Proteini

Proteini spadaju među najvažnije molekule života. Mogu imati veoma različite funkcije u organizmu: kao ”građevinski materijal”, kao katalizatori hemijskih reakcija (enzimi), transporteri drugih supstanci, signalne supstance (hormoni) itd.
Proteini su polimeri koji su sačinjeni od 20-ak različitih monomera, aminokiselina.
Aminokiseline mogu da se vežu jedna sa drugom pomoću peptidnih veza, i da prave lančanu molekulu, koja se, ako je kratka (do ca 20 aminokiselina) naziva peptid, a ako je duža protein.

Struktura i kiralnost aminokiselina

Prirodne aminokiseline, i njihove strukture, možete naći ovdje:
http://www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/bio/amino-acids_en.html
Svaka linija predstavlja vezu između dva atoma ugljika. Atomi ugljika se znači nalaze na mjestima gdje se dvije linije spajaju. Atomi hidrogena obično nisu označeni, ali se podrazumjevaju, jer svaki atom ugljika ima četiri veze sa ostalim atomima.
Atom ugljika koji je povezan sa četiri jednostruke veze ima geometriju kao tetraedar, uglovi između veza su oko 109,5 stepeni. Ako je povezan sa četiri različita atoma/grupe atoma naziva se stereo-centar, i čini molekulu kiralnom. Malo više o kiralnosti i enanciomerima na:
http://www.cyberbulevar.com/forum/viewtopic.php?t=7605
Na strukturama aminokiselina možete vidjeti da su kiralne sve osim glycina, a isoleucin i treonin imaju po dva stereo centra. Broj mogućih enanciomera je 2^n, gdje je n broj stereo centara u molekuli.
Podebljane linije na strukturama označavaju da je veza orjentisana od papira/monitora prema nama, a isprekidana veza označava da je orjentisana od papira/monitora od nas. Ostatak molekule je u ravni papira/monitora. Ovo je uobičajen način crtanja apsolutne konfiguracije molekula. U pisanju se koristi konvencija D ili L koju je uveo Emil Fisher, kada pričamo o aminokiselinama i šećerima. Za većinu ostalih molekula se služi notacija R ili S (koju je između ostalih uveo Prelog) u označavanju konfiguracije molekula. Pravila u određivanju da li je konfiguracija D ili L odnosno R ili S su različita. U svakom slučaju, ako ih poznajemo, onda nam ovi nazivi tačno kazuju na koji se enanciomer misli (tj kakva je apsolutna konfiguracija molekule).
Sve amino kiseline koje se nalaze u proteinima imaju L-konfiguraciju. Neke D-amino kiseline su nađene u ćelijskim zidovima određenih bakterija, a koriste se i u nekim antibioticima.
Interesantno je pitanje zašto su u principu svi proteini sačinjeni samo od L-aminokiselina (tj njihova homokiralnost) i zašto baš L-enanciomera.
Jedna teorija je da ta asimetrija dolazi iz svemira. Po toj teoriji, aminokiseline se mogu sintetizirati na površini ledenih čestica, koje se sastoje od vode i drugih jednostavnih jedinjenja. Struktura kristala i/ili u ravni polarizovano svjetlo (plane polarised light, koje je otkriveno da postoji i u svemiru) induciraju asimetriju na napravljenu aminokiselinu.
Naučnici su pokušali da prilikom prirodne sinteze peptida inkorporiraju D-aminokiseline ali rezultat je bio zaustavljanje rasta peptidnog lanca.
Homokiralnost peptida i proteina igra veliku ulogu u njihovoj strukturi i funkciji.

Za Pulsara i ostale: o radu Meierhenrich-a  

Uwe J. Meierhenrich je u laboratoriju simulirao foto-reakcije na ledu kuji se sastoji od vode, metanola, amonijaka, ugljenmonoksida i ugljendioksida, pod temperaturom, pritiskom i UV zračenjem koje je raportirano da postoji u svemiru. Rezultat je bio mnoštvo sintetiziranih kompleksnih organskih molekula, između ostalih 16 različitih amino-kiselina i neke diaminokiseline.
Diaminokiseline (sa dvije amino-grupe, NH2) se od nekih smatraju potencijalno važnim za polimerizaciju aminokiselina u vremenu prije nastanka života, i kao građevinskih blokova za peptidne nukleinske kiseline (PNA, malo više o njima kasnije).
Meierhenrich se bavi i metodama analize organskih jedinjenja, i određivanja odnosa količine različitih enanciomera.
U analizama uzoraka materijala koji je došao na Zemlju sa meteoritima, u nekoliko slučajeva su se otkrile aminokiseline koje su došle na Zemlju iz svemira. Najpoznatiji takav meteorit je Murchison meteorit, koji je pao na Zemlju 28. sept 1969 blizu malog mjesta Murchison, 100 km sjeverno od Melburna. Materijal ovog meteorita je pokazao da sadrži raznolika organska jedinjenja, fulerene koje u sebi sadrže vanzemaljski helijum (o fulerenima više na http://www.cyberbulevar.com/forum/viewtopic.php?t=8901), različite aminokiseline, a nedavno je Meierhenrich otkrio da Murchison meteorit sadrži i diaminokiseline, i to obogaćene jednim enanciomerom.

Kasnije, u nastavku slijedi više o strukturi proteina, DNA, RNA i PNA