3.6
البروتينات عبارة عن سلاسل من الأحماض الأمينية التي ترتبط ببعضها البعض عن طريق روابط ببتيدية ويتم طيها في هيكل ثلاثي الأبعاد. تحدد السلاسل ال…
البروتين هو سلسة من الأحماض الأمينية وهي مركبات تحتوي على أَمين و مجموعات كربوكسيلية كما أنها تحتوي علي مجموعات أخرى مختلفة يُرمز لها بحرف R مرتبطة بذرة كربون فى الوسط ترتبط الأحماض الأمينية من خلال روابط ببتيدية تكافؤية. وسلسة الذرات المتكررة على طول المركز يسمى العمود الفقري لمتعدد الببتيد يبدأ التسلسل عند النهاية-N بحمض أميني يدعي NH3 موجب الشحنة. وينتهي بالنهاية-C مجموعة كربوكسيلية حرة،C00 سالب الشحنة.
كل بروتين هو فريد من نوعه. ويختلف بإختلاف الأاحماض الأمينية به. وكذلك السلاسل الجانبية.
فمثلًا،الهرنون المسؤل عن إطلاق الغدة الدرقية يتكون من 23 حمض أميني،بينما يتكون بروتين العضلات المرنة من أكثر من 34000 حمض أميني. علاوة على ذلك،هناك 20 سلسلة جانبية مختلفة والتي يمكن تقسيمها لأربع مجموعات. أحماض أمينية سلبية القطب كالحمضين الإسبارتيك والجلوتيمك بهما سلاسل جانبية تتكون من مجموعة كربوكسيلية ولهذا،فهما يتصرفان كحمضان في الوسط المتعادل.
تتصرف الأحماض الأمينية موجبة القطبية كالقاعديات ولهم مجموعة أمينية في سلسلتهم الجانبية. تعد العديد من الأحماض الأمينية قطبية ولكن بلا شحنة. وتميل لأن تكون محبة للماء.
وتكون الجزء الخارجي من البروتين المطوي. حيث يمكنها التفاعل بحرية مع البيئة المائية. وأخيرًا،مجموعة كبيرة من الأحماض الأمنية تحتوي على سلاسل جانية غير قطبية.
يمكن أن يكونوا بسيطين،كالجلايسين أو معقدة كالبرولين والتربتوفان. السلاسل الجانبية غير القطبية غالبًا ما تجعل الحمض الأميني غير محبة للماء ويكونوا محور العديد من البروتينات
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is the basic structure of an amino acid?
An amino acid contains a carboxyl group and an amino group attached to the same carbon atom, called the alpha-carbon. A side chain, or R-group, extends from this central carbon and determines the amino acid's chemical identity and properties. The simplest amino acid is glycine, which has only a hydrogen atom as its side chain.
Q2: How are amino acids linked together in proteins?
Amino acids are linked through covalent peptide bonds formed between the amino group of one amino acid and the carboxyl group of an adjacent amino acid. This process occurs through dehydration synthesis, where one water molecule is released during each linkage. The resulting chain forms the polypeptide backbone, with a free amino group at the N-terminus and a free carboxyl group at the C-terminus.
Q3: What are the four main groups of amino acid side chains?
The 20 amino acids used in proteins have side chains classified into four groups: negative polar amino acids with carboxyl groups that act as acids; positive polar amino acids with amino groups that act as bases; polar uncharged amino acids that are hydrophilic; and nonpolar amino acids with hydrophobic side chains. These properties determine how amino acids interact and fold within proteins.
Q4: How does pH affect the chemical properties of amino acids?
At low pH, both carboxyl and amino groups are protonated, making the amino acid act as a base. At high pH, both groups are deprotonated, causing it to act as an acid. At neutral pH, typical in physiological environments, the amino group is protonated and the carboxyl group is deprotonated, creating a zwitterion with both positive and negative charges.
Q5: What determines the uniqueness of each protein?
Each protein's uniqueness depends on the number of amino acids in its chain and the specific sequence of their side chains. For example, thyroid-releasing hormone contains 234 amino acids, while the elastic muscle protein connectin has over 34,000. The side chain composition and arrangement directly influence how the protein folds and functions.
Q6: What is the difference between a polypeptide and a protein?
A polypeptide is a chain of amino acids linked by peptide bonds, with chains containing fewer than 20 amino acids called oligopeptides. A protein is a polypeptide that has folded into a three-dimensional structure and is ready to perform its specific cellular function. Length, structural complexity, and functionality distinguish proteins from simpler polypeptide chains.
Q7: What are the major functions of proteins in cells?
Proteins serve diverse cellular functions including providing structural support like collagen, enabling movement through actin and myosin in muscles, catalyzing reactions as enzymes, transporting molecules across cell membranes, and defending organisms through antibodies. Together with carbohydrates, nucleic acids, and lipids, proteins are fundamental building blocks essential to all life.