Οι πρωτεΐνες είναι μακρομόρια, δηλαδή ιδιαίτερα μεγάλα μόρια, τα οποία αποτελούν τόσο δομικά συστατικά του οργανισμού, όσο και μόρια, που επιτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες, προκειμένου να εξασφαλισθούν οι μεταβολικές του ανάγκες.
Έτσι έχουμε πρωτεΐνες, οι οποίες είναι «ενσωματωμένες» στις δομές του οργανισμού και αποτελούν αναπόσπαστο στοιχείο των δομών αυτών. Ένα παράδειγμα τέτοιας πρωτεΐνης είναι το κολλαγόνο, το οποίο αποτελεί και την πρωτεΐνη, που απαντάται στη μεγαλύτερη αφθονία στα θηλαστικά, αντιστοιχώντας στο 25% με 35% της συνολικής ποσότητας πρωτεϊνών του σώματος. Το κολλαγόνο είναι το βασικό δομικό συστατικό όλων των ειδών συνδετικού ιστού του σώματος, δηλαδή του ιστού, που είναι «επιφορτισμένος» με τη στήριξη των δομών του σώματος, ενώ «περικλείει» και διάφορα ευαίσθητα όργανα προστατεύοντάς τα.
Έχουμε όμως και λειτουργικές πρωτεΐνες, όπως είναι τα διάφορα ένζυμα, τα οποία συνδράμουν με τις διάφορες δράσεις τους στη διεκπεραίωση μεγάλου αριθμού χημικών αντιδράσεων, που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση του οργανισμού στη ζωή, αλλά και για την ανάπτυξη αυτού.
Τι είναι τα αμινοξέα;
Τα δομικά συστατικά των πρωτεϊνών ονομάζονται αμινοξέα. Τα αμινοξέα ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν αλυσίδες, που ονομάζονται πεπτίδια. Μία πρωτεΐνη ενδέχεται να αποτελείται από μόνον ένα πεπτίδιο, ενώ υπάρχουν και (πιο πολύπλοκες στη δομή τους) πρωτεΐνες, που αποτελούνται από πλέον του ενός πεπτιδίου.
Η πρωτεΐνη στην τελική λειτουργική της μορφή ενδέχεται πλέον των πεπτιδίων να περιλαμβάνει και άλλα μόρια. Για παράδειγμα, στην παρακάτω εικόνα διακρίνουμε τη δομή της η Αιμοσφαιρίνης Α (αιμοσφαιρίνη άλφα – Hemoglobin A/ HbA).
Η Αιμοσφαιρίνη Α είναι μία λειτουργική πρωτεΐνη, η οποία εντοπίζεται εντός των κυττάρων του αίματος, που ονομάζονται ερυθρά αιμοσφαίρια. Δια της Αιμοσφαιρίνης Α μεταφέρεται το οξυγόνο από τους πνεύμονες, στους ιστούς και το διοξείδιο του άνθρακος από τους ιστούς, στους πνεύμονες. Η πρωτεΐνη αυτή αποτελείται από τέσσερεις πεπτιδικές αλυσίδες – δύο πεπτιδικές αλυσίδες τύπου «α» (άλφα) και δύο τύπου «β» (βήτα) – η κάθε μία εκ των οποίων είναι συνδεδεμένη με ένα μόριο μίας χημικής ένωσης, που ονομάζεται αίμη και περιέχει σίδηρο.
Υπάρχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα, τα οποία συνδυαζόμενα μεταξύ τους δημιουργούν τις διάφορες πρωτεΐνες του σώματος.
Ως βασικά αμινοξέα (ή αλλιώς απαραίτητα αμινοξέα) χαρακτηρίζονται τα αμινοξέα, που θα πρέπει να λάβει ένας οργανισμός με τη διατροφή του, σε αντίθεση με τα μη βασικά αμινοξέα (ή αλλιώς μη απαραίτητα αμινοξέα), τα οποία μπορούν να συντεθούν από τον ίδιο τον οργανισμό.
Τι είναι η αλληλουχία των αμινοξέων και γιατί είναι σημαντική;
Έκαστη πρωτεΐνη αποτελείται από πεπτίδια, τα αμινοξέα των οποίων έχουν συγκεκριμένη αλληλουχία. Δηλαδή η σειρά, με την οποία απαντώνται τα αμινοξέα πάνω σε κάθε πεπτίδιο είναι μοναδική για το συγκεκριμένο πεπτίδιο και δεν συναντάται σε κανένα άλλο πεπτίδιο.
Η αλλαγή ακόμα και ενός μόνον αμινοξέως πάνω σε μία πεπτιδική αλυσίδα επηρεάζει σημαντικότατα τη λειτουργικότητα του συγκεκριμένου πεπτιδίου και κατ’ επέκτασιν και της πρωτεΐνης, στη δομή της οποίας το πεπτίδιο αυτό συμμετέχει. Έτσι, αν η σειρά των αμινοξέων σε ένα πεπτίδιο αλλάξει, έστω και κατ’ ελάχιστον (ακόμα και κατά ένα μόνον αμινοξύ), τότε η πρωτεΐνη, που θα προκύψει, θα έχει μειωμένη λειτουργικότητα, ενώ ενδέχεται να είναι και παντελώς μη – λειτουργική.
Η αλληλουχία των αμινοξέων καθορίζεται από την αλληλουχία των βάσεων του DNA με βάση το γενετικό κώδικα. Επομένως, αν υφίσταται κάποια «ανωμαλία» στην αλληλουχία των βάσεων του DNA, τότε αυτή θα «περάσει» στις πρωτεΐνες.
Θα μπορούσε να πει κανείς, πως, τρόπον τινά, το DNA είναι το βασικό «πρόγραμμα» του οργανισμού και οι πρωτεΐνες είναι τα «εκτελεστικά όργανα», τα οποία συντίθενται ακολουθώντας το βασικό αυτό πρόγραμμα.
Πώς από το DNA «φθάνουμε» στην πρωτεΐνη;
Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθούμε στο κλασσικό σχήμα της «ροής της γενετικής πληροφορίας», το οποίο απεικονίζεται παρακάτω:
- Το DNA μέσω της διαδικασίας, που ονομάζεται αντιγραφή «διπλασιάζεται», ώστε να διαμοιραστεί εξίσου μεταξύ των δύο κυττάρων, που θα προκύψουν από την κυτταρική διαίρεση
- Το DNA μεταγράφεται σε ένα παρόμοιο μόριο, το οποίο ονομάζεται RNA.
- Το RNA μεταφράζεται σε πρωτεΐνες, που είναι τα μόρια, τα οποία ρυθμίζουν τη λειτουργία του κυττάρου και κατ’ επέκτασιν και ολόκληρου του οργανισμού.
Επομένως, το RNA λειτουργεί ως ένας «ενδιάμεσος» μεταξύ του DNA και της σύνθεσης της πρωτεΐνης.
Δρ ΜΕΝΕΛΑΟΣ ΚΩΝ. ΛΥΓΝΟΣ, MSc, PhD
ΜΑΙΕΥΤΗΡ ΧΕΙΡΟΥΡΓΟΣ ΓΥΝΑΙΚΟΛΟΓΟΣ
Master of Science University College London
Διδάκτωρ Μαιευτικής Γυναικολογίας
www.eleftheia.gr
