Κεφάλαιο 3 Αμινοξέα Flashcards
Τι γνωρίζεις για τα αμινοξέα;
Τα 20 κοινά αμινοξέα που βρίσκονται ως κατάλοιπα στις πρωτεΐνες Υ περιέχουν μια α-καρβοξυλομάδα, μια α-αμινομάδα και μια χαρακτηρι- στική ομάδα Η προσδεδεμένη στο α-άτομο άνθρακα. Το α-άτομο άν- θρακα όλων των αμινοξέων εκτός από τη γλυκίνη είναι ασύμμετρο: συνεπώς, τ’ αμινοξέα έχουν τουλάχιστον δύο στερεοϊσομερείς μορ- φές. Στις πρωτεΐνες υπάρχουν μόνο τα L-στερεοϊσομερή, με στερεο- διάταξη συγγενή με την απόλυτη του μορίου αναφοράς (L-γλυκερι- ναλδεΰδη).
Άλλα, λιγότερο συχνά αμινοξέα, υπάρχουν είτε ως συστατικά των πρωτεϊνών (προκύπτουν με τροποποίηση κοινών αμινοξέων μετά την πρωτεϊνοσύνθεση) ή ως ελεύθεροι μεταβολίτες.
Τ’ αμινοξέα κατατάσσονται σε πέντε κατηγορίες με βάση την πολικότητα και το φορτίο (σε pH 7,0) των ομάδων R.
Τ’ αμινοξέα ποικίλλουν ως προς τις οξεοβασικές ιδιότητές τους κι έχουν χαρακτηριστικές καμπύλες τιτλοποίησης. Σε χαμηλό ρΗ, τα μονοαμινικά, μονοκαρβοξυλικά αμινοξέα (μη ιοντιζόμενες ομάδες R) εί- ναι διπρωτικά οξέα (*H3NCH(R) COOH) και, καθώς αυξάνει το ρΗ, υφίστανται σε αρκετές διαφορετικές ιοντικές μορφές. Τ’ αμινοξέα με ιοντιζόμενες ομάδες R έχουν επιπρόσθετες ιοντικές μορφές, ανάλογα με το pH του περιβάλλοντος και την ρΚα της ομάδας Β.
Τι γνωρίζεις για τα πεπτίδια και τις πρωτεΐνες;
Τα αμινοξέα συνδέονται ομοιοπολικά με πεπτιδικούς δεσμούς για το σχηματισμό πεπτιδίων και πρωτεϊνών. Γενικά, τα κύτταρα περιέχουν χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες, η καθεμία με διαφορετική βιολογική δράση.
Οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι πολύ μακριές πολυπεπτιδικές αλυσίδες με 100 έως αρκετές χιλιάδες κατάλοιπα αμινοξέων. Ωστόσο, μερικά πεπτίδια περιέχουν μόνο λίγα αμινοξέα. Ορισμένες πρωτεΐνες αποτε- λούνται από αρκετές πολυπεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες αλληλεπιδρούν μη ομοιοπολικά και καλούνται υπομονάδες.
Η υδρόλυση των απλών πρωτεϊνών αποδίδει μόνο αμινοξέα. Οι συζευγμένες πρωτεΐνες περιέχουν επιπλέον και κάποιο άλλο συστατικό, π.χ. ένα μέταλλο ή μια οργανική προσθετική ομάδα
Τι γνωρίζεις για την εργαστηριακή ανάλυση των πρωτεϊνών;
Οι πρωτεΐνες διαχωρίζονται και καθαρίζονται αξιοποιώντας διαφορές στις ιδιότητές τους. Η προσθήκη ορισμένων αλάτων προκαλεί καθίζηση επιλεγμένων πρωτεϊνών. Διάφορες χρωματογραφικές διεργασίες βασίζονται σε διαφορές στο μέγεθος, τις ιδιότητες πρόσδεσης, το φορτίο κι άλλες ιδιότητες.
Η ηλεκτροφόρηση διαχωρίζει τις πρωτεΐνες με βάση τη μάζα ή το φορτίο. Η ηλεκτροφόρηση σε πηκτή μετά από κατεργασία με SDS και η ισοηλεκτρική εστίαση μπορούν να εφαρμοστούν ανεξάρτητα ή συνδυαστικά ώστε να επιτευχθεί καλύτερος διαχωρισμός.
Όλες οι διεργασίες απομόνωσης απαιτούν την ύπαρξη μιας μεθόδου για την ποσοτικοποίηση ή τον προσδιορισμό της πρωτεΐνης-στόχου παρουσία άλλων πρωτεϊνών. Η πρόοδος της απομόνωσης εκτιμάται προσδιορίζοντας την ειδική ενεργότητα
Τι γνωρίζεις για την πρωτοταγη δομή των προτείνων;
Διαφορές στην πρωτεϊνική λειτουργία προκύπτουν από διαφορές στη σύσταση και την αλληλουχία των αμινοξέων. Μερικές παραλλαγές της αλληλουχίας είναι ανεκτές, χωρίς σημαντική ή καθόλου επίπτωση στη λειτουργία.
Οι αμινοξικές αλληλουχίες αναλύονται αρχίζοντας με κατάτμηση των πολυπεπτιδίων σε μικρότερα πεπτίδια με τη δράση αντιδραστηρίων που διασπούν ειδικούς πεπτιδικούς δεσμούς. Στη συνέχεια, η αλλη λουχία των αμινοξέων κάθε κλάσματος καθορίζεται με αυτοματοποι ημένη διεργασία αποδόμησης κατά Edman. Τέλος, η σειρά των πεπτι- δικών κλασμάτων ταυτοποιείται με την ανεύρεση επικαλυπτόμενων αλληλουχιών μεταξύ των κλασμάτων που παράγονται από διαφορετι κά αντιδραστήρια. Η αλληλουχία μιας πρωτεΐνης ταυτοποιείται επίσης από την αλληλουχία νουκλεοτιδίων του αντίστοιχου γονιδίου στο DNA ή με φασματομετρία μάζας.
Μικρά πεπτίδια και πρωτεΐνες (<100 αμινοξέα) μπορεί να συντεθούν χημικά. Το πεπτίδιο συντίθεται με διαδοχικούς κύκλους αντιδράσεων και ρυθμό ένα αμινοξύ ανά κύκλο, ενώ παραμένει προσδεδεμένο σ’ ένα στερεό υπόστρωμα.
Οι πρωτεϊνικές αλληλουχίες είναι πλούσια πηγή πληροφοριών σχετικά με τη δομή και τη λειτουργία των πρωτεϊνών, αλλά και την εξέλιξη της ζωής στη γη. Η εξέλιξη μπορεί να διερευνηθεί με εξειδικευμένες μεθόδους, οι οποίες αναλύουν τις βραδείες αλλαγές στην αλληλουχία των αμινοξέων ομόλογων πρωτεϊνών
