ביוכימיה/מבנה חלבון
זהו נושא גדול, מורכב ומסורבל. לכן, חרגתי מתבנית תוכנית הלימודים ורכזתי חלק מהנושאים בכדי להקל על תהליך הלמידה. הקדמה על הנושא כנס לכאן.
המבנה הראשוני של החלבון
עריכההשלד – רצף של חומצות אמינו. הקשר היחיד שקיים הוא קשר קוולנטי. בדרך כלל, במבנה הראשוני קיים המידע על הקשרים שצריך על מנת לבנות את שאר המבנים (שניוני, שלישוני ורבעוני).
מגיבים (ריאגנטים) הפוגעים במבנה הראשוני של החלבון
עריכהפרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.
נושאים שקשורים
עריכההמבנה השניוני של החלבון
עריכהמבנה מרחבי החוזר על עצמו בכל החלבונים עקב היווצרות קשרי מימן בין חומצות אמינו שונות. בעקבות הקשרים נוצר פיתול של השלד המרכזי לאחד משני המבנים : סליל אלפא ומשטח בטא.
סליל אלפא (α helix)
עריכהמבנה דמוי קפיץ שאורכו 5.4Å, הנוצר ע"י קשרי מימן בין כל חומצה אמינית לחומצה האמינית הרחוקה ממנה מרחק ארבעה חומצות אמינו ברצף החלבון (כלומר, קשר מימן בין R1-R4). כך שנוצר מצב בו בכל פיתול יש 3.6 חומצות אמינו. במבנה זה, השיירים פונים כלפי חוץ, וכל המבנה פונה ימינה (עדיפות בטבע). הקשר מקנה יציבות וחוזק לשרשרת.
חלבונים שהורסים מבנה זה
עריכה- חלבונים בעלי מטען – מטען שלילי (חומצה אספרטית וחומצה גלוטמית) ומטען חיובי (ליזין, היסטדין וארגנין).
- חומצות אמינו גדולות – סרין, אספרגין ולאוצין.
- פרולין – היא קוטעת את הרצף.
מעטפת קפלים בטא/ B Sheet/ משטח בטא
עריכהמבנה של שכבות הנוצר עקב קשרי מימן בין הקבוצה האמינית לקבוצה קרבוקסילית של המבנה השלדי (הראשוני) של החלבון. מבנה זה יכול להופיע בשני אופניים :
- משטח בטא מקביל . תמונה - חסר
- משטח בטא לא מקביל.
אנטי מקביל
חלבונים שהורסים מבנה זה
עריכה- חומצות אמינו גדולות
השוואה בין מבנה הסליל למבנה מעטפת הקפלים
עריכהפרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.
מבנה שלישוני של החלבון
עריכההמבנה התלת מימדי של החלבון, הנוצר ע"י קשרים בין מולקולאריים (מימן, אלקטרוסטטים, אינטראקציות הידרופוביות, קשרי גופרית, ו.ד.ו). לכל חלבון יש מבנה שלישוני קבוע המקנה יציבות ורמת אנרגיה נמוכה ביותר. 2 קפלים נפוצים של חלבון הם : חלבונים סיבים וחלבונים גלובליים.
דנטורציה – חלבון שאיבד את מבנה השלישוני ולכן חסר יכולת לתפקד.
חלבונים סיבים
עריכהבנויים משרשראות פוליפפטידיות המסודרות במקביל לאורך ציר יחיד, וכך יוצרות מעטפות או סיבים ארוכים. ל רוב, החלבונים הללו אינם מסיסים במים (לכן, מבנה זה נחשב למבנה יציב וחזק) בשל היותם עשירים בחומצות אמינו בעלות שיירים הידרופוביים, הנמצאים על פני השטח של החלבון. הוא המבנה של : ציפורנים, משי, שריון, קשקשים ועוד.
תפקודים מבניים של חלבונים
עריכההחלבונים הסיביים מחולקים לשתי קבוצות עיקריות :
- קולגנים
- קריטנים.
מבנה הקולגן
עריכהפרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.
קרטין אלפא - מבנה השיער
עריכהקרטין אלפא – חלבון סיבי בעל מבנה שניוני, סליל אלפא, היוצר את צורת השער (חלק או מתולתל).
ההבדל בין שער חלק למתולתל נובע מקשרי הגופרית בין מיקרופבריליות (יחידות סליל האלפא). מכאן, שבעת ביצוע סלסול, אנו מפרקים את קשרי הגופרית ע"י הכנסת חומר מחזר ויוצרים תלתלים חדשים ע"י הוספת חומר מחמצן, אלא, שהפעם הסלילים נוצרים על פי המבנה שנקבע להם; על פי מבנה של גלגיליות השיער.
חלבונים גלובולריים
עריכהחלבונים בעלי מבנה כדורי. הם ממיסים במים, ולכן, חומצות אמינו הידרופיליות פונות החוצה (כלפי הציטופלזמה) ופוביות כלפי פנים החלבון. מבנה של : אנזימים, הורמונים, רצפטורים ועוד.
מבנה רבעוני
עריכההמבנה שנוצר בעקבות היווצרות קשרים בין מספר שרשראות פוליפפטידיות. בעיקר קשרי גופרית.
הקשר בין המבנים השונים של החלבון
עריכהמבנה החלבונים שונים אך כולם בנויים ומבוססים על אותו בסיס של של מבנה הראשוני, והוא מרכיב את כל שאר המבנים.
קבוצות פרוסטטיות
עריכהאינן חלק ממבנה החלבון, אולם, אלו מולקולות כימיות הקשורות אל החלבון וחשובות לביצוע פעילות. בלעדיהן, לא תתקיים פעילות החלבון. דוגמא : מולקולת ההם (נושאת אטום ברזל) היא קבוצה פרוסטטית של המוגלובין – מבצעת את קישור החמצן.
הניסוי של אנפינסן - רטנורציה
עריכהבניסוי של אנפינסן, נחשף החלבון ריבונוקלאז לשני כימקאליים :
- אוראה – הורסת קשרי מימן.
- B מרקפתואתנול – הריסת קשר גופרית.
כל עוד הכימקאליים האלו היו בתמיסה עם החלבון, איבד החלבון את פעילות, אולם, עם הוצאת הכימקאליים, חזר החלבון למבנהו, וכך חזרה גם פעילות החלבון.
מסקנות
עריכה- החלבון ריבונוקלאז בעל היכולת לבצע רנטורציה
- לטבע קונפורמציה עדיפה שכן קשרי הגופרית יכלו להיווצר ב-105 צורות ונוצרו בדרך אחת!
- על פי סעיף קודם - מידע על מבנה שלישוני קיים במבנה הראשוני.
- על אף שהמידע קיים במבנה הראשוני האדם לא מצליח לנבא אותו.