Հեռարձակում (լատ. թարգմանություն- թարգմանություն) կենսաբանության մեջ տերմին է, որը նշանակում է այնպիսի ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզն իրականացվում է ռիբոսոմներում՝ օգտագործելով mRNA որպես ձևանմուշ։
Սինթեզի գործընթացում պոլիպեպտիդային շղթան երկարացվում է առանձին ամինաթթուների մնացորդների հաջորդական ավելացման արդյունքում։ Հասկանալու համար, թե ինչպես է տեղի ունենում համապատասխան ամինաթթուների միջև պեպտիդային կապերի ձևավորումը, անհրաժեշտ է դիտարկել թարգմանության գործընթացում ներգրավված ռիբոսոմների և փոխանցման ՌՆԹ-ների (tRNAs) կառուցվածքը:

Յուրաքանչյուր ռիբոսոմ բաղկացած է 2 ենթամիավորներից՝ մեծ և փոքր, որոնք կարելի է առանձնացնել միմյանցից։ Այս ենթամիավորներից յուրաքանչյուրը պարունակում է ռիբոսոմային ՌՆԹ և սպիտակուց: Որոշ ռիբոսոմային սպիտակուցներ ֆերմենտներ են, այսինքն. կատարել կատալիտիկ գործառույթներ. Փոքր ենթամիավորի հիմնական գործառույթը գենետիկական տեղեկատվության «վերծանումն» է: Այն կապում է mRNA և tRNA կրող ամինաթթուները: Խոշոր ենթամիավորի ֆունկցիան պեպտիդային կապի ձևավորումն է ամինաթթուների միջև, որոնք ռիբոսոմ են մտցվում երկու հարևան tRNA մոլեկուլների միջոցով:

Տրանսֆերային ՌՆԹ.

Տրանսֆերային ՌՆԹ-ի մոլեկուլները փոքր են, պարունակում են 70-90 նուկլեոտիդ։ tRNA-ի ֆունկցիան պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի ընթացքում որոշակի ամինաթթուներ ռիբոսոմներին փոխանցելն է՝ յուրաքանչյուր ամինաթթու փոխանցելով համապատասխան tRNA: Բոլոր tRNA մոլեկուլները կարող են ձևավորել բնորոշ կոնֆորմացիա (ատոմների տարածական դասավորությունը մոլեկուլում)՝ երեքնուկի տերևի կոնֆորմացիա։ tRNA մոլեկուլի այս կոնֆորմացիան տեղի է ունենում, քանի որ նրա կառուցվածքը պարունակում է զգալի թվով նուկլեոտիդներ (մեկ հատվածում 4-7) փոխլրացնող միմյանց: Նման նուկլեոտիդների ներմոլեկուլային զուգավորումը կոմպլեմենտար հիմքերի միջև ջրածնային կապերի ձևավորման պատճառով հանգեցնում է նման կառուցվածքի ձևավորմանը։ Երեքնուկի վերևում կա նուկլեոտիդների եռյակ, որը լրացնում է mRNA կոդոնին, որը կոդավորում է ամինաթթուն: Այս եռյակը տարբեր է tRNA-ների համար, որոնք կրում են տարբեր ամինաթթուներ, այն կոդավորում է կոնկրետ ամինաթթու, որը կրում է այս tRNA-ն: Նրան կանչում են հակակոդոն .

tRNA մոլեկուլի հակակոդոն և mRNA մոլեկուլի կոդոն

Երեքնուկի տերևի հիմքում կա մի տեղ, որտեղ ամինաթթուն կապվում է: Այսպիսով, պարզվում է, որ tRNA մոլեկուլը ոչ միայն փոխանցում է որոշակի ամինաթթու, այլև նրա կառուցվածքում կա գրառում, որ այն կրում է հենց այս ամինաթթուն, և այդ գրառումը կատարվում է գենետիկ կոդի լեզվով։

Ինչպես արդեն նշվեց, ռիբոսոմներ ընդունակ է կապելու mRNA, որը կրում է տեղեկատվություն սինթեզվող սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության, tRNA, որը կրում է ամինաթթուներ և, վերջապես, սինթեզված պոլիպեպտիդ շղթայի մասին։ Ռիբոսոմի փոքր ստորաբաժանումը կապում է mRNA-ն և tRNA-ն, որոնք կրում են պոլիպեպտիդային շղթայի առաջին ամինաթթունը (սովորաբար մեթիոնինը), որից հետո մեծ ենթամիավորը միանում է՝ ձևավորելով գործող (աշխատող) ռիբոսոմ: Ռիբոսոմի ակտիվ կենտրոնը, որտեղ պեպտիդային կապ է ձևավորվում երկու հարևան ամինաթթուների միջև, նախագծված է այնպես, որ այն կարող է միաժամանակ պարունակել mRNA-ի երկու հարակից կոդոններ (եռյակ): Առաջին փուլում, կոդոնի և հակակոդոնի փոխազդեցության շնորհիվ, tRNA-ն կապվում է mRNA-ին: Որովհետև tRNA-ի վրա տեղակայված հակակոդոնը և mRNA-ի վրա տեղակայված կոդոնը փոխլրացնող են ջրածնային կապերը կազմող ազոտային հիմքերի միջև։ Երկրորդ փուլում նույն կերպ կատարվում է կապը երկրորդ tRNA մոլեկուլի հարեւան կոդոնին։ Ռիբոսոմի ակտիվ կենտրոնում tRNA մոլեկուլները այս փուլում տեղակայված են այնպես, որ առաջին ամինաթթվի մնացորդի -C=O խումբը, որը կապված է առաջին tRNA-ի հետ, մոտ է ազատ ամինո խմբին (- NH 2) ամինաթթվի մնացորդի, որը ներառված է երկրորդ փոխադրման tRNA-ում: Այսպիսով, կոդոն-հակակոդոն փոխազդեցության շնորհիվ հաջորդականորեն տեղակայված mRNA կոդոնների և դրանց համապատասխան tRNA հակակոդոնների միջև, հենց այն ամինաթթուները, որոնք հաջորդաբար կոդավորված են mRNA-ում, գտնվում են մոտակայքում:

