ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Από: ΒΕΡΩΝΗ ΕΙΡΗΝΗ

ΟΡΙΣΜΟΣ Πρόκειται για χηµικές ουσίες των οργανισμών (μακρομόρια/βιοπολυμερή) µε τεράστια σηµασία για τη χηµεία της ζωής (όπως φαίνεται και από την ονομασία τους). Οι πρωτεΐνες αποτελούν το 50% της ξηρής µάζας των περισσοτέρων κυττάρων και παίζουν καίριο ρόλο σε όλες τις δραστηριότητες των κυττάρων.

Ο ρόλος τους: Α. Είναι δοµικά συστατικά των κυττάρων και των ιστών, Β. Είναι αποθήκες ουσιών, Γ. Μεταφέρουν άλλες ουσίες, Δ. Συντελούν στην επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων, Ε. Βοηθούν στην κίνηση των κυττάρων, Στ. Συντελούν στην άµυνα των κυττάρων κατά ξένων ουσιών.

Οι πρωτεΐνες (βιοπολυμερή) αποτελούνται από απλά µόρια (μονομερή), τα αµινοξέα. Υπάρχει µεγάλος αριθµός αµινοξέων αλλά µόνον είκοσι συµµετέχουν στη δοµή των πρωτεϊνών.

Τι κοινά σημεία διακρίνετε στη δομή των αμινοξέων; Εικόνα : Τα είκοσι αµινοξέα που απαντώνται στα µόρια των πρωτεϊνών Τι κοινά σημεία διακρίνετε στη δομή των αμινοξέων;

Η διαφορετικότητα των αµινοξέων βρίσκεται στην πλευρική οµάδα (R). Τα περισσότερα αµινοξέα αποτελούνται από ένα άτοµο άνθρακα συνδεδεµένο οµοιοπολικά µε τέσσερα μέρη, ένα άτοµο υδρογόνου, µια καρβοξυλοµάδα (-COOH), µια αµινοµάδα (-NH2) και µια πλευρική οµάδα. Η διαφορετικότητα των αµινοξέων βρίσκεται στην πλευρική οµάδα (R).

Δύο αµινοξέα µπορούν να ενωθούν µεταξύ τους µε πεπτιδικό δεσµό (οµοιοπολικός) και µε ταυτόχρονη αποβολή ενός µορίου νερού. Με αυτό τον τρόπο σχηµατίζεται ένα διπεπτίδιο.

Πολλά αµινοξέα ενωµένα µε αυτό τον τρόπο σχηµατίζουν ένα πολυπεπτίδιο ή πολυπεπτιδική αλυσίδα. Τα πολυπεπτίδια µπορεί να αποτελούνται από λίγα, μέχρι χιλιάδες µονοµερή. Τα κύτταρα µπορούν να σχηµατίσουν απεριόριστη ποικιλία πολυπεπτιδίων αφού οι συνδυασµοί των 20 αµινοξέων για ένα πολυπεπτίδιο µε 150, ας πούµε, αµινοξέα είναι 20150.

Σχεδιάστε μια αντίδραση συμπύκνωσης για δημιουργία ενός τριπεπτιδίου.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Που οφείλεται η ποικιλία των πρωτεϊνών; Ποια είναι τα κύρια μέρη των αμινοξέων; Πώς σχηματίζεται ένα διπεπτίδιο;

Oι πρωτεΐνες παρουσιάζουν διάφορα δοµικά επίπεδα οργάνωσης, τα οποία είναι: η πρωτοταγής, η δευτεροταγής, η τριτοταγής και η τεταρτοταγής δοµή τους.

Πρωτοταγής δοµή Πρόκειται για την αλληλουχία των αµινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Αν αλλάξει έστω και ένα αµινοξύ, η πρωτεΐνη µπορεί να χάσει τη λειτουργικότητα της, όπως συμβαίνει στην περίπτωση της αναιμίας.

Δευτεροταγής δοµή µιας πρωτεΐνης Δευτεροταγής Δομή Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες δεν είναι ευθείες αλλά συσπειρώνονται κατά συγκεκριµένο τρόπο και αποκτούν µια ειδική τρισδιάστατη δοµή. Συνήθως, η συσπείρωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας δηµιουργεί µια ελικοειδή µορφή ή πτυχωτή µορφή. Δευτεροταγής δοµή µιας πρωτεΐνης

Δεσµοί που υπάρχουν στην τριτοταγή δοµή µιας πρωτεΐνης Τριτοταγής δοµή Η τριτοταγής δοµή είναι αποτέλεσµα της τελικής αναδίπλωσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας στο χώρο. Δεσµοί που υπάρχουν στην τριτοταγή δοµή µιας πρωτεΐνης

Σχηµατική αναπαράσταση πρωτεϊνών µε τεταρτοταγή δοµή Τεταρτοταγής δοµή Οι πρωτεΐνες που αποτελούνται από δυο ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες έχουν και τεταρτοταγή δοµή. Η δοµή αυτή περιγράφει τη συναρµολόγηση στο χώρο των αλυσίδων. Σχηµατική αναπαράσταση πρωτεϊνών µε τεταρτοταγή δοµή

Τα τέσσερα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών

Η πρωτοταγής δοµή µιας πρωτεΐνης καθορίζει και την τρισδιάστατη δοµή της. Συνεπώς και τη βιολογική της λειτουργία.

