מבנה חלבון ופוליפפטיד

ישנם ארבע רמות מבנה שנמצאות בפוליפפטידים ו חלבונים. המבנה העיקרי של חלבון פוליפפטיד קובע את המבנים המשניים, השלשוניים והרבעוניים שלו.

המבנה העיקרי של פוליפפטידים וחלבונים הוא רצף חומצות האמינו בשרשרת הפוליפפטיד בהתייחס למיקומם של כל קשרים דיסולפידים. ניתן לחשוב על המבנה העיקרי כתיאור מלא של כל אלה קשר קוולנטי בשרשרת פוליפפטיד או חלבון.

הדרך הנפוצה ביותר לציין מבנה ראשוני היא לכתוב את רצף חומצות האמינו בעזרת הקיצורים הסטנדרטיים של שלוש אותיות עבור חומצות האמינו. לדוגמה, גלי-סר-אֵלָה הוא המבנה העיקרי לפוליפפטיד המורכב ממנו גליצין, גליצין, סרין, ו אלנין, בסדר הזה, מחומצת האמינו-סופנית (גליצין) לחומצה האמינית-סופנית C (אלנין).

מבנה משני הוא הסידור או הקונפורמציה המסודרת של חומצות אמינו באזורים מקומיים של מולקולה פוליפפטיד או חלבון. קשירת מימן ממלאת תפקיד חשוב בייצוב דפוסי הקיפול הללו. שני המבנים המשניים העיקריים הם סליל האלפא והגיליון הקפלים נגד בטא. ישנן התאמות תקופתיות אחרות אך הסליל- α וה- P- קפלים הם היציבים ביותר. פוליפפטיד בודד או חלבון עשוי להכיל מבנים משניים מרובים.

סליל α הוא ספירלה ימנית או עם כיוון השעון, בה כל קשר פפטיד נמצא בתוך טרנס קונפורמציה והיא מישורית. קבוצת האמין של כל קשר לפפטיד פועלת בדרך כלל כלפי מעלה ובמקביל לציר הסליל; הקבוצה הפחמנית מצביעה בדרך כלל כלפי מטה.

הסדין הקפל-p מורכב משרשראות פוליפפטיד מורחבות עם שרשראות שכנות המשתרעות אנטי-מקבילות זו לזו. בדומה לסליל האלקטרוני, כל קשר לפפטיד הוא טרנס ומישוריים. קבוצות האמין והקרבוניל של קשרי פפטיד מצביעים זה אל זה ובאותו מישור, ולכן קשירת מימן יכולה להתרחש בין שרשראות פוליפפטיד סמוכות.

הסליל מתייצב על ידי קשירת מימן בין אמין ו קרבוניל קבוצות מאותה שרשרת פוליפפטיד. הגיליון הקפלים מתייצב על ידי קשרי מימן בין קבוצות אמין של שרשרת אחת וקבוצות הקרבוניל של שרשרת סמוכה.

המבנה השלישוני של פוליפפטיד או חלבון הוא הסידור התלת מימדי של האטומים בתוך שרשרת פוליפפטיד אחת. עבור פוליפפטיד המורכב מתבנית קיפול קונפורמטיבית יחידה (למשל, סליל אלפא בלבד), המבנה המשני והשלוש עשוי להיות זהה. כמו כן, עבור חלבון המורכב ממולקולת פוליפפטיד יחידה, מבנה שלישוני הוא הרמה הגבוהה ביותר של המבנה שמושג.

המבנה השלישוני נשמר ברובו על ידי קשרים עם דיסולפיד. קשרי דיסולפיד נוצרים בין שרשראות הצד של ציסטאין על ידי חמצון של שתי קבוצות תיול (SH) ליצירת קשר דיסולפיד (S-S), המכונה גם לפעמים גשר דיסולפיד.

המבנה הרבעוני משמש לתיאור חלבונים המורכבים ממספר יחידות משנה (מולקולות פוליפפטיד מרובות, המכונות כל אחת 'מונומר'). מרבית החלבונים במשקל מולקולרי העולה על 50,000 מורכבים משני מונומרים או יותר מקושרים לא-קוולנטיים. סידור המונומרים בחלבון התלת ממדי הוא המבנה הרביעי. הדוגמה הנפוצה ביותר המשמשת להמחשת המבנה הרבעוני היא המוגלובין חלבון. המבנה הרבעוני של המוגלובין הוא החבילה של היחידות המונומריות שלו. המוגלובין מורכב מארבעה מונומרים. ישנן שתי שרשראות α, לכל אחת 141 חומצות אמינו, ושתי שרשראות β, כל אחת עם 146 חומצות אמינו. מכיוון שיש שתי יחידות משנה שונות, ההמוגלובין מציג מבנה הטרקוואטארי. אם כל המונומרים בחלבון זהים, יש מבנה הומוקווטרנרי.

אינטראקציה הידרופובית היא הכוח המייצב העיקרי ליחידות משנה במבנה הרבעוני. כאשר מונומר בודד מתקפל לצורה תלת ממדית כדי לחשוף את שרשראות הצד הקוטביות שלו למים הסביבה וכדי להגן על שרשראות הצד הלא-קוטביות שלה, ישנם עדיין כמה קטעים הידרופובי על החשוף משטח. שני מונומרים או יותר יתאספו כך שהקטעים ההידרופוביים החשופים שלהם נמצאים במגע.

האם אתה רוצה מידע נוסף על חומצות אמינו וחלבונים? להלן מספר מקורות מקוונים נוספים בנושא חומצות אמינו ו כיראליות של חומצות אמינו. בנוסף לטקסטים כימיים כלליים, מידע על מבנה חלבון ניתן למצוא בטקסטים לביוכימיה, כימיה אורגנית, ביולוגיה כללית, גנטיקה, וביולוגיה מולקולרית. טקסטים הביולוגיה כוללים בדרך כלל מידע על תהליכי התמלול והתרגום, דרכם משתמשים בקוד הגנטי של אורגניזם לייצור חלבונים.