protein struktural adalah protein utama hadir di semua sel eukariotik, sel yaitu keduanya hewan dan tumbuhan. Ini adalah bagian yang sangat beragam seperti kulit, rambut, laba-laba, sutra, jaringan ikat, dinding sel struktur biologis tanaman , dll.
Meskipun istilah “protein struktural” umumnya digunakan untuk merujuk pada protein seperti kolagen, keratin, dan elastin, ada juga protein struktural intraseluler penting yang berkontribusi pada pemeliharaan struktur internal sel.
Foto serat kolagen tipe I, kelas protein struktural (Sumber: Louisa Howard [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)
Protein ini, milik sitoskeleton, juga mengontrol lokasi subselular organel dan menyediakan mesin transportasi dan komunikasi di antara mereka.
Beberapa protein struktural telah dipelajari dengan sangat rinci dan telah menghasilkan pemahaman yang lebih mendalam tentang struktur protein umum. Contohnya adalah sutra fibroin, kolagen dan lain-lain.
Dari studi fibroin sutra, misalnya, struktur protein sekunder dari lembaran -lipat dijelaskan dan, dari studi pertama yang dilakukan dengan kolagen, struktur sekunder triple helix disimpulkan.
Oleh karena itu, protein struktural sangat penting baik di dalam sel individu maupun di dalam jaringan yang mereka buat.
Indeks artikel
Fitur
Fungsi protein struktural cukup beragam, dan terutama bergantung pada jenis protein yang bersangkutan. Namun, dapat dikatakan bahwa fungsi utamanya adalah untuk menjaga integritas struktural sel dan, dalam arti yang lebih luas, struktur tubuh.
Sejauh protein struktural tubuh yang bersangkutan, keratin, misalnya, memiliki fungsi dalam perlindungan dan cakupan, dalam pertahanan, dalam gerakan, antara lain.
Epidermis kulit mamalia dan hewan lain memiliki sejumlah besar filamen yang terdiri dari keratin. Lapisan ini memiliki fungsi dalam perlindungan tubuh terhadap berbagai jenis stresor atau faktor berbahaya.
Duri dan duri, serta tanduk dan paruh, cakar dan kuku, yang merupakan jaringan keratin, memiliki fungsi baik dalam perlindungan dan pertahanan tubuh.
Secara industri, wol dan rambut banyak hewan dieksploitasi untuk pembuatan pakaian dan jenis pakaian lainnya, di mana mereka memiliki kepentingan tambahan, secara antroposentris.
Protein struktural seluler
Dari sudut pandang seluler, protein struktural memiliki fungsi transendental, karena mereka membentuk kerangka internal yang memberi setiap sel bentuknya yang khas: sitoskeleton.
Sebagai bagian dari sitoskeleton, protein struktural seperti aktin, tubulin, miosin, dan lain-lain juga berpartisipasi dalam komunikasi internal dan fungsi transportasi, serta dalam peristiwa mobilitas seluler (dalam sel yang mampu bergerak).
Keberadaan silia dan flagela, misalnya, sangat bergantung pada protein struktural yang menyusun filamen tebal dan tipis, yang terdiri dari aktin dan tubulin.
Contoh protein struktural dan karakteristiknya
Karena ada keragaman besar protein struktural, hanya contoh yang paling penting dan melimpah di antara organisme eukariotik akan diberikan di bawah ini.
Bakteri dan prokariota lainnya, bersama dengan virus, juga memiliki protein struktural penting dalam badan selnya, namun sebagian besar perhatian difokuskan pada sel eukariotik.
-aktin
Aktin adalah protein yang membentuk filamen (filamen aktin) yang dikenal 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, jaringan dua dimensi, atau gel tiga dimensi.
Aktin didistribusikan ke seluruh sel, tetapi terutama terkonsentrasi di lapisan atau korteks yang melekat pada permukaan bagian dalam membran plasma karena merupakan bagian mendasar dari sitoskeleton.
-kolagen
Kolagen adalah protein yang ada pada hewan dan sangat melimpah pada mamalia, yang memiliki setidaknya 20 gen berbeda yang mengkodekan berbagai bentuk protein ini yang dapat ditemukan di jaringan mereka.
Hal ini ditemukan terutama di tulang, tendon dan kulit, di mana itu merupakan lebih dari 20% dari total massa protein mamalia (lebih besar dari persentase protein lainnya).
Dalam jaringan ikat di mana ia ditemukan, kolagen merupakan bagian penting dari bagian berserat dari matriks ekstraseluler (yang juga terdiri dari zat dasar), di mana ia membentuk serat elastis yang mendukung kekuatan tarik yang besar.
Struktur serat kolagen
Serat kolagen terdiri dari subunit seragam molekul tropokolagen, yang panjangnya 280 nm dan diameter 1,5 nm. Setiap molekul tropocollagen terdiri dari tiga rantai polipeptida yang dikenal sebagai rantai alfa, yang berasosiasi satu sama lain seperti heliks rangkap tiga.
Setiap rantai alfa memiliki sekitar 1000 residu asam amino, di mana glisin, prolin, hidroksiprolin, dan hidroksilisin sangat melimpah (yang juga berlaku untuk protein struktural lain seperti keratin).
