آزمایشگاه

 

اسیدآمینه.........................................1     |موتیف ...............................................9

 

تعین نوع اسیدآمینه..............................1     |ساختمان سوم....................................9

 

تعیینL & D(ایزومری.............................1     |Domain(دمین).....................................9

 

انواع اسیدآمینه...................................2     |ساختمان چهارم..................................10

 

تقسیم بندی اسیدآمینه.........................3     |نکات مهم در ساختمان پروتئین................10

 

اسیدآمینه های ضروری..........................3     |Folding (تاخوردگی).............................10

 

اسیدآمینه ی نیمه ضروری.......................3     |چاپرون ها..........................................10

 

اسیدآمینه ی غیرضروری.........................3     |پروتئین دی سولفید ایزومراز......................11

 

یونیزاسیون اسیدهای آمینه.....................4     |پرولیل سیس ترانس ایزومراز.....................11

 

PH ایزوالکتریک و فرم دو یونی..................4     |پروتئین آمیلوئید......................................11

 

محاسبه ی PH ایزوالکتریک......................4    |دناتوراسیون..........................................12

 

تعیین PH ایزوالکتریک در آزمایشگاه.............5    |رناتوراسیون..........................................12

 

پیوند پپتیدی.........................................5    |

 

پپتیدها...............................................6    |

 

نام گذاری پپتیدها..................................6    |

 

ساختمان پروتیین ها..............................7    |

 

ساختمان اول پروتیین.............................7    |

 

تعیین ساختمان اول...............................7    |

 

ساختمان دوم پروتیین.............................8    |

 

ساختمان مارپیچ آلفا(آلفا هلیکس)..............8   |

 

صفحات چین دار بتا................................8    |

 

 

---

 

اسیدهای آمینه:

اسیدهای آمینه (آمینو اسیدها) ترکیباتی هستند که در ساختار خود دارای عامل کربوکسیل (COOH)، عامل آمین (NH₂)، یک هیدروژن (H) و زنجیره ی جانبی (R) دارند.

زنجیره ی جانبی یا همان R در اسیدهای آمینه مختلف است، اعم از زنجیری و یا حلقوی، گوگردی و... و همین گروه R است که باعث اختلاف و تمایز اسیدهای آمینه از هم شده است ساده ترین اسیدآمینه گلیسین با  R=H  است.

اسیدهای آمینه میتوانند از نوع آلفا، بتا،گاما و.. باشند؛ ولی نکته ی قابل توجه این است که فقط آلفا آمینو اسید وارد سنتز پروتیین می شود و سایر اسیدهای آمینه(اعم از آلفا بتا گاما) به عنوان واسطه های بیوشیمایی( یا همان شیمیایی) وارد عمل می شوند مثلا در مسیر ساخت اوره این واسطه ها وجود دارد

برای مثال:

A→B→C→D→E

که در این مثلا B,C,D واسطه هستند، A ماده ی اولیه و E محصول نهایی است.

تعیین نوع اسید آمینه ی  آلفا، بتا و گاما:

اول به این نکته توجه داشته باشید که اغلب اسیدهای آمینه از نوع L-amino acid هستند یعنی غالبا از ایزومریL هستند.

برای تشخیص اینکه اسید آمینه آلفا و.. است باید توجه کنید که عامل آمین و عامل کربوکسیل به چه کربنی وصل شده است.دو اسید آمینه ی آلفا و بتا رو نگاه کنید تا متوجه بشید.در واقع میشه گفت عامل آمین متصل هست به کربن آلفا و عامل کربوکسیل متصل است به کربن بتا و..

در طبیعت بیش از 300 نوع اسید آمینه وجود دارد ولی از این تعداد فقط 20 نوع وارد سنتز پروتیین می شود.مثلا اسید آمینه ی 21، سلنوسیستئین و اسید آمینه ی 22، پیرولیزین است (بعضی از دانشمندان معتقد هستن که این 2 اسید آمینه هم در سنتز پروتیین شرکت میکنند)

تعیین ایزومری L & D :

اسیدهای آمینه دارای کربن کایرال(کربن نامتقارن) هستند، پس ایزومری L و D هم دارند. در بین اسیدهای آمینه، گلیسین یک استثنا است و کربن کایرال ندارد و فقط به یک شکل وجود دارد.

