Aminoacizii pot fi legați împreună pentru a forma lanțuri care conțin de la două până la multe mii de unități. Lanțurile scurte sunt cunoscute ca peptide, în timp ce lanțurile mai lungi sunt numite polipeptide, care includ proteine. O secvență de aminoacizi este pur și simplu de ordinea acestor unități într-un lanț polipeptidic. În cazul proteinelor, secvența determină structura tridimensională a moleculei, care, la rândul său, este crucială pentru funcția proteinei. Secvențele de aminoacizi din proteinele găsite într-un organism viu sunt codificate în ADN-ul acelui organism.
Structura aminoacizilor
Toți aminoacizii au o structură generală constând dintr-un atom de carbon cu o grupă amino (NH2) pe o parte, o grupare carboxil (COOH) pe cealaltă și ceea ce se numește o grupă R sau catenă laterală. „R” înseamnă radical, care în acest context înseamnă pur și simplu o parte a unei molecule. Este compoziția lanțului lateral care distinge diferiți aminoacizi unul de altul. În cea mai simplă, glicina, constă doar dintr-un atom de hidrogen, dar în altele, lanțul lateral este mai complex. De exemplu, în tirozină, are o structură ciclică, iar în lizină, constă dintr-un lanț lung de hidrocarburi – o moleculă alcătuită dintr-un schelet de carbon cu atomi de hidrogen atașați.
Cum se formează secvențele
Gruparea amino este bazică și are o sarcină pozitivă, în timp ce gruparea carboxil este acidă și poartă o sarcină negativă. Deoarece acizii și bazele reacţionează unul cu celălalt, acest lucru face posibilă legarea grupării amino a unui aminoacid cu gruparea carboxil a altuia. Aceasta este cunoscută ca o legătură peptidică și eliberează o moleculă de apă ca produs secundar. Procesele chimice ca acesta sunt cunoscute ca reacții de condensare, deoarece o parte din fiecare moleculă s-a pierdut în proces: H din NH2 și OH din grupul COOH se combină pentru a forma apă (H2O). Strict vorbind, unitățile de aminoacizi care formează peptide și proteine ar trebui numite reziduuri de aminoacizi, dar de obicei sunt denumite doar aminoacizi.
Descrieri secvențe
Un lanț din aceste unități va avea de obicei o grupare amino la un capăt și o grupare carboxil la celălalt. Pentru consistență, secvențele sunt descrise de la stânga la dreapta, cu capătul amino, cunoscut ca N-terminal, la stânga, și capătul carboxil sau C-terminal la dreapta. Este de asemenea posibil, totuși, ca capetele opuse ale unui lanț polipeptidic să formeze o legătură peptidică, rezultând o moleculă ciclică.
Prin urmare, proteinele și alte polipeptide pot fi descrise prin secvența unităților de aminoacizi. Pentru concizie, numele unităților sunt de obicei prescurtate la trei litere sau la o singură literă. De exemplu, în sistemul cu trei litere, arginina este Arg, leucina este Leu și prolina este Pro. În sistemul cu o literă, literele pentru aceste unități sunt R, L și, respectiv, P. Prin urmare, o anumită secvență de aminoacizi ar putea fi reprezentată ca Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro sau ca LRLPRP.
Forma și funcția proteinelor
Secvența de unități dintr-o proteină este cunoscută ca structura sa primară. Totuși, se pot forma, de asemenea, legături între lanțurile laterale ale unui lanț polipeptidic, făcându-l să se plieze în diferite moduri și între lanțurile laterale ale lanțurilor polipeptidice adiacente. Aceste tipuri de legături contribuie la ceea ce sunt cunoscute sub numele de structuri secundare, terțiare și cuaternare ale proteinelor, care determină formele tridimensionale generale ale moleculelor. Legăturile dintre lanțurile laterale sunt în mod normal mai slabe decât legăturile peptidice, iar factori precum căldura și diverși agenți chimici le pot rupe, determinând ca o proteină să își piardă forma, dar păstrând structura primară. Acest lucru este cunoscut sub numele de denaturare.
Deși există peste 100 de aminoacizi cunoscuți, doar aproximativ 20 se găsesc în proteinele care alcătuiesc organismele vii. Cu toate acestea, acești 20 pot forma multe mii de secvențe diferite, de lungimi diferite. Multe proteine constau din mai mult de un lanț polipeptidic și pot forma molecule uriașe de o complexitate enormă.
Proteine, gene și ADN
ADN-ul unui organism poate fi privit ca un set de instrucțiuni pentru a pune împreună toate proteinele de care are nevoie. Secvența de aminoacizi necesară fiecărei proteine este codificată în ADN sub formă de grupe de trei nucleotide cunoscute sub numele de codoni, fiecare dintre acestea reprezentând o anumită unitate de aminoacizi. Procesele de transcripție ADN și de traducere a ARN permit acestor unități să fie asamblate în secvențele corecte pentru a forma proteinele necesare atunci când celulele se divid.
În primul rând, ADN-ul este transcris pentru a face o catenă de ARN mesager sau ARNm. ARNm se deplasează în afara nucleului și în citoplasma celulei către un ribozom, unde are loc translația. ARNm acționează ca un șablon pentru aminoacizi, permițându-le să fie unite. Pentru fiecare codon, ARN de transfer sau ARNt transportă aminoacidul liber corespunzător din citoplasmă la ribozom, unde sunt uniți la lanțul existent. Pe măsură ce ARNm este tradus, unitățile sunt unite pentru a forma secvența specifică pentru acea proteină.