Tergantung pada jenis serat kolagen yang dipertimbangkan, mereka ditemukan di tempat yang berbeda dan memiliki sifat dan fungsi yang berbeda. Beberapa khusus untuk tulang dan dentin, sementara yang lain adalah bagian dari tulang rawan dan sebagainya.
-keratin
Keratin adalah protein struktural yang paling penting dari keratinosit, salah satu jenis sel yang paling melimpah di epidermis. Ini adalah protein berserat tidak larut yang juga ditemukan dalam sel dan integumen banyak hewan.
Setelah kolagen, keratin merupakan protein kedua terbanyak dalam tubuh mamalia. Selain menjadi bagian penting dari lapisan terluar kulit, ini adalah protein struktural utama rambut dan wol, kuku, cakar dan kuku, bulu dan tanduk.
Di alam terdapat berbagai jenis keratin (analog dengan berbagai jenis kolagen), yang memiliki fungsi berbeda. Keratin alfa dan beta adalah yang paling terkenal. Yang pertama membentuk kuku, tanduk, duri dan epidermis mamalia, sedangkan yang kedua berlimpah di paruh, sisik dan bulu reptil dan burung.
-elastin
Elastin, protein lain yang berasal dari hewan, merupakan komponen kunci dari matriks ekstraseluler dan memiliki peran penting dalam elastisitas dan ketahanan banyak jaringan pada hewan vertebrata .
Jaringan ini termasuk arteri, paru-paru, ligamen dan tendon, kulit, dan tulang rawan elastis.
Elastin terdiri lebih dari 80% dari serat elastis hadir dalam matriks ekstraseluler dan dikelilingi oleh mikrofibril terdiri dari berbagai makromolekul. Struktur matriks yang terdiri dari serat-serat ini bervariasi antara jaringan yang berbeda.
Di dalam arteri, serat-serat elastik ini tersusun dalam cincin-cincin konsentris di sekitar lumen arteri; Di paru-paru, serat elastin membentuk jaringan tipis di seluruh organ, terkonsentrasi di area seperti bukaan alveoli.
Dalam tendon, serat elastin diorientasikan sejajar dengan organisasi jaringan, dan pada tulang rawan elastis, mereka diatur dalam konfigurasi tiga dimensi seperti sarang lebah.
-ekstensi
Dinding sel tumbuhan terutama terdiri dari selulosa, namun beberapa protein yang terkait dengan struktur ini juga memiliki relevansi fungsional dan struktural.
Ekstensin adalah salah satu protein dinding yang paling dikenal dan dicirikan oleh urutan pentapetid berulang Ser- (Hyp) 4. Mereka kaya akan residu dasar seperti lisin, yang berkontribusi pada interaksi mereka dengan komponen lain di dinding sel.
Fungsinya ada hubungannya dengan pengerasan atau penguatan dinding. Seperti halnya protein struktural lainnya pada hewan, pada tumbuhan terdapat berbagai jenis ekstensin, yang diekspresikan oleh berbagai jenis sel (tidak semua sel menghasilkan ekstensin).
Pada kedelai, misalnya, ekstensin diproduksi oleh sel sklerenkim, sedangkan pada tanaman tembakau telah ditunjukkan bahwa akar lateral memiliki dua lapisan sel yang mengekspresikan protein ini.
-Lembaran
Organel seluler juga memiliki protein struktural mereka sendiri, yang bertanggung jawab untuk mempertahankan bentuk, motilitas, dan banyak proses fisiologis dan metabolisme yang melekat lainnya.
Daerah bagian dalam membran nukleus berhubungan dengan struktur yang dikenal sebagai lamina nukleus, dan keduanya memiliki komposisi protein yang sangat khusus. Di antara protein yang membentuk lamina nukleus adalah protein yang disebut lamina.
Lembaran termasuk dalam kelompok filamen menengah tipe V dan ada beberapa jenis, yang paling dikenal adalah A dan B. Protein ini dapat berinteraksi satu sama lain atau dengan unsur internal nukleus lainnya seperti protein matriks, kromatin dan membran nukleus bagian dalam.
Referensi
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Atlas Teks Histologi (edisi ke-2). Meksiko DF: Editor McGraw-Hill Interamericana.
- Gruenbaum, Y., Wilson, KL, Harel, A., Goldberg, M., & Cohen, M. (2000). Ulasan: Lamin Nuklir – Protein Struktural dengan Fungsi Dasar. Jurnal Biologi Struktural , 129 , 313–323.
- Keller, B. (1993). Protein Dinding Sel Struktural. Fisiologi Tumbuhan , 101 , 1127-1130.
- Mithieux, BSM, & Weiss, AS (2006). elastin. Kemajuan dalam Kimia Protein , 70 , 437-461.
- Matahari, T., Shih, C., & Hijau, H. (1979). Sitoskeleton keratin dalam sel epitel organ internal. Prok. Natal akad. Sci. , 76 (6), 2813–2817.
- Wang, B., Yang, W., McKittrick, J., & Meyers, MA (2016). Keratin: Struktur, sifat mekanik, kejadian dalam organisme biologis, dan upaya bioinpirasi. Kemajuan dalam Ilmu Material .
