Proteiner indgår i mange sammenhænge i kroppen. Næsten alle sammenhænge! Proteiner udgør skelettet i vores bindevæv og i vores celler fx nerveceller. De kan fungere som enzymer, der indgår i utallige processer i kroppen fx nedbrydningen af kulhydrater. De kan transportere andre molekyler som fx ilt. De kan fungere som receptorer, der opfanger signaler og giver dem videre til cellerne. Proteiner er også en vigtig del af vores immunforsvar. De indgår i så mange processer, at det er nødvendigt at forstå, hvordan et protein er bygget op, og hvad der giver det så mange forskelligartede funktioner. Viden om proteinets opbygning, giver også en baggrund for at forstå mange af de processer, som gør, at vi bliver syge og hvad man kan gøre for at påvirke de processer.
Aminosyrer:
Kroppens proteiner er opbygget af aminosyrer.
Som det fremgår af billedet, har aminosyren i den ene ende en aminogruppe og i den anden ende en syregruppe – heraf navnet aminosyre. Det, der gør aminosyrerne forskellige, er deres sidekæde (R). Sidekæden er blandt andet med til at bestemme, om aminosyren er vandopløselig eller fedtopløselig. Den er også med til at bestemme, hvordan aminosyren reagerer med andre ting i kroppen.
Der findes 20 forskellige aminosyrer, som kan indgå i opbygningen af et protein (proteinsyntesen). Derudover findes en række aminosyrer, som ikke indgår i proteinsyntesen, men derimod i andre sammenhænge.
8 af de 20 aminosyrer kan kroppen ikke selv danne, så de skal indtages med kosten, disse kaldes for essentielle aminosyrer. De sidste 12 kan enten optages gennem kosten, eller dannes af kroppen selv.
Hvis flere aminosyrer bindes til hinanden i en kæde, kaldes det et peptid. Amino-gruppen bindes til syrer-gruppen på en anden aminosyre med en såkaldt peptid-binding. Hvis flere end 50 aminosyrer bindes sammen i et sådan peptid, kan man kalde det et protein. De fleste proteiner er kæder af 100-5000 aminosyrer.
Større strukturer:
Sammensætningen (og rækkefølgen) af aminosyrer i en peptidkæde er afgørende for, hvordan kæden vil folde. Foldningen sker fordi aminosyrer fra et sted i kæden kommer i kontakt med aminosyrer fra et andet sted i kæden, disse kan herefter binde sig til hinanden, hvorved at kæden bliver låst i en bestemt stilling. Kæden er dog ikke mere låst, end at bindingerne kan blive brudt igen.
[animation her]
Foldningen har betydning for, hvordan proteinet virker, da den f.eks. er med til at danne proteinets active site. Et active site kan være der, hvor et signalstof binder til en receptor. Det kan også være det sted, hvor en ion kan komme igennem en ion-kanal. Det er proteinets foldning, der ligger til grund for, at en kanal kan være selektiv overfor enkelte ioner, såsom Ca2+-kanalerne i hjertemuskelcellerne, der er selektive over for Ca2+.
Det næste afsnit handler om, hvordan man inddeler proteinets struktur alt efter hvor meget man zoomer ind på proteinet. Jeg har valgt at tage det med, fordi man i fagliteraturen kan støde på det, hvis man prøver at blive klogere på et specifikke proteiner, dette kunne være en receptor, en kanal, et enzym, eller noget helt fjerde.
Når man taler om proteiners struktur, inddeler man det i primær-, sekundær-, tertiær- og kvarternær struktur:
Primær struktur:
Her taler man om rækkefølgen af aminosyrer i peptidkæden.
Sekundær struktur:
Her taler man om, at en lille del af peptidkæden danner en 3-dimensionel struktur. En lille del af peptidkæden kan enten sno sig som en spiral (α-helix) eller lægge sig side om side og danne en flade (β-sheet). Dette skyldes en interaktion mellem aminogrupper og syregrupper langs peptidkæden. Et protein kan indeholde mange af disse små strukturer.
