מהם חלבונים:
חלבונים הם פוליפפטידים המסודרים במבנים תלת מימדיים, יציבים ותפקודיים. במובן זה, פוליפפטידים הם שרשראות של פפטידים והאחרונים הם שרשראות של חומצות אמינו.
ברמה הביולוגית הם מזוהים 20 סוגים של חומצות אמינו המהווים את הרצפים השונים ולכן את החלבונים השונים.
בביוכימיה, חלבונים הם מולקולות תכליתיות, בהתאם לסדר חומצות האמינו ושרשרת הצד שלהן או קבוצת R, יוגדר סוג החלבון ותפקודו.
ביחס לאמור לעיל, חלבונים מאמצים פונקציות שונות כגון, למשל, הם זרזים לתגובות ביוכימיות בצורת אנזימים, בקרי תהליכים פיזיולוגיים בצורת הורמונים, הם מתאמים פעילויות ביולוגיות כגון אינסולין, בין רבים אחרים.
חלבון בוגר ופונקציונלי מעביר תחילה את הריבוזום בתהליך המכונה סינתזת חלבון, או תרגום. לאחר מכן, עליו לאמץ צורה תלת מימדית נכונה, לעבד את הנסיגה או השילוב עם פוליפפטידים אחרים ולהועבר למקום בו יבצע את תפקידיו.
מצד שני, זה נקרא דנטורציה של חלבון התהליך שבו מבנה החלבון עובר שינוי שמבטל את תפקידיו, כמו למשל דנטורציה של אלבומין, הקיים בחלבון ביצה, שהופך לבן לבישול.
השינוי, הסיווג וההובלה של חלבונים ושומנים בתאים אוקריוטיים (עם גרעין תאים מוגדר) מתרחשים בדרך כלל במערכת האנדוממברנית שנוצרת על ידי: הרטיקולום האנדופלזמי (ER), מנגנון גולגי, ליזוזומים (תא בעלי חיים), הוואוקולים (צמח תא) וקרום התא או הפלזמה.
מאפייני חלבון
ברמה הביולוגית חלבונים מאופיינים בכך שהם מורכבים מ -20 סוגים שונים של חומצות אמינו הנקראות אלפא-חומצות אמינו.
הפוליפפטידים המרכיבים חלבונים בנויים על ריבוזומים באמצעות תהליך סינתזת חלבון או תרגום.
בנוסף, לשרשראות הפוליפפטיד המרכיבות את החלבונים יש כיווניות, מכיוון שראש שרשרת חומצות אמיניות מוגדר תמיד על ידי קודון החניכה של AUG ושלושה סוגים של זנבות או קודני סיום, שהם UAA, UAG או UGA. מידע זה מסופק על ידי ה- RNA שליח (mRNA).
חלבונים מאופיינים בכך שהם קיימים ברחבי היקום. בביוכימיה ובגנטיקה האבולוציונית, שינויים בחלבונים באורגניזמים חיים ובחלל הם הבסיס למחקר מדעי חשוב.
מבנה כימי של חלבונים
חלבונים מורכבים משרשראות ליניאריות של חומצות אמינו. לחומצות אמינו מצטרפת א קשר פפטיד בין הפחמן (C) של קבוצת הקרבוקסיל (COOH) של חומצת האמינו הראשונה לבין החנקן (N) של קבוצת האמינו (NH2) של חומצת האמינו השנייה. איחוד זה יוצר את מה שמכונה פפטיד.
שרשרת פפטידים נקראת פוליפפטיד ורשת אחת או יותר של פוליפפטידים יוצרות חלבון.
רמות מבנה בחלבונים
חלבונים מסווגים על פי הרמות המאומצות על ידי המבנים שלהם מחולקות למבנה ראשוני, משני, שלישוני ורבעוני:
מבנה ראשוני של חלבונים
המבנה העיקרי של חלבונים מוגדר על ידי סדר הקישור של חומצות האמינו. רצפים אלה מוגדרים על ידי המידע הכלול ב- RNA שליח (mRNA) ו- RNA העברה (tRNA) מסונתז או מתורגם על ריבוזומים.
מבנה משני של חלבונים
המבנה המשני של חלבונים קובע את האינטראקציות בין הפוליפפטידים הקיימים בעמוד השדרה החלבוני, כגון:
- הסדין המקופל ß או גיליון שלדי פוליפפטיד מקבילים;
- הסדין המקופל ß של מקביל של שלדים מקבילים אך בכיוונים מנוגדים; י
- הסליל יוצר או נקרא גם סליל אלפא שקישוריו יוצרים שלד ספירלי.
מבנה שלישוני של חלבונים
המבנה השלישוני של חלבונים מציין את יחסי הגומלין בין שרשראות הצד, ויוצרים, למשל, קשרים יוניים וקשרי מימן. מבנים אלה נקבעים בחלבונים של יותר משרשרת פוליפפטיד אחת.
מבנה רביעי של חלבונים
המבנה הרבעוני של החלבונים מגדיר כיצד מחברים או מסדרים שרשראות פוליפפטיד שונות. הם מאפיינים של חלבונים מורכבים יותר כגון המוגלובין.
חלבונים ותפקידיהם
חלבונים הם מולקולות חשובות ביותר ביצורים חיים מכיוון שהם מאמצים צורות שונות לביצוע פונקציות חיוניות. להלן מספר פונקציות עם דוגמאות לחלבונים הממלאים אותם:
- אנזימי עיכול- דרדר חומרים מזינים כגון עמילאז, ליפאז ופפסין.
- הורמוני פפטידהם שולחים אותות כימיים לבקרת או יישור תהליכים פיזיולוגיים כגון אינסולין וגלוקגון. אלה נבדלים מהורמונים מבוססי סטרואידים.
- חלבונים מבניים- מסייע לתנועה ועיצוב כגון אקטין, טובולין וקרטין של השלד והקולגן.
- חלבונים נושאים: תזוזה של חומרים כגון המוגלובין המוביל חמצן דרך הדם והלימפה.
- נוגדנים: מגן על האורגניזם מפני פתוגנים חיצוניים.
