الهدف التعليمي 2:
السؤال : من يتحكم في تحديد البنية الفراغية النوعية للبروتين
الجواب: عدد وترتيب ونوع الأحماض الأمنية.
تعيين الوظائف المميزة والمشتركة بين الأحماض الأمنية انطلاقا من الصيغ المفصلة للأحماض الأمنية والتي عددها 20.
تصنيف الأحماض الأمنية:
تصنف الأحماض الأمينية حسب السلسلة الجانبية إلى:
1/ الأحماض الأمينية القاعدية( ليزين – أرجنين .....الخ)
2/ الأحماض الأمينية الحمضية(حمض غلوتاميك- حمض أسبترتيك....الخ)
3/ الأحماض الأمينية المتعادلة (سيرين- غلايسين ......الخ)
سلوك وخواص الأحماض الأمنية
الخاصية الأمفوتيرية):
تحليل نتائج الرحلان الشاردي:
الحموض الأمنية قابلة للتبلور،شديدة الإنحلال في الماء ،الا أنها قليلة الذوبان جدا في المحاليل العضوية.
تتمتع هذه المواد بخواص الحموض العضوية والأمينات في ان واحد وذلك أن وجود وظيفة حمضية ووظيفة قاعدية تحدد الخواص الفيزائية الكيميائية الأكثر أهمية للحموض الأمنية(أي طبيعة ازدواجية caractère amphotère ) أو ما يسمى (حمقلي) أي حمض و قاعدة ففي وسط سائل فان الوظيفة الحمضية تتحلل إلى H+و Coo- أي:
R-COOH R-COO- +H+
وهكذا تتحرر شوارد الـ H+ من الجدر الكربوكسيل لتؤستر من قبل الأمين:
R-NH2+H+ R-NH3
وعندما يتشرد جزيء الحمض الأمني أو جزيء البروتين في الماء المقطر فان الجزيء يحمل شحنات موجبة وشحنات أخرى سالبة ويسمى مثل هدا الايون (Dipolaires) أي ثنائي الأقطاب .
*أما في وسط حمضي فالشاردة تظهر بصيغة كاتيون فنتحصل على شاردة موجبة:
*إما في وسط قاعدي نحصل على الشاردة السالبة:
إذن تعتبر الحموض الأمنية شوارد مشحونة كهربائيا وقادرة على الانتقال من المجال الكهربائي أي: -
إما إلى المهبط في حالة الشاردة الموجبة إما إلى المصعد في حالة الشاردة السالب
أما الايونات المزدوجة ثنائية الأقطاب والتي لها شحنتين متعادلتين وإشارات مختلفة فهي لا تنتقل بالقوة الكهربائية
ويعتبر الأيون في حالة التعادل الكهربائي وتسمى هذه الحالة (نقطة التعادل الكهربائي ) نشير إلى درجة الحموضة التي تقابل وجود هذه الأيونات المزدوجة بشكل أعظمي بالرمزPHi وهي التي تقابل نقطة التعادل الكهربائي
تختلف درجة الحموضة لنقطة التعادل الكهربائي باختلاف الحموض الأمنية اذا تساوي 5.5 من أجل الغلايسين وPHi=6في حالة الألانين و2.8لحمض الأسبارتيو3.22 لحمض الغلوتامي.
كيفية تشكيل الرابطة البيبتيدية بين حمضين أمنيين متتاليين انطلاقا من قطعة لسلسلة ببتيدية: C ـــــCONH ـــــC
*العلاقة بين بنية ثلاثية الأبعاد و التخصص الوظيفي للبروتينات:
يتم تشكيل البروتين في مرحلة الأولى على شكل بنية أولية ومن المرجح أيضا على شكل بنية ثانوية.فالترتيب الطولي للأحماض الأمنية تتشكل البنية الأولية ولكثير من البروتينات البنية الثانوية في بعض أجزائها على الأقل وذلك على صورة حلزون ويمكن لسلسلة البروتين ان تنثني على نفسها إلى الخلف مكونة روابط داخلية (متضمنة روابط ثنائي الكبريت القوية ) مما يعطي ثباتا للبنية الثالثية في مظهر مثن وعادة ما يكون معقد ويمكن أن يتحد اثنان أو أكثر من البنيات الثلاثية في تركيب بنية رباعية على سبيل المثال هيموغلوبين. HB
صفحة-5-
البنية الاولية : هي البنية الناتجة عن ارتباط الأحماض الأمنية المختلفة مع بعضها البعض في تسلسل معين بواسطة الروابط البيبتيدية.CONH
البنية الثانوية: هي البنية الناتجة عن تشكل الروابط الهدروجينية لا تكافئية بين مجاميع ( ) تغلق بقايا ثلاثة أحماض أمنية أي تنشىء بين كل 5 أحماض أمنية متتالية بنفس السلسلة البيبتيدية وهذا ما يعطيها بنية ثانوية حلزونية أو بين المجاميع ( ) لسلاسل ببتيدية مختلفة ومتوازية تعطي البنية الثانوية بشكل وريقة مطوية
البنية الثالثية: تنتج هذه البنية عن التفاف وانثناء الحلزون
في ترتيب تستقر فيه الزمر الكارهة للماء ( الهيدروفوبية)
بقدر المستطاع في الداخل بعيدة عن الماء بينما تستقر الزمر
المحبة للماء (الهدروفيلية) على سطح البنية.
هذا التشكل الخاص للبنية يسمح بنشوء مواقع نشطة ذات تأثير فعال.
البنية الر ابعية: هي التوضع الفراغي لجزيئة البروتين الحاوي
على عدة سلاسل متعددة البيبتيد (كل سلسلة لها بنيتها الخاصة
الأولية ،الثانوية، الثالثية) فالسلسلة ذات البنية الثالثية يطلق عليها
اسم تحت الوحدة .التوضع الفراغي المتبادل لتحث الوحدة يعطي
البنية الرابعية فيكتسب البروتين وظيفته الحيوية.
تثبت البنية الرباعية بواسطة جسور كبريتية أو روابط شاردية.
*ملاحظة:
*الهيموغلوبين : جزيئة تتكون من 4 تحت الوحدات كل اثنتين منها
متماثلة1 ،2 ،1 ،2 ، تحت الوحدة عبارة عن سلسلة ببتيدية
وهي ذات بنية ثلاثية تحتوي سلسلة 141حمض أميني وسلسلة
على 146 حمض أميني وتظم كل واحدة منها جزيئة هيم مركزية حاملة لـFe2+ .
* البنية الرباعية للهموغلوبين ليست تنظيما ثابتا ومستقرا
أنها حالة اتزان بين عملتي الضم والفصل الجزيئي للبروتينات.
- البنية الرباعية يمكنها التحول في حالتين:
* الحالة الأولى وتسمى بالبنية المشدودة T والحالة الثانية تسمى بالبنية المتراخية R وهذا التحول عكوس.
*في حالة نقل الأكسجين يتحول من الحالة المشدودة إلى الحالة المتراخية في الأسناخ الرئوية لوجود الهواء الغني بـ O2 وهذا التحول يسمح بظهور المركز الفعال المتمثل بجزيئات الهيم التي تثبث الـ O2 أما في مستوى الأنسجة يتحرر الـO2 (وتعود البنية إلى الحالة المشدودة )وهذا ما يعرف بعمل الشكل المتباين.
* فقدان البنية الوظيفية يتم بتخريب البنية الثانوية ، الثالثية ،أو الرابعية بدون تحطيم الروابط البيبتيدية.