Proteiini

Wikipedia

Myoglobiinin 3D-rakenne, jossa on eri väreillä kuvattu alfaheeliksit. Tämän proteiinin rakenne saatiin selville röntgenkristallografian avulla.

Proteiini eli valkuaisaine on yhdestä tai useammasta aminohappoketjusta koostuva orgaaninen yhdiste. Proteiineja muodostavia aminohappoja tunnetaan 22, joista 2 tuoreinta löydöstä esiintyvät vain yhdellä mikrobilla, molemmat eri lajilla. Aminohapot ovat sitoutuneet toisiinsa peptidisidoksin. Aminohappoketjuja kutsutaan myös polypeptideiksi. Muutaman aminohapon ketju on oligopeptidi. Aminohappoketjujen katsotaan aina alkavan siitä päästä, jossa on vapaa aminoryhmä ja loppuvan päähän, jossa on vapaa karboksyyliryhmä.

Proteiinit ovat kaikkien solujen rakennusainetta ja välttämättömiä elintoiminnoille. Proteiineja tarvitaan elimistössä sen typpi-, neste-, happo-, emäs- sekä kaliumin ja natriumin tasapainon ylläpitämiseen. Proteiinit mahdollistavat solujen liikkumisen, yhteenliittämisen, signaalivälityksen ja immuunipuolustuksen. Ne myös säätelevät geenejä eli toimivat transkriptiotekijöinä. Jotkin proteiinit toimivat entsyymeinä. Proteiineja muodostuu elimistössä DNA:n koodaamina aminohapoista.

Proteiinit ovat myös tärkeitä ravintoaineita. Proteiinien ravitsemuksellinen laatu määritellään sen sisältämien aminohappojen mukaan. Lihaproteiinin laatu on hyvä, koska se sisältää kaikkia kahdeksaa aikuiselle ihmiselle välttämätöntä aminohappoa, joita aikuisen ihmisen elimistö ei pysty itse tuottamaan. Liiallinen proteiinien syönti voi rasittaa munuaisia ja aiheuttaa kehon kuivumista.

Proteiinit löysi Jöns Jacob Berzelius vuonna 1838.

[muokkaa] Rakenne

Proteiinien rakennetta luokitellaan neljästä näkökulmasta:

Primäärinen rakenne on aminohappojen järjestys. Aminohapot liittyvät toisiinsa peptidisidoksin.
Sekundaarisella rakenteella viitataan muun muassa proteiinin muotoon vaikuttaviin rikkisiltoihin ja vetysidoksiin. Tunnetuimmat sekundaarirakenteet ovat α-kierteet (helix) ja β-laskokset (lamelli). α-helix on yleinen rakenne pallomaisilla eli globulaarisilla proteiineilla.
Tertiäärinen rakenne tarkoittaa proteiinin avaruudellista rakennetta kokonaisuudessaan. Tertiäärirakenteen muodostumiselle tärkeitä ovat etenkin vetysidokset ja rikkisillat. Proteiinin denaturoituessa lämpötilan tai kemikaalin vaikutuksesta tertiäärirakenne hajoaa.
Kvaternaarinen rakenne tarkoittaa usean aminohappoketjun ryhmittymää. Esim. hemoglobiini on neljän yhteenliittyneen proteiinin muodostama tetrameeri.

Edellä mainittujen rakenteiden lisäksi löyhempänä rakenteena voidaan pitää erilaisia proteiinien muodostamia toiminnallisia komplekseja, kuten DNA:n replikaatiosta vastaava kompleksi. Kompleksin osat ovat erillisiä proteiineja.

Proteiinit ovat niin pieniä, ettei niiden rakennetta voida tutkia tavallisella valomikroskoopilla. Proteiinien tai proteiinikompleksien karkea rakenne voidaan selvittää elektronikryomikroskopialla. Proteiinien atomitason rakenne saadaan selville röntgenkristallografialla tai NMR:llä. Proteiinien röntgenkristallografista tutkimusta varten proteiini on kiteytettävä, mikä on usein työlästä ja vaikeaa. Kiteytetyn proteiinin muoto voi lisäksi olla erilainen kuin luonnollisessa tilassa. NMR-tekniikassa proteiinit ovat vapaita liikkumaan toisin kuin kiteessä, mutta sillä saadaan selville vain pienten proteiinien tai peptidien rakenne tarkasti. Rakennetta voidaan myös estimoida erilaisten ohjelmien avulla, kun aminohapposekvenssi tunnetaan.

Proteiinien kolmiulotteiset rakenteet tallennetaan Protein Data Bank -tietokantaan.