Длинные цепи или полимеры аминокислот называются белками (хотя белки не обязательно должны быть исключительно аминокислотами). Аминокислоты связаны «пептидными связями». Порядок аминокислот определяется порядком нуклеотидов (генетический «алфавит») в гене ДНК, которые, в свою очередь, определяют, как белок сворачивается и функции.
Производство белка из аминокислот
Процесс связывания аминокислот в белки начинается в ядре клетки. Информационная РНК (мРНК) для гена создается с использованием участка ДНК в качестве матрицы. Затем мРНК перемещается за пределы ядра к производителям белка, называемым «рибосомами». Здесь производится белок. В рибосомах передающая РНК (тРНК) затем прикрепляет аминокислоты к мРНК. По сути, мРНК используется в качестве матрицы для построения белка.
Пептидная связь между аминокислотами
Аминокислоты соединены "голова к хвосту" в длинных линейных полимерах. В частности, группа карбоновой кислоты (-CO) одной аминокислоты присоединяется к аминогруппе (-NH) следующей. Эта связь называется «пептидной связью». Такие цепи аминокислот называют «полипептидами».
Боковые цепи аминокислот
Аминокислоты имеют боковые цепи, прикрепленные к центральному атому углерода. Эти боковые цепи имеют разные электростатические (связывающие) характеристики. Это важно для того, как изначально линейный белок сворачивается при высвобождении из его матрицы мРНК.
Порядок аминокислот и сворачивание белков
Форма белка определяется аминокислотной последовательностью. Связи в длинной полипептидной цепи допускают свободное вращение атомов, что придает остову белка большую гибкость. Однако большинство полипептидных цепей складываются только в одну форму, и большинство из них делают это спонтанно.
Боковые цепи и складывание
Сворачивание определяется порядком боковых цепей аминокислот. Эти боковые цепи взаимодействуют с каждым из них и с водой в клетке. Полярные боковые цепи имеют тенденцию закручиваться лицом к воде. Неполярные боковые цепи превращаются в центр белкового шара, будучи гидрофобными (не любящими воду). Распределение полярных и неполярных сайтов, следовательно, является одним из наиболее важных факторов, управляющих сворачиванием белка.
Количество комбинаций аминокислот
20 аминокислот используются для производства белков. Хотя существует 20 ^ n различных полипептидов длиной n аминокислот, очень небольшая часть полученных белков будет стабильной. Большинство из них будет иметь многочисленные формы с почти эквивалентными уровнями энергии. Будучи способными легко менять форму для перехода на другой уровень энергии, они, следовательно, не будут достаточно стабильными, чтобы быть полезными для организма. Поэтому одна аминокислота в неправильном месте может сделать белок бесполезным. Следовательно, большинство мутаций в ДНК не приносит пользы организму. Только в результате огромного количества проб и ошибок можно получить полезные белки.
