The protein berserabut , juga dikenali sebagai scleroproteins, adalah kelas protein yang komponen struktur penting mana-mana sel hidup. Kolagen, elastin, keratin atau fibroin adalah contoh protein jenis ini.
Mereka memenuhi fungsi yang sangat pelbagai dan kompleks. Yang paling penting adalah perlindungan (seperti duri landak) atau sokongan (seperti yang menyediakan labah-labah dengan jaring yang mereka sendiri tenun dan yang membuat mereka digantung).
Struktur berulang fibroin sutera, protein berserat (Sumber: Sponk via Wikimedia Commons)
Protein berserat terdiri daripada rantai polipeptida yang diperpanjang sepenuhnya, yang disusun menjadi sejenis "serat" atau "tali" dengan daya tahan hebat. Protein ini secara mekanikal sangat kuat dan tidak larut dalam air.
Sebilangan besar komponen protein berserat adalah polimer asid amino berulang berturut-turut.
Kemanusiaan telah berusaha mencipta semula sifat protein berserabut dengan menggunakan alat bioteknologi yang berbeza, namun, untuk menjelaskan dengan tepat seperti itu, susunan setiap asid amino dalam rantai polipeptida bukanlah tugas yang mudah.
Struktur
Protein berserat mempunyai komposisi yang agak sederhana dalam strukturnya. Mereka umumnya terdiri dari tiga atau empat asid amino yang disatukan, yang diulang berkali-kali.
Maksudnya, jika protein terdiri daripada asid amino seperti lisin, arginin, dan triptofan, asid amino seterusnya yang akan mengikat triptofan akan kembali menjadi lisin, diikuti oleh arginin dan molekul triptofan yang lain, dan seterusnya.
Terdapat protein berserat yang mempunyai motif asid amino yang jaraknya dua atau tiga asid amino yang berbeza selain motif berulang urutannya dan, dalam protein lain, urutan asid amino boleh berubah-ubah, dengan 10 atau 15 asid amino yang berbeza.
Struktur banyak protein berserat telah dicirikan oleh teknik kristalografi sinar-X dan dengan kaedah resonans magnetik nuklear. Berkat ini, protein berbentuk serat, tubular, laminar, spiral, berbentuk seperti "corong", dan lain-lain telah diperincikan.
Setiap polipeptida corak ulangan unik membentuk helai dan setiap helai adalah satu daripada beratus-ratus unit yang membentuk ultrastruktur "protein berserat." Secara amnya, setiap filamen disusun secara heliks antara satu sama lain.
ciri-ciri
Oleh kerana rangkaian serat yang membentuk protein berserat, fungsi utamanya terdiri dari bahan struktur untuk sokongan, rintangan dan perlindungan untuk tisu-tisu organisma hidup yang berbeza.
Struktur pelindung yang terdiri daripada protein berserat dapat melindungi organ vital vertebrata daripada kejutan mekanikal, keadaan cuaca buruk, atau serangan oleh pemangsa.
Tahap pengkhususan protein berserat adalah unik dalam kerajaan haiwan. Jaring labah-labah, misalnya, adalah kain sokongan penting untuk cara hidup labah-labah memimpin. Bahan ini mempunyai kekuatan dan kelenturan yang unik.
Begitu banyak, sehingga kini banyak bahan sintetik cuba mencipta fleksibiliti dan ketahanan jaring labah-labah, bahkan menggunakan organisma transgenik untuk mensintesis bahan ini menggunakan alat bioteknologi. Namun, harus diingat bahawa kejayaan yang diharapkan belum dapat dicapai.
Sifat penting yang dimiliki protein berserabut adalah mereka membenarkan hubungan antara tisu haiwan vertebrata yang berlainan.
Selain itu, sifat serbaguna protein ini membolehkan organisma hidup mencipta bahan yang menggabungkan kekuatan dan kelenturan. Dalam banyak kes inilah yang menjadi komponen penting untuk pergerakan otot pada vertebrata.