το pH και τη θερµοκρασία Η τρισδιάστατη όμως δοµή των πρωτεϊνών εξαρτάται και από άλλους παράγοντες: το pH και τη θερµοκρασία Όταν η πρωτεΐνη βρεθεί σε «µη-φιλικό» περιβάλλον, τότε µετουσιώνεται (αποδιατάσσεται), αλλάζει δηλαδή η τρισδιάστατη µορφή της και χάνεται η βιολογική της λειτουργία. Συνήθως, η µετουσίωση είναι µη αναστρέψιµη. Αυτό συµβαίνει γιατί σπάζουν οι δεσµοί µεταξύ των πλευρικών οµάδων, καταστρέφεται η τρισδιάστατη δοµή της και η πρωτεΐνη χάνει τη λειτουργικότητά της, π.χ. το ασπράδι του αυγού κατά τη θέρµανση. Ορισµένες φορές, όταν ο παράγοντας που προκαλεί µετουσίωση πάψει να υφίσταται, η πρωτεΐνη επανέρχεται στη λειτουργική της µορφή (επαναδιατάσσεται).

Είναι οι βιολογικοί καταλύτες του οργανισμού μας. Ένζυμα Είναι οι βιολογικοί καταλύτες του οργανισμού μας. Δηλαδή καταλύουν (επιταχύνουν) τις βιοχημικές αντιδράσεις στο εσωτερικό των οργανισμών.

Τα ένζυμα αποτελούνται είτε μόνο από πολυπεπτιδικές αλυσίδες, είτε από δύο τμήματα: ένα πρωτεϊνικό που ονομάζεται αποένζυμο και ένα άλλο που ονομάζεται συμπαράγοντας Και τα δύο μαζί αποτελού το ολοένζυμο. Ο συμπαράγοντας μπορεί να είναι ένα οργανικό μόριο , μη πρωτεϊνικό , που στην περίπτωση αυτή λέγεται συνένζυμο, ή μπορεί να είναι ένα μεταλλικό ιόν.

Τα ένζυμα ταιριάζουν με το κάθε υπόστρωμα, όπως το κλειδί ταιριάζει σε μια μόνο κλειδαριά.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Ποια είναι τα κύρια μέρη των αμινοξέων; 2. Πως σχηματίζεται ένα διπεπτίδιο; 3. Ένα τετραπεπτίδιο αποτελείται από τα αμινοξέα αλανίνη (Α), βαλίνη (Β) και ισολευκίνη (Ι) . Πόσες και ποιες είναι οι δυνατές πρωτοταγείς δομές του; 4. Το τριπεπτίδιο Αλανίνη – Βαλίνη – Προλίνη και το συμμετρικό του Προλίνη – Βαλίνη – Αλανίνη είναι όμοια ή διαφορετικά;

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 5. Ολιγοπεπτίδιο αποτελείται από 13 αμινοξέα. Ποιοι είναι θεωρητικά οι δυνατοί συνδυασμοί, αν στην κατασκευή του συμμετέχουν μόνο 3 διαφορετικά αμινοξέα; 6. Πόσα μόρια νερού αποσπώνται κατά τη συνένωση 50 αμινοξέων;

ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Μια πρωτείνη έχει μοριακό βάρος 34.000. Η πρωτείνη αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες είναι ανά δύο όμοιες. Η μία από αυτές έχει μοριακό βάρος 9.000 και το μέσο μοριακό βάρος των αμινοξέων είναι 1ΟΟ. Βρείτε τον αριθμό των αμινοξέων κάθε πολυπεπτιδικής αλυσίδας. 2. Μια πρωτείνη έχει μοριακό βάρος 32.872. Η πρωτείνη αποτελείται από τέσσερις όμοιες πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Αν το μέσο μοριακό βάρος των ελευθέρων αμινοξέων είναι 1ΟΟ. Να βρείτε τον αριθμό των αμινοξέων κάθε πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

1.Περιγράψτε καθένα από τα 4 επίπεδα οργάνωσης που διακρίνουμε σε ένα πρωτεϊνικό μόριο; 2. Ποιο είναι το τελικό στάδιο διαμόρφωσης μιας πρωτεΐνης; 3. Πώς καθορίζεται η διαμόρφωση του πρωτεϊνικού μορίου στο χώρο; 4. Από τι εξαρτάται η λειτουργία μιας πρωτεΐνης; 5. Δίνονται δύο τυχαίες πρωτεΐνες. Ποιες διαφορές περιμένετε ότι θα εμφανίζουν; 6. Τι είναι η μετουσίωση μιας πρωτεΐνης;

Με το βράσιμο ενός φαγητού, πλούσιο σε πρωτεΐνες, καταστρέφεται η θρεπτική του αξία λόγω μετουσίωσης των πρωτεϊνών που περιέχει;