Πρωτεΐνες και ένζυμα

Question 1

Τι ονομάζεται πρωτεΐνη, από ποιες μονάδες αποτελείται και από τι δεσμούς αποτελείται;

Answer 1

Πρωτεΐνη είναι το πολυπληθέστερο οργανικό μόριο ενός κυττάρου. Αποτελούνται από μικρότερες μονάδες (μονομερή). Τα μονομερή τους ονομάζονται αμινοξέα, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικούς δεσμούς για να δημιουργηθεί η πρωτεΐνη.

Question 2

Πόσα διαφορετικά αμινοξέα υπάρχουν στην φύση και πόσα από αυτά είναι απαραίτητα για τη σύνθεση των πρωτεϊνών των κυττάρων;

Answer 2

Στην φύση υπάρχουν πάνω από 170 διαφορετικά αμινοξέα, μόνο τα 20 εκ των οποίων είναι απαραίτητα για την σύνθεση των πρωτεϊνών.

Question 3

Ποια είναι η δομή ενός αμινοξέος;

Answer 3

Ένα αμινοξύ αποτελείται από το σταθερό του τμήμα, δηλαδή από έναν σταθερό άνθρακα C, μια αμινική ομάδα H2N, ένα υδρογόνο H και μια καρβοξυλομάδα COOH. Το μεταβλητό του τμήμα R ονομάζεται πλευρική ομάδα.

Question 4

Πώς δημιουργείται ο πεπτιδικός δεσμός;

Answer 4

Ο πεπτιδικός δεσμός δημιουργείται μεταξύ δύο αμινοξέων, με την ένωση του υδροξυλίου -OH της καρβοξυλομάδας του ενός και του υδρογόνου -Η της αμινικής ομάδας. Έτσι, παράγεται ένα μόριο νερού. Η διαδικασία αυτή χαρακτηρίζεται συμπύκνωση.

Question 5

Πώς ονομάζεται μια πεπτιδική αλυσίδα;

Answer 5

Ανάλογα με τον αριθμό των αμινοξέων που έχει ονομάζεται αντίστοιχα διπεπτίδιο, τριπεπτίδιο κλπ. Αν η αλυσίδα έχει πάνω από 50 αμινοξέα, τότε λέγεται πολυπεπτιδική αλυσίδα, αλλιώς ονομάζεται ολιγοπεπτίδιο.

Question 6

Τι είναι η πρωτοταγής δομή των πρωτεϊνών;

Answer 6

Είναι η αλληλουχία των αμινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα, δηλαδή με ποια σειρά βρίσκονται το ένα μετά το άλλο.

Question 7

Τι είναι η δευτεροταγής δομή των πρωτεϊνών;

Answer 7

Είναι η αναδίπλωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ώστε να αποκτήσει ελικοειδή ή πτυχωτή μορφή.

Question 8

Τι είναι η τριτοταγής δομή των πρωτεϊνών;

Answer 8

Είναι η αναδίπλωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας με την πτυχωτή ή ελικοειδή μορφή, ώστε να αποκτήσει μια καθορισμένη μορφή στον χώρο.

Question 9

Τι είναι η τεταρτοταγής μορφή των πρωτεϊνών;

Answer 9

Είναι ο συνδυασμός των επιμέρους πολυπεπτιδικών αλυσίδων σε ένα ενιαίο πρωτεϊνικό μόριο.

Question 10

Ποιος είναι ο ρόλος των πρωτεϊνών μέσα στο κύτταρο;

Answer 10

Οι πρωτεΐνες μπορούν να έχουν δομικό ή λειτουργικό ρόλο. Δομικές είναι πρωτεΐνες, όπως η ελαστίνη και το κολλαγόνο, ενώ λειτουργικές είναι τα ένζυμα, η αιμοσφαιρίνη και τα αντισώματα.

Question 11

Τι διαφοροποιεί τις πρωτεΐνες μεταξύ τους;

Answer 11

Η διαφορετική αλληλουχία των αμινοξέων και οι διαφορετικές πλευρικές ομάδες R.

Question 12

Πώς μπορεί να επηρεαστεί η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης στον χώρο;

Answer 12

Η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να προκύψει από την διαφορετική αλληλουχία των αμινοξέων, δηλαδή την διαφορετική σειρά με την οποία συνδέονται τα αμινοξέα μεταξύ τους.

Question 13

Τι συνεπάγεται η διαφορετική τρισδιάστατη δομή;

Answer 13

Η διαφορετική τρισδιάστατη δομή συνεπάγεται την διαφορετική λειτουργία της πρωτεΐνης που θα συντεθεί.

Question 14

Με ποιον τρόπο μπορεί να μεταβληθεί η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης;

Answer 14

Η τρισδιάστατη δομή μιας πρωτεΐνης μπορεί να αλλάξει αν μεταβληθούν οι συνθήκες pH και η θερμοκρασία.