نکته: کربن کایرال یا همان کربن نا متقارن یعنی به اتم کربن 4 گروه مختلف وصل شده است.

برای تعیین ایزومری، عامل آمین ملاک است که چپ است یا راست؛اگر چپ بود میشود L و اگر راست بود D است

---

 

2

انواع اسیدهای آمینه :

همه ی 20 اسید آمینه را اعم از ساختار، نام و حروف اختصاری را یاد بگیرید. رنگ آبی ساختار اصلی اسید آمینه، رنگ قرمز زنجیره ی جانبی(R)، حروف داخل پرانتز هم حروف اختصاری است.

1-گلیسین:

زنجیره ی جانبی گلیسین تنها یک هیدروژن است.به همین دلیل کربن کایرال ندارد چون دو اتم هیدروژن به کربن آلفا وصل شده، پس 3 گروه مختلف به کربن وصل هستند جای 4 گروه.

 2- اسیدهای آمینه ی با زنجیره ی جانبی آلیفاتیک:

آلانین- والین- لوسین- ایزولوسین- پرولین

3-اسیدهای آمینه ی با گروه جانبی هیدروکسیل در زنجیره :

سرین - تروئونین

4-اسیدهای آمینه ی با گروه گوگرد در زنجیره ی جانبی :

سیستئین- متیونین

5-اسیدهای آمینه ی با گروه اسیدی و آمیدی در زنجیره ی جانبی :

اسیدی: آسپارتات – گلوتامات

 بازی: آسپاراژین - گلوتامین

6-اسیدهای آمینه ی بازی :

آرژنین - لیزین - هیستیدین

7-اسیدهای آمینه ی با زنجیره ی جانبی آروماتیک :

تریپتوفان - فنیل آلانین - تیروزین

---

 

3

تقسیم بندی اسیدهای آمینه بر اساس قطبیت و بار :

اسیدهای آمینه به 3 دسته ی کلی تقسیم می شوند:

1- غیر قطبی             2-قطبی بدون بار                3-قطبی باردار(اسیدی/بازی)

اسیدهای آمینه ی غیر قطبی شامل: آلانین، والین، لوسین، ایزولوسین، پرولین، تریپتوفان، متیونین است.

اسیدهای آمینه ی قطبی بدون بار شامل: گلیسین، سرین، تروئونین، سیستئین، تیروزین، آسپارتامین،گلوتامین می شود

اسیدهای آمینه ی باردار اسیدی تنها شامل آسپارتات و گلوتامات است

اسیدهای آمینه ی بازی شامل لیزین،آرژنین و هیستیدین می شود.

برای اینکه ساختار های بعضی از اسیدهای آمینه رو یاد بگیرید اول بهتره که ساختار گوانیدین و ایمیدازول را به خاطر بسپارید مثلا تو آرژنین، گوانیدین به کار رفته یا تو ترپتوفان ایمیدازول

اسیدهای آمینه ی ضروری: 

از بین این 20 اسید آمینه 10تا، اسید آمینه ی ضروری است که شامل:

 1- والین         2- لوسین       3- ایزو لوسین       4- فنیل آلانین       5- تریپتوفان    

6- متیونین      7-تروئونین       8-لیزین               9-آرژنین               10- هیستیدین

اسیدهای آمینه ی نیمه ضروری:

بعضی از اسیدهای آمینه در بدن ساخته می شود و در حالت طبیعی و عادی برای بدن کافی است ولی در بعضی موارد مثل نوزادان، کودکان، نوجوانان در حال رشد، خانم های باردار و... لازم است که این اسیدهای آمینه با تغذیه فراهم شود.به این سری از اسید های آمینه، اسید آمینه ی نیمه ضروری گفته می شود.

