Τέσσερις τύποι δομής πρωτεϊνών

Πρωτεΐνες είναι βιολογικά πολυμερή που αποτελείται από αμινοξέα. Τα αμινοξέα, που συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς, σχηματίζουν μια πολυπεπτιδική αλυσίδα. Μία ή περισσότερες αλυσίδες πολυπεπτιδίων στριμμένες σε σχήμα 3-D σχηματίζουν πρωτεΐνη. Οι πρωτεΐνες έχουν πολύπλοκα σχήματα που περιλαμβάνουν διάφορες πτυχώσεις, βρόχους και καμπύλες Η αναδίπλωση των πρωτεϊνών συμβαίνει αυθόρμητα. Χημικός δεσμός μεταξύ τμημάτων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας βοηθά στην συγκράτηση της πρωτεΐνης μαζί και της δίνει το σχήμα της. Υπάρχουν δύο γενικές κατηγορίες πρωτεϊνών μορίων: σφαιρικές πρωτεΐνες και ινώδεις πρωτεΐνες. Οι σφαιρικές πρωτεΐνες έχουν γενικά συμπαγές, διαλυτό και σφαιρικό σχήμα. Οι ινώδεις πρωτεΐνες είναι συνήθως επιμήκεις και αδιάλυτες. Οι σφαιρικές και ινώδεις πρωτεΐνες μπορεί να εμφανίζουν έναν ή περισσότερους από τέσσερις τύπους πρωτεϊνικής δομής.

Τα τέσσερα επίπεδα δομής πρωτεΐνης διακρίνονται μεταξύ τους από τον βαθμό πολυπλοκότητας στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Ένα μόριο πρωτεΐνης μπορεί να περιέχει έναν ή περισσότερους από τους τύπους δομής πρωτεΐνης: πρωτογενή, δευτερογενή, τριτογενή και τεταρτοταγή δομή.

Πρωτοβάθμια δομή περιγράφει τη μοναδική σειρά με την οποία τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια πρωτεΐνη. Οι πρωτεΐνες κατασκευάζονται από ένα σύνολο 20 αμινοξέων. Γενικά, τα αμινοξέα έχουν τις ακόλουθες δομικές ιδιότητες:

Όλα τα αμινοξέα έχουν τον άλφα άνθρακα συνδεδεμένο με άτομο υδρογόνου, καρβοξυλική ομάδα και αμινομάδα. ο Ομάδα "R" διαφέρει μεταξύ αμινοξέα και καθορίζει τις διαφορές μεταξύ αυτών μονομερή πρωτεΐνης. Η αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης καθορίζεται από τις πληροφορίες που βρίσκονται στο κυτταρικό γενετικός κώδικας. Η σειρά των αμινοξέων σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι μοναδική και ειδική για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Η τροποποίηση ενός μόνο αμινοξέος προκαλεί α γονιδιακή μετάλλαξη, που συνήθως οδηγεί σε μια μη λειτουργική πρωτεΐνη

Δευτερεύουσα δομή αναφέρεται στο πηνίο ή την αναδίπλωση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας που δίνει στην πρωτεΐνη το 3-D σχήμα της. Υπάρχουν δύο τύποι δευτερογενών δομών που παρατηρούνται στις πρωτεΐνες. Ένας τύπος είναι το άλφα (α) έλικα δομή. Αυτή η δομή μοιάζει με κουλουριασμένο ελατήριο και ασφαλίζεται με σύνδεση υδρογόνου στην αλυσίδα πολυπεπτιδίων. Ο δεύτερος τύπος δευτερεύουσας δομής στις πρωτεΐνες είναι το βήτα (β) πτυχωτό φύλλο. Αυτή η δομή φαίνεται να είναι διπλωμένη ή πτυχωμένη και συγκρατείται μαζί με σύνδεση υδρογόνου μεταξύ μονάδων πολυπεπτιδίου της αναδιπλωμένης αλυσίδας που βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο.

Τεταρτογενής δομή αναφέρεται στη δομή ενός μακρομορίου πρωτεΐνης που σχηματίζεται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολλαπλών αλυσίδων πολυπεπτιδίων. Κάθε αλυσίδα πολυπεπτιδίου αναφέρεται ως υπομονάδα. Οι πρωτεΐνες με τεταρτοταγή δομή μπορεί να αποτελούνται από περισσότερους από έναν από τον ίδιο τύπο πρωτεϊνικής υπομονάδας. Μπορούν επίσης να αποτελούνται από διαφορετικές υπομονάδες. Η αιμοσφαιρίνη είναι ένα παράδειγμα πρωτεΐνης με τεταρτοταγή δομή. Αιμοσφαιρίνη, που βρέθηκε στο αίμα, είναι μια πρωτεΐνη που περιέχει σίδηρο που δεσμεύει μόρια οξυγόνου. Περιέχει τέσσερις υπομονάδες: δύο υπομονάδες άλφα και δύο υπομονάδες beta.

Το τρισδιάστατο σχήμα μιας πρωτεΐνης καθορίζεται από την κύρια δομή της. Η σειρά των αμινοξέων καθορίζει τη δομή και την ειδική λειτουργία μιας πρωτεΐνης. Οι ξεχωριστές οδηγίες για τη σειρά των αμινοξέων ορίζονται από το γονίδια σε ένα κελί. Όταν ένα κύτταρο αντιλαμβάνεται την ανάγκη για σύνθεση πρωτεϊνών, το DNA ξετυλίγεται και μεταγράφεται σε RNA αντίγραφο του γενετικού κώδικα. Αυτή η διαδικασία καλείται Μεταγραφή DNA. Το αντίγραφο RNA είναι τότε μεταφρασμένο για την παραγωγή πρωτεΐνης. Οι γενετικές πληροφορίες στο DNA καθορίζουν τη συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων και τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη που παράγεται. Οι πρωτεΐνες είναι παραδείγματα ενός τύπου βιολογικού πολυμερούς. Μαζί με τις πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, και νουκλεϊκά οξέα αποτελούν τις τέσσερις κύριες κατηγορίες οργανικών ενώσεων στη ζωή κύτταρα.