Ռիբոսոմի ակտիվ կենտրոն, որում տեղի է ունենում պեպտիդային կապի ձևավորում երկու հարևան ամինաթթուների միջև

Հաջորդ փուլում, երբ նոր ժամանած tRNA-ի ամինաթթուների մնացորդի մաս կազմող ազատ ամինո խումբը փոխազդում է առաջին ամինաթթվի ամինաթթվի մնացորդի կարբոքսիլ խմբի հետ, կցված երկու ամինաթթուների միջև ձևավորվում է պեպտիդային կապ։ համապատասխան tRNA-ին: Ռեակցիան իրականացվում է փոխարինման եղանակով, ընդ որում հեռացող խումբը առաջին tRNA մոլեկուլն է։ Այս փոխարինման արդյունքում երկարաձգված tRNA-ն, որն արդեն կրում է դիպեպտիդ, կապվում է ռիբոսոմի հետ: Այս ռեակցիան ավարտելու համար անհրաժեշտ է ֆերմենտ, որը կազմում է ռիբոսոմի մեծ ենթամիավորի մի մասը։

Միացված է վերջին փուլերկրորդ tRNA մոլեկուլին կապված պեպտիդը շարժվում է այն վայրից, որտեղ ամինաթթու պարունակող tRNA-ն կապված էր ցիկլի սկզբում, դեպի այն վայրը, որտեղ tRNA-ն կապվում է ստացված պեպտիդին: Սինթեզված պեպտիդային շղթայի շարժման հետ միաժամանակ ռիբոսոմը շարժվում է mRNA-ի երկայնքով, իսկ նրա (ռիբոսոմի) ակտիվ կենտրոնում հայտնվում է mRNA-ի հաջորդ կոդոնը, որից հետո կրկնվում են վերը նկարագրված իրադարձությունները։ Սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում շատ մեծ արագությամբ, 100 ամինաթթուներից բաղկացած պեպտիդը սինթեզվում է մոտավորապես 1 րոպեում:

Ռիբոսոմը շարժվում է թելիկային mRNA մոլեկուլի երկայնքով, երբ պոլիպեպտիդային շղթան հավաքվում է: Մեկ mRNA մոլեկուլը կարող է միաժամանակ պարունակել մի քանի ռիբոսոմներ, և նրանցից յուրաքանչյուրը սինթեզում է այս tRNA-ով կոդավորված պոլիպեպտիդային շղթան, որի արդյունքում ձևավորվում է. պոլիսոմներ Ռիբոսոմներ՝ կապված mRNA-ի շղթայի վրա: Որքան ռիբոսոմը շարժվի mRNA շղթայի երկայնքով, այնքան երկար կսինթեզվի սպիտակուցի մոլեկուլի բեկորը։ Սպիտակուցի սինթեզն ավարտվում է, երբ ռիբոսոմը հասնում է mRNA մոլեկուլի վերջին, որից հետո նոր սինթեզված սպիտակուցով ռիբոսոմը հեռանում է mRNA մոլեկուլից (տես ստորև նկարը)։ Ազդանշանը, որ պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզն ավարտված է, տալիս են երեք հատուկ կոդոններ, որոնցից մեկը առկա է mRNA մոլեկուլի տերմինալ մասում։ mRNA մոլեկուլից տեղեկատվության ընթերցումը հնարավոր է միայն մեկ ուղղությամբ.

Սպիտակուցների սինթեզի գործընթաց

Պոլիպեպտիդային շղթայի նոր ձևավորված ծայրը սինթեզի ընթացքում կարող է կապվել հատուկ սպիտակուցների հետ շապերոններ ով կտրամադրի ճիշտ ոճավորում, իսկ հետո գնում է Գոլջիի ապարատ, որտեղից սպիտակուցը տեղափոխվում է այն վայրը, որտեղ այն կաշխատի։ Ռիբոսոմը, որն ազատվում է mRNA-ից և սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթայից, տրոհվում է ենթամիավորների, որից հետո մեծ ենթամիավորը կարող է նորից կապվել փոքրի հետ և ձևավորել ակտիվ ռիբոսոմ, որն ընդունակ է սինթեզել նոր (կամ նույն) սպիտակուցը։

Ինչպես ավելի վաղ ասացի, ցանկացած սինթեզի գործընթաց, որի արդյունքում ավելի պարզ մոլեկուլներից առաջանում են ավելի բարդ պրոցեսներ, իրականացվում են էներգիայի ծախսով։ Սպիտակուցի կենսասինթեզը էներգիա պահանջող ռեակցիաների մի ամբողջ շղթա է: Օրինակ, tRNA-ին մեկ ամինաթթվի միացումը պահանջում է ATP մոլեկուլի երկու բարձր էներգիայի կապերի էներգիա: Բացի այդ, մեկ պեպտիդային կապի առաջացումը օգտագործում է մեկ այլ բարձր էներգիայի կապի էներգիան։ Այսպիսով, երբ սպիտակուցի մոլեկուլում ձևավորվում է մեկ պեպտիդային կապ, սպառվում է ATP մոլեկուլների երեք բարձր էներգիայի կապերում պահվող էներգիայի քանակը:

(1) և (2) ձևավորվում են դիպեպտիդ (երկու ամինաթթուներից բաղկացած շղթա) և ջրի մոլեկուլ։ Նույն սխեմայի համաձայն՝ ռիբոսոմը առաջացնում է ամինաթթուների ավելի երկար շղթաներ՝ պոլիպեպտիդներ և սպիտակուցներ։ Տարբեր ամինաթթուներ, որոնք « շինանյութերսպիտակուցի համար, տարբերվում են ռադիկալ Ռ.

