Διαφορά μεταξύ Πρωτοβάθμιας Δευτεροβάθμιας και Τριτοταγούς Δομής της Πρωτεΐνης

Η κύρια διαφορά μεταξύ πρωτογενούς δευτερογενούς και τριτογενούς δομής πρωτεΐνης είναι ότι η πρωτογενής δομή μιας πρωτεΐνης είναι γραμμική και η δευτερογενής δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να είναι είτε α-έλικα είτε β-φύλλο, ενώ η τριτοταγής δομή μιας πρωτεΐνης είναι σφαιρική .

Πρωτογενείς, δευτερογενείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς είναι οι τέσσερις δομές πρωτεϊνών που βρίσκονται στη φύση. Η πρωτογενής δομή περιλαμβάνει την αλληλουχία αμινοξέων. Οι δεσμοί υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των αμινοξέων είναι υπεύθυνοι για το σχηματισμό της δευτερογενούς δομής μιας πρωτεΐνης, ενώ οι γέφυρες δισουλφιδίου και άλατος σχηματίζουν την τριτοταγή δομή.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Ποια είναι η Πρωτογενής Δομή της Πρωτεΐνς
– Ορισμός, Δομή, Ομόλογα
2. Ποια είναι η Δευτερεύουσα Δομή της Πρωτεΐνηςς
– Ορισμός, Δομή, Ομόλογα
3. Τι είναι η Τριτογενής Δομή της Πρωτεΐνς
– Ορισμός, Δομή, Ομόλογα
4. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ Πρωτοβάθμιας Δευτεροβάθμιας και Τριτοταγούς Δομής της Πρωτεΐνης
– Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
5. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Πρωτοβάθμιας Δευτεροβάθμιας και Τριτοταγούς Δομής της Πρωτεΐνης
– Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι

Αλληλουχία αμινοξέων, α-έλικα, β-φύλλο, τρισδιάστατη δομή, σφαιρικές πρωτεΐνες, δεσμοί υδρογόνου

Τι είναι η Πρωτογενής Δομή της Πρωτεΐνης

Η κύρια δομή μιας πρωτεΐνης είναι η αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης, η οποία είναι γραμμική. Σχηματίζει την πολυπεπτιδική αλυσίδα της πρωτεΐνης. Κάθε αμινοξύ συνδέεται με το παρακείμενο αμινοξύ μέσω ενός πεπτιδικού δεσμού. Λόγω της σειράς των πεπτιδικών δεσμών στην αλληλουχία αμινοξέων, ονομάζεται πολυπεπτιδική αλυσίδα. Τα αμινοξέα στην πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι ένα από αυτά που περιλαμβάνονται στη δεξαμενή των 20 βασικών αμινοξέων.

Εικόνα 1:Γραμμική αλληλουχία αμινοξέων

Η αλληλουχία κωδικονίων του γονιδίου που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη καθορίζει τη σειρά των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Η κωδικεύουσα αλληλουχία πρώτα μεταγράφεται σε mRNA και στη συνέχεια αποκωδικοποιείται για να σχηματίσει την αλληλουχία αμινοξέων. Η πρώτη διαδικασία είναι η μεταγραφή, η οποία συμβαίνει μέσα στον πυρήνα. Η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που εμπλέκεται στη μεταγραφή. Η τελευταία διαδικασία είναι η μετάφραση, η οποία συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα. Τα ριβοσώματα είναι τα οργανίδια που διευκολύνουν τη μετάφραση.

Τι είναι η δευτερεύουσα δομή της πρωτεΐνης

Η δευτερεύουσα δομή μιας πρωτεΐνης είναι είτε α-έλικα είτε β-φύλλο που σχηματίζεται από την κύρια δομή της. Εξαρτάται πλήρως από το σχηματισμό δεσμών υδρογόνου μεταξύ των δομικών συστατικών των αμινοξέων. Τόσο η α-έλικα όσο και το β-φύλλο περιλαμβάνουν κανονικά, επαναλαμβανόμενα μοτίβα στη ραχοκοκαλιά.

