מבנה ראשוני של חלבונים: מאפיינים - ביולוגיה - 2025

המבנה הראשוני של חלבונים הוא ההסדר שבו חומצות אמינו של פוליפפטיד או פוליפפטידים שהופכים אותם מסודרות. חלבון הוא ביו-פולימר המורכב ממונומרים חומצה א-אמינית המקושרים באמצעות קשרי פפטיד. לכל חלבון יש רצף מוגדר של חומצות אמינו אלה.

חלבונים מבצעים מגוון רחב של פונקציות ביולוגיות, לרבות עיצוב ושמירה על שלמות התאים דרך הציטוס שלד, הגנה על הגוף מפני גורמים זרים באמצעות נוגדנים, וזרז תגובות כימיות בגוף באמצעות אנזימים.

מבנים ראשוניים, משניים, שלישיים ורבעוניים של חלבונים, קונפורמציה תלת מימדית. צולם ונערך מתוך: אלחנדרו פורטו.

כיום קביעת הרכב החלבונים וסדר סידורן של חומצות אמינו (רצף) מהירה יותר מלפני שנים. מידע זה מופקד במאגרי מידע אלקטרוניים בינלאומיים, שאליהם ניתן לגשת דרך האינטרנט (GenBank, PIR, בין היתר).

חומצות אמינו

חומצות אמינו הן מולקולות המכילות קבוצת אמינו וקבוצת חומצות קרבוקסיליות. במקרה של חומצות א-אמיניות, יש להן אטום פחמן מרכזי (α פחמן) אליו מחוברות גם קבוצת האמינו וגם קבוצת הקרבוקסיל, בנוסף לאטום מימן וקבוצת R ייחודית, המכונה. שרשרת צד.

בשל תצורה זו של פחמן α, חומצות האמינו הנוצרות, המכונות חומצות א-אמינו, הן כיראליות. שתי צורות מיוצרות שהן תמונות מראה זו של זו ונקראות אננטריומרים L ו- D.

כל החלבונים ביצורים חיים מורכבים מ -20 חומצות אמיניות בתצורת L. השרשראות הצדדיות של 20 חומצות האמינו הללו שונות ובעלות מגוון רב של קבוצות כימיות.

בעיקרון ניתן לקבץ חומצות א-אמיניות (באופן שרירותי) בהתאם לסוג השרשרת הצדדית בדרך הבאה.

חומצות אמינו אליפטיות

בקבוצה זו כלולים, על פי חלק מהמחברים, גליצין (גלי), אלנין (עלא), וואלין (ואל), לאוצין (לאו) ואיזולוצין (איל). מחברים אחרים כוללים גם מתיונין (Met) ופרולין (Pro).

חומצות אמינו עם שרשרות צדדיות המכילות הידרוקסיל או גופרית

הוא מכיל סרין (סר), ציסטאין (ציס), טרונין (ת'ר) וגם מתיונין. על פי כמה מחברים, הקבוצה צריכה לכלול רק את Ser and Thr.

חומצות אמיניות מחזוריות

מורכב אך ורק מפרולין, שכאמור כלול על ידי מחברים אחרים מבין חומצות האמינו האליפטיות.

חומצות אמיניות ארומטיות

פנילאלנין (Phe), טירוזין (טיר) ו טריפטופן (Trp).

חומצות אמינו בסיסיות

היסטידין (שלו), ליסין (ליס) וארגינין (ארג)

חומצות אמינו חומצות והאמידים שלהם

הוא מכיל חומצות אספרטיות (אספ) וגלוטמי (גלו) וגם את האמידס אספרגין (אסן) וגלוטמין (גלן). חלק מהכותבים מפרידים בין הקבוצה האחרונה לשניים; מצד אחד זה של חומצות אמינו חומצות (שתי הראשונות), ומצד שני אלה המכילות קרבוקסילאמיד (השתיים הנותרות).

קשרי פפטיד

ניתן לקשר בין חומצות אמינו זו לזו באמצעות קשרי פפטיד. קשרים אלה, הנקראים גם קשרים אמיד, נקבעים בין קבוצת α- אמינו של חומצת אמינו אחת לבין קבוצת α- קרבוקסיל של אחרת. איחוד זה נוצר עם אובדן מולקולת מים.

האיחוד בין שתי חומצות אמינו מביא להיווצרות דיפפטיד, ואם יתווספו חומצות אמינו חדשות, ניתן ליצור טריפפטידים, טטראפפטידים וכן הלאה.

פוליפפטידים המורכבים ממספר קטן של חומצות אמינו נקראים בדרך כלל אוליגופפטידים, ואם מספר חומצות האמינו גבוה, אז הם נקראים פוליפפטידים.

כל חומצת אמינו שמתווספת לשרשרת הפוליפפטיד משחררת מולקולה אחת של מים. החלק של חומצת האמינו שאיבדה H + או OH- במהלך הכריכה נקרא שארית חומצת האמינו.