اسیدهای آمینه ی غیر ضروری:

همانطور که از نامشان پیداست، این سری از اسیدهای آمینه را خود بدن سنتز میکند و کافی هم است.(البته منظور زمانی غیر از وقتی است که بدن در شرایط بد رژیم غذایی است.←مثلا کمبود غذا)

---

 

4

یونیزاسیون اسیدهای آمینه:

عامل کربوکسیل(R-COOH) می تواند تبدیل شود به ^–R-COO و  ⁺H 

و همینطور عامل آمین (⁺NH₂+H) میتواند تبدیل به NH₃ شود

عامل مهم در یونیزاسیون PH است.

PH  ایزوالکتریک (PI) و فروم دو یونی اسید آمینه :

در PH خاصی که PH ایزوالکتریک گفته می شود (حدود خنثی) بار مثبت و منفی باهم برابر است.یعنی درواقع می توان گفت اسید آمینه فاقد بار الکتریکی است ، به این حالت فرم دویونی گفته می شود.

اختلاف در گروه R اسید آمینه، روی PI تاثر می گذارد.

هر اسید آمینه PI خاص خودش را دارد. در مواردی که PH کمتر از PI است، اسید آمینه بار مثبت دارد؛ و در مواردی که PH بیشتر از PI باشد، اسید آمینه باز منفی دارد.

اگر اسید آمینه ای را در PI خودش حل کنیم و بعد در میدان الکتریکی قرار دهیم، هیچ حرکتی نشان نمی دهد یعنی منحرف نمی شود (به سمت + یا – منحرف نمی شود.)← فرم دو یونی

حلالیت در PH ایزوالکتریک کمترین است چون بار خالص صفر است و کمترین حلالیت در PI مشاهده می شود.

محاسبه ی PH  ایزوالکتریک :

برای محاسبه ی PI باید قبل و بعد از فرم دو یونی را جمع و تقسیم بر 2 کنید.در بعضی موارد مثلا در مورد آسپارتات 3 مورد PK داریم، ولی باید همیشه قبل و بعد از فرم دو یونی را جمع و تقسیم کنیم.

 بعضی از اسیدهای آمینه مثل آسپارتات دارای 3، PK هستند. به هرحال باید قبل و بعد فرم دو یونی را جمع و تقسیم کنید.

در مورد دو اسید آمینه ی Glu و Asp باید به یک سری نکات توجه داشته باشید.این اعداد را لازم نیست حفظ کنید فقط باید بدانید که در چه ناحیه ای واقع شده اند:

Glu→     PK₁=2.1      PK_R=4.1       PK₂=9.5         PI=PK₁+PK_R/2

ASP→    PK₁=2.0      PK_R=3.9       PK₂=9.9         PI=PK₁+PK_R/2

و سه اسید آمینه ی Arg و Lys  و His

Arg→     PK₁=1.8      PK₂=9       PK_R=12.5         PI=PK₂+PK_R/2

Lys→     PK₁=2.2      PK₂=9.2       PK_R=10.8         PI=PK₂+PK_R/2

His→     PK₁=1.8      PK_R=6.0       PK₂=9.3         PI=PK₂+PK_R/2

PK_R همان PK بعد از فرم دو یونی است و PK₂ دو فرم بعد از فرم دو یونی.

His در PH فیزیولوژی (PH=7.2 or 7.4) بار مثبت دارد، یعنی به PI نزدیک است؛ یعنی درصد کمی بار مثبت دارد به همین دلیل گفته می شود بازی است.

---

 

5

تعیین PH ایزوالکتریک در آزمایشگاه:

محور مختصاتی رسم می کنیم که محور X (افقی) نشان دهنده ی OH^- و محور Y (عمودی) نشان دهنده ی PH است.

اسید آمینه را در PH کاملا اسیدی حل میکنیم؛ اسید آمینه در PH خیلی پایین (اسیدی) به صورت فول پروتون است.

 OH^- را به آرامی افزایش می دهیم که منجر به افزایش PH می شود(به سمت قلیایی شدن پیشروی می کند).

