PROTEIN STRUKTUR: FUNGSI, CONTOH DAN CIRI - BIOLOGI - 2025

The struktur protein adalah protein utama hadir dalam semua sel-sel eukariot, sel-sel iaitu kedua-duanya adalah haiwan dan tumbuhan. Ini adalah bahagian struktur biologi yang sangat pelbagai seperti kulit, rambut, jaring labah-labah, sutera, tisu penghubung, dinding sel tumbuhan, dll.

Walaupun istilah "protein struktural" biasanya digunakan untuk merujuk kepada protein seperti kolagen, keratin, dan elastin, ada juga protein struktur intraselular penting yang menyumbang kepada pemeliharaan struktur dalaman sel.

Foto serat kolagen jenis I, kelas protein struktur (Sumber: Louisa Howard melalui Wikimedia Commons)

Protein ini, yang tergolong dalam sitoskeleton, juga mengendalikan lokasi subselular organel dan menyediakan mesin pengangkutan dan komunikasi di antara mereka.

Beberapa protein struktur telah dikaji secara terperinci dan memungkinkan pemahaman yang lebih besar mengenai struktur protein umum. Contohnya ialah fibroin sutera, kolagen dan lain-lain.

Dari kajian fibroin sutera, misalnya, struktur protein sekunder kepingan β-lipatan telah dijelaskan dan, dari kajian pertama yang dilakukan dengan kolagen, struktur sekunder triple helix disimpulkan.

Oleh itu, protein struktur penting dalam sel individu dan tisu yang mereka buat.

ciri-ciri

Fungsi protein struktural cukup pelbagai, dan, terutama sekali, bergantung pada jenis protein yang dimaksudkan. Namun, dapat dikatakan bahawa fungsi utamanya adalah untuk menjaga integriti struktur sel dan, dalam arti yang lebih luas, struktur tubuh.

Sejauh protein struktur tubuh, keratin, misalnya, mempunyai fungsi perlindungan dan perlindungan, pertahanan, pergerakan, antara lain.

Epidermis kulit mamalia dan haiwan lain mempunyai sebilangan besar filamen yang terdiri daripada keratin. Lapisan ini mempunyai fungsi dalam melindungi tubuh daripada pelbagai jenis tekanan atau faktor berbahaya.

Duri dan duri, serta tanduk dan paruh, cakar dan kuku, yang merupakan tisu keratin, mempunyai fungsi dalam perlindungan dan pertahanan tubuh.

Secara industri, bulu dan rambut banyak haiwan dieksploitasi untuk pembuatan pakaian dan jenis pakaian lain, yang mana ia mempunyai kepentingan tambahan, secara antroposentrik.

Protein struktur selular

Dari sudut pandang selular, protein struktur mempunyai fungsi transendental, kerana mereka membentuk kerangka dalaman yang memberikan setiap sel bentuk khasnya: sitoskeleton.

Sebagai sebahagian daripada sitoskeleton, protein struktur seperti aktin, tubulin, myosin dan lain-lain juga turut serta dalam fungsi pengangkutan dan komunikasi dalaman, serta dalam peristiwa mobiliti selular (dalam sel yang mampu bergerak).

Keberadaan silia dan flagela, misalnya, sangat bergantung pada protein struktur yang membentuk filamen tebal dan nipis, yang terdiri dari aktin dan tubulin.

Contoh protein struktur dan ciri-cirinya

Oleh kerana terdapat banyak kepelbagaian protein struktur, hanya contoh yang paling penting dan banyak di antara organisma eukariotik yang akan diberikan di bawah.

Bakteria dan prokariota lain, bersama dengan virus, juga mempunyai protein struktur penting dalam badan sel mereka, namun perhatian paling banyak tertumpu pada sel eukariotik.

-Aktin

Actin adalah protein yang membentuk filamen (filamen aktin) yang dikenali sebagai mikrofilamen. Mikrofilamen ini sangat penting dalam sitoskeleton semua sel eukariotik.

Filamen aktin adalah polimer heliks dua rantai. Struktur fleksibel ini berdiameter 5 hingga 9 nm dan disusun sebagai balok linier, rangkaian dua dimensi, atau gel tiga dimensi.

Aktin disebarkan ke seluruh sel, bagaimanapun, ia terutama tertumpu pada lapisan atau korteks yang melekat pada bahagian dalam membran plasma kerana ia merupakan bahagian asas sitoskeleton.

-Kolagen

Kolagen adalah protein yang terdapat pada haiwan dan banyak terdapat pada mamalia, yang mempunyai sekurang-kurangnya 20 gen yang berbeza yang menyandikan pelbagai bentuk protein ini yang dapat dijumpai di dalam tisu mereka.

Ia dijumpai terutamanya pada tulang, tendon, dan kulit, di mana ia terdiri lebih daripada 20% daripada jumlah protein mamalia (lebih tinggi daripada peratusan protein lain).

Dalam tisu penghubung di mana ia dijumpai, kolagen merupakan bahagian penting dari bahagian berserat dari matriks ekstraselular (yang juga terdiri daripada bahan asas), di mana ia membentuk serat elastik yang menyokong daya tegangan yang besar.

Struktur serat kolagen

Serat kolagen terdiri daripada subunit seragam molekul tropokolagen, yang panjangnya 280 nm dan diameter 1.5 nm. Setiap molekul tropocollagen terdiri daripada tiga rantai polipeptida yang dikenali sebagai rantai alfa, yang saling berkait seperti heliks tiga.

