Μακριές αλυσίδες ή πολυμερή αμινοξέων ονομάζονται πρωτεΐνες (αν και οι πρωτεΐνες δεν πρέπει να είναι αποκλειστικά αμινοξέα). Τα αμινοξέα συνδέονται με τους «πεπτιδικούς δεσμούς». Η σειρά των αμινοξέων καθορίζεται με τη σειρά του νουκλεοτίδια (το γενετικό «αλφάβητο») σε ένα γονίδιο DNA, το οποίο με τη σειρά του καθορίζει πώς η πρωτεΐνη αναδιπλώνεται και λειτουργίες.
Παραγωγή πρωτεϊνών από αμινοξέα
Η διαδικασία σύνδεσης αμινοξέων με πρωτεΐνες ξεκινά στον πυρήνα των κυττάρων. Το Messenger RNA (mRNA) για ένα γονίδιο δημιουργείται χρησιμοποιώντας ένα τμήμα DNA ως πρότυπο. Στη συνέχεια, το mRNA ταξιδεύει έξω από τον πυρήνα σε κατασκευαστές πρωτεϊνών που ονομάζονται «ριβοσώματα». Εδώ παράγεται η πρωτεΐνη. Στα ριβοσώματα, μεταφέρετε RNA (tRNA) στη συνέχεια κολλά αμινοξέα στο mRNA. Ουσιαστικά το mRNA χρησιμοποιείται ως μήτρα για την κατασκευή της πρωτεΐνης.
Σύνδεση πεπτιδίων μεταξύ αμινοξέων
Τα αμινοξέα ενώνονται με κεφαλή στην ουρά σε μακρά γραμμικά πολυμερή. Συγκεκριμένα, η ομάδα καρβοξυλικού οξέος (-CO) ενός αμινοξέος προσκολλάται στην αμινομάδα (-ΝΗ) της επόμενης. Αυτός ο δεσμός ονομάζεται «πεπτιδικός δεσμός». Τέτοιες αλυσίδες αμινοξέων ονομάζονται «πολυπεπτίδια».
Πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων
Τα αμινοξέα έχουν πλευρικές αλυσίδες συνδεδεμένες στο κεντρικό άτομο άνθρακα. Αυτές οι πλευρικές αλυσίδες έχουν διαφορετικά ηλεκτροστατικά χαρακτηριστικά (συγκόλλησης). Αυτό είναι σημαντικό στο πώς η αρχικά γραμμική πρωτεΐνη διπλώνεται όταν απελευθερώνεται από το πρότυπο mRNA της.
Παραγγελία αμινοξέων και αναδίπλωση πρωτεϊνών
Το σχήμα της πρωτεΐνης καθορίζεται από την αλληλουχία αμινοξέων. Οι δεσμοί σε μια μακρά αλυσίδα πολυπεπτιδίου επιτρέπουν την ελεύθερη περιστροφή των ατόμων, η οποία δίνει στον κορμό της πρωτεΐνης μεγάλη ευελιξία. Ωστόσο, οι περισσότερες αλυσίδες πολυπεπτιδίων διπλώνονται σε ένα μόνο σχήμα και οι περισσότερες από αυτές το κάνουν αυθόρμητα.
Πλευρικές αλυσίδες και πτυσσόμενα
Η αναδίπλωση καθορίζεται με τη σειρά των πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων. Αυτές οι πλευρικές αλυσίδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με το νερό στο κελί. Οι πολικές πλευρικές αλυσίδες τείνουν να στρίβουν έξω για να βλέπουν το νερό. Οι μη πολικές πλευρικές αλυσίδες μετατρέπονται στο κέντρο της σφαίρας πρωτεΐνης, είναι υδρόφοβες (αντιπαθούν το νερό). Η κατανομή πολικών και μη πολικών θέσεων είναι επομένως ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που διέπουν την αναδίπλωση της πρωτεΐνης.
Αριθμός συνδυασμών αμινοξέων
20 αμινοξέα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πρωτεϊνών. Ενώ υπάρχουν 20 ^ n διαφορετικά πολυπεπτίδια μήκους n αμινοξέων, ένα πολύ μικρό κλάσμα των προκύπτοντων πρωτεϊνών θα ήταν σταθερό. Οι περισσότεροι θα είχαν πολλά σχήματα με σχεδόν ισοδύναμα επίπεδα ενέργειας. Για να μπορούν να αλλάζουν εύκολα το σχήμα τους για να υιοθετούν ένα διαφορετικό ενεργειακό επίπεδο, επομένως δεν θα είναι αρκετά σταθερά ώστε να είναι χρήσιμα στον οργανισμό. Ένα αμινοξύ σε λάθος μέρος μπορεί επομένως να καταστήσει μια πρωτεΐνη άχρηστη. Επομένως, οι περισσότερες μεταλλάξεις στο DNA δεν ωφελούν τον οργανισμό. Μόνο μέσω τεράστιου αριθμού δοκιμών και σφαλμάτων εξελίχθηκαν χρήσιμες πρωτεΐνες.
