תוֹכֶן
חלבונים הם מהכימיקלים החשובים ביותר לכל החיים על פני כדור הארץ. מבנה החלבונים יכול להשתנות מאוד. עם זאת, כל חלבון מורכב מרבים מתוך 20 חומצות האמינו השונות. בדומה לאותיות באלף-בית, סדר חומצות האמינו בחלבון ממלא תפקיד חשוב באופן שבו המבנה הסופי יתפקד. חלבונים יכולים להיות ארוכים של מאות חומצות אמינו, כך שהאפשרויות כמעט בלתי נגמרות כפי שנבחן בפנים.
כיצד נקבעת רצף חומצות האמינו
יתכן שיש לך רעיון כללי ש- DNA הוא הבסיס הגנטי לכל מה שאתה. מה שאינכם מבינים הוא שתפקידו היחיד של ה- DNA הוא לקבוע בסופו של דבר את סדר חומצות האמינו אשר נכנסות לכל החלבונים ההופכים אתכם למי שאתם. ה- DNA הוא פשוט גדילים ארוכים של ארבעה נוקליאוטידים החוזרים שוב ושוב. ארבעת הנוקלאוטידים הללו הם אדנין, תימין, גואנין וציטוזין והם בדרך כלל מיוצגים על ידי האותיות ATGC. לא משנה כמה זמן ה- DNA שלך, הגוף שלך "קורא" את נוקליאוטידים אלה בקבוצות של שלוש וכל שלוש נוקליאוטידים קודים עבור חומצת אמינו ספציפית. כך שרצף של 300 נוקליאוטידים יביא בסופו של דבר לחלבון של 100 חומצות אמיניות ארוכות.
בחירת חומצות האמינו
בסופו של דבר ה- DNA שלך יורה מעותקים קטנים יותר מעצמו, מכירים כ- RNA שליח או mRNA, שהולכים לריבוזומים בתאים שלך היכן הם מיוצרים חלבונים. RNA משתמש באותו אדנין, גואנין וציטוזין כמו DNA, אך משתמש בכימיקל הנקרא אורציל במקום תימין. אם אתה משחק עם האותיות A, U, G ו- C ומסדר אותן מחדש לקבוצות של שלוש, תגלה שיש 64 שילובים אפשריים עם סדר נפרד. כל קבוצה של שלוש ידועה כקודון. מדענים פיתחו תרשים שמאפשר לכם לראות לאיזו חומצת אמינו קודון קוד מסוים. הגוף שלך יודע שאם ה- mRNA קורא "CCU", יש להוסיף באותה נקודה חומצה אמינית הנקראת פרולין, אך אם היא קוראת "CUC", יש להוסיף את חומצת האמינו לוצין. לצפייה בתרשים קודונים שלם, עיין בסעיף ההתייחסות בתחתית העמוד.
אפשרויות שונות של חלבונים
חלבון יכול להיות פשוט גדיל אחד של חומצות אמינו, אך כמה חלבונים מורכבים הם למעשה גדילים מרובים של חומצות אמינו המחוברות יחד. בנוסף, חלבונים הם באורכים שונים כאשר חלקם אורכים רק חומצות אמינו מעטות ואחרים אורכים מעל 100 חומצות אמינו. יתר על כן, לא כל חלבון משתמש בכל עשרים חומצות האמינו. חלבון יכול להיות אולי מאה חומצות אמינו, אך להשתמש רק בשמונה או עשר חומצות אמינו שונות. בגלל כל האפשרויות הללו, יש ממש מספר אינסופי של פרמוטציות אפשריות שיכולות להיות חלבון. בטבע יתכן שיש מספר סופי של חלבונים; עם זאת, מספר החלבונים האמיתיים הקיימים הוא במיליארדים, אם לא יותר.
ההבדל בחלבון
לכל האורגניזמים החיים יש DNA וכולם משתמשים באותן 20 חומצות אמינו כדי ליצור את החלבונים החיוניים לחיים. אז ניתן לומר כי חיידקים, צמחים, זבובים ובני אדם כולם חולקים את אותם אבני הבניין הבסיסיות של החיים. ההבדל היחיד בין זבוב לאדם הוא סדר ה- DNA ולכן סדר החלבונים. אפילו בקרב בני אדם, חלבונים משתנים באופן דרסטי. חלבון מרכיב את שיערנו וציפורנינו, אך הוא גם מהווה את האנזימים ברוק שלנו. חלבונים מהווים את ליבנו וגם את הכבד שלנו. מגוון השימושים המבניים והתפקודיים לחלבון כמעט בלתי מוגבל.
מדוע המסדר חשוב
סדר חומצות האמינו חשוב לא פחות לחלבונים כמו סדר האותיות חשוב למילים. קחו למשל את המונח "סנטה" ואת כל מה שקשור אליו. סידור מחדש של האותיות יכול להניב את המונח "שטן", שיש לו קונוטציה שונה באופן דרסטי. זה לא שונה עבור חומצות אמינו. לכל חומצת אמינו יש דרך אחרת להגיב עם האחרות. חלקם אוהבים מים, חלקם שונאים מים, וחומצות האמינו השונות יכולות ליצור אינטראקציה כמו קטבים על מגנט שבו חלקם מושכים ואחרים דוחים. ברמה מולקולרית, חומצות האמינו מתעצבות לצורה ספירלית או דמוית גיליון. אם חומצות האמינו לא אוהבות להיות זו לצד זו, זה יכול לשנות באופן דרסטי את צורת המולקולה. בסופו של דבר, צורת המולקולה מתאימה למעשה. אמילאז, חלבון ברוק שלך, יכול להתחיל לפרק פחמימות במזון שלך, אך הוא אינו יכול לגעת בשומנים. פפסין, חלבון במיצי הבטן, יכול לפרק חלבונים, אך הוא אינו יכול לפרק פחמימות. סדר חומצות האמינו מעניק לחלבון את מבנהו והמבנה מעניק לחלבון את תפקודו.