هيكل البروتين والبولي ببتيد

توجد أربعة مستويات من البنية في البولي ببتيدات و البروتينات. تحدد البنية الأساسية لبروتين عديد الببتيد بنيته الثانوية والثالثية والرباعية.

البنية الأساسية للعديد من الببتيدات والبروتينات هي تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة عديد الببتيد مع الإشارة إلى مواقع أي روابط ثنائي كبريتيد. يمكن اعتبار الهيكل الأساسي على أنه وصف كامل لجميع الرابطة التساهمية في سلسلة أو بروتين ببتيد.

الطريقة الأكثر شيوعًا للدلالة على البنية الأولية هي كتابة تسلسل الأحماض الأمينية باستخدام الاختصارات القياسية المكونة من ثلاثة أحرف للأحماض الأمينية. على سبيل المثال gly-gly-ser-ala هي البنية الأساسية ل polypeptide المكونة من جلايسين، جلايسين ، سيرينو ألانينبهذا الترتيب ، من الأحماض الأمينية الطرفية N (الجليسين) إلى الأحماض الأمينية الطرفية C (ألانين).

التركيب الثانوي هو الترتيب أو التشكيل المطلوب للأحماض الأمينية في المناطق الموضعية لجزيء متعدد الببتيد أو جزيء البروتين. يلعب الترابط الهيدروجيني دورًا مهمًا في تثبيت أنماط الطي هذه. الهيكلان الرئيسيان الرئيسيان هما اللولب ألفا والورقة المضادة للطيات بيتا المتوازية. هناك تطابقات دورية أخرى ولكن α-helix و β pleated sheet هي الأكثر استقرارًا. قد يحتوي بولي ببتيد واحد أو بروتين على هياكل ثانوية متعددة.

اللولب ألفا هو حلزوني يميني أو في اتجاه عقارب الساعة يكون فيه كل رابط ببتيد في عبر التشكل وهو مستو. تسير المجموعة الأمينية لكل رابطة ببتيدية بشكل عام إلى الأعلى وموازية لمحور اللولب ؛ تشير مجموعة الكربونيل بشكل عام إلى الأسفل.

تتكون الورقة ذات الطيات β من سلاسل عديد الببتيد الممتدة مع سلاسل مجاورة تمتد ضد التوازي مع بعضها البعض. كما هو الحال مع α-helix ، تكون كل رابطة ببتيدية عبر ومستوي. تشير مجموعات الأمين والكربونيل من روابط الببتيد تجاه بعضها البعض وفي نفس المستوى ، لذلك يمكن أن يحدث الترابط الهيدروجيني بين سلاسل البولي ببتيد المجاورة.

يتم تثبيت اللولب عن طريق الترابط الهيدروجيني بين أمين و الكربونيل مجموعات من نفس سلسلة عديد الببتيد. يتم تثبيت الصفيحة المطوية بواسطة روابط هيدروجينية بين مجموعات الأمين لسلسلة واحدة ومجموعات الكربونيل لسلسلة مجاورة.

البنية الثلاثية لبولي ببتيد أو بروتين هي الترتيب الثلاثي الأبعاد للذرات ضمن سلسلة بولي ببتيد واحدة. بالنسبة لبولي ببتيد يتكون من نمط واحد قابل للطي (على سبيل المثال ، حلزون ألفا فقط) ، قد يكون الهيكل الثانوي والثالث واحدًا ومتشابهًا. أيضًا ، بالنسبة للبروتين المكون من جزيء عديد الببتيد ، فإن البنية الثالثة هي أعلى مستوى من البنية التي يتم تحقيقها.

يتم الحفاظ على الهيكل الثالث إلى حد كبير بواسطة روابط ثاني كبريتيد. تتشكل روابط ثاني كبريتيد بين السلاسل الجانبية لـ السيستين بواسطة أكسدة مجموعتين من الثيول (SH) لتشكيل رابطة ثنائي كبريتيد (S-S) ، والتي تسمى أحيانًا جسر ثاني كبريتيد.

يتم استخدام البنية الرباعية لوصف البروتينات المكونة من وحدات فرعية متعددة (جزيئات متعددة ببتيد متعددة ، كل منها يسمى "مونومر"). تتكون معظم البروتينات التي يزيد وزنها الجزيئي عن 50000 من اثنين أو أكثر من المونومرات غير المرتبطة تساهميًا. ترتيب المونومرات في البروتين ثلاثي الأبعاد هو البنية الرباعية. المثال الأكثر استخداما لتوضيح البنية الرباعية هو الهيموغلوبين بروتين. هيكل الهيموغلوبين الرباعي هو حزمة من الوحدات الفرعية أحادية. يتكون الهيموجلوبين من أربعة مونومرات. هناك سلسلتان α ، يحتوي كل منهما على 141 حمضًا أمينيًا ، وسلسلتين β ، يحتوي كل منهما على 146 حمضًا أمينيًا. نظرًا لوجود وحدتين فرعيتين مختلفتين ، فإن الهيموغلوبين يُظهر بنية غير متجانسة. إذا كانت جميع المونومرات في البروتين متطابقة ، فهناك بنية متجانسة.

التفاعل المضطرب هو قوة التثبيت الرئيسية للوحدات الفرعية في البنية الرباعية. عندما يتم طي مونومر واحد إلى شكل ثلاثي الأبعاد لفضح السلاسل الجانبية القطبية إلى مائي البيئة ولحماية سلاسلها الجانبية غير القطبية ، لا تزال هناك بعض الأقسام مسعور على المكشوف سطح - المظهر الخارجي. سيتم تجميع اثنين أو أكثر من المونومرات بحيث تتلامس أقسامها المعرضة للماء.

هل تريد المزيد من المعلومات عن الأحماض الأمينية والبروتينات؟ إليك بعض الموارد الإضافية على الإنترنت أحماض أمينية و chirality الأحماض الأمينية. بالإضافة إلى نصوص الكيمياء العامة ، يمكن العثور على معلومات حول بنية البروتين في نصوص الكيمياء الحيوية والكيمياء العضوية وعلم الأحياء العام وعلم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية. عادة ما تتضمن نصوص علم الأحياء معلومات حول عمليات النسخ والترجمة ، والتي يتم من خلالها استخدام الشفرة الجينية للكائن الحي لإنتاج البروتينات.