Πρωτεΐνες και Αμινοξέα

Βασικές έννοιες

Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε τι είναι οι πρωτεΐνες και πώς είναι χρήσιμες στη ζωή. Θα μάθετε επίσης για το δομικό στοιχείο όλων των πρωτεϊνών, το αμινοξύ.

Οι πρωτεΐνες είναι απαραίτητες

Από μικρούς, μονοκύτταρους οργανισμούς όπως η Escherichia coli για μεγάλους και πολύπλοκους οργανισμούς όπως ο άνθρωπος, οι πρωτεΐνες αποτελούν βασικό δομικό στοιχείο της ζωής. Για παράδειγμα, η πρωτεΐνη, το κολλαγόνο, αποτελεί ένα σημαντικό μέρος των οστών, του δέρματος, των μυών, των τενόντων και του χόνδρου μας. Σε καθένα από τα κύτταρά μας, οι πρωτεΐνες βοηθούν στην εκτέλεση των απαραίτητων λειτουργιών της ζωής, όπως η αντιγραφή του DNA και καταλύοντας σημαντικές μεταβολικές αντιδράσεις.

Αμινοξέα Make up Proteins

Οι πρωτεΐνες είναι απίστευτα διαφορετικές τόσο στο σχήμα τους (δομή) όσο και σε αυτό που κάνουν (λειτουργία). Για παράδειγμα, η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα μέρος της πρωτεΐνης που εμπλέκεται στη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης, την πρωτεάση ACE2, και η δεύτερη εικόνα είναι μια πρωτεΐνη που ρυθμίζει τον τρόπο με τον οποίο μεγαλώνουμε, την FGF23. Η δεύτερη πρωτεΐνη είναι πολύ μικρότερη και έχει εντελώς διαφορετικό σχήμα.

Λοιπόν, τι κοινό έχουν όλα αυτά; Αυτές οι δύο πρωτεΐνες, όπως όλες οι πρωτεΐνες, αποτελούνται από τα ίδια δομικά στοιχεία, αμινοξέα , από τα οποία τα 20 είναι «κανονικά». Μπορείτε να μάθετε και για τα 20 με αυτό το χρήσιμο γράφημα. Το ανθρώπινο σώμα συνθέτει τακτικά αυτά τα αμινοξέα. Η σεληνοκυστεΐνη, μια πιο σπάνια, υπάρχει επίσης στο ανθρώπινο σώμα, αλλά δεν πληροί τις προϋποθέσεις ως κανονικό αμινοξύ. Αυτά τα αμινοξέα συνδυάζονται σε μοναδικούς συνδυασμούς για να δημιουργήσουν μοναδικά μόρια που αναφέρονται ως πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

Το αμινοξύ

Ενώ τα "σφαιρίδια" στο παραπάνω σχήμα αντιπροσωπεύουν τα αμινοξέα όπως υπάρχουν σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, μια πιο ακριβής αναπαράσταση δίνεται παρακάτω. Κάθε αμινοξύ μοιάζει με το μόριο που φαίνεται παρακάτω, με μια καρβοξυλική ομάδα (O=C-OH), μια αμίνη (-NH2) και μια ομάδα R. Η ομάδα R, ή πλευρική αλυσίδα, είναι ειδική στο ότι μπορεί να αντιπροσωπεύει έναν αριθμό διαφορετικών δομών και κάθε αμινοξύ περιέχει μια διαφορετική ομάδα R. Στην παρακάτω ενότητα, «Τα αμινοξέα», αναζητήστε κάθε αμινοξύ και δείτε εάν μπορείτε να βρείτε την ομάδα καρβοξυλίου, αμίνης και R (μεταβλητή).

Τα αμινοξέα

Αυτά τα αμινοξέα έχουν όλα διαφορετικές ιδιότητες, όπως φορτίο και πολικότητα, που τελικά συμβάλλουν στα χαρακτηριστικά της πρωτεΐνης που αποτελούν. Αυτό το κάνουν μέσω του σχηματισμού δεσμών υδρογόνου ή ιοντικών. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να διασπαστούν υπό ορισμένες συνθήκες, με αποτέλεσμα την κατάρρευση της δομής της πρωτεΐνης ή τη μετουσίωση.

Ακολουθεί μια πλήρης λίστα με τα κανονικά αμινοξέα (συν τη σεληνοκυστεΐνη), τις δομές τους και τις ιδιότητές τους. Μαζί με τα ονόματά τους, για παράδειγμα "Αργινίνη", στα αμινοξέα δίνεται ένας κωδικός τριών γραμμάτων, όπως "Arg" και μια αναπαράσταση ενός γράμματος, όπως "R". Αν και αυτά είναι τα πιο κοινά, οι ερευνητές συνθέτουν επίσης άλλα αμινοξέα για να δημιουργήσουν πολυπεπτίδια με μοναδικές ιδιότητες.

Πώς κρατιούνται μαζί;

Τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους με ειδικούς ομοιοπολικούς δεσμούς, που ονομάζονται πεπτιδικοί δεσμοί . Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται όταν μια ομάδα καρβοξυλίου ενός αμινοξέος (O=C-OH) αντιδρά με μια ομάδα αμίνης (-NH2) ενός άλλου. Αυτή η αντίδραση ονομάζεται αντίδραση αφυδάτωσης, επειδή κατά τη διαδικασία απελευθερώνεται νερό. Η όλη διαδικασία φαίνεται παρακάτω.

Αντίστροφα, η διάσπαση ενός πεπτιδικού δεσμού ονομάζεται υδρόλυση, επειδή προστίθεται νερό στη διαδικασία που διασπά τα δύο αμινοξέα.

Περαιτέρω ανάγνωση

• Λειτουργικές ομάδες
• Τι είναι η χημική αντίδραση;
• Τι είναι το Buffer Solution;
• Υπολογισμός μοριακής μάζας
• Ιδιότητες οξέων και βάσεων