מה נקראות שרשרות ארוכות של חומצות אמינו?

תוֹכֶן

• ייצור חלבון מחומצות אמינו
• קשר פפטיד בין חומצות אמינו
• שרשרות צדדיות של חומצות אמינו
• סדר חומצות אמינו וקיפול חלבונים
• שרשרות צד וקיפול
• מספר שילובי חומצות אמינו

שרשראות ארוכות, או פולימרים, של חומצות אמינו נקראות חלבונים (אם כי חלבונים אינם צריכים להיות אך ורק חומצות אמינו). חומצות האמינו מקושרות לפי "קשרים פפטידיים". סדר חומצות האמינו נקבע לפי סדר הנוקלאוטידים (ה"אלף-בית "הגנטי) בגן של DNA, אשר בתורו קובעים כיצד החלבון מתקפל ומתפקד.

ייצור חלבון מחומצות אמינו

תהליך קישור חומצות האמינו לחלבונים מתחיל בגרעין התא. RNA מסנג'ר (mRNA) לגן נוצר באמצעות קטע של DNA כתבנית. ה- mRNA עובר אז מחוץ לגרעין ליצרני חלבונים הנקראים "ריבוזומים". כאן מיוצר חלבון. בריבוזומים, העבר RNA (tRNA) ואז נדבק חומצות אמינו על ה- mRNA. בעיקרו של דבר ה- mRNA משמש כתבנית לבניית החלבון.

קשר פפטיד בין חומצות אמינו

חומצות אמינו מחוברות ראש לזנב בפולימרים לינאריים ארוכים. באופן ספציפי, קבוצת חומצות הקרבוקסיליות (-CO) של חומצת אמינו אחת נקשרת לקבוצת האמינו (-NH) של השנייה. קשר זה נקרא "קשר לפפטיד". שרשראות כאלה של חומצות אמינו נקראות "פוליפפטידים".

שרשרות צדדיות של חומצות אמינו

לחומצות האמיניות יש שרשראות צד המחוברות לאטום הפחמן המרכזי. לשרשראות צדדיות אלה מאפיינים אלקטרוסטטיים (מליטה) שונים. זה חשוב באופן שבו החלבון הליניארי בתחילה מתקפל כאשר הוא משתחרר מתבנית ה- mRNA שלו.

סדר חומצות אמינו וקיפול חלבונים

צורת החלבון נקבעת על ידי רצף חומצות האמינו. הקשרים בשרשרת פוליפפטיד ארוכה מאפשרים סיבוב חופשי של האטומים, מה שנותן את עמוד השדרה של החלבון גמישות רבה. עם זאת, מרבית שרשראות הפוליפפטיד מתקפלים לצורה אחת בלבד, ורובם עושים זאת באופן ספונטני.

שרשרות צד וקיפול

הקיפול נקבע לפי סדר שרשראות הצד של חומצות האמינו. שרשראות צדדיות אלה מתקשרות זו עם זו עם המים בתא. שרשראות הצד הקוטביות נוטות להתפתל אל מול המים. שרשראות הצד הלא-קוטביות הופכות למרכז כדור החלבון והיותן הידרופוביות (לא אוהבות מים). התפלגות האתרים הקוטביים והלא קוטביים היא אפוא אחד הגורמים החשובים ביותר הקובעים את קיפול החלבון.

מספר שילובי חומצות אמינו

20 חומצות אמינו משמשות לייצור חלבונים. אמנם ישנם 20 ^ n פוליפפטידים שונים שאינם חומצות אמינו ארוכות, חלק קטן מאוד של החלבונים הנוצרים יהיה יציב. לרוב היו צורות רבות עם רמות אנרגיה כמעט שוות ערך. היכולים לשנות צורה בקלות לאמץ רמה אנרגטית אחרת, ולכן הם לא יהיו יציבים מספיק כדי להיות מועילים לאורגניזם. לכן, חומצה אמינית אחת במקום הלא נכון יכולה לגרום לחלבון להיות חסר תועלת. לכן, רוב המוטציות ב- DNA אינן מועילות לאורגניזם. רק באמצעות כמות אדירה של ניסוי וטעייה מתפתחים חלבונים שימושיים.