Aminokiseline se mogu međusobno povezati u lance koji sadrže bilo što od dvije do mnogo tisuća jedinica. Kratki lanci poznati su kao peptidi, dok se duži lanci nazivaju polipeptidi, koji uključuju proteine. Slijed aminokiselina je jednostavno redoslijed ovih jedinica u polipeptidnom lancu. U slučaju proteina, slijed određuje trodimenzionalnu strukturu molekule, koja je zauzvrat ključna za funkciju proteina. Slijedovi aminokiselina u proteinima koji se nalaze u živom organizmu kodirani su u DNK tog organizma.
Struktura aminokiselina
Sve aminokiseline imaju opću strukturu koja se sastoji od atoma ugljika s amino grupom (NH2) na jednoj strani, karboksilnom skupinom (COOH) s druge strane i onoga što se naziva R-skupina ili bočni lanac. “R” označava radikal, što u ovom kontekstu jednostavno znači dio molekule. To je sastav bočnog lanca koji razlikuje različite aminokiseline jedne od drugih. U najjednostavnijem, glicinu, sastoji se samo od atoma vodika, ali u drugima je bočni lanac složeniji. Na primjer, u tirozinu ima prstenastu strukturu, a u lizinu se sastoji od dugog lanca ugljikovodika – molekule sastavljene od ugljikove okosnice s vezanim atomima vodika.
Kako nastaju sekvence
Amino skupina je bazična i ima pozitivan naboj, dok je karboksilna skupina kisela i nosi negativan naboj. Budući da kiseline i baze međusobno reagiraju, to omogućuje da se amino skupina jedne aminokiseline veže s karboksilnom grupom druge. To je poznato kao peptidna veza i oslobađa molekulu vode kao nusproizvod. Kemijski procesi poput ovog poznati su kao kondenzacijske reakcije, jer je dio svake molekule izgubljen u procesu: H iz NH2 i OH iz COOH skupine se spajaju da tvore vodu (H2O). Strogo govoreći, jedinice aminokiselina koje tvore peptide i proteine trebale bi se zvati aminokiselinskim ostacima, ali se obično nazivaju samo aminokiselinama.
Opisi slijeda
Lanac ovih jedinica obično će imati amino skupinu na jednom kraju i karboksilnu skupinu na drugom. Radi dosljednosti, sekvence su opisane s lijeva na desno, s amino krajem, poznatim kao N-terminus, na lijevoj strani i karboksilnim krajem, ili C-terminusom na desnoj strani. Također je moguće, međutim, da suprotni krajevi polipeptidnog lanca formiraju peptidnu vezu, što rezultira cikličkom molekulom.
Proteini i drugi polipeptidi se stoga mogu opisati slijedom aminokiselinskih jedinica. Radi sažetosti, nazivi jedinica obično su skraćeni na tri slova ili samo jedno slovo. Na primjer, u sustavu od tri slova, arginin je Arg, leucin je Leu, a prolin je Pro. U sustavu od jednog slova slova za ove jedinice su R, L i P, redom. Stoga se određena aminokiselinska sekvenca može predstaviti kao Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro, ili kao LRLPRP.
Oblik i funkcija proteina
Slijed jedinica u proteinu poznat je kao njegova primarna struktura. Međutim, veze se također mogu formirati između bočnih lanaca polipeptidnog lanca, uzrokujući njegovo preklapanje na različite načine, te između bočnih lanaca susjednih polipeptidnih lanaca. Ove vrste veza pridonose onome što je poznato kao sekundarne, tercijarne i kvartarne strukture proteina, koje određuju ukupne trodimenzionalne oblike molekula. Veze između bočnih lanaca obično su slabije od peptidnih veza, a čimbenici kao što su toplina i različiti kemijski agensi, mogu ih prekinuti, uzrokujući gubitak oblika proteina, ali zadržavajući primarnu strukturu. To je poznato kao denaturacija.
Iako postoji preko 100 poznatih aminokiselina, samo oko 20 se nalazi u proteinima koji čine žive organizme. Ipak, ovih 20 može formirati tisuće različitih sekvenci, različitih duljina. Mnogi proteini se sastoje od više od jednog polipeptidnog lanca i mogu formirati ogromne molekule ogromne složenosti.
Proteini, geni i DNK
DNK organizma može se smatrati skupom uputa za sastavljanje svih proteina koji su mu potrebni. Aminokiselinska sekvenca neophodna za svaki protein kodirana je u DNK u obliku skupina od tri nukleotida poznate kao kodoni, od kojih svaki predstavlja određenu aminokiselinsku jedinicu. Procesi DNA transkripcije i RNA translacije omogućuju sastavljanje ovih jedinica u ispravne sekvence za formiranje potrebnih proteina kada se stanice dijele.
Prvo, DNK se transkribira kako bi se napravio lanac glasničke RNA, ili mRNA. mRNA se kreće iz jezgre u citoplazmu stanice do ribosoma, gdje se odvija translacija. mRNA djeluje kao predložak za aminokiseline, omogućujući im da se spoje zajedno. Za svaki kodon, prijenosna RNA, ili tRNA, nosi odgovarajuću slobodnu aminokiselinu iz citoplazme do ribosoma gdje se spaja s postojećim lancem. Kako se mRNA prevodi, jedinice se spajaju kako bi tvorile specifičnu sekvencu za taj protein.