Contoh protein berserat
Kolagen
Ini adalah protein yang berasal dari haiwan dan mungkin merupakan salah satu yang paling banyak terdapat dalam tubuh haiwan vertebrata, kerana ia terdiri daripada sebahagian besar tisu penghubung. Kolagen terkenal dengan sifatnya yang kuat, boleh diperpanjang, tidak larut dan kimia tidak lengai.
Struktur molekul kolagen, protein berserat yang berasal dari haiwan (Sumber: Nevit Dilmen melalui Wikimedia Commons)
Kebanyakannya terdiri dari kulit, kornea, cakera intervertebral, tendon dan saluran darah. Serat kolagen terdiri daripada heliks tiga selari yang hampir satu pertiga daripada glisin asid amino.
Protein ini membentuk struktur yang dikenali sebagai "kolagen mikrofibril", yang terdiri daripada penyatuan beberapa helai tiga kolagen bersama-sama.
Elastin
Seperti kolagen, elastin adalah protein yang merupakan sebahagian daripada tisu penghubung. Namun, tidak seperti yang pertama, ia memberikan keanjalan pada tisu, bukannya daya tahan.
Serat elastin terdiri dari asam amino valin, prolin, dan glisin. Asid amino ini sangat hidrofobik dan telah ditentukan bahawa keanjalan protein berserat ini disebabkan oleh interaksi elektrostatik dalam strukturnya.
Elastin banyak terdapat dalam tisu yang secara intensif menjalani kitaran pelanjutan dan relaksasi. Pada vertebrata terdapat di arteri, ligamen, paru-paru, dan kulit.
Keratin
Keratin adalah protein yang terdapat pada lapisan ectodermal haiwan vertebrata. Protein ini membentuk struktur penting seperti rambut, kuku, duri, bulu, tanduk, antara lain.
Keratin boleh terdiri daripada α-keratin atau β-keratin. A-keratin jauh lebih kaku daripada β-keratin. Ini kerana α-keratin terdiri dari α-heliks, yang kaya dengan asam amino sistein, yang memiliki kemampuan untuk membentuk jembatan disulfida dengan asid amino lain yang sama.
Dalam β-keratin, sebaliknya, ia disusun dalam bahagian asid amino polar dan apolar yang lebih besar, yang dapat membentuk ikatan hidrogen dan disusun menjadi kepingan β yang dilipat. Ini bermaksud strukturnya kurang tahan.
Fibroin
Ini adalah protein yang membentuk jaring labah-labah dan benang yang dihasilkan oleh ulat sutera. Benang ini terdiri daripada asid amino glisin, serin dan alanin.
Struktur protein ini disusun selembar β selari dengan orientasi filamen. Ciri ini memberikan ketahanan, kelenturan dan sedikit kemampuan untuk meregangkan.
Fibroin kurang larut dalam air dan memiliki kelenturan yang besar terhadap ketegaran yang besar yang disatukan oleh asid amino dalam struktur utamanya dan ke jambatan Vander Waals, yang terbentuk antara kumpulan asid amino sekunder.
Rujukan
- Bailey, K. (1948). Protein berserat sebagai komponen sistem biologi. Buletin perubatan Britain, 5 (4-5), 338-341.
- Huggins, ML (1943). Struktur Protein Serat. Ulasan Kimia, 32 (2), 195-218.
- Kaplan, DL (1998). Protein berserat-sutera sebagai sistem model. Kemerosotan dan Kestabilan Polimer, 59 (1-3), 25-32.
- Parry, DA, & Creamer, LK (1979). Protein berserat, aspek saintifik, perindustrian, dan perubatan. Dalam Persidangan Antarabangsa mengenai Fibrous Protein 1979: Massey University). Akhbar Akademik.
- Parry, DA, & Squire, JM (2005). Protein berserat: aspek struktur dan fungsi baru dinyatakan. Dalam Kemajuan dalam kimia protein (Jilid 70, hlm. 1-10). Akhbar Akademik.
- Schmitt, FO (1968). Protein berserat - organel saraf. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan Amerika Syarikat, 60 (4), 1092.
- Wang, X., Kim, HJ, Wong, C., Vepari, C., Matsumoto, A., & Kaplan, DL (2006). Protein berserat dan kejuruteraan tisu. Bahan hari ini, 9 (12), 44-53.