α-Έλικας

Η περιέλιξη της ραχοκοκαλιάς του πολυπεπτιδίου γύρω από έναν φανταστικό άξονα κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού σχηματίζει την α-έλικα. Εμφανίζεται μέσω του σχηματισμού δεσμών υδρογόνου μεταξύ του ατόμου οξυγόνου στην ομάδα καρβονυλίου (C=O) ενός αμινοξέος και του ατόμου υδρογόνου στην ομάδα αμίνης (ΝΗ) του τέταρτου αμινοξέος της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Εικόνα 2:Alpha-Helix και Beta-Sheet

β-Φύλλο

Στο β-φύλλο, η ομάδα R κάθε αμινοξέος εναλλακτικά δείχνει πάνω και κάτω από τη ραχοκοκαλιά. Ο σχηματισμός δεσμού υδρογόνου συμβαίνει μεταξύ γειτονικών κλώνων εδώ, που βρίσκονται δίπλα-δίπλα. Αυτό σημαίνει ότι το άτομο οξυγόνου της καρβονυλικής ομάδας του ενός κλώνου σχηματίζει δεσμό υδρογόνου με το άτομο υδρογόνου της ομάδας αμίνης του δεύτερου κλώνου. Η διάταξη των δύο κλώνων μπορεί να είναι είτε παράλληλη είτε αντιπαράλληλη. Οι αντιπαράλληλοι κλώνοι είναι πιο σταθεροί.

Τι είναι η τριτογενής δομή της πρωτεΐνης

Η τριτοταγής δομή της πρωτεΐνης είναι η διπλωμένη δομή της πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε μια τρισδιάστατη δομή. Ως εκ τούτου, έχει ένα συμπαγές, σφαιρικό σχήμα. Έτσι, για να σχηματιστεί η τριτογενής δομή, η πολυπεπτιδική αλυσίδα κάμπτεται και συστρέφεται, επιτυγχάνοντας τη χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση με υψηλή σταθερότητα. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων αμινοξέων είναι υπεύθυνες για το σχηματισμό της τριτοταγούς δομής. Οι δισουλφιδικές γέφυρες σχηματίζουν τις πιο σταθερές αλληλεπιδράσεις και σχηματίζονται από την οξείδωση των σουλφυδρυλικών ομάδων στην κυστεΐνη. Είναι ένας τύπος ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων. Επίσης, σχηματίζονται ιοντικοί δεσμοί που ονομάζονται γέφυρες άλατος μεταξύ θετικά και αρνητικά φορτισμένων πλευρικών αλυσίδων αμινοξέων, σταθεροποιώντας περαιτέρω την τριτοταγή δομή. Επιπλέον, οι δεσμοί υδρογόνου βοηθούν επίσης στη σταθεροποίηση της τρισδιάστατης δομής.

Εικόνα 3:Δομή πρωτεΐνης

Η τριτοταγής δομή ή η σφαιρική μορφή των πρωτεϊνών είναι υδατοδιαλυτή υπό φυσιολογικές συνθήκες. Αυτό οφείλεται στην έκθεση υδρόφιλων, όξινων και βασικών αμινοξέων προς τα έξω και στην απόκρυψη των υδρόφοβων αμινοξέων, όπως τα αρωματικά αμινοξέα και τα αμινοξέα με ομάδες αλκυλίου στον πυρήνα της δομής της πρωτεΐνης.

Ομοιότητες μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης

Η πρωτογενής, η δευτερογενής και η τριτογενής δομή είναι τρεις, δομικές διατάξεις πρωτεϊνών.
Η βασική μονάδα όλων των δομών είναι η αλληλουχία αμινοξέων, η οποία είναι η κύρια δομή της πρωτεΐνης.
Η δευτερογενής δομή της πρωτεΐνης σχηματίζεται από την πρωτογενή της δομή, η οποία με τη σειρά της σχηματίζει την τριτοταγή δομή.
Κάθε τύπος δομής έχει έναν μοναδικό ρόλο στο κελί.

