پروتئین‌ها یک گروه ضروری از ماکرومولکول‌های شیمیایی برای بقای زندگی هستند. آنها در اکثر عملکردهای متابولیک بدن ما نقش دارند و عمدتاً از اسیدهای آمینه ساخته شده اند. این مقاله به بررسی، موضوعات زیر می‌پردازد:
۱. ارتباط بین پروتئین‌ها و اسیدهای آمینه
۲. چگونه پروتئین‌ها از اسیدهای آمینه ساخته می‌شوند؟
۳. پیوندهای پپتیدی
چه رابطه ای بین پروتئین‌ها و اسیدهای آمینه وجود دارد؟
هر پروتئین برای یک عملکرد خاص ساخته شده است، و عملکرد آنها عمدتا به ساختار سه بعدی آنها بستگی دارد، که اغلب به عنوان “تا شدگی پروتئین” (protein folding) نامیده می‌شود. پروتئین‌ها بسته به توالی اسید آمینه آنها با یکدیگر متفاوت هستند. بنابراین آمینو اسیدها بلوک‌های سازنده اصلی پروتئین‌ها هستند. ۲۲ اسید آمینه در سنتز پروتئین‌ها استفاده می‌شود و به عنوان اسیدهای آمینه پروتئین زا (proteinogenic’ amino acids) یا اسیدهای آمینه طبیعی (natural amino acids) شناخته می‌شوند. بقیه اسیدهای آمینه غیر پروتئین زا (non-proteinogenic amino acids) نامیده می‌شوند.
چگونه پروتئین‌ها از اسیدهای آمینه ساخته می‌شوند؟
همانطور که در بالا ذکر شد، پروتئین‌ها دسته ای از ماکرومولکول‌ها هستند. ماکرومولکول یک موجود بزرگ و پلیمریزه شده است. یک پلیمر از واحدهای منفرد به نام مونومر ساخته شده است. بنابراین مونومرهای پروتئین‌ها اسیدهای آمینه هستند. آمینو اسیدها می‌توانند در توالی‌های مختلف به هم بپیوندند و زنجیره‌های طولانی تری به نام زنجیره‌های پپتیدی تشکیل دهند. هنگامی‌که اسیدهای آمینه در پسوندهای زنجیره ای به یکدیگر می‌پیوندند، نوع پیوندی که ایجاد می‌کنند پیوند پپتیدی نامیده می‌شود که در اصل یک پیوند آمیدی است. یعنی (-[C=O]-NH-)
ساختار اصلی یک اسید آمینه از گروه‌های اصلی در اطراف اتم کربن مرکزی تشکیل شده است. این گروه‌ها شامل یک گروه کربوکسیلیک اسید (COOH-)، یک گروه آمین (NH۲-) هستند. گروه آلکیل (R) و یک اتم هیدروژن. هنگامی که گسترش زنجیره برای تشکیل زنجیره‌های پپتیدی اتفاق می‌افتد، گروه آمین و گروه اسید کربوکسیلیک خود را به‌صورت سرتاسری در یک راستا قرار می‌دهند. گروه کربوکسیلیک یک اسید آمینه با گروه آمین اسید آمینه دیگر واکنش می‌دهد و پیوندهای آمیدی به نام پیوند پپتیدی تشکیل می‌دهد. اسیدهای آمینه بسته به ماهیت گروه آلکیل آنها که به عنوان یک زنجیره جانبی عمل می‌کند با یکدیگر متفاوت هستند. سه گروه دیگر در اطراف اتم کربن مرکزی برای همه اسیدهای آمینه مشترک است. علاوه بر این، از بین ۲۲ اسید آمینه پروتئین زا، ۹ مورد از آنها به عنوان اسیدهای آمینه ضروری شناخته می‌شوند زیرا بدن انسان نمی‌تواند با استفاده از سایر ترکیبات آنها را سنتز کند.
پیوند پپتیدی چیست؟
همانطور که در بالا ذکر شد، پیوند پپتیدی واکنش اصلی بین اسیدهای آمینه در تشکیل پروتئین است. با این حال، تشکیل پروتئین یک فرآیند چند مرحله ای است. اسیدهای آمینه منفرد از طریق پیوندهای پپتیدی به سایر اسیدهای آمینه می‌پیوندند و زنجیره‌های پپتیدی را تشکیل می‌دهند. زنجیره‌های پلی پپتیدی زمانی تشکیل می‌شوند که چندین زنجیره پپتیدی برهم کنش داشته باشند. این زنجیره‌های پلی پپتیدی برهمکنش‌های بین مولکولی فیزیکی منحصر به فردی را با یکدیگر تشکیل می‌دهند که منجر به تا شدن طبیعی پروتئین‌ها به شکل‌های سه بعدی مختلف می‌شود. این تا شدن به عنوان اثر انگشت برای هر پروتئین عمل می‌کند که به آن هویت می‌دهد.
هنگامی‌که دو اسید آمینه با هم واکنش نشان می‌دهند و پیوند پپتیدی تشکیل می‌دهند، واحد حاصل را دی پپتید می‌نامند. این واکنش تک واحدی واکنش تراکم نامیده می‌شود. هنگامی‌که گروه کربوکسیلیک اسید (COOH-) یک اسید آمینه با گروه آمین (NH۲-) یک اسید آمینه دیگر واکنش می‌دهد، با آزاد شدن یک مولکول آب یک پیوند آمید/پیوند پپتیدی تشکیل می‌شود. این واکنش تراکم انرژی مصرف می‌کند و انرژی مورد نیاز توسط ATP تولید شده در سلول‌های انسان به دست می‌آید.
منابع
“Peptidformationball” By GYassineMrabet This vector image was created with Inkscape. – Own work (Public Domain) via Commons Wikimedia