در جایی علی رغم اینکه اینکه  OH^- را بالا می بریم، PH تغییری نمی کند. این عدم تغییر PH در دو نقطه اتفاق می افتد: 1- PH به جایی می رسد که برابر PK_a می شود (COOH→COO^- + H⁺) یعنی کربوکسیل پروتون از دست می دهد؛ و از طرفی هم داریم OH^- را افزایش می دهیم، پس PH ثابت می ماند و مقاومت نشان داده می شود.

اما در نقطه ی دوم: در این نقطه ⁺NH₃  پروتون از دست می دهد (NH₃⁺→NH₂+H⁺).این دو نقطه همان یونهای قبل و بعد از فرم دو یونی است.در این محور  به تعداد یونهای قابل یونیزاسیون، پله وجود دارد. مثلا در مورد آسپارتات این محور،  3 پله است. 

 

پیوند پپتیدی:

پیوند پپتیدی نوعی پیوند آمیدی است که بین دو اسید آمینه تشکیل می شود.یعنی پیوند پپتیدی همان پیوند آمیدی است؛ یعنی اگر بین دو اسید آمینه پیوند آمیدی تشکیل شود، پیوند را پپتیدی میگوییم نه آمیدی.

در تشکیل پیوند پپتیدی، عامل کربوکسیل اسید آمینه( گروه OH اسید ) با عامل آمین اسید آمینه ی بعدی (هیدروژنه آمین) بوسیله ی سنتز آبدهی متصل می شود و یک مولکول آب آزاد خواهد شد. (پیوند پپتیدی می شود CONH). اگر دو اسید آمینه با پیوند پپتیدی به هم متصل شوند، محصول یک دی پپتید است و...    تعداد پیوند ها همیشه یکی کمتر از اسیدهای آمینه است(اگر n اسید آمینه داشته باشیم، n-1 پیوند پپتیدی داریم).

در دو انتهای رشته ی پلی پپتید، دو اسید آمیه است که یک سر آن عامل آمین آزاد دارد و یک سر آن عامل کربوکسیل. به سری که عامل آمین دارد گفته می شود N-ترمینال یا آمینو ترمینوس؛ و به سری که عامل کربوکسیل آزاد دارد گفته می شود C-ترمینال یا کربوکسی ترمینوس.

---

 

6

پپتیدها:

اگر جرم مولکولی رشته ای 5 هزار دالتون(1Dalton=1.660538921(73)×10⁻²⁷Kg)  باشد گفته می شود که یک پروتیین است(بعضی از دانشمندان معتقد هستند که باید 10 هزار دالتون باشد.) و اگر وزن مولکولی رشته کمتر از 5 هزار دالتون باشد گفته می شود که یک پلی پپتید است.

اولیگو پپتیدها← دارای 2 تا 10 اسید آمینه هستند    مثل گلوتاتیون

پلی پپتیدها← دارای 10 تا 50 اسید آمینه هستند    مثل ACTH (از هیپوفیز پیشین ترشح می شود)

پروتیین ها ←  دارای بیش از 50 اسید آمینه هستند     مثلا انسولین

نام گذاری پپتیدها :

زنجیره ی پلی پتتید یک انتها با آمین آزاد (N ترمینال)و یک انتها با کربوکسیل آزاد (C ترمینال) دارد و بین این دو انتها n اسید آمینه وجود دارد.برای نامگذاری آنها از N ترمینال شروع می کنیم و با C ترمینال تمام میکنیم.به جز اسید آمینه ی C  ترمینال بقیه ی اسید آمینه ها که عامل آمین آنها درگیر پیوند پپتیدی است را با پسوند "ایل" تمام میکنیم(مثلا آلانین←آلانیل) به مثال توجه کنید: 

Ala-Gly-Tyr  →   آلانیل-گلیسیل-تیروزین

برای نام گذاری: از N-ترمینال شروع میکنیم+ پسوند ایل به همه ی اسیدهای آمینه به جزC-ترمینال

---

 

7

ساختمان پروتیین ها :

هر پروتیین 4 ساختار دارد که این ساختارها مجزا نیستند بلکه سطوح ساختمانی مختلف هستند. مثلا یک پروتیین میتواند هر 4 ساختار را داشته باشد.

