Olbaltumvielu un polipeptīdu struktūra

Ir četri struktūras līmeņi, kas atrodami polipeptīdos un olbaltumvielas. Polipeptīdproteīna primārā struktūra nosaka tā sekundāro, terciāro un kvartāra struktūru.

Polipeptīdu un olbaltumvielu galvenā struktūra ir aminoskābju secība polipeptīdu ķēdē ar norādi uz disulfīdu saišu atrašanās vietām. Primāro struktūru var uzskatīt par pilnīgu visu kovalentā saistīšana polipeptīdu ķēdē vai olbaltumvielās.

Visbiežākais primārās struktūras apzīmēšanas veids ir aminoskābju secības rakstīšana, izmantojot aminoskābju standarta trīs burtu saīsinājumus. Piemēram, glicerīns-alala ir galvenā polipeptīda struktūra, kas sastāv no glicīns, glicīns, serīns, un alanīns, šādā secībā, no N-gala aminoskābes (glicīna) līdz C-gala aminoskābei (alanīns).

Sekundārā struktūra ir aminoskābju sakārtots izvietojums vai konformācija polipeptīda vai olbaltumvielu molekulas lokalizētajos reģionos. Ūdeņraža savienošanai ir liela nozīme šo locīšanas formu stabilizēšanā. Divas galvenās sekundārās struktūras ir alfa spirāle un anti-paralēla beta kroka. Periodiskas izmaiņas ir arī citas, taču visstabilākās ir α-spirāles un β-kroku loksnes. Viens polipeptīds vai proteīns var saturēt vairākas sekundāras struktūras.

Α-spirāle ir labās puses vai pulksteņrādītāja kustības spirāle, kurā katra peptīda saite atrodas trans uzbūve un ir plakana. Katras peptīdu saites amīnu grupa parasti iet uz augšu un paralēli spirāles asij; karbonilgrupa parasti ir vērsta uz leju.

Β-kroku loksne sastāv no pagarinātām polipeptīdu ķēdēm ar blakus esošajām ķēdēm, kas stiepjas anti-paralēli viena otrai. Tāpat kā α-spirāles gadījumā, katra peptīda saite ir trans un plakana. Peptīdu saišu aminos un karbonilgrupas ir vērstas viena pret otru un vienā plaknē, tāpēc ūdeņraža saites var notikt starp blakus esošajām polipeptīdu ķēdēm.

Spirāle tiek stabilizēta ar ūdeņraža savienojumu starp amīns un karbonilgrupa vienas polipeptīdu ķēdes grupas. Kroku loksne tiek stabilizēta ar ūdeņraža saitēm starp vienas ķēdes aminogrupām un blakus esošās ķēdes karbonilgrupām.

Polipeptīda vai proteīna terciārā struktūra ir atomu trīsdimensiju izvietojums vienā polipeptīda ķēdē. Polipeptīdam, kas sastāv no viena konformācijas salocīšanas modeļa (piemēram, tikai alfa spirāles), sekundārā un terciārā struktūra var būt viena un tā pati. Arī olbaltumvielām, kas sastāv no vienas polipeptīda molekulas, terciārā struktūra ir augstākais sasniegtais struktūras līmenis.

Terciārā struktūra galvenokārt tiek uzturēta ar disulfīdu saitēm. Starp sulfīdu sānu ķēdēm veidojas disulfīdu saites cisteīns oksidējot divas tiolu grupas (SH), veidojas disulfīda saite (S-S), ko dažreiz sauc arī par disulfīda tiltu.

Kvartāra struktūru izmanto, lai aprakstītu olbaltumvielas, kas sastāv no vairākām apakšvienībām (vairākām polipeptīdu molekulām, kuras katra sauc par “monomēru”). Lielākā daļa olbaltumvielu ar molekulmasu virs 50 000 sastāv no diviem vai vairākiem nekovalenti saistītiem monomēriem. Monomēru izvietojums trīsdimensiju proteīnā ir kvartāra struktūra. Biežākais piemērs, ko izmanto, lai ilustrētu kvartāra struktūru, ir hemoglobīns olbaltumvielas. Hemoglobīna kvartārā struktūra ir tā monomēru apakšvienību pakete. Hemoglobīns sastāv no četriem monomēriem. Ir divas α-ķēdes, katra ar 141 aminoskābi, un divas β-ķēdes, katra ar 146 aminoskābēm. Tā kā ir divas dažādas apakšvienības, hemoglobīnam ir heteroquaternāra struktūra. Ja visi olbaltumvielu monomēri ir identiski, tad ir viendabīga struktūra.

Hidrofobiskā mijiedarbība ir galvenais kvadrātu struktūras apakšvienību stabilizējošais spēks. Kad viens monomērs salocās trīsdimensiju formā, lai pakļautu tās polārajām sānu ķēdēm ūdens vidē un lai aizsargātu tās nepolārās sānu ķēdes, uz iedarbību joprojām ir dažas hidrofobiskas sadaļas virsma. Divi vai vairāki monomēri saliksies tā, lai to atklātās hidrofobās sadaļas būtu kontaktā.

Vai vēlaties iegūt vairāk informācijas par aminoskābēm un olbaltumvielām? Šeit ir daži papildu tiešsaistes resursi vietnē aminoskābes un aminoskābju hirālitāte. Papildus vispārīgajiem ķīmijas tekstiem informāciju par olbaltumvielu struktūru var atrast bioķīmijas, organiskās ķīmijas, vispārējās bioloģijas, ģenētikas un molekulārās bioloģijas tekstos. Bioloģijas tekstos parasti ir iekļauta informācija par transkripcijas un tulkošanas procesiem, caur kuriem olbaltumvielu ražošanai tiek izmantots organisma ģenētiskais kods.