Question 15

Τι συμβαίνει όταν μεταβληθούν οι τιμές pH και θερμοκρασίας;

Answer 15

Τότε σπάνε οι δεσμοί μεταξύ των πλευρικών ομάδων, οι οποίοι είναι ασταθείς και έτσι η πρωτεΐνη αποκτά διαφορετική διάσταση στον χώρο και χάνει τον ρόλο και την λειτουργικότητά της.

Question 16

Τι ονομάζεται μετουσίωση;

Answer 16

Μετουσίωση ονομάζεται η έκθεση μιας πρωτεΐνης σε ακραίες τιμές pH και θερμοκρασίας με αποτέλεσμα την μεταβολή της τρισδιάστατης δομής της και την απώλεια της λειτουργικότητάς της.

Question 17

Ποιοι δεσμοί μπορούν να σπάσουν στην μετουσίωση; Ποιοι δεσμοί δεν μπορούν και με ποιον τρόπο σπάνε αυτοί;

Answer 17

Στην μετουσίωση σπάνε μόνο οι δεσμοί υδρογόνου και όχι οι πεπτιδικοί δεσμοί. ΟΙ πεπτιδικοί σπάνε με την βοήθεια ειδικών ενζύμων, τις πρωτεάσες.

Question 18

Τι απαιτείται για να γίνει μαι χημική αντίδραση;

Answer 18

Για να γίνει μια χημική αντίδραση χρειάζεται προσφορά ενέργειας στα αντιδρώντα μόρια ακόμα και αν η αντίδραση είναι εξώθερμη.

Question 19

Πώς ονομάζεται η ενέργεια που απαιτείται για μια χημική αντίδραση;

Answer 19

Η ενέργεια αυτή ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης, και προσφέρεται συνήθως με την μορφή θερμότητας.

Question 20

Τι θα συμβεί αν προσπαθήσουμε να επιτελέσουμε τις χημικές αντιδράσεις του κυττάρου in vitro;

Answer 20

Θα παρατηρήσουμε πως το ποσό θερμότητας που απαιτείται είναι απαγορευτικό για την επιβίωση του κυττάρου, καθώς οι θερμοκρασία είναι εξαιρετικά υψηλή. Επίσης, θα παρατηρήσουμε πως ο χρόνος που θα απαιτείται για την επίτευξη της αντίδρασης θα είναι πολύ μεγαλύτερος από την διάρκεια ζωής του κυττάρου.

Question 21

Τι είναι τα ένζυμα και ποιος είναι ο ρόλος τους;

Answer 21

Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που επιταχύνουν μια χημική αντίδραση μέσω τους κατάλληλου προσανατολισμού των αντιδρώντων μορίων, τα οποία ονομάζονται μόρια υποστρώματα.

Question 22

Πού γίνεται ο προσανατολισμός των μορίων υποστρωμάτων;

Answer 22

Ο προσανατολισμός των μορίων υποστρωμάτων γίνεται σε μια ειδική περιοχή του ενζύμου που ονομάζεται ενεργό κέντρο.

Question 23

Τι συμβαίνει σύμφωνα με το μοντέλο κλειδιού-κλειδαριάς του Fischer το 1899;

Answer 23

Το ενεργό κέντρο του ενζύμου προσδένεται με τα μόρια-υποστρώματα όπως το κλειδί και η κλειδαριά, δηλαδή υπάρχει συμπληρωματικότητα μεταξύ του ενεργού κέντρου και του μορίου-υποστρώματος.

Question 24

Τι συμβαίνει σύμφωνα με το μοντέλο της επαγώμενης προσαρμογής;

Answer 24

Το ενεργό κέντρο του ενζύμου αποκτά συμπληρωματικό σχήμα μετά την σύνδεσή του υποστρώματος σε αυτό.

Question 25

Ποιος είναι ο ρόλος του ενεργού κέντρου του ενζύμου;

Answer 25

Το ενεργό κέντρο λόγω της τρισδιάστατης δομής του βοηθάει στην εξασθένιση των δεσμών μεταξύ των αντιδρώντων μορίων. Οι δεσμοί γίνονται ασταθείς και έτσι δημιουργούνται νέοι.

Question 26

Ποιες είναι οι ιδιότητες των ενζύμων;

Answer 26

1) Η καταλυτική τους δράση εξαρτάται από την τριτοταγή τους δομή, οπότε αν αυτή χαθεί, το ένζυμο χάνει την λειτουργικότητά του.
2) Η δραστικότητά τους επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες όπως η θερμοκρασία και το pH.
3) Δρουν πολύ γρήγορα.
4) Δεν συμμετέχουν στην αντίδραση, παραμένουν αναλλοίωτα έως ότου καταστραφούν λόγω φυσικής φθοράς.
5)Εμφανίζουν μεγάλη εξειδίκευση

Question 27

Που βρίσκονται τα ένζυμα μέσα στο κύτταρο;

Answer 27

Τα ένζυμα μπορούν να βρίσκονται είτε μέσα στο κυτταρόπλασμα ελεύθερα είτε σε μεμβράνες. Μπορούν να είναι είτε ενδοκυτταρικά είτε εξωκυτταρικά, δηλαδή να εκκρίνονται και να δρουν έξω από τα κύτταρα (εξωκύττωση).