ساختمان اول پروتیین :

ساختمان اول یعنی ترتیب قرار گرفتن تک تک اسیدهای آمینه(اصلاحا توالی یا سکانس اسید آمینه) است زمانی که از N ترمینال تا C ترمینال، همه ی اسیدهای آمینه ای که در این بین است را نام ببریم.

پایه ی ساختمان اول پروتیین (اساس اساختمان اول) را پیوند های پپتیدی و پیوندهای دی سولفید تشکیل می دهند. پیوند دی سولفید بین دو اسید آمینه ی سیستئین شکل میگیرد ( زمانی که سیستئین هیدروژن خود را از دست بدهد گوگرد آزاد خواهد داشت و میتواند با سیستئین دیگری از طریق این گوگرد آزاد برای واکنش تشکیل پیوند دی سولفید(SS ) دهد. به این نکته توجه کنید که ساختمان اول پروتیین میتواند پیوند دی سولفید را داشته باشد چون این امکان هست که در ن پروتیین هیچ اسید آمینه ی سیستئینی شرکت نکرده باشد.

در زنجیره پلی پپتید پروتیین، پشت سر هم پیوند پپتیدی و کربن آلفایی که به گروه R متصل است وجود دارد.

پیوند پپتیدی و کربن آلفا دارای ویژگی نسیبی دوگانه است که حالت سفتی و سختی به پیوند می دهد. (غیر قابل انعطاف) در این مجموعه 2/3 چرخش وجود دارد و 1/3 چرخش وجود ندارد.

بین عامل آمین و کرن آلفا  قدرت چرخش وجود دارد و همین طور بین کربن آلفا و کربن کربونیل هم وجود دارد.امام بین کربن کربونبل و آمین چرخش وجود ندارد.

به زاویه ای که حول نیتروژن و کربن آلفا است اصلاحا فی(φ) گفته می شود.

به زاویه ای که حول پیوند کربن آلفا و کربن کربونیل است اصطلاحا سای (ψ) گفته می شود.

به زاویه ای که حول پیوند پپتیدی است  اصطلاحا امگا (ω) گفته می شود.

زاویه ی بین φ و ψ روی شکل فضایی تاثر می گذارد. اینکه φ و ψ چقدر است، به ممانعت فضایی بستگی دارد که گروه R ایجاد می کند؛ و درنهایت این زاویه ها هستند که باعث تشکیل ساختار دوم می شوند.

تعیین ساختمان اول :

1- شناسایی اسیدهای آمینه :

پروتیین را به کمک اسید (عمدتا  HCl 6N) در دمای 110 درجه سانتی گراد قرار می دهیم که در این شرایط هیدرولیز می شود و می توان به کمک کروماتوگرافی اسیدهای آمینه را شناسایی کنیم. (به کمک کروماتو گرافی کاغذی یا tlc یا HPLC "" کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا) 

تعیین اسید آمینه ی N ترمینال :

برای تعیین  آمینو ترمینوس سه روش وجود دارد: 

1- روش سنگر (Sanger)

2-روش ادمن (Edman)

3-روش آمینو پپتیداز (Amino Peptidase)

روش سنگر:

معرف سنگر ( دی نیترو فلورو بنزن) قادر است که به N ترمینال متصل شود. وقتی که معرف به N ترمینال متصل شد، می توانیم پروتیین را هیدرولیز کنیم و به کمک کروماتو گرافی N ترمینال را مشخص کنیم.( در این روش کل پروتیین را باید هیدرولیز کنیم)

روش ادمن :

معرف ادمن (فنیل ایزو تیو سیانات) به N ترمینال متصل می شود و با اسیدی کردن محیط  (اسیدی  رقیق)، معرف تشکیل یک حلقه فقط N ترمینال را جدا می کند.روش ادمن دارای مزیت هایی مثل عدم نیاز به اسیدی غلیظ و دمای بالا و همچنین عدم نیاز به هیدرولیز کامل پروتیین است نسبت به روش سنگر و...  که از مزیت جداسازی تنهای N ترمینال و با توجه به اینکه پروتیین هیدرویز نمی شود می توان برای توالی یابی کل پروتیین استفاده کرد. به این ترتیب که با جدا سازی هر N ترمینال، اسید آمینه ی بعدی خود یک N ترمینال می شود که با اضافه کردن معرف ادمن تک تک اسید آمینه هایی که به صورت N ترمینال تبدیل می شوند جدا می کنیم.