Setiap rantai alpha mempunyai sekitar 1000 residu asid amino, di mana glisin, prolin, hidroksiprolin, dan hidroksilisin sangat banyak (yang juga berlaku untuk protein struktur lain seperti keratin).

Bergantung pada jenis serat kolagen yang dipertimbangkan, ia terdapat di tempat yang berbeza dan mempunyai sifat dan fungsi yang berbeza. Ada yang khusus untuk tulang dan dentin, sementara yang lain adalah bahagian tulang rawan dan sebagainya.

-Keratin

Keratin adalah protein struktur keratinosit yang paling penting, salah satu jenis sel yang paling banyak terdapat pada epidermis. Ini adalah protein berserat yang tidak larut yang juga terdapat di dalam sel dan unsur banyak haiwan.

Selepas kolagen, keratin adalah protein kedua paling banyak dalam badan mamalia. Selain menjadi sebahagian besar lapisan kulit paling luar, ini adalah protein struktur utama rambut dan bulu, kuku, cakar dan kuku, bulu dan tanduk.

Secara semula jadi terdapat pelbagai jenis keratin (serupa dengan pelbagai jenis kolagen), yang mempunyai fungsi yang berbeza. Keratin alfa dan beta adalah yang paling terkenal. Yang pertama membentuk kuku, tanduk, duri dan epidermis mamalia, sementara yang kedua banyak terdapat pada paruh, sisik dan bulu reptilia dan burung.

-Elastin

Elastin, protein lain yang berasal dari haiwan, adalah komponen utama matriks ekstraselular dan mempunyai peranan penting dalam keanjalan dan ketahanan banyak tisu pada haiwan vertebrata.

Tisu ini merangkumi arteri, paru-paru, ligamen dan tendon, kulit, dan tulang rawan elastik.

Elastin merangkumi lebih daripada 80% serat elastik yang terdapat dalam matriks ekstraselular dan dikelilingi oleh mikrofibril yang terdiri daripada pelbagai makromolekul. Struktur matriks yang terdiri daripada serat ini berbeza antara tisu yang berbeza.

Di arteri, serat elastik ini menyusun diri dalam cincin sepusat di sekitar lumen arteri; Di paru-paru, serat elastin membentuk jaringan nipis ke seluruh organ, tertumpu di kawasan seperti bukaan alveoli.

Dalam tendon, serat elastin berorientasikan selari dengan organisasi tisu dan, dalam rawan elastik, mereka disusun dalam konfigurasi tiga dimensi yang serupa dengan sarang lebah.

-Extensines

Dinding sel tumbuhan terutamanya terdiri daripada selulosa, namun, beberapa protein yang berkaitan dengan struktur ini juga mempunyai kaitan dengan fungsi dan struktur.

Extensin adalah salah satu protein dinding yang paling terkenal dan dicirikan oleh urutan pentapetid berulang Ser- (Hyp) 4. Mereka kaya dengan residu asas seperti lisin, yang menyumbang kepada interaksi mereka dengan komponen lain di dinding sel.

Fungsinya ada kaitan dengan pengerasan atau pengukuhan dinding. Seperti protein struktur lain pada haiwan, pada tumbuhan terdapat pelbagai jenis ekstensin, yang dinyatakan oleh pelbagai jenis sel (tidak semua sel menghasilkan ekstensin).

Dalam kacang soya, misalnya, ekstensin dihasilkan oleh sel sclerenchyma, sementara pada tanaman tembakau telah ditunjukkan bahawa akar lateral mempunyai dua lapisan sel yang mengekspresikan protein ini.

-Lembaran

Organel selular juga mempunyai protein strukturnya sendiri, yang bertanggungjawab untuk menjaga bentuk, motilitas dan banyak proses fisiologi dan metabolik yang melekat pada mereka.

Kawasan dalam membran nuklear dikaitkan dengan struktur yang dikenali sebagai lamina nuklear, dan keduanya mempunyai komposisi protein yang sangat istimewa. Antara protein yang membentuk lamina nuklear adalah protein yang disebut laminae.

Lamina tergolong dalam kumpulan filamen pertengahan jenis V dan terdapat beberapa jenis, yang paling terkenal adalah A dan B. Protein ini dapat berinteraksi antara satu sama lain atau dengan unsur dalaman inti lain seperti protein matriks, kromatin dan membran nuklear dalaman.

Rujukan

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Penting. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Teks Atlas Histologi (edisi ke-2). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Gruenbaum, Y., Wilson, KL, Harel, A., Goldberg, M., & Cohen, M. (2000). Ulasan: Vitamin Nuklear - Protein Struktural dengan Fungsi Asas. Jurnal Biologi Struktur, 129, 313–323.
4. Keller, B. (1993). Protein Dinding Sel Struktural. Fisiologi Tumbuhan, 101, 1127-1130.
5. Mithieux, BSM, & Weiss, AS (2006). Elastin. Kemajuan dalam Protein Chemistry, 70, 437-461.
6. Sun, T., Shih, C., & Green, H. (1979). Sitoskeleton keratin dalam sel epitelium organ dalaman. Pro. Natl. Acad. Sci., 76 (6), 2813-2817.
7. Wang, B., Yang, W., McKittrick, J., & Meyers, MA (2016). Keratin: Struktur, sifat mekanik, kejadian dalam organisma biologi, dan usaha bioinspirasi. Kemajuan dalam Sains Bahan.