3.8: Білки - амінокислоти

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4137

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть будову амінокислоти і особливості, які надають її специфічні властивості

Структура амінокислоти

Амінокислоти - це мономери, що входять до складу білків. Кожна амінокислота має однакову фундаментальну структуру, яка складається з центрального атома вуглецю, також відомого як альфа (α) вуглець, пов'язаний з аміногрупою (NH ₂), карбоксильною групою (COOH) та атомом водню. У водному середовищі клітини як аміногрупа, так і карбоксильна група іонізуються в фізіологічних умовах, і так мають структури -NH ₃ ⁺ і -COO ^- відповідно. Кожна амінокислота також має інший атом або групу атомів, пов'язаних з центральним атомом, відомим як група R. Ця група R, або бічний ланцюг, надає кожному амінокислотним білкам специфічні характеристики, включаючи розмір, полярність та рН.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Амінокислотна структура: Амінокислоти мають центральний асиметричний вуглець, до якого приєднані аміногрупа, карбоксильна група, атом водню та бічний ланцюг (група R). Ця амінокислота уніонізована, але якби її помістили у воду при рН 7, її аміногрупа підхопила б інший водень і позитивний заряд, а гідроксил у своїй карбоксильній групі втратив би і водень і отримав негативний заряд.

Види амінокислот

Назва «амінокислота» походить від аміногрупи і карбоксил-кислотно-групи в їх основній структурі. У білках присутній 21 амінокислота, кожна з яких має певну групу R або бічний ланцюг. Десять з них вважаються незамінними амінокислотами у людини, оскільки людський організм не може їх виробляти, і їх потрібно отримувати з раціону. Всі організми мають різні незамінні амінокислоти, виходячи з їх фізіології.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Типи амінокислот: У білках зазвичай міститься 21 загальна амінокислота, кожна з яких має різну групу R (варіантну групу), яка визначає її хімічну природу. 21-а амінокислота, не показана тут, - селеноцистеїн, з групою R -CH ₂ -SEH.

Характеристика амінокислот

Які категорії амінокислот ви очікуєте знайти на поверхні розчинного білка, і які ви очікуєте знайти в інтер'єрі? Який розподіл амінокислот ви очікуєте знайти в білку, вбудованому в ліпідний бішар?

Хімічний склад бічного ланцюга визначає характеристики амінокислоти. Амінокислоти, такі як валін, метіонін та аланін, є неполярними (гідрофобними), тоді як амінокислоти, такі як серин, треонін та цистеїн, є полярними (гідрофільними). Бічні ланцюги лізину та аргініну позитивно заряджені, тому ці амінокислоти також відомі як основні (високий рН) амінокислоти. Пролін є винятком із стандартної структури амінокислоти, оскільки її група R пов'язана з аміногрупою, утворюючи кільцеподібну структуру.

Амінокислоти представлені однією буквою верхнього регістру або трьохбуквеної абревіатурою. Наприклад, валін відомий під буквою V або трилітерним символом val.

Пептидні зв'язки

Послідовність і кількість амінокислот в кінцевому підсумку визначають форму, розмір і функцію білка. Кожна амінокислота приєднується до іншої амінокислоти ковалентним зв'язком, відомим як пептидний зв'язок. Коли дві амінокислоти ковалентно приєднуються пептидним зв'язком, карбоксильна група однієї амінокислоти і аміногрупа вхідної амінокислоти об'єднуються і виділяють молекулу води. Будь-яка реакція, яка поєднує два мономери в реакції, яка генерує H ₂ O як один з продуктів, відома як реакція зневоднення, тому формування пептидних зв'язків є прикладом реакції зневоднення.

Поліпептидні ланцюги

Отримана ланцюжок амінокислот називається поліпептидним ланцюгом. Кожен поліпептид має вільну аміногрупу на одному кінці. Цей кінець називається N терміналом, або амінотерміналом, а інший кінець має вільну карбоксильну групу, також відому як C або карбоксильний термінал. При читанні або повідомленні амінокислотної послідовності білка або поліпептиду умовність полягає у використанні напрямку N-to-C. Тобто перша амінокислота в послідовності вважається такою, що знаходиться на терміналі N, а остання амінокислота вважається такою, що знаходиться на терміналі С.

Хоча терміни поліпептид і білок іноді використовуються взаємозамінно, поліпептид технічно є будь-яким полімером амінокислот, тоді як термін білок використовується для поліпептиду або поліпептидів, які правильно склалися, поєднуються з будь-якими додатковими компонентами, необхідними для правильного функціонування, і зараз функціональний.

Ключові моменти

Кожна амінокислота містить центральний атом С, аміногрупу (NH2), карбоксильну групу (СООН) і певну групу R.
Група R визначає характеристики (розмір, полярність і рН) для кожного типу амінокислоти.
Пептидні зв'язки утворюються між карбоксильною групою однієї амінокислоти і аміногрупою іншої шляхом дегідратаційного синтезу.
Ланцюжок амінокислот - це поліпептид.

Ключові умови

амінокислота: Будь-яка з 20 природних α-амінокислот (що мають групи амінокислот та карбонових кислот на одному атомі вуглецю), а також різноманітні бічні ланцюги, які поєднують, через пептидні зв'язки, утворюють білки.
Група R: Група R - це бічний ланцюг, характерний для кожної амінокислоти, яка надає конкретні хімічні властивості цій амінокислоті.
поліпептид: Будь-який полімер (однакових або різних) амінокислот, з'єднаних за допомогою пептидних зв'язків.