روش آمینو پپتیداز:

آمینو پپتیداز یک آنیزیم است (پسوند آز در انتهای نام ترکیب معرف آنزیم است) که قادر به جدا کردن N ترمینال است.

3-تعیین اسید آمینه ی C ترمینال :

کربوسی پپتیداز مانند آمینو پپتیداز یک آنزیم است که قائدر به جداسازی C ترمینال است.

اندوپپتیدازها:

اندوپپتیداز ها مانند مثلا آمینو پپتیدازها، اسید آمینه را جدا میکنند با این تفاوت که در وسط زنجیره فعالیت دارند مثل تریپسین، پپسین، کیموتریپسین، برمور سیانوژن (هیدرولیز غیر آنزیمی)

تریپسین :

آنزیم تریپسین در زنجیره هر جا که آرژنین و یا لیزین وجود داشته باشد،پیوند بین این اسید های آمینه را با اسید آمینه ی بعدی می شکند (آزاد سازی C ترمینال)

پپسین:

این آنزیم هر جا که اسید آمینه های آروماتیک (فنیل آلانین، تریپتوفان، تیروزین) وجود داشته باشد، پیوند بین آنها با اسید آمینه ی قبلی می شکند (آزاد سازی N ترمینال)

آنزیم کیموتریپسین :

کیمو تریپسین قادر به آزاد سازی C ترمینال اسید آمینه های آروماتیک است (شکست پیوند اسید آمینه ی آروماتیک با اسید آمینه ی بعدی)

برمور سیانوژن :

میتواند پیوند بین متیونین با اسید آمینه ی بعدی را بشکند.

اگر آنزیم تریپسین را در زنجیره ی پروتئینی بیندازیم و n اسید آمینه ی آرژنین و لیزین داشته باشیم در آن صورت n+1 قطعه خواهیم داشت. در واقع همیشه n+1 قطعه بعد از عمل آنزیم در جداسازی اسید آمینه یا شکست پیوند خواهیم داشت.

مثلا اگر 3 آرژنین و 1 لیزین داشته باشیم در آن صورت بعد از عمل تریپسین، 5 قطعه خواهیم داشت.

---

 

8

ساختمان دوم پروتیین :

ساختار دوم به چند شکل دیده می شود.

1-ساختار مارپیچ آلفا (α-Helix)←آلفا هلیکس :

 در ساختارα-هلیکس ، زنجیره ی پلی پپتیدی حول یک محور فرضی، چرخش پیدا می کند و مارپیچ α را شکل می دهد.مارپیچ α، راست گرد است و در هر دور 3.6 اسید آمینه وجود دارد. چیزی که سبب تشکیل و پایداری مارپیچ  α می شود، پیوند هیدروژنی متعددی است که در داخل زنجیره، بین اسید آمینه های نزدیک (عموما بین هر اسید آمینه با اسید آمینه ی سوم خودش مثلا 1 و 4  یا 6 و 9)

پیوندهای پپتیدی پشت سر هم هستند و پیوند هیدروژنی بین اکسیژن کربونیل و هیدروژن آمین مربوط به اسید آمینه ی دیگر است.

اگر در ساختار پلی پپتیدی با بار موافق (مثلا سه اسید آمینه ی اسیدی) کنار هم باشند، این اسید های آمینه ی با بار موافق از تشکیل  α-هلیکس جلوگیری می کنند.(چون فاصله ها باید به هم نزدیک باشند تا پیوند هیدروژنی تشکیل شود ولی این بارهای موافق باعث دفع و دوری اسیدهای آمینه از هم می شند)

وجود اسید آمینه ی گلیسین بخاطر انعطاف پذیری بیش از حد (R=H که خیلی کوچک است.)و همچنین اسید آمینه ی پرولین به این دلیل که چرخش آزاد حول پیوند کربن آلفا و نیتروژن آمین وجود ندارد  از تشکیل مارپیچ آلفا جلوگیری می کنند.