Պեպտիդային կապի հատկությունները

Ինչպես ցանկացած ամիդների դեպքում, պեպտիդային կապում, կանոնական կառուցվածքների ռեզոնանսի պատճառով, C-N կապը կարբոնիլային խմբի ածխածնի և ազոտի ատոմի միջև մասնակիորեն կրկնակի բնույթ ունի.

Սա դրսևորվում է, մասնավորապես, դրա երկարության նվազմամբ մինչև 1,33 անգստրոմ.

Սա հանգեցնում է հետևյալ հատկությունների.

• Կապի 4 ատոմ (C, N, O և H) և 2 α-ածխածինները գտնվում են նույն հարթության վրա: Ամինաթթուների R-խմբերը և α-ածխածինների ջրածինները գտնվում են այս հարթությունից դուրս:
• ՀԵվ Օպեպտիդային կապում, ինչպես նաև երկու ամինաթթուների α-ածխածինները տրանս-կողմնորոշված ​​են (տրանս իզոմերը ավելի կայուն է)։ L-ամինաթթուների դեպքում, որն առկա է բոլոր բնական սպիտակուցների և պեպտիդների դեպքում, R-խմբերը նույնպես տրանս-կողմնորոշված ​​են։
• Շուրջ պտտվող C-N միացումներդժվար է, հնարավոր է պտույտ C-C կապի շուրջ:

Հղումներ

Վիքիմեդիա հիմնադրամ.

2010 թ.

Տեսեք, թե ինչ է «Պեպտիդային կապը» այլ բառարաններում. - (CO NH) քիմիական կապ, որը կապում է մի ամինաթթվի ամինո խումբը մյուսի կարբոքսիլ խմբին պեպտիդների և սպիտակուցների մոլեկուլներում...

Մեծ Հանրագիտարանային բառարանպեպտիդային կապ - - ամիդային կապ (NH CO), որը ձևավորվել է ամինաթթուների ամինո և կարբոքսիլ խմբերի միջև ջրազրկման ռեակցիայի արդյունքում ...

Մեծ Հանրագիտարանային բառարանԿենսաքիմիական տերմինների համառոտ բառարան - Կովալենտային կապ մեկ ամինաթթվի ալֆա ամինո խմբի և մեկ այլ ամինաթթվի ալֆա կարբոքսիլ խմբի միջև Կենսատեխնոլոգիայի թեմաներ EN պեպտիդային կապը ...

Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց- * պեպտիդային կապ * պեպտիդային կապ կովալենտային կապ երկու ամինաթթուների միջև, որը առաջանում է մեկ մոլեկուլի α ամինո խմբի միացումից մեկ այլ մոլեկուլի α կարբոքսիլ խմբի հետ, ջրի միաժամանակյա հեռացմամբ ... Գենետիկա. Հանրագիտարանային բառարան

ՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՊ- քիմ. CO NH կապ, որը բնորոշ է ամինաթթուներին սպիտակուցների և պեպտիդների մոլեկուլներում: P.S. հայտնաբերվել է ուրիշների մեջ օրգանական միացություններ. Նրա հիդրոլիզի ժամանակ առաջանում են ազատ կարբոքսիլ խումբ և ամինախումբ... Մեծ պոլիտեխնիկական հանրագիտարան

Ամիդային կապի տեսակը; առաջանում է մեկ ամինաթթվի ամինախմբի (NH2) փոխազդեցության արդյունքում. Մեկ այլ ամինաթթվի կարբոքսիլ խումբ (COOH): C(O) NH խումբը սպիտակուցներում և պեպտիդներում գտնվում է keto-enol tautomerism վիճակում (գոյություն... ... Կենսաբանական հանրագիտարանային բառարան

- (CO NH), քիմիական կապ, որը կապում է մի ամինաթթվի ամինախումբը մյուսի կարբոքսիլ խմբին պեպտիդների և սպիտակուցների մոլեկուլներում։ * * * ՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՊ ՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՊ (CO NH), քիմիական կապ, որը միացնում է մեկ ամինաթթվի ամինախումբը... ... Հանրագիտարանային բառարան

Պեպտիդային կապ պեպտիդային կապ. Ամիդային կապի տեսակ, որը ձևավորվում է երկու ամինաթթուների α կարբոքսիլ և α ամինո խմբերի միջև։ (

Սպիտակուցների առաջնային կառուցվածքը ձևավորվում է պեպտիդային կապերով L-a-ամինաթթուների միացման արդյունքում։ Այս մասին են վկայում բազմաթիվ տարբեր տվյալներ, սակայն ամենահամոզիչ ապացույցը եղել է ինսուլինի և ռիբոնուկլեազի քիմիական սինթեզը, որն իրականացվել է. սերիական միացումամինաթթուներ պեպտիդային կապերով:

Սպիտակուցների մեծ մասի կառուցվածքը կայունացվում է երկու դասի ուժեղ կապերով (պեպտիդ և դիսուլֆիդ) և երեք դասի թույլ կապերով (ջրածին, հիդրոֆոբ և էլեկտրաստատիկ, այսինքն՝ աղ):

Պեպտիդային կապի կոշտություն

Պեպտիդների կառուցվածքային բանաձևերում կարբոնիլային խմբի և a-ազոտի ատոմի միջև կապը պատկերված է որպես մեկ կապ, բայց իրականում ածխածնի և ազոտի ատոմների այս կապը մասամբ կրկնակի կապ է (նկ. 5.1): Ազատ պտույտը դրա շուրջ անհնար է, և բոլոր չորս ատոմները Նկ.

Բրինձ. 5.1. Պեպտիդային կապի ռեզոնանսային կայունացումը դրան տալիս է մասնակի կրկնակի կապի բնույթ. սա բացատրում է կապի կոշտությունը:

5.1 պառկել նույն հարթության վրա (համակողմանի): Պոլիպեպտիդային ողնաշարի մնացած կապերի շուրջ պտույտը, ընդհակառակը, բավականին ազատ է։ Այս իրավիճակը պատկերված է Նկ. 5.2, որտեղ կապերը, որոնց շուրջ հնարավոր է ազատ պտույտ, ծածկված են շրջանաձև սլաքներով, իսկ համահարթակ ատոմների խմբերը՝ ստվերված։ Այս կիսակոշտությունը հանգեցնում է ավելի շատ ազդող կարևոր հետևանքների բարձր մակարդակներսպիտակուցի կառուցվածքային կազմակերպումը.

Միջշղթայական և ներշղթայական դիսուլֆիդային խաչաձև կապեր

Դիսուլֆիդային կապ է ձևավորվում երկու ցիստեինի մնացորդների միջև և «խաչ կապում» է պոլիպեպտիդային շղթայի (կամ շղթաների) երկու հատվածները, որոնց պատկանում են այս մնացորդները:

Բրինձ. 5.2. Լիովին ընդլայնված պոլիպեպտիդ շղթայի պարամետրերը. Չորս ատոմները, որոնք գտնվում են ստվերային հատվածներում, համահավասար են և կազմում են պեպտիդային կապ: Չստվերավորված տարածքները պարունակում են a-ածխածնի ատոմ, a-ջրածնի ատոմ և համապատասխան ամինաթթվի R- խումբ: Հնարավոր է ազատ պտույտ a-ածխածինը a-ազոտի և a-կարբոնիլի հետ կապող կապերի շուրջ (ցուցված է սլաքներով): Այսպիսով, երկարաձգված պոլիպեպտիդային շղթան կիսակոշտ կառուցվածք է, որի ողնաշարի ատոմների երկու երրորդը (եթե դիտարկենք ատոմները խմբերում, որոնք կազմում են պեպտիդային կապ) միմյանց նկատմամբ ֆիքսված դիրք են զբաղեցնում և գտնվում են նույն հարթության վրա: Հարևան a-ածխածնի ատոմների միջև հեռավորությունը 0,36 նմ է։ Ցուցադրված են նաև միջատոմային այլ հեռավորություններ և կապի անկյուններ (դրանք համարժեք չեն): (Պոլինգ Լ., Քորի Ռ. Բ., Բրենսոն Հ. Ռ. թույլտվությամբ: Սպիտակուցների կառուցվածքը. Պոլիպեպտիդային շղթայի երկու ջրածնային կապով պարուրաձև կոնֆիգուրացիաներ. Proc. Natl. Acad. Sci. ԱՄՆ. 1951:37:205):

Այս կապը կայուն է մնում այն ​​պայմաններում, երբ սպիտակուցը սովորաբար ապականվում է: Սպիտակուցի բուժումը կատարողական թթվով (օքսիդացնող կապ) կամ -մերկապտոէթանոլով (նվազեցնող կապերը երկու ցիստեինի մնացորդների վերածնմամբ) հանգեցնում է դիսուլֆիդային կապերով կապված պոլիպեպտիդային շղթաների բաժանմանը. դրանց առաջնային կառուցվածքը չի տուժում (տես նկ. 4.10):

Պոլիպեպտիդների կայունացում միջշղթայական և ներշղթայական ջրածնային կապերով

Ջրածնային կապերը ձևավորվում են 1) խմբերի միջև, որոնք կողային շղթաների մաս են կազմում և ունակ են ջրածնային կապեր ստեղծել. 2) ողնաշարի պեպտիդային խմբերին պատկանող ազոտի և թթվածնի ատոմների միջև. 3) սպիտակուցի մոլեկուլի և ջրի մոլեկուլների մակերեսին տեղակայված բևեռային մնացորդների միջև. Նրանք բոլորը կարևոր դեր են խաղում երկրորդական, երրորդական և այլնի կայունացման գործում: սպիտակուցային կառուցվածքները (տես «a-helix» և «ծալված P-շերտ» բաժինը):

Հիդրոֆոբ փոխազդեցություններ

Սպիտակուցների չեզոք ամինաթթուների ոչ բևեռային կողային շղթաները հակված են միանալու: Այս դեպքում ստոյխիոմետրիկ հարաբերությունները չեն նկատվում, ուստի սովորական իմաստով կապեր չեն առաջանում։ Այնուամենայնիվ, այս փոխազդեցությունները կարևոր դեր են խաղում սպիտակուցի կառուցվածքի պահպանման գործում:

Ջրածնային կապը սպիտակուցի մոլեկուլում տեղի է ունենում մասամբ դրական լիցքմի խմբի ջրածնի ատոմ և մասնակի բացասական լիցք ունեցող ատոմ (թթվածին, ազոտ) և մեկ այլ խմբի միայնակ էլեկտրոնային զույգ։ Սպիտակուցներում գոյություն ունի ջրածնային կապի ձևավորման երկու տեսակ՝ պեպտիդային խմբերի միջև

և բևեռային ամինաթթուների կողային ռադիկալների միջև: Որպես օրինակ, դիտարկենք հիդրօքսիլ խմբեր պարունակող ամինաթթուների մնացորդների ռադիկալների միջև ջրածնային կապի ձևավորումը.

Վան դեր Վալսի ուժերըունեն էլեկտրաստատիկ բնույթ։ Նրանք առաջանում են դիպոլի հակադիր բևեռների միջև։ Սպիտակուցի մոլեկուլում կան դրական և բացասական լիցքավորված տարածքներ, որոնց միջև տեղի է ունենում էլեկտրաստատիկ ձգում։

Վերը քննարկված քիմիական կապերը մասնակցում են սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի ձևավորմանը։ Պեպտիդային կապերի շնորհիվ ձևավորվում են պոլիպեպտիդային շղթաներ և, հետևաբար, ձևավորում առաջնային կառուցվածքըսկյուռիկ. Սպիտակուցի մոլեկուլի տարածական կազմակերպումը որոշվում է հիմնականում ջրածնի, իոնային կապերի, վան դեր Վալսյան ուժերի և հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների միջոցով։ Ջրածնային կապերը, որոնք առաջանում են պեպտիդային խմբերի միջև, որոշում են երկրորդականսպիտակուցի կառուցվածքը. Ձևավորումը երրորդական և չորրորդական կառուցվածքըիրականացվում է բևեռային ամինաթթուների ռադիկալների, իոնային կապերի, վան դեր Վալսի ուժերի և հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների միջև առաջացած ջրածնային կապերով։ Դիսուլֆիդային կապերը մասնակցում են երրորդային կառուցվածքի կայունացմանը։

Ամինաթթուներ – համեմատաբար ցածր մոլեկուլային ամֆոտերային միացություններ, որոնք բացի ածխածնից, թթվածնից և ջրածնից պարունակում են ազոտ:Ամինաթթուների ամֆոտերականությունը դրսևորվում է կարբոքսիլային խմբի (-COOH)՝ որպես թթու նվիրաբերելու կարբոքսիլ խմբի ունակությամբ, իսկ ամինային խմբի՝ (-NH 2)՝ ընդունելու պրոտոն, որն արտահայտում է հիմքերի հատկությունները, որի շնորհիվ նրանք խցում խաղում են բուֆերային համակարգերի դերը։

Ամինաթթուների մեծ մասը չեզոք է. դրանք պարունակում են մեկ ամինաթթու և մեկ կարբոքսիլ խումբ: Հիմնական ամինաթթուները պարունակում են մեկից ավելի ամինաթթուներ, իսկ թթվային ամինաթթուները պարունակում են մեկից ավելի կարբոքսիլ խմբեր:

Կենդանի օրգանիզմներում հայտնաբերված է մոտ 200 ամինաթթու, բայց դրանցից միայն 20-ը սպիտակուցների մաս են կազմում. սպիտակուցներ ձևավորող (հիմնական, պրոտեինոգեն)ամինաթթուներ (Աղյուսակ 2), որոնք, կախված ռադիկալի հատկություններից, բաժանվում են երեք խմբի.

1) ոչ բևեռային(ալանին, մեթիոնին, վալին, պրոլին, լեյցին, իզոլեյցին, տրիպտոֆան, ֆենիլալանին);

2) բևեռային չլիցքավորված(ասպարագին, գլուտամին, սերին, գլիցին, թիրոզին, թրեոնին, ցիստեին);

3) բևեռային լիցքավորված(արգինինը, հիստիդինը, լիզինը դրական լիցքավորված են, ասպարտիկ և գլուտամինաթթուները՝ բացասական):

Աղյուսակ 2. Քսան սպիտակուց առաջացնող ամինաթթուներ

Ամինաթթուների կողմնակի շղթաները (ռադիկալները) հիդրոֆոբ կամ հիդրոֆիլ են և համապատասխան հատկություններ են հաղորդում սպիտակուցներին։ Ռադիկալների այս հատկությունները որոշիչ դեր են խաղում տարածական կառուցվածքի ձևավորման գործում ( կոնֆորմացիա) սկյուռ.

Մեկ ամինաթթվի ամինո խումբը կարող է արձագանքել մեկ այլ ամինաթթվի կարբոքսիլ խմբի հետ. պեպտիդային կապ(СО-НХ), ձևավորող դիպեպտիդ. Դիպեպտիդային մոլեկուլի մի ծայրում կա ազատ ամին խումբ, իսկ մյուսում՝ ազատ կարբոքսիլ խումբ։ Դրա շնորհիվ դիպեպտիդը կարող է իրեն կցել այլ ամինաթթուներ՝ առաջացնելով օլիգոպեպտիդներ(մինչև 10 ամինաթթուներ): Եթե ​​11 - 50 ամինաթթուներ միացվեն այս կերպ, ապա պոլիպեպտիդ.

Պեպտիդները և օլիգոպեպտիդները կարևոր դեր են խաղում մարմնում.

Օլիգոպեպտիդներ՝ հորմոններ (օքսիտոցին, վազոպրեսին), հակաբիոտիկներ (գրամիցիդին S); որոշ շատ թունավոր թունավոր նյութեր (amanitin սունկ);

Պոլիպեպտիդներ՝ բրադիկինին (ցավի պեպտիդ); որոշ օփիատներ (մարդու «բնական դեղամիջոցներ»), որոնք կատարում են ցավազրկման ֆունկցիա (թմրամիջոցների ընդունումը խաթարում է օրգանիզմի ափիոնային համակարգը, ուստի թմրամոլն ուժեղ ցավ է զգում՝ «հեռացում», որը սովորաբար ազատվում է օփիատներով); հոմոններ (ինսուլին, ACTH և այլն); հակաբիոտիկներ (գրամիցիդին A), տոքսիններ (դիֆթերիայի տոքսին):

Սպիտակուցները ձևավորվում են զգալիորեն ավելի մեծ թվով մոնոմերներով՝ 51-ից մինչև մի քանի հազար հարաբերական մոլեկուլային քաշըավելի քան 6000. Տարբեր սպիտակուցների մոլեկուլները միմյանցից տարբերվում են մոլեկուլային քաշով, քանակով, կազմով և պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Ահա թե ինչ է բացատրում սպիտակուցների հսկայական բազմազանությունը. նրանց թիվը բոլոր տեսակի կենդանի օրգանիզմներում 10 10 – 10 12 է։

Պեպտիդային կապերի միջոցով միմյանց հետ կապվելով՝ ամինաթթուները կազմում են շղթա, որը կոչվում է առաջնային սպիտակուցի կառուցվածքը. Առաջնային կառուցվածքը հատուկ է յուրաքանչյուր սպիտակուցին և որոշվում է գենետիկական տեղեկություններով (ԴՆԹ նուկլեոտիդային հաջորդականություն): Սպիտակուցի վերջնական կոնֆորմացիան և կենսաբանական հատկությունները կախված են առաջնային կառուցվածքից: Հետևաբար, պոլիպեպտիդային շղթայում նույնիսկ մեկ ամինաթթվի փոխարինումը կամ ամինաթթուների մնացորդների դասավորությունը փոխելը սովորաբար հանգեցնում է սպիտակուցի կառուցվածքի փոփոխության և նրա կենսաբանական ակտիվության նվազման կամ կորստի:

Բրինձ. Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքը՝ 1 - առաջնային; 2 - երկրորդական; 3 - երրորդային; 4 - չորրորդական կառուցվածք.

Երկրորդական կառուցվածքառաջանում է ջրածնային կապերի ձևավորման արդյունքում մեկ պոլիպեպտիդային շղթայում (պտուտակաձև կոնֆիգուրացիա, ալֆա պարույր) կամ երկու պոլիպեպտիդ շղթաների միջև (ծալված, բետա թերթեր): Պարույրացման աստիճանը 11-ից 100% է: Այս մակարդակում նյութափոխանակության պրոցեսների ցածր մակարդակ ունեցող հյուսվածքների սպիտակուցները կենսաբանորեն ակտիվ են. կերատինը` մազերի, բրդի, ճանկերի, փետուրների և եղջյուրների կառուցվածքային սպիտակուցը, ողնաշարավորների մաշկի եղջերավոր շերտը, արյան ֆիբրինը, հիալինային (պարուրաձև կառուցվածքը); մետաքսի ֆիբրոին (ծալովի կառուցվածք): Ֆիբրիլային սպիտակուցները կարող են ձևավորվել մի քանի պարույրներ իրար ոլորելով (3-ը կոլագենի մեջ, 7-ը՝ կերատինում) կամ միացնելով ծալված կառուցվածքների կողային շղթաները։

Բրինձ. Ջրածնային կապեր.

Երրորդային կառուցվածքը գնդաձև)- սպիտակուցների մեծամասնությանը բնորոշ՝ եռաչափ գնդաձև գոյացություն, որի մեջ ծալված են պոլիպեպտիդային շղթայի պարուրաձև և ոչ պտուտակաձև հատվածները: Երրորդական կառուցվածքը կայունացնող պարտատոմսեր.

1) հակառակ լիցքավորված իոնոգեն խմբեր (իոնային կապեր) կրող R-խմբերի միջև ներգրավման էլեկտրաստատիկ ուժեր.

2) ջրածնային կապեր բևեռային (հիդրոֆիլ) R-խմբերի միջև.

3) հիդրոֆոբ փոխազդեցությունները ոչ բևեռային (հիդրոֆոբ) R-խմբերի միջև.

4) դիսուլֆիդային կապեր երկու ցիստեինի մոլեկուլների ռադիկալների միջև. Այս կապերը կովալենտ են։ Նրանք բարձրացնում են երրորդային կառուցվածքի կայունությունը, բայց միշտ չէ, որ անհրաժեշտ են մոլեկուլի ճիշտ ոլորման համար։ Մի շարք սպիտակուցներում դրանք կարող են իսպառ բացակայել։

Չորրորդական կառուցվածք- մի քանի պոլիպեպտիդային շղթաների ջրածնային և իոնային կապերի օգտագործմամբ հիդրոֆոբ փոխազդեցությունների արդյունքում միացման արդյունք: Հեմոգլոբինի գնդային սպիտակուցի մոլեկուլը բաղկացած է չորս (2 ալֆա և 2 բետա) առանձին պոլիպեպտիդային ենթամիավորներից. (պրոտոմերներ)և ոչ սպիտակուցային մաս ( պրոթեզավորման խումբ) – հեմ. Միայն այս կառուցվածքի շնորհիվ հեմոգլոբինը կարող է կատարել իր տրանսպորտային գործառույթը։

Ըստ քիմիական կազմըսպիտակուցները բաժանվում են պարզ(սպիտակուցներ) և համալիր(սպիտակուցներ): Պարզ սպիտակուցները բաղկացած են միայն ամինաթթուներից (ալբումիններ, գլոբուլիններ, պրոտամիններ, հիստոններ, գլուտելիններ, պրոլամիններ): Իրենց բաղադրությամբ համալիրը, բացի ամինաթթուներից (սպիտակուցային մաս), պարունակում է ոչ սպիտակուցային մաս՝ նուկլեինաթթուներ (նուկլեոպրոտեիններ), ածխաջրեր (գլիկոպրոտեիններ), լիպիդներ (լիպոպրոտեիններ), մետաղներ (մետալոպրոտեիններ), ֆոսֆոր (ֆոսֆոպրոտեիններ):

Բրինձ. Պարտատոմսերի կայունացնող երրորդական կառուցվածք

Սպիտակուցներն ունեն իրենց կառուցվածքը շրջելիորեն փոխելու հատկություն՝ ի պատասխան ֆիզիկական (բարձր ջերմաստիճան, ճառագայթում, բարձր ճնշում և այլն) և քիմիական (ալկոհոլ, ացետոն, թթուներ, ալկալիներ և այլն) գործոնների ազդեցությանը, ինչը դրսևորվում է դյուրագրգռության հիմքում և առաջանում է. denaturation և renaturation:

- denaturation- սպիտակուցի բնական (բնական) կառուցվածքի խախտման գործընթացը. կարող է շրջելի լինել՝ պայմանով, որ պահպանվի առաջնային կառուցվածքը։

- վերածնում- սպիտակուցային կառուցվածքի ինքնաբուխ վերականգնման գործընթաց, երբ նորմալ շրջակա միջավայրի պայմանները վերադառնում են:

Բրինձ. Սպիտակուցի դենատուրացիա և վերափոխում. 1 - երրորդային կառուցվածքի սպիտակուցային մոլեկուլ; 2 - denatured սպիտակուց; 3 - երրորդային կառուցվածքի վերականգնում վերականգնման գործընթացում.

Սպիտակուցների գործառույթները:

1) կառուցվածքային(շինարարություն):

Ա ) կենսաբանական թաղանթների մաս են կազմում, կազմում են բջիջների ցիտոկմախքը.

բ) օրգանելների (օրինակ՝ ռիբոսոմներ, բջջային կենտրոններ և այլն), քրոմոսոմների (հիստոնային սպիտակուցներ) բաղադրիչներ են.

գ) ձևավորել ցիտոկմախք (տուբուլինի սպիտակուց). բաղադրիչմիկրոխողովակներ);

դ) մարմնի աջակցող կառույցների հիմնական բաղադրիչը (մաշկի կոլագեն, աճառ, ջլեր; մաշկի էլաստին; մազերի, եղունգների, ճանկերի, սմբակների, եղջյուրների, փետուրների կերատին).

ե) սարդերի սարդոստայններ.

2) տրանսպորտկապում և տեղափոխում են հատուկ մոլեկուլներ, իոններ (հեմոգլոբինը կրում է թթվածինը, արյան ալբումինները տեղափոխում են ճարպաթթուներ, գլոբուլինները տեղափոխում են մետաղական իոններ և հորմոններ); թաղանթային սպիտակուցները մասնակցում են նյութերի տեղափոխմանը բջիջ և դուրս):

3) կծկվող(շարժիչ):

ա) ակտինը և միոզինը մասնակցում են մկանային հյուսվածքի միոֆիբրիլների կծկմանը` ապահովելով շարժում.

բ) սպիտակուցային տուբուլինը որպես միկրոխողովակների մաս կազմում է spindle, որն ապահովում է քրոմոսոմների շարժումը միտոզի և մեյոզի ժամանակ.

գ) սպիտակուցային տուբուլինը կազմի մեջ undulipodium – թարթիչ և դրոշակապահովում է պրոտիստների և մասնագիտացված բջիջների (սպերմատոզոիդների) շարժումը

4) ֆերմենտային(կատալիտիկ). ավելի քան 2000 ֆերմենտ կատալիզացնում է բջջի բոլոր կենսաքիմիական ռեակցիաները (սուպերօքսիդ դիսմուտազը չեզոքացնում է ազատ ռադիկալները, ամիլազը քայքայում է օսլան գլյուկոզայի, ցիտոքրոմները ներգրավված են ֆոտոսինթեզի մեջ);

5) կարգավորողորոշ սպիտակուցներ հորմոններ են, որոնք կարգավորում են նյութափոխանակությունը բջջում և մարմնում (ինսուլինը կարգավորում է արյան մեջ գլյուկոզայի պարունակությունը, գլյուկագոնը՝ գլիկոգենի տարանջատումը գլյուկոզա, հիստոնները՝ գենային ակտիվությունը և այլն);

6) ընկալիչ(ազդանշան). թաղանթները պարունակում են ընկալիչ սպիտակուցներ (ինտեգրալ), որոնք կարող են փոխազդել հորմոնների և այլ կենսաբանական ակտիվ նյութերի հետ. նրանք փոխում են իրենց կոնֆորմացիան (տարածական կառուցվածքը) և այդպիսով փոխանցում են ազդանշաններ (տեղեկություններ) այդպիսի նյութերի հանդիպումից բջիջ. վերջինս արդյունքում վերադասավորում է նյութափոխանակության կենսաքիմիական ռեակցիաները. որոշ թաղանթային սպիտակուցներ նույնպես փոխում են իրենց կառուցվածքը՝ ի պատասխան շրջակա միջավայրի գործոնների (օրինակ՝ լուսազգայուն սպիտակուցը ֆիտոխրոմը կարգավորում է բույսերի ֆոտոպարբերական ռեակցիաները. օպսինը ցանցաթաղանթի ռոդոպսինի պիգմենտի բաղադրիչն է);

7) պաշտպանիչպաշտպանել մարմինը այլ օրգանիզմների ներխուժումից և վնասներից (հակամարմինները՝ իմունոգոլոբուլինները արգելափակում են օտար անտիգենները, ֆիբրինոգենը, թրոմբոպլաստինը և թրոմբինը պաշտպանում են մարմինը արյան կորստից, սպիտակուցը՝ ինտերֆերոնը պաշտպանում է վիրուսային վարակներից);

8) թունավորՏոքսինների սպիտակուցները ձևավորվում են բազմաթիվ օձերի, գորտերի, միջատների, սնկերի, բույսերի և բակտերիաների մարմնում.

9) էներգիա 1 գ սպիտակուցի ամբողջական օքսիդացումով ազատվում է 17,6 կՋ էներգիա; սակայն, սպիտակուցները դառնում են էներգիայի աղբյուր միայն ածխաջրերի և ճարպերի պաշարները սպառելուց հետո.

