Aminohapot voidaan yhdistää ketjuiksi, jotka sisältävät mitä tahansa kahdesta tuhansiin yksikköihin. Lyhyitä ketjuja kutsutaan peptideiksi, kun taas pidempiä ketjuja kutsutaan polypeptideiksi, jotka sisältävät proteiineja. Aminohapposekvenssi on yksinkertaisesti näiden yksiköiden järjestys polypeptidiketjussa. Proteiinien tapauksessa sekvenssi määrittää molekyylin kolmiulotteisen rakenteen, mikä puolestaan on ratkaisevan tärkeää proteiinin toiminnalle. Elävän organismin proteiineissa olevat aminohapposekvenssit on koodattu kyseisen organismin DNA: han.
Aminohapporakenne
Kaikilla aminohapoilla on yleinen rakenne, joka koostuu hiiliatomista, jonka toisella puolella on aminoryhmä (NH2), toisella puolella karboksyyliryhmä (COOH) ja mitä kutsutaan R-ryhmäksi tai sivuketjuksi. “R” tarkoittaa radikaalia, joka tässä yhteydessä tarkoittaa yksinkertaisesti osaa molekyylistä. Sivuketjun koostumus erottaa eri aminohapot toisistaan. Yksinkertaisimmassa glysiinissä se koostuu vain vetyatomista, mutta toisissa sivuketju on monimutkaisempi. Esimerkiksi tyrosiinissa sillä on rengasrakenne ja lysiinissä se koostuu pitkästä hiilivetyketjusta – molekyylistä, joka koostuu hiilirungosta, johon on kiinnitetty vetyatomeja.
Kuinka sekvenssit muodostuvat
Aminoryhmä on emäksinen ja sillä on positiivinen varaus, kun taas karboksyyliryhmä on hapan ja sillä on negatiivinen varaus. Koska hapot ja emäkset reagoivat keskenään, tämä mahdollistaa yhden aminohapon aminoryhmän sitoutumisen toisen karboksyyliryhmään. Tätä kutsutaan peptidisidokseksi, ja se vapauttaa vesimolekyylin sivutuotteena. Tämänkaltaisia kemiallisia prosesseja kutsutaan kondensaatioreaktioiksi, koska osa jokaisesta molekyylistä on menetetty prosessissa: H2 NH2: sta ja OH COOH -ryhmästä muodostavat veden (HXNUMXO). Tarkkaan ottaen peptidejä ja proteiineja muodostavia aminohappoyksiköitä tulisi kutsua aminohappotähteiksi, mutta niitä kutsutaan yleensä vain aminohapoiksi.
Sarjakuvaukset
Näiden yksiköiden ketjun toisessa päässä on tyypillisesti aminoryhmä ja toisessa karboksyyliryhmä. Johdonmukaisuuden vuoksi sekvenssejä kuvataan vasemmalta oikealle, ja aminopää, joka tunnetaan N-terminaalina, vasemmalla ja karboksyylipää tai C-pää oikealla. On kuitenkin myös mahdollista, että polypeptidiketjun vastakkaiset päät muodostavat peptidisidoksen, jolloin saadaan syklinen molekyyli.
Proteiineja ja muita polypeptidejä voidaan sen vuoksi kuvata aminohappoyksiköiden sekvenssillä. Lyhyyden vuoksi yksiköiden nimet lyhennetään yleensä kolmeksi kirjaimeksi tai vain yhdeksi kirjaimeksi. Esimerkiksi kolmen kirjaimen järjestelmässä arginiini on Arg, leusiini on Leu ja proliini on Pro. Yksikirjaimisessa järjestelmässä näiden yksiköiden kirjaimet ovat R, L ja P. Siksi tietty aminohapposekvenssi voitaisiin esittää muodossa Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro tai LRLPRP.
Proteiinin muoto ja toiminta
Yksikön sekvenssi proteiinissa tunnetaan sen ensisijaisena rakenteena. Sidoksia voi kuitenkin muodostua myös polypeptidiketjun sivuketjujen väliin aiheuttaen sen taittumisen eri tavoin ja vierekkäisten polypeptidiketjujen sivuketjujen väliin. Tämäntyyppiset sidokset edistävät proteiinien toissijaisia, tertiäärisiä ja kvaternaarisia rakenteita, jotka määrittävät molekyylien kolmiulotteiset muodot. Sivuketjujen väliset sidokset ovat tavallisesti heikompia kuin peptidisidokset, ja tekijät, kuten lämpö ja erilaiset kemialliset aineet, voivat rikkoa ne aiheuttaen proteiinin menettävän muodonsa, mutta säilyttäen primaarisen rakenteen. Tätä kutsutaan denaturoimiseksi.
Vaikka tunnettuja aminohappoja on yli 100, vain noin 20 löytyy eläviä organismeja muodostavista proteiineista. Siitä huolimatta nämä 20 voivat muodostaa tuhansia erilaisia sekvenssejä, joiden pituus on eripituinen. Monet proteiinit koostuvat useammasta kuin yhdestä polypeptidiketjusta, ja ne voivat muodostaa valtavia monimutkaisia molekyylejä.
Proteiinit, geenit ja DNA
Organismin DNA: ta voidaan pitää ohjeiden joukkona kaikkien tarvittavien proteiinien kokoamiseksi. Kullekin proteiinille välttämätön aminohapposekvenssi koodataan DNA: han kolmen nukleotidin ryhmien muodossa, jotka tunnetaan kodoneina, joista kukin edustaa tiettyä aminohappoyksikköä. DNA -transkription ja RNA -translaation prosessit mahdollistavat näiden yksiköiden kokoamisen oikeiksi sekvensseiksi tarvittavien proteiinien muodostamiseksi solujen jakautuessa.
Ensinnäkin DNA transkriptoidaan lähetin -RNA: n tai mRNA: n juosteen muodostamiseksi. MRNA siirtyy ytimestä ja solun sytoplasmaan ribosomiin, jossa translaatio tapahtuu. MRNA toimii mallina aminohapoille, jolloin ne voidaan yhdistää toisiinsa. Siirto -RNA tai tRNA kuljettaa kullekin kodonille sopivan vapaan aminohapon sytoplasmasta ribosomiin, jossa ne on liitetty olemassa olevaan ketjuun. Kun mRNA käännetään, yksiköt yhdistetään muodostamaan tälle proteiinille spesifinen sekvenssi.