
• Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
• Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
• Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, *Grafopan, Beograd, 2001
• Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998.

Snežana Trifunović, dipl. biolog