Es gibt vier Strukturebenen in Polypeptiden und Proteine. Die Primärstruktur eines Polypeptidproteins bestimmt seine Sekundär-, Tertiär- und Quartärstrukturen.
Primärstruktur
Die Primärstruktur von Polypeptiden und Proteinen ist die Sequenz von Aminosäuren in der Polypeptidkette in Bezug auf die Positionen von Disulfidbindungen. Die Primärstruktur kann als vollständige Beschreibung aller betrachtet werden kovalente Bindung in einer Polypeptidkette oder einem Protein.
Die gebräuchlichste Art, eine Primärstruktur zu bezeichnen, besteht darin, die Aminosäuresequenz unter Verwendung der Standard-Drei-Buchstaben-Abkürzungen für die Aminosäuren zu schreiben. Beispielsweise ist Gly-Gly-Ser-Ala die Primärstruktur für ein Polypeptid aus GlycinGlycin, Serin, und Alaninin dieser Reihenfolge von der N-terminalen Aminosäure (Glycin) zur C-terminalen Aminosäure (Alanin).
Sekundärstruktur
Die Sekundärstruktur ist die geordnete Anordnung oder Konformation von Aminosäuren in lokalisierten Regionen eines Polypeptids oder Proteinmoleküls. Die Wasserstoffbindung spielt eine wichtige Rolle bei der Stabilisierung dieser Faltungsmuster. Die beiden wichtigsten Sekundärstrukturen sind die Alpha-Helix und das antiparallele Beta-Faltenblatt. Es gibt andere periodische Konformationen, aber die α-Helix und das β-Faltenblatt sind am stabilsten. Ein einzelnes Polypeptid oder Protein kann mehrere Sekundärstrukturen enthalten.
Eine α-Helix ist eine rechtshändige Spirale oder Spirale im Uhrzeigersinn, in der sich jede Peptidbindung in der befindet trans Konformation und ist planar. Die Amingruppe jeder Peptidbindung verläuft im Allgemeinen nach oben und parallel zur Achse der Helix; Die Carbonylgruppe zeigt im Allgemeinen nach unten.
Das β-Faltblatt besteht aus verlängerten Polypeptidketten mit benachbarten Ketten, die sich antiparallel zueinander erstrecken. Wie bei der α-Helix ist jede Peptidbindung trans und planar. Die Amin- und Carbonylgruppen der Peptidbindungen zeigen aufeinander und in derselben Ebene, so dass Wasserstoffbindungen zwischen benachbarten Polypeptidketten auftreten können.
Die Helix wird durch Wasserstoffbrücken zwischen stabilisiert Amin und Carbonyl Gruppen der gleichen Polypeptidkette. Das Faltenblatt wird durch Wasserstoffbrücken zwischen den Amingruppen einer Kette und den Carbonylgruppen einer benachbarten Kette stabilisiert.
Tertiärstruktur
Die Tertiärstruktur eines Polypeptids oder Proteins ist die dreidimensionale Anordnung der Atome innerhalb einer einzelnen Polypeptidkette. Für ein Polypeptid, das aus einem einzelnen Konformationsfaltungsmuster besteht (z. B. nur eine Alpha-Helix), können die Sekundär- und Tertiärstruktur ein und dieselbe sein. Für ein Protein, das aus einem einzelnen Polypeptidmolekül besteht, ist die Tertiärstruktur das höchste erreichte Strukturniveau.
Die Tertiärstruktur wird weitgehend durch Disulfidbindungen aufrechterhalten. Disulfidbindungen werden zwischen den Seitenketten von gebildet Cystein durch Oxidation von zwei Thiolgruppen (SH) unter Bildung einer Disulfidbindung (S-S), manchmal auch als Disulfidbrücke bezeichnet.
Quartärstruktur
Die Quartärstruktur wird verwendet, um Proteine zu beschreiben, die aus mehreren Untereinheiten bestehen (mehrere Polypeptidmoleküle, die jeweils als "Monomer" bezeichnet werden). Die meisten Proteine mit einem Molekulargewicht von mehr als 50.000 bestehen aus zwei oder mehr nichtkovalent verknüpften Monomeren. Die Anordnung der Monomere im dreidimensionalen Protein ist die quaternäre Struktur. Das häufigste Beispiel zur Veranschaulichung der Quartärstruktur ist das Hämoglobin Protein. Die quaternäre Struktur von Hämoglobin ist das Paket seiner monomeren Untereinheiten. Hämoglobin besteht aus vier Monomeren. Es gibt zwei α-Ketten mit jeweils 141 Aminosäuren und zwei β-Ketten mit jeweils 146 Aminosäuren. Da es zwei verschiedene Untereinheiten gibt, weist Hämoglobin eine heteroquaternäre Struktur auf. Wenn alle Monomere in einem Protein identisch sind, liegt eine homoquaternäre Struktur vor.
Die hydrophobe Wechselwirkung ist die Hauptstabilisierungskraft für Untereinheiten in der Quartärstruktur. Wenn sich ein einzelnes Monomer in eine dreidimensionale Form faltet, um seine polaren Seitenketten einer wässrigen auszusetzen Umwelt und um seine unpolaren Seitenketten abzuschirmen, gibt es noch einige hydrophobe Abschnitte auf der exponierten Oberfläche. Zwei oder mehr Monomere werden so zusammengesetzt, dass ihre freiliegenden hydrophoben Abschnitte in Kontakt stehen.
Mehr Informationen
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