Διαφορά μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς και της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης

Ορισμός

Η πρωταρχική δομή μιας πρωτεΐνης είναι η γραμμική αλληλουχία αμινοξέων, η δευτερογενής δομή μιας πρωτεΐνης είναι η αναδίπλωση της πεπτιδικής αλυσίδας σε μια α-έλικα ή β-φύλλο ενώ το Η τριτογενής δομή είναι η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης. Αυτό εξηγεί τη βασική διαφορά μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς και της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης.

Σχήμα

Όπως λέγεται στον ορισμό, η πρωταρχική δομή μιας πρωτεΐνης είναι γραμμική, η δευτερογενής δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να είναι είτε α-έλικα είτε β-φύλλο ενώ η τριτοταγής δομή της μια πρωτεΐνη είναι σφαιρική.

Ομόλογα

Η πρωτογενής δομή μιας πρωτεΐνης αποτελείται από πεπτιδικούς δεσμούς που σχηματίζονται μεταξύ αμινοξέων, η δευτεροταγής δομή μιας πρωτεΐνης περιλαμβάνει δεσμούς υδρογόνου ενώ η τριτοταγής δομή μιας πρωτεΐνης περιλαμβάνει δισουλφιδικές γέφυρες, γέφυρες αλατιού, και δεσμούς υδρογόνου. Αυτή είναι μια κύρια διαφορά μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς και της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης.

Παραδείγματα

Η κύρια δομή μιας πρωτεΐνης σχηματίζεται κατά τη μετάφραση. Η δευτερογενής δομή των πρωτεϊνών σχηματίζει κολλαγόνο, ελαστίνη, ακτίνη, μυοσίνη και ίνες που μοιάζουν με κερατίνη, ενώ η τριτοταγής δομή των πρωτεϊνών περιλαμβάνει ένζυμα, ορμόνες, λευκωματίνη, σφαιρίνη και αιμοσφαιρίνη.

Λειτουργίες στο κελί

Οι λειτουργίες τους είναι μια ακόμη σημαντική διαφορά μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς και της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης. Η πρωταρχική δομή της πρωτεΐνης εμπλέκεται σε μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, η δευτερογενής δομή των πρωτεϊνών εμπλέκεται στο σχηματισμό δομών όπως οι χόνδροι, οι σύνδεσμοι, το δέρμα κ.λπ., ενώ η τριτογενής δομή των πρωτεϊνών εμπλέκεται στις μεταβολικές λειτουργίες του σώματος.

Συμπέρασμα

Η κύρια δομή της πρωτεΐνης είναι η αλληλουχία αμινοξέων, η οποία είναι γραμμική. Παράγεται κατά τη μετάφραση. Η δευτερογενής δομή της πρωτεΐνης είναι είτε α-έλικα είτε β-φύλλο που σχηματίζεται λόγω του σχηματισμού δεσμών υδρογόνου. Διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό δομών όπως το κολλαγόνο, η ελαστίνη, η ακτίνη, η μυοσίνη και οι ίνες κερατίνης. Η τριτοταγής δομή της πρωτεΐνης είναι σφαιρική και σχηματίζεται λόγω του σχηματισμού γεφυρών δισουλφιδίου και άλατος. Παίζει ζωτικό ρόλο στον μεταβολισμό. Η διαφορά μεταξύ της πρωτογενούς δευτερογενούς και της τριτογενούς δομής της πρωτεΐνης είναι η δομή, οι δεσμοί και ο ρόλος τους στο κύτταρο.

Αναφορά:

1. "Δομή πρωτεΐνης". Σωματιδιακές Επιστήμες, Υπηρεσίες Ανάπτυξης Φαρμάκων , Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Πρωτεύουσα δομή πρωτεΐνης» Από το Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών για το Ανθρώπινο Γονιδίωμα – http://www.genome.gov/Pages/Hyperion//DIR/VIP/Glossary/Illustration/amino_acid.shtml (Δημόσιος Τομέας) μέσω του Commons Wikimedia
2. "Εικόνα 03 04 07" Από το CNX OpenStax – http://cnx.org/contents/[email protected]:[email protected]/Introduction (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia
3. "Εικόνα 03 04 09" Από CNX OpenStax – http://cnx.org/contents/[email protected]:[email protected]/Introduction (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia