مفاهیم اصلی

در این آموزش، پروتئین ها چیست و چگونه برای زندگی مفید هستند. همچنین در مورد بلوک ساختمانی همه پروتئین ها، اسید آمینه، یاد خواهید گرفت.

پروتئین ها ضروری هستند

از موجودات کوچک تک سلولی مانند اشریشیا coli به موجودات بزرگ و پیچیده مانند انسان، پروتئین ها یک واحد ساختمانی ضروری برای زندگی هستند. به عنوان مثال پروتئین، کلاژنبخش عمده ای از استخوان ها، پوست، ماهیچه ها، تاندون ها و غضروف ما را تشکیل می دهد. در هر یک از سلول‌های ما، پروتئین‌ها به انجام عملکردهای ضروری زندگی، مانند تکثیر DNA و کاتالیز کردن واکنش‌های متابولیکی مهم کمک می‌کنند.

آمینو اسید پروتئین ها را تشکیل دهید

پروتئین ها هم شکل (ساختار) و هم کاری که انجام می دهند (عملکرد) بسیار متنوع هستند. به عنوان مثال، تصویر زیر بخشی از پروتئین درگیر در تنظیم فشار خون، پروتئاز ACE2 را نشان می دهد و تصویر دوم پروتئینی است که نحوه رشد ما را تنظیم می کند، FGF23. پروتئین دوم بسیار کوچکتر است و در کل شکل متفاوتی دارد.

بنابراین، همه آنها چه چیزی مشترک دارند؟ این دو پروتئین مانند همه پروتئین ها از بلوک های ساختمانی یکسانی تشکیل شده اند. آمینو اسید، که 20 مورد “متعارف” هستند. بدن انسان به طور منظم این اسیدهای آمینه را سنتز می کند. سلنوسیستئین، یک نوع نادرتر، نیز در بدن انسان وجود دارد، اما به عنوان یک اسید آمینه متعارف واجد شرایط نیست. این اسیدهای آمینه در ترکیبات منحصر به فردی به هم متصل می شوند تا مولکول های منحصر به فردی به نام زنجیره های پلی پپتیدی ایجاد کنند.

اسید آمینه

در حالی که “مهره ها” در شکل بالا اسیدهای آمینه را نشان می دهند همانطور که در یک زنجیره پلی پپتیدی وجود دارند، نمایش دقیق تری در زیر ارائه شده است. هر اسید آمینه شبیه مولکول زیر است، با یک گروه کربوکسیل (O=C-OH)، یک آمین (-NH2)، و یک گروه R. گروه R یا زنجیره جانبی از این نظر خاص است که می تواند تعدادی از ساختارهای مختلف را نشان دهد و هر اسید آمینه حاوی یک گروه R متفاوت است. در بخش زیر، “اسیدهای آمینه”، هر اسید آمینه را جستجو کنید و ببینید آیا می توانید گروه کربوکسیل، آمین و R (متغیر) را پیدا کنید.

اسیدهای آمینه

این آمینو اسیدها همگی دارای خواص متفاوتی مانند بار و قطبیت هستند که در نهایت به ویژگی های پروتئینی که آنها می سازند کمک می کند. در اینجا لیست کاملی از اسیدهای آمینه متعارف (به علاوه سلنوسیستئین)، ساختار و خواص آنها آمده است. همراه با نام آنها، به عنوان مثال “آرژنین”، اسیدهای آمینه یک کد سه حرفی مانند “Arg” و یک نمایش یک حرف مانند “R” داده می شود. اگرچه اینها رایج ترین هستند، اما محققان اسیدهای آمینه دیگری را نیز برای ساخت پلی پپتیدهایی با خواص منحصر به فرد سنتز می کنند.

چگونه با هم نگه داشته می شوند؟

اسیدهای آمینه توسط پیوندهای کووالانسی خاصی به یکدیگر متصل می شوند پیوندهای پپتیدی. این پیوندها زمانی تشکیل می شوند که یک گروه کربوکسیل از یک اسید آمینه (O=C-OH) با یک گروه آمین (-NH2) اسید آمینه دیگر واکنش می دهد. این واکنش واکنش کم آبی نامیده می شود، زیرا آب در این فرآیند آزاد می شود. کل فرآیند در زیر نشان داده شده است.

برعکس، شکستن پیوند پپتیدی هیدرولیز نامیده می شود، زیرا در فرآیندی که دو اسید آمینه را از هم جدا می کند، آب اضافه می شود.