タンパク質とその成分とは?

スマストロナルド/ウィキメディア・コモンズ/ CC BY 4.0

タンパク質は、細胞内で非常に重要な生体分子です。重量では、タンパク質は集合的に細胞の乾燥重量の主要な構成要素です。それらは、細胞サポートから細胞シグナル伝達および細胞運動まで、さまざまな機能に使用できます。タンパク質の例には、抗体、酵素、およびいくつかの種類のホルモン (インスリン) が含まれます。タンパク質には多くの多様な機能がありますが、通常、すべてのタンパク質は 20 個のアミノ酸の 1 つのセットから構成されています。これらのアミノ酸は、私たちが食べる植物や動物の食物から得られます。タンパク質が豊富な食品には、肉、豆、卵、ナッツなどがあります。

アミノ酸

多くの アミノ酸 次の構造特性があります。

4 つの異なる基に結合した炭素 (アルファ炭素):

• 水素原子 (H)
• カルボキシル基 (-COOH)
• アミノ基 (-NH₂)
• 「可変」グループ

通常、タンパク質を構成する 20 のアミノ酸のうち、「可変」グループがアミノ酸間の違いを決定します。すべてのアミノ酸には、水素原子、カルボキシル基、およびアミノ基結合があります。

アミノ酸鎖のアミノ酸の配列は、タンパク質の立体構造を決定します。アミノ酸配列は特定のタンパク質に固有であり、タンパク質の機能と作用機序を決定します。アミノ酸鎖のアミノ酸が 1 つでも変化すると、タンパク質の機能が変化し、病気につながる可能性があります。

重要ポイント：タンパク質

• タンパク質は、アミノ酸からなる有機ポリマーです。タンパク質の例 抗体、酵素、ホルモン、および コラーゲン .
• タンパク質には、構造のサポート、分子の貯蔵、化学反応促進剤、化学メッセンジャー、分子の輸送、筋肉の収縮など、数多くの機能があります。
• アミノ酸はペプチド結合によって連結され、ポリペプチド鎖を形成します。これらの鎖は、ねじれて 3D タンパク質形状を形成することができます。
• タンパク質には、球状タンパク質と繊維状タンパク質の 2 つのクラスがあります。球状タンパク質はコンパクトで可溶性ですが、繊維状タンパク質は伸長して不溶性です。
• タンパク質構造の 4 つのレベルは、一次、二次、三次、および四次構造です。タンパク質の構造は、その機能を決定します。
• タンパク質合成は、RNA テンプレートの遺伝子コードがタンパク質の生産のために翻訳される翻訳と呼ばれるプロセスによって発生します。

ポリペプチド鎖

アミノ酸は 脱水合成 ペプチド結合を形成します。多数のアミノ酸がペプチド結合で結合すると、 ポリペプチド鎖 形成されます。 1 つまたは複数のポリペプチド鎖がねじれて 3D 形状になり、タンパク質が形成されます。

ポリペプチド鎖にはある程度の柔軟性がありますが、構造が制限されています。これらの鎖には 2 つの末端があります。一方の末端はアミノ基で終結し、もう一方の末端はカルボキシル基で終結します。

ポリペプチド鎖のアミノ酸の順序は DNA によって決定されます。 DNA は RNA 転写物 (メッセンジャー RNA) に転写され、タンパク質鎖のアミノ酸の特定の順序を与えるように翻訳されます。このプロセスはタンパク質合成と呼ばれます。

タンパク質の構造

タンパク質分子には、球状タンパク質と繊維状タンパク質の 2 つの一般的なクラスがあります。球状タンパク質は、一般にコンパクトで、可溶性で、球形です。繊維状タンパク質は通常、伸長し、不溶性です。球状および繊維状タンパク質は、4 種類のタンパク質構造のうちの 1 つまたは複数を示す場合があります。 4つの構造タイプは、一次構造、二次構造、三次構造、および四次構造です。

タンパク質の構造は、その機能を決定します。たとえば、コラーゲンやケラチンなどの構造タンパク質は繊維状で糸状です。一方、ヘモグロビンのような球状タンパク質は折りたたまれてコンパクトです。に見られるヘモグロビン 赤血球 、酸素分子を結合する鉄含有タンパク質です。そのコンパクトな構造は、狭い血管を通過するのに理想的です。

タンパク質合成

タンパク質は、翻訳と呼ばれるプロセスを通じて体内で合成されます。翻訳は細胞質で行われ、DNA 転写中に組み立てられた遺伝子コードをタンパク質に変換します。リボソームと呼ばれる細胞構造は、これらの遺伝子コードをポリペプチド鎖に翻訳するのに役立ちます。ポリペプチド鎖は、完全に機能するタンパク質になる前に、いくつかの修飾を受けます。

有機ポリマー

生体高分子 すべての生物の存在に不可欠です。タンパク質に加えて、他の有機分子には次のものがあります。

• 炭水化物は、糖および糖誘導体を含む生体分子です。それらはエネルギーを提供するだけでなく、エネルギー貯蔵にも重要です。
• 核酸は、DNA や RNA を含む生体高分子であり、遺伝の継承に重要です。
• 脂質は、脂肪、油、ステロイド、およびワックスを含む有機化合物の多様なグループです。

ソース

• シュート、ローズマリー。 「脱水合成」解剖学および生理学のリソース、2012 年 3 月 13 日、http://apchute.com/dehydrat/dehydrat.html。
• Cooper, J.'Peptide Geometry Part. 2.' VSNS-PPS、1995 年 2 月 1 日、http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS95/course/3_geometry/index.html。