2-صفحات چین دار بتا   :  Beta plated sheet

تشکیل این ساختمان وابسته به پیوندهای هیدروژنی است و پیوندهای هیدروژنی بین قطعات مختلف زنجیره تشکیل می شود.

به دو زنجیره که هم جهت باشند، موازی هم سو گفته می شود و

به دو زنجیره که غیرهم جهت باشند، موازی ناهم سو گفته می شود.

بخش هایی وجود دارد که نه آلفا است و نه بتا، بلکه رابط بین این ساختارها است که آلفا را به بتا  متصل می کند .به این قسمت ها در مواردی پیچ یا Turn و در بعضی موارد قوس یا Loop گفته می شود.

اگر تعداد اسیدهای آمینه تا حداکثر 5 باشد گفته می شود پیچ و اگر بیشتر از 5 اسید آمینه بود قوس است.

مثلا در عکس پایین 3 پیچ و یک قوس وجود دارد.

یکی از معروف ترین پیچ ها β-turn است که این پیچ رابط بین دو زنجیره ی بتای ناهم سو است.این پیچ دارای 4 اسید آمینه است که بین اسید آمینه ی اول و چهارم یک چرخش 180 درجه است و همینطور یک پیوند هیدروژنی. در موقعیت دوم(اسید آمینه ی دوم) معمولا پرولین و در موقعیت سوم معمولا گلیسین است. (1 و 4 می تواند مختلف باشد که پیوند هیدروژنی روی این دو تشکیل می شود و 2 و3 چون R کوچکی دارند سر پیچ هستند که به علت کوچک بودن این گروه R ممانعتی برای چرخش وجود ندارد.

---

 

9

موتیف : Motif

یک ساختار فرا دوم است، از اجزای ساختمان دوم تشکیل شده و یک شکل خاص را تشکیل می دهد.

موتیف ها عملکرد متفاوتی دارند.مثلا بعضی ها عملکردشان اتصال به DNA، کلسیم و... است.

ساختمان سوم پروتئین :

ساختمان سوم پروتئین، ساختمان سه بعدی و ساختارهای فضایی کلی پروتئین را نشان می دهد.

در هر ساختمان می توان دید که اجزای ساختمان دوم در فضا چگونه کنار هم قرار می گیرند.

اسیدهای آمینه ای که در ساختار اول از هم خیلی دور بودند، در ساختار سوم به علت پیچ خوردگی ها و تاخوردگی های رشته ی پلی پپتیدی بسیار به هم نزدیک شده اند.

اسید آمینه ای که در تشکیل ساختمان سوم نقش مهمی دارد، پرولین است؛ زیرا پیوند پپتیدی پرولین با اسید آمینه ی قبل از خود قابلیت چرخش دارد.

در اثر پیچ و تابخوردگی های پروتئین، یک سری اسید آمینه به هم نزدیک می شوند و بین آنها یک سری پیوند های ضعیف ایجاد می شود که به ساختمان سوم، استحکام می بخشد.

دومین (Domain):

از اجزای ساختمان دوم تشکیل شده و تاخوردگی آنها مصتقل است و فعالیت خاصی را بر عهده دارند مثلا در آزیم ها جایگاه فعال متعلق به یک Domain است.

---

 

10

ساختار چهارم پروتئین:

بعضی از پروتئین ها بیش از یک زنجیره ی پلی پپتیدی دارند، پروتئین هایی که از اجتماع 2 یا چند زنجیره ی پلی پپتیدی تشکیل شده باشد، ساختمان چهارم دارند.اتصال این زنجیره های پلی پپتیدی توسط پیوند های ضعیف صورت می گیرد.

ساختمان چهارم مانند هموگلوبین که از 4 زنجیره تشکیل شده است و هر کدوم از این چهار زنجیره دارای گروه هِم هستند (هموگلوبین دارای 2 زنجیره ی آلفا و دو زنجیره ی بتا است(

نکات مهم در ساختمان های پروتئین ها :

در ساختار اول، پیوند های کووالان (و پیوند های دی سولفیدی) مهم است

در ساختار دوم، پیوند های هیدروژنی مهم است

در ساختار سوم، پیوند های ضعیف مهم است.

در ساختار چهارم، پیوند های ضعیف مهم است.

تا خوردگی (Folding):

منظو از Folding ، تاخوردگی پروتئین و بدست آوردن شکل نهایی و سه بعدی و فضایی است.

در مورد اینکه Folding چگونه اتفاق می افتد، مهم ترین فرضیه، نظریه ی مولتن گلوبول (کره ی مذاب) است که بر اساس این نظریه، زنجیره ی پلی پپتیدی تازه سنتز شده روی ریبوزوم، در حال شکل گیری این زنجیره در حالت اول به صورت ساختمان دوم تا می خورد، سپس به مرحله ی کره ی مذاب می رسیم که در این مرحله ساختمان دوم کامل است اما، ساختمان سوم آن هنوز کامل نشده است، سپس در مرحله ی بعد، ساختمان سوم کامل می شود و اگر دارای ساختمان چهارم باشد در این مرحله تشکیل می شود.

در مورد پروتئین ها یمهتلف مشاهده می شود فقط یک شکل فضایی خاص یا یک Folding خاص اگر داشته باشد می تواند فعال باشد و کارایی داشته باشد. اگر Folding به شکل هایی دیگر باشد، پروتئین کارایی لازم ندارد. در بدن موجودات زنده، Folding باید هدایت شود که عوامل زیر در هدایت آن کمک می کنند.

1-چاپرون ها :

 از نظر لغوی به معنای ندیمه است. از همان ابتدا که پروتئین ساخته می شود پروتئین را همراهی می کند. چاپرون ها خود پروتئین های کوچکی هستند که یک اتصالات ضعیفی با پروتئین دارند و از اتصالات غلط جلوگیری می کنند.چاپرون ها از folding غلط جلوگیری می کنند و کمک می کنند پروتئین  بتواند folding صحیح خود را به دست بیاورد. چاپرون ها مهم ترین عامل در کمک به folding پروتئین هستند. یکی از فعالیت چاپرون ها این است که زمانی که پروتئین در حال سنتز است(فرآیند ترجمه) و برای مثال این پروتئین قرار است 300 اسیدآمینه داشته باشد، به آمینواسیدهای سنتز شده متصل می شود تا از folding آن جلوگیری کند تا زمانی که همه ی پروتئین به طور کامل سنتز شود.

---

 

11

2-پروتئین دی سولفید ایزومراز(PDI):

این آنزیم پیوندهای دی سولفیدی که به شکل غلط شکل گرفته اند را می شکند و سبب تشکیل پیوندهای دی سولفیدی صحیح می شود

3-پرولیل سیس ترانس ایزومراز(PPI):

نام دیگر این آنزیم پپتید سیس ترانس ایزومراز است. به طور کلی پیوندهای پپتیدی بین اسیدآمینه های مختلف  به صورت ترانس سنتز می شود. اما در یک موقعیت خاص مانند turnها لازم است پیوند پپتیدی بین اسیدآمینه پرولین و اسید آمینه ماقبلش به حالت سیس تبدیل شود. این کار را آنزیم PPI انجام می دهد. به این ترتیب پروتئین می تواند شکل صحیح فضایی خود را بدست آورد.

پروتئین آمیلوئید:

آمیلوئید پروتئینی است در سلول های مغزی که در حالت طبیعی غنی از آلفا هلیکس است. دیده شده است که این پروتئین در بیماری آلزایمر به حالت غنی از صفحات بتا تبدیل می شود که در این حالت در سلول ها تجمع می یابد و رسوب می کند.

در بیماری conformational diseases پروتئین مورد نظر نمی تواند conformation خاص مربوط به خود را داشته باشد و کارایی لازم را ندارد که نهایتا باعث ایجاد بیماری می شود.

---

 

 

 

کلیپ های صداگذاری فارسی زیست، ژنتیک و...

کانال تلگرام:
https://t.me/biology_clip

Instagram: @biology.clip