Tertiær struktur:
Her taler man om peptidkædens samlede 3-dimensionelle struktur. Her vil kædens folder og kløfter være med til at danne f.eks. bindingssteder for andre molekyler/signalstoffer/ioner. Dette sker, fordi de forskellige sidegrupper i kæden tiltrækkes af hinanden, og på denne måde former kæden. Især vandopløseligheden er med til at forme peptidkæden.
Kvarternær struktur:
Her taler man om, at et protein kan bestå af flere peptidkæder, der bliver sat sammen til at danne et fuldt færdigt og funktionsdygtigt protein, dette kunne f.eks. være hæmoglobin, der består af 4 forskellige peptidkæder, der tilsammen danner det iltbærende protein i vores røde blodlegemer.
billedKilde: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Main_protein_structure_levels_en.svg
Optag af proteiner:
Proteiner optages gennem føden og nedbrydes herefter af forskellige proteaser. Proteaser er enzymer (proteiner), der kan klippe peptidbindinger over. Herved bliver proteinet delt i mindre og mindre peptidkæder, så de største kæder kun er på 3 aminosyrer. Nedbrydningen starter allerede i vores mavesæk, hvor mavesyren er med til at ”udfolde” proteinet, så det bliver nemmere at klippe over, den lave pH fjerner nemlig de bindinger, der er med til at folde proteinet. I mavesækken bliver den første type protease også frigivet, resten frigives fra bugspytkirtlen. De små peptidkæder kan herefter optages af vores mave-tarm-kanal via specialiserede ”kanaler”. Inde i cellerne i mave-tarm-kanalen findes også proteaser, disse deler de små kæder yderligere, så de til sidst er enkelte aminosyrer. Aminosyrerne fordeles herefter til andre celler i kroppen via blodet, og kan herefter indgå i dannelsen af kroppens egne proteiner.
Dannelsen af peptidkæden sker ved hjælp af ribosomerne inde i vores celler. Her bliver aminosyrerne sat sammen en efter en ud fra en rækkefølge, der bestemmes af et specifikt gen, som sidder på vores DNA.
Der kan ske flere fejl i dannelsen af proteiner, som kan være med til at give sygdomme. Et eksempel på dette er Creutzfeldt-Jakobs sygdom, hvor et protein i neuronerne ikke bliver foldet rigtigt. Proteinet ophobes herefter i neuronet, der til sidst dør, hvilket på sigt vil medføre hjerneskade hos den ramte person.
Opsummering:
Proteiner er store molekyler, bygget af en lang kæde af aminosyrer. De er involveret i stort set alle processer i kroppen. Rækkefølgen af aminosyrer er afgørende for proteinets foldning og funktion. Aminosyrer har en syregruppe i den ene ende, og en aminogruppe i den anden ende, derudover har de en sidekæde. Det er denne, der gør aminosyrerne forskellige. Nogle aminosyrer kan kun optages gennem kosten, mens andre også kan dannes af kroppen selv. Viden om proteiner danner et godt grundlag, for at dykke dybere ned i kroppens fysiologi.
Hvis du vil vide mere:
Kemien: Dybere gennemgang af strukturen (Video).
Fordøjelsen: dybere gennemgang af fordøjelsen af proteiner (video)
Generelt om proteiner:
Til udarbejdelse til denne blogpost har jeg primært gjort brug af Biokemi af Vibeke Diness Borup.
Spørgsmål til opfølgning:
Hvilke tre overordnede grupper er en aminosyre opbygget af?
Nævn fire funktioner i kroppen som varetages af proteiner.
Hvordan får kroppen de aminosyrer, den skal bruge til at danne proteiner?
Beskriv kort de 4 struktur-niveauer (primær, sekundær, tertiær og kvarternær).
Giv et eksempel på en aminosyre (her skal du selv søge uden for artiklen).
