Proteine sind relativ große und komplexe Moleküle, die für das Leben essentiell sind. Sie werden als Biomoleküle klassifiziert – zusammen mit Kohlenhydraten und DNA und RNA, anderen Molekülen, die für das Leben notwendig sind.
Proteine sind im Wesentlichen Polymere – das heißt, sie bestehen aus bestimmten Bausteinen, die einfach immer wieder entlang der Molekülkette verwendet werden, in diesem Fall Protein. Diese Bausteine oder Monomere im Falle von Proteinen sind Moleküle, die als Aminosäuren bezeichnet werden. Durch Aufschlüsselung dieses Namens kann abgeleitet werden, woraus er besteht – Amino bezieht sich auf die Aminogruppe (-NH2) und Säure auf die Carbonsäuregruppe (-COOH).
Das Amino ist eine Base, während COOH eine Säure ist. Die Aminogruppe kann protoniert werden, um -NH3+ zu bilden. Währenddessen kann die Säuregruppe COOH deprotoniert werden, um die konjugierte Base -COO- zu bilden. Aminosäuren bei physiologischem pH-Wert (um 7) haben diese Form. Sie sind neutral, enthalten aber die gleiche Anzahl positiver und negativer Ladungen – sie sind Zwitterionen.
Diese beiden funktionellen Gruppen sind mit einem zentralen Alpha-Kohlenstoff verbunden. Es gibt 20 Aminosäuren, die für das Leben essentiell sind. Von diesen 20 haben 19 einen chiralen Alpha-Kohlenstoff. Das Vorhandensein dieses chiralen Zentrums macht Aminosäuren asymmetrisch und ist mit ihren Spiegelbildern nicht überlagerbar. In einfachen Worten, Ein Kohlenstoff ist chiral, wenn er an vier eindeutige Gruppen gebunden ist. Wie erwähnt, sind 19 der essentiellen Aminosäuren chiral und haben daher einen zentralen Alpha-Kohlenstoff, der an 4 verschiedene Gruppen gebunden ist. Die ersten beiden Gruppen sind die beiden wichtigsten funktionellen Gruppen, aus denen Aminosäuren bestehen. Die anderen beiden sind 1) ein Wasserstoff und 2) eine R-Gruppe, die als Seitenkette bezeichnet wird. Die einzige Aminosäure, die keinen chiralen Kohlenstoff hat, ist Glycin, da die R-Gruppe ein anderer Wasserstoff ist.
Bisher ist es offensichtlich, dass Aminosäuren aus Atomen von Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) bestehen. In der Tat macht dies die meisten Proteine aus. Das einzige andere Atom, das in Proteinen gefunden werden kann, ist Schwefel (S) und es ist in der Seitenkette von zwei Aminosäuren vorhanden, nämlich Cystein und Methionin.
Kurz gesagt, Proteine bestehen aus Monomeren, die Aminosäuren genannt werden. Diese Aminosäuren sind Moleküle, die aus Atomen von Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und in einigen Fällen Schwefel bestehen. Aminosäuren, die Monomere, sind über Peptidbindungen verbunden, um das Polymer zu bilden, das das Protein ist.