10) պահեստավորում: ձվի ալբումին– թռչնի սաղմերի զարգացման համար պահեստային շինարարական և էներգետիկ նյութ. Այս գործառույթները կատարում է նաև կաթի կազեինը, երբ երեխաներին կերակրում են կաթով:

Ա) Անփոխարինելիամինաթթուներ, դրանք նաև կոչվում են «էական»: Դրանք չեն կարող սինթեզվել մարդու օրգանիզմում և պետք է մատակարարվեն սննդով։ Կան դրանցից 8-ը և ևս 2 ամինաթթուներ, որոնք դասակարգվում են որպես մասնակի էական:

Էական՝ մեթիոնին, թրեոնին, լիզին, լեյցին, իզոլեյցին, վալին, տրիպտոֆան, ֆենիլալանին:

Մասամբ էական՝ արգինին, հիստիդին:

Ա) Փոխարինելի(կարելի է սինթեզվել մարդու մարմնում): Դրանցից 10-ն է՝ գլուտամինաթթու, գլուտամին, պրոլին, ալանին, ասպարաթթու, ասպարագին, թիրոզին, ցիստեին, սերին և գլիցին։

III. Քիմիական դասակարգում - ամինաթթուների ռադիկալի քիմիական կառուցվածքին համապատասխան (ալիֆատիկ, անուշաբույր):

Սպիտակուցները սինթեզվում են ռիբոսոմների վրա, ոչ թե ազատ ամինաթթուներից, այլ փոխանցող ՌՆԹ-ների (tRNAs) հետ կապերից։

Այս համալիրը կոչվում է aminoacyl-tRNA:

Սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների միջև կապերի տեսակները

1. ԿՈՎԱԼԵՆՏԱՅԻՆ ԿԱՊԵՐ - սովորական ամուր քիմիական կապեր։

ա) պեպտիդային կապ

բ) դիսուլֆիդային կապ

2. ՈՉ ԿՈՎԱԼԵՆՏԱՅԻՆ (ԹՈՒՅԼ) ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ ԿԱՊԵՐԸ - հարակից կառույցների ֆիզիկական և քիմիական փոխազդեցությունները: Տասնյակ անգամ ավելի թույլ, քան սովորական քիմիական կապը: Շատ զգայուն է շրջակա միջավայրի ֆիզիկական և քիմիական պայմանների նկատմամբ: Դրանք ոչ սպեցիֆիկ են, այսինքն՝ միմյանց հետ կապված են ոչ թե խիստ սահմանված քիմիական խմբերով, այլ որոշակի պահանջներին համապատասխանող քիմիական խմբերի լայն տեսականիով։

ա) ջրածնային կապ

բ) Իոնային կապ

գ) հիդրոֆոբ փոխազդեցություն

ՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՊ.

Այն ձևավորվում է մեկ ամինաթթվի COOH խմբի և հարևան ամինաթթվի NH 2 խմբի շնորհիվ։ Պեպտիդի անվանման մեջ բոլոր ամինաթթուների անվանումների վերջավորությունները, բացառությամբ վերջինի, որը գտնվում է մոլեկուլի «C» ծայրում, փոխվում է «տիղմի»

Տետրապեպտիդ՝ վալիլ-ասպարագիլ-լիզիլ-սերին

ՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՊԸ ձևավորվում է ՄԻԱՅՆ ԱԼՖԱ ԱՄԻՆՈ ԽՄԲԻ ԵՎ ՀԱՐԵՎԱՆ ԿՈՒԽ ԽՄԲԻ ԲՈԼՈՐ ԱՄԻՆՈԹԹՈՒՆԵՐԻ ՀԱՄԱՐ ՀԱՏՈՒԿ ՄՈԼԵԿՈՒԼԻ ՀԱՏՈՒԿ ԽՄԲԻ ՀԱՄԱՐ!!! Եթե ​​կարբոքսիլային և ամինային խմբերը ռադիկալի մաս են կազմում, ապա դրանք երբեք (!)չեն մասնակցում սպիտակուցի մոլեկուլում պեպտիդային կապի ձևավորմանը.

Ցանկացած սպիտակուցը երկար չճյուղավորված պոլիպեպտիդային շղթա է, որը պարունակում է տասնյակ, հարյուրավոր և երբեմն ավելի քան հազար ամինաթթուների մնացորդներ: Բայց անկախ նրանից, թե որքան երկար է պոլիպեպտիդային շղթան, այն միշտ հիմնված է մոլեկուլի միջուկի վրա, որը բացարձակապես նույնն է բոլոր սպիտակուցների համար: Յուրաքանչյուր պոլիպեպտիդ շղթա ունի N-տերմինալ, որը պարունակում է ազատ տերմինալ ամինո խումբ և C-վերջ, որը ձևավորվում է վերջնական ազատ կարբոքսիլ խմբի կողմից: Ամինաթթուների ռադիկալները նստած են այս ձողի վրա, ինչպես կողային ճյուղերը: Այս ռադիկալների թիվը, հարաբերակցությունը և հերթափոխը տարբերում է մի սպիտակուցը մյուսից: Պեպտիդային կապն ինքնին մասամբ կրկնակի է լակտիմ-լակտամ տավտոմերիզմի պատճառով: Հետևաբար, դրա շուրջ պտույտը անհնար է, և նրա ուժը մեկուկես անգամ ավելի մեծ է, քան սովորական կովալենտային կապը: Նկարը ցույց է տալիս, որ պեպտիդի կամ սպիտակուցի մոլեկուլի գավազանի յուրաքանչյուր երեք կովալենտ կապերից երկուսը պարզ են և թույլ են տալիս պտտվել, ուստի ձողը (ամբողջ պոլիպեպտիդային շղթան) կարող է թեքվել տարածության մեջ:

Չնայած պեպտիդային կապը բավականին ամուր է, այն կարող է համեմատաբար հեշտությամբ քայքայվել քիմիական ճանապարհով` սպիտակուցը թթվի կամ ալկալիի ուժեղ լուծույթում 1-3 օր եռացնելով:

Բացի պեպտիդային կապից, սպիտակուցի մոլեկուլում կովալենտային կապերը ներառում են նաև ԴԻՍՈՒԼՖԻԴ ԲՈՆԴ.

Ցիստեինը ամինաթթու է, որն ունի SH խումբ ռադիկալում, որի պատճառով առաջանում են դիսուլֆիդային կապեր։