Struktur molekul kolagen, protein berserat yang berasal dari hewan (Sumber: Nevit Dilmen [CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Apa itu protein berserat?

protein berserat , juga dikenal sebagai scleroproteins, adalah kelas protein yang merupakan bagian penting dari komponen struktural dari setiap sel hidup. Kolagen, elastin, keratin atau fibroin adalah contoh dari jenis protein ini.

Mereka memenuhi fungsi yang sangat beragam dan kompleks. Yang paling penting adalah pelindung (seperti duri landak) atau penyangga (seperti yang memberi laba-laba jaring yang mereka tenun sendiri dan yang menahannya).

Protein berserat terdiri dari rantai polipeptida yang diperpanjang sepenuhnya, yang disusun menjadi semacam “serat” atau “tali” yang sangat tahan. Protein ini secara mekanis sangat kuat dan tidak larut dalam air.

Sebagian besar, komponen protein berserat adalah polimer dari asam amino yang berulang secara berurutan.

Umat ​​manusia telah mencoba untuk menciptakan kembali sifat-sifat protein berserat menggunakan alat bioteknologi yang berbeda, namun, menjelaskan dengan ketepatan seperti itu susunan setiap asam amino dalam rantai polipeptida bukanlah tugas yang mudah.

Struktur

Struktur berulang dari serat sutra, protein berserat

Protein berserat memiliki komposisi yang relatif sederhana dalam strukturnya. Mereka umumnya terdiri dari tiga atau empat asam amino yang bergabung bersama, yang diulang berkali-kali.

Artinya, jika suatu protein terdiri dari asam amino seperti lisin, arginin, dan triptofan, asam amino berikutnya yang akan berikatan dengan triptofan akan kembali menjadi lisin, diikuti oleh arginin dan molekul triptofan lainnya, dan seterusnya.

Ada protein berserat yang memiliki motif asam amino dengan jarak dua atau tiga asam amino yang berbeda selain dari motif berulang dari urutannya dan, pada protein lain, urutan asam amino dapat sangat bervariasi, dengan 10 atau 15 asam amino yang berbeda.

Struktur banyak protein berserat telah ditandai dengan teknik kristalografi sinar-X dan metode resonansi magnetik nuklir. Berkat ini, protein berbentuk serat, tubular, laminar, spiral, berbentuk seperti “corong”, dll. telah dirinci.

Setiap polipeptida pola berulang yang unik membentuk untai dan setiap untai adalah satu unit dari ratusan unit yang membentuk ultrastruktur “protein berserat”. Umumnya, setiap filamen diatur secara heliks relatif satu sama lain.

Fitur

Karena jaringan serat yang membentuk protein berserat, fungsi utamanya terdiri dari melayani sebagai bahan struktural dukungan, resistensi dan perlindungan untuk jaringan organisme hidup yang berbeda.

Struktur pelindung yang terbuat dari protein berserat dapat melindungi organ vital vertebrata dari guncangan mekanis, kondisi cuaca buruk, atau serangan predator.

Tingkat spesialisasi protein berserat adalah unik di dunia hewan. Jaring laba-laba, misalnya, merupakan bahan pendukung penting bagi cara hidup laba-laba. Bahan ini memiliki kekuatan dan fleksibilitas yang unik.

Sedemikian rupa sehingga saat ini banyak bahan sintetis mencoba menciptakan kembali fleksibilitas dan ketahanan jaring laba-laba, bahkan menggunakan organisme transgenik untuk mensintesis bahan ini menggunakan alat bioteknologi. Namun, perlu dicatat bahwa keberhasilan yang diharapkan belum tercapai.

Sifat penting yang dimiliki protein berserat adalah memungkinkan adanya hubungan antara berbagai jaringan hewan vertebrata.

Selanjutnya, sifat serbaguna dari protein ini memungkinkan organisme hidup untuk membuat bahan yang menggabungkan kekuatan dan fleksibilitas. Ini, dalam banyak kasus, adalah komponen penting untuk pergerakan otot pada vertebrata.

Contoh protein berserat

kolagen

Ini adalah protein yang berasal dari hewan dan mungkin salah satu yang paling melimpah di tubuh hewan vertebrata, karena membentuk sebagian besar jaringan ikat. Kolagen menonjol karena sifatnya yang kuat, dapat diperpanjang, tidak larut, dan lembam secara kimia.

Ini sebagian besar terdiri dari kulit, kornea, cakram intervertebralis, tendon dan pembuluh darah. Serat kolagen terdiri dari triple helix paralel yang hampir sepertiga dari hanya asam amino glisin.

Protein ini membentuk struktur yang dikenal sebagai “mikrofibril kolagen”, yang terdiri dari penyatuan beberapa heliks rangkap tiga kolagen bersama-sama.

elastis

Elastin dari tendon kuda. Sumber: Marta SC Godinho, Chavaunne T. Thorpe, Steve E. Greenwald, & Layar Hazel RC, CC BY-SA 4.0, melalui Wikimedia Commons

Seperti kolagen, elastin adalah protein yang merupakan bagian dari jaringan ikat. Namun, tidak seperti yang pertama, ini memberikan elastisitas pada kain, bukan resistensi.

Serat elastin terdiri dari asam amino valin, prolin, dan glisin. Asam amino ini sangat hidrofobik dan telah ditentukan bahwa elastisitas protein berserat ini disebabkan oleh interaksi elektrostatik di dalam strukturnya.

Elastin berlimpah di jaringan yang secara intensif mengalami siklus ekstensi dan relaksasi. Pada vertebrata ditemukan di arteri, ligamen, paru-paru, dan kulit.

Keratin

Keratin Sumber: Maksim, CC BY-SA 3.0, melalui Wikimedia Commons

Keratin adalah protein yang ditemukan terutama di lapisan ektodermal hewan vertebrata. Protein ini membentuk struktur yang sama pentingnya seperti rambut, kuku, duri, bulu, tanduk, dan lain-lain.

Keratin dapat terdiri dari -keratin atau -keratin. -keratin jauh lebih kaku daripada -keratin. Ini karena -keratin terdiri dari heliks, yang kaya akan asam amino sistein, yang memiliki kemampuan untuk membentuk jembatan disulfida dengan asam amino lain yang setara.

Di -keratin, di sisi lain, ia terdiri dalam proporsi yang lebih besar dari asam amino polar dan apolar, yang dapat membentuk ikatan hidrogen dan disusun menjadi lembaran yang terlipat. Ini berarti strukturnya kurang tahan.

Fibroin

Struktur molekul fibroin

Ini adalah protein yang membentuk jaring laba-laba dan benang yang dihasilkan oleh ulat sutra. Benang ini sebagian besar terdiri dari asam amino glisin, serin dan alanin.

Struktur protein ini adalah -sheet yang terorganisir antiparalel dengan orientasi filamen. Karakteristik ini memberikan ketahanan, fleksibilitas dan sedikit kemampuan untuk meregangkan.

Fibroin kurang larut dalam air dan memiliki fleksibilitas yang besar karena kekakuan yang besar yang diberikan oleh penyatuan asam amino dalam struktur primernya dan jembatan Vander Waals, yang terbentuk di antara gugus sekunder asam amino.