4.12
חלבונים הם פולימרים של חומצות אמינו המקושרות יחד על ידי קשרים פפטידים. חלבונים ופוליפפטידים משמשים לסירוגין כדי להתייחס לשרשראות ארוכות של חומצות אמינ…
חלבון הוא שרשרת של חומצות אמינו, תרכובות המכילות קבוצות אמין וקרבוקסיל, יחד עם שרשראות צדדיות שונות המסומנות כ-R, המחוברות לליבת פחמן.
חומצות אמינו מקושרות באמצעות קשרים פפטידים קוולנטיים, וסדרת האטומים החוזרת לאורך הליבה נקראת עמוד השדרה של הפוליפפטידים.
הרצף מתחיל ב-N-terminus, עם קבוצת אמינו חופשית, NH3+, ומסתיים ב- C terminus, קבוצת קרבוקסיל חופשית, COO<span style="color: rgb(0, 0, 0); font-family: Arial; font-size: 13px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: 400; מרווח אותיות: רגיל; יתומים: 2; יישור טקסט: שמאל; כניסת טקסט: 0px; המרת טקסט: ללא; רווח לבן: טרום גלישה; אלמנות: 2; מרווח מילים: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: RGB (255, 255, 255); טקסט-קישוט-עובי: ראשוני; טקסט-קישוט-סגנון: ראשוני; טקסט-קישוט-צבע: ראשי תיבות; תצוגה: מוטבעת !חשוב; לצוף: אין;" >-.
כל חלבון הוא ייחודי, בהתאם למספר חומצות האמינו ושרשראות הצד שלהן.
ישנן 20 שרשראות צד שונות, אשר נופלות לאחת מארבע קבוצות. לחומצות אמינו חומציות, כמו חומצות אספרטיות וגלוטמיות, יש שרשראות צדדיות עם קבוצה קרבוקסילית. בגלל זה, הם מתנהגים כמו חומצות ב- pH פיזיולוגי.
לחומצות אמינו בסיסיות יש קבוצת אמינו בשרשרת הצדדית שלהן והן פועלות כמו בסיסים.
מספר חומצות אמינו הן קוטביות אך לא טעונות. הם נוטים להיות הידרופיליים ומהווים את החלק החיצוני של חלבון מקופל, שם הם חופשיים לתקשר עם הסביבה המימית.
לבסוף, קבוצה גדולה של חומצות אמינו מכילה שרשראות צד לא קוטביות. הם יכולים להיות פשוטים, כמו גליצין, או מורכבים, כמו פרולין וטריפטופן.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are the basic building blocks that make up proteins?
Proteins are polymers composed of amino acids linked together by peptide bonds. These amino acids contain a central carbon atom bonded to an amino group, a carboxyl group, a hydrogen atom, and a distinctive side chain. The sequence and arrangement of these amino acids determine each protein's unique structure and function.
Q2: How do proteins differ from other biological macromolecules?
Proteins are distinct macromolecules composed of amino acids, while other compounds essential to human function include carbohydrates, lipids, and nucleic acids. Each macromolecule type has different elemental composition and structural organization. Proteins specifically contain nitrogen in their amino groups, making them unique among major biological polymers.
Q3: What are the two main categories of protein structure?
Proteins are classified into fibrous proteins and globular proteins based on their three-dimensional shape. Fibrous proteins are elongated and typically provide structural support, while globular proteins are compact and spherical, often serving dynamic roles like catalysis and transport. Both types are essential for different physiological functions.
Q4: Why is protein structure important for biological function?
A protein's three-dimensional structure determines its ability to perform specific functions in cells and tissues. The folding of amino acid chains creates active sites, binding regions, and structural features necessary for the role of proteins in the human body. Disruptions to this structure can impair or eliminate protein function.
Q5: What factors can cause proteins to lose their functional structure?
Proteins can undergo protein denaturation when exposed to extreme conditions such as high temperature, extreme pH, or certain chemical solvents. Denaturation disrupts the bonds maintaining protein structure, causing the molecule to unfold and lose its three-dimensional shape. This structural change typically results in loss of biological activity.
Q6: How do amino acid side chains influence protein properties?
Amino acid side chains vary in chemical composition, ranging from nonpolar hydrophobic groups to polar and charged groups. These differences determine how amino acids interact with each other and their environment, influencing protein solubility, charge, and overall three-dimensional folding. Side chain properties are fundamental to protein diversity and function.
Q7: What role do peptide bonds play in protein formation?
Peptide bonds are covalent linkages that connect amino acids together in a linear chain, forming the protein backbone. These bonds form between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of the next through a dehydration reaction. The sequence of amino acids linked by peptide bonds determines the primary structure of every protein.