5.2 Aminohapot ja proteiinit Flashcards
(8 cards)
Mitä aminohapot ovat? Kemiallinen rakenne, esiintyminen, proteiinien aminohapot.
Aminohapot ovat yhdisteitä, joissa on samassa molekyylissä sekä karboksyyliryhmä että aminoryhmä.
Aminohappoja esiintyy luonnossa useita satoja, mutta kasvien ja eläinten valkuaisaineiden eli proteiinien rakenteissa esiintyy yleisesti vain 20 erilaista aminohappoa. Kaikki proteiineissa esiintyvät aminohapot ovat niin sanottuja alpha-aminohappoja, mikä tarkoittaa sitä, että karboksyyliryhmä ja aminoryhmä ovat sitoutuneet hiiliatomiin numero kaksi. Proteiinien aminohapot ovat lisäksi aina tiettyä stereoisomeerista muotoa, L-aminohappoja.
Millainen sulamispiste aminohapoilla on verrattuna muihin orgaanisiin yhdisteisiin?
Aminohapot ovat huoneenlämpötilassa kiinteitä, kiteisiä aineita. Aminohapoilla on poikkeuksellisen korkea sulamispiste verrattuna muihin orgaanisiin yhdisteisiin. Esimerkiksi pienimmän aminohapon, glysiinin, sulamispiste on peräti 262 celsiusastetta.
Aminohappojen korkeat sulamispisteet selittyvät sillä, että ne esiintyvät kahtaisioneina. Kahtaisionin muodostuessa karboksyyliryhmä luovuttaa protoninsa aminoryhmälle, jolloin molekyyliin syntyy sekä negatiivinen että positiivinen varaus. Varautuneiden molekyylien välille muodostuvat sähköiset vetovoimat sitovat molekyylit tiukasti yhteen ionisidoksin. Näiden sidosten katkaisemiseen tarvitaan runsaasti lämpöenergiaa.
Kahtaisionirakenteensa vuoksi aminohapot liukenevat hyvin poolisiin liuottimiin, kuten veteen.
Miten proteiini rakentuu? Mitä peptidit ovat?
Proteiini rakentuu, kun aminohapot reagoivat monivaiheisessa reaktiosarjassa pitkäksi aminohappoketjuksi. Yksinkertaistettuna proteiinin rakentuminen voidaan ajatella aminohappojen kondensaatioreaktiona, jossa muodostuu amidisidoksen erityistapaus, peptidisidos.
Peptidi on yhdiste, jossa 2-30 aminohappoa on liittyneinä toisiinsa peptidisidoksilla.
Miten peptidi- ja proteiinisynteesi tapahtuu soluissa?
Soluissa peptidi- ja proteiinisynteesissä siirtäjä-RNA:han esteröitynyt aminohappo liitetään muodostuneen proteiinin vapaaseen alpha-aminoryhmään. Kyseessä on kondensaatioreaktio, jossa peptidisidoksen muodostuminen johtaa samalla siirtäjä-RNA:n vapautumiseen. Aminohappojärjestys määräytyy mallina käytettävän lähetti-RNA:n emäsjärjestyksen perusteella.
Mitä tarkoitetaan proteiinin primäärirakenteella?
Aminohapot liittyvät toisiinsa peptidisidoksilla, joten proteiineja voidaan nimittää myös polypeptideiksi. Aminohappoketjussa olevaa aminohappoyksikköä kutsutaan aminohappotähteeksi. Aminohappojen järjestystä polypeptidiketjussa kutsutaan puolestaan aminohapposekvenssiksi eli proteiinin primäärirakenteeksi. Tämä rakenne määräytyy proteiinia koodaavan geenin emäsjärjestyksen perusteella.
Miten proteiinin sekundäärirakenteet syntyvät?
Proteiinin sekundäärirakenteet syntyvät, kun aminohappoyksiköiden välille muodostuu vetysidoksia. Nämä vetysidokset saavat polypeptidiketjun kiertymään joko spiraalimaiseksi alpha-kierteeksi tai järjestymään levymäiseksi beeta-laskosmuodoksi.
Sekundäärirakenteiden kannalta keskeisimmät vetysidokset muodostuvat peptidi- eli amidisidoksen typpeen kovalenttisesti sitoutuneen vedyn ja toisen peptidisidoksen karbonyyliosan hapen väliin.
Kierrettä koossapitävä vetysidos muodostuu alpha-kierteessä säännöllisesti kolmen aminohapon päässä toisistaan olevien peptidisidosten välille. Vastaavat rakennetta muodostavat vetysidokset ovat beeta-laskoksissa vierekkäin etenevien peptidiketjun osien välillä.
Mitä tarkoitetaan proteiinin tertiäärirakenteella?
Proteiinin luonnollista kolmiulotteista rakennetta kutsutaan proteiinin tertiäärirakenteeksi. Tätä rakennetta pitävät koossa polypeptidiketjun muodostamien peptidisidosten ja sekundäärirakenteen vetysidosten lisäksi myös aminohappojen sivuketjujen väliset ioni-, ioni-dipoli-, dipoli-dipoli-ja vetysidokset sekä dispersiovoimat. Aminohappojen sivuketjujen välille voi muodostua myös disulfidisidoksia eli niin sanottuja rikkisiltoja.
Mitä tarkoitetaan proteiinin kvaternäärirakenteella? Entä denaturoitumisella?
Joillekin proteiineille on tunnusomaista, että ne eivät ole solutasolla aktiivisia ennen kuin tietty määrä tertiääriyksiköitä liittyy yhteen heikkojen molekyylien välisten sidosten tai joissain tapauksissa myös disulfidisidosten avulla. Näitä proteiiniyksiköiden yhteenliittymiä kutsutaan proteiinin kvaternäärirakenteiksi.
Proteiini voi menettää luonnollisen kolmiulotteisen rakenteensa esimerkiksi kuumentamisen, vahvan hapon, emäksen, epäorgaanisten suolojen, orgaanisen liuottimen, raskasmetallien tai voimakkaan mekaanisen sekoituksen seurauksena. Proteiinin aktiivisen rakenteen tuhoutumista kutsutaan denaturoitumiseksi.