לרוב שרשראות האוליגופפטיד והפוליפפטיד הללו יהיו, בקצה אחד, קבוצה אמינו-סופנית (N- מסוף), ובקצה השני קרבוקסיל סופני (C- מסוף). יתרה מזאת, הם יכולים להכיל קבוצות ניתנות להמרה בין שרשראות הצד של שאריות חומצות האמינו המרכיבות אותן. בשל כך הם נחשבים לפולימפוליטים.

היווצרות קשר פפטיד בין שתי חומצות אמיניות. צולם ונערך מתוך: אלחנדרו פורטו.

רצף חומצות אמינו

לכל חלבון יש רצף מסוים של שאריות חומצות האמינו שלו. סדר זה הוא מה שמכונה המבנה הראשוני של החלבון.

כל חלבון אינדיבידואלי בכל אורגניזם הוא ספציפי למינים. כלומר, המוגלובין של בן אנוש זהה לזה של אדם אחר, אך יש לו הבדלים קטנים עם המוגלובינים של יונקים אחרים.

הכמות והסוגים של חומצות אמינו שיש בהם חלבון חשובים לא פחות ממיקומם של חומצות האמינו הללו בשרשרת הפוליפפטיד. כדי להבין חלבונים, על הביוכימאים תחילה לבודד ולטהר כל חלבון מסוים, ואז לבצע ניתוח של חומצות אמינו ולבסוף לקבוע את רצף זה.

ישנן שיטות שונות לבידוד וטיהור חלבונים, וביניהן: צנטריפוגה, כרומטוגרפיה, סינון ג'ל, דיאליזה ואולטרה-סינון, וכן השימוש בתכונות המסיסות של החלבון הנחקר.

קביעת חומצות האמינו הקיימות בחלבונים מתבצעת בשלושה שלבים. הראשון הוא לשבור קשרי פפטיד על ידי הידרוליזה. בהמשך מופרדים הסוגים השונים של חומצות אמינו בתערובת; ולבסוף, כל אחד מסוגי חומצות האמינו המתקבלות מכמת.

כדי לקבוע את המבנה הראשוני של החלבון, ניתן להשתמש בשיטות שונות; אולם כיום השיטה הנפוצה ביותר היא שיטת אדמן, אשר בעצם מורכבת מסימון והפרדה של חומצת האמינו הטרמינלית N ושאר השרשרת שוב ושוב, וזיהוי כל חומצת אמינו המשתחררת באופן אינדיבידואלי.

קידוד חלבונים

המבנה הראשוני של חלבונים מקודד בגנים של אורגניזמים. מידע גנטי נכלל ב- DNA, אך לצורך התרגום שלו לחלבונים עליו תחילה להיות מועתק למולקולות mRNA. כל שלישיית נוקליאוטידים (קודון) מקודדת חומצה אמינית.

מכיוון שיש 64 קודונים אפשריים ורק 20 חומצות אמינו משמשות לבניית חלבונים, ניתן לקודד כל חומצת אמינו על ידי יותר מקודון אחד. כמעט כל היצורים החיים משתמשים באותם קודונים לצורך קוד עבור אותן חומצות אמינו. לכן הקוד הגנטי נחשב לשפה כמעט אוניברסאלית.

בקוד זה ישנם קודונים המשמשים להפעלה ועצירת התרגום של הפוליפפטיד. קודוני העצירה אינם מקודדים שום חומצות אמינו, אלא מפסיקים את התרגום בקצה C של השרשרת, ומיוצגים על ידי השלשות UAA, UAG ו- UGA.

מצד שני, הקודון AUG מתפקד בדרך כלל כאות התחלה וקודד גם למתיונין.

לאחר התרגום, חלבונים יכולים לעבור עיבוד או שינוי כלשהו, ​​כמו קיצור על ידי פיצול, כדי להשיג את התצורה הסופית שלהם.

הפניות

1. CK Mathews, KE van Holde ו- KG Ahern. 2002. ביוכימיה. 3 ^ה המהדורה. חברת הוצאת בנימין / קאמינגס בע"מ
2. מוריי, פ. מאייז, DC Granner ו- VW Rodwell. 1996. הרופר ביוכימיה. אפלטון ולנגה
3. JM Berg, JL Tymoczko & L. Stryer (nd). ביוכימיה. 5 ^ה המהדורה. WH פרימן וחברה.
4. ג'יי קולמן וק. ח. רוהם (2005). אטלס צבעי ביוכימיה. 2 ^nd מהדורה. תיאמה.
5. להינגר (1978). בִּיוֹכִימִיָה. Ediciones Omega, SA
6. ל 'סטריר (1995). ביוכימיה. WH פרימן וחברה, ניו יורק.