Proteinet har en tredimensjonal struktur. Selve strukturen er helt avgjørende for proteinenes funksjon eller effekt. Hvis strukturen blir endret, kan hele proteinet miste sin effekt, og den gitte mekanismen proteinet er involvert i, opphøre. I ytterste konsekvens kan dette skje ved høy feber. Høy temperatur kan endre den tredimensjonale strukturen, noe som medfører at virkningen til proteinene opphører og en rekke funksjoner vil kunne stoppe opp. Dette kan være skadelig og, i sin ytterste konsekvens, dødelig.
Når proteiner slik endrer sin form, sier vi at de denaturerer. Et godt eksempel på denaturering er det som skjer når vi koker et egg. I et rått egg er hviten blank og flytende, mens i et kokt egg er hviten blitt hard. Hviten består stort sett av proteiner, og i et kokt egg er de denaturert – de har endret sin 3D-form, noe som kommer synlig til uttrykk ved at proteinene ikke lenger er flytende og at de i sin faste form er hvite. Vi sier at de er irreversibelt denaturert, fordi de ikke går tilbake til sin opprinnelig form selv om temperaturen senkes. Hviten er fortsatt hard etter at vi har kjølt ned egget.
Når vi snakker om proteinstruktur opererer vi med fire nivåer:
- primær
- sekundær
- tertiær
- kvartær
Fig.13 Protein strukturer: klikk gjennom lysbildene for å lese om protein strukturer
Primærstrukturen til et protein forteller i hvor mange aminosyrer proteinet er sammensatt av, hvilke aminosyrer proteinet er sammensatt av, og i hvilken rekkefølge de ulike aminosyrene er bundet sammen. På figuren ser du en modell av en primærstruktur der ulike aminosyrer kommer i en gitt rekkefølge. Det er denne spesifikke rekkefølgen av ulike aminosyrer, og mengden av dem, som gjør de ulike proteinene unike. Det er viktig å merke at et funksjonelt protein aldri eksisterer i denne formen som en lang kjede av aminosyrer, men at den umiddelbart etter proteinsyntese begynner å bøye, bukte og flode seg (se sekundærstruktur) slik at den får en helt spesifikk tredimensjonal struktur.
Sekundærstrukturen angir hvordan denne kjeden av aminosyrer vrir, kveiler eller orienterer seg fordi aminosyrer på litt avstand tiltrekker hverandre. Når den lange kjeden av aminosyrer er ferdigprodusert under proteinsyntesen (se primærstruktur), vil aminosyrer som ligger litt fra hverandre i kjeden, tiltrekke og binde hverandre. På denne måten oppstår det bøyninger og bukter i aminosyrekjeden, og i noen tilfeller vil kjeden kveile seg opp som en spiral (alpha helix) eller kjeden kan danne en platestruktur (beta sheet). I ett enkelt protein kan det være mange slike spiraler og platestrukturer, noe som bestemmes av hvilke aminosyrer som ligger i nærheten av hverandre. Denne formen til aminosyrekjeden, etter den har dannet spiraler og platestrukturer, kalles sekundærstruktur. Dette er heller ikke (som primærstruktur) endelig form til proteinet, men mer et mellomtrinn i dannelsen av endelig tredimentsjonal struktur (se tertiærstruktur).
Strukturen som oppstår er en spiral eller en foldet plate. Figuren viser både en spiralformet og plateformede sekundærstrukturer.
Tertiærstrukturen er nivået hvor spiralformede proteiner videre folder og bukter seg og danner kuleformede proteiner. Når en kjede av aminosyrer er dannet, og denne har buktet og bøyd seg i ulike spiraler og platestrukturer (se sekundærstruktur), vil disse ulike spiralene og platestrukturene igjen kunne tiltrekke og binde hverandre. På denne måten får kjeden av aminosyrer ytterligere bøyninger og foldinger som nå vil gi proteinet en tredimensjonal form, i noen tilfeller er kulelignende form. For en del proteiner angir tertiærstrukturen proteinets endelige struktur eller form.»],
I noen tilfeller har vi en kvartærstruktur – der ulike foldede peptidkjeder binder seg til hverandre og danner et større proteinkompleks. Ett eksempel på et slikt protein er hemoglobin (Hb). Hb består av fire peptidkjeder, der hver av de fire har sin tertiærstruktur, og når de koples sammen har Hb fått sin kvartærstruktur og sin endelige form (se fig. 13).
Vi kan si at vi har to hovedtyper proteiner basert på struktur. Det er de fibrøse proteinene og de globulære proteinene:
Fibrøse proteiner er byggemateriale i cellene. De er langstrakte og uløselige i vann.
Globulære proteiner er avgjørende for de fleste biologiske funksjoner i cellene. De er kompakte, kuleformede, vannløselige og kjemisk aktive. Eksempler på globulære proteiner er antistoff, hormoner og enzymer.