Aminorūgštys gali būti sujungtos, kad sudarytų grandines, kuriose yra nuo dviejų iki daugelio tūkstančių vienetų. Trumpos grandinės yra žinomos kaip peptidai, o ilgesnės grandinės vadinamos polipeptidais, kurie apima baltymus. Aminorūgščių seka yra tiesiog šių vienetų tvarka polipeptidinėje grandinėje. Baltymų atveju seka lemia molekulės trimatę struktūrą, kuri savo ruožtu yra labai svarbi baltymo funkcijai. Gyvame organizme randamų baltymų aminorūgščių sekos yra užkoduotos to organizmo DNR.
Aminorūgščių struktūra
Visos aminorūgštys turi bendrą struktūrą, kurią sudaro anglies atomas su amino grupe (NH2) vienoje pusėje, karboksilo grupė (COOH) kitoje ir vadinama R grupe arba šonine grandine. „R“ reiškia radikalą, kuris šiame kontekste tiesiog reiškia molekulės dalį. Tai yra šoninės grandinės sudėtis, kuri išskiria skirtingas aminorūgštis vieną nuo kitos. Paprasčiausiame glicine jį sudaro tik vandenilio atomas, o kituose šoninė grandinė yra sudėtingesnė. Pavyzdžiui, tirozine jis turi žiedinę struktūrą, o lizine – iš ilgos angliavandenilio grandinės – molekulės, sudarytos iš anglies pagrindo su prijungtais vandenilio atomais.
Kaip susidaro sekos
Amino grupė yra bazinė ir turi teigiamą krūvį, o karboksilo grupė yra rūgštinė ir turi neigiamą krūvį. Kadangi rūgštys ir bazės reaguoja viena su kita, tai leidžia vienos aminorūgšties amino grupei susijungti su kitos aminorūgšties karboksilo grupe. Tai žinoma kaip peptidinė jungtis ir išskiria vandens molekulę kaip šalutinį produktą. Tokie cheminiai procesai, kaip šis, yra žinomi kaip kondensacijos reakcijos, nes proceso metu prarandama dalis kiekvienos molekulės: H iš NH2 ir OH iš COOH grupės susijungia į vandenį (H2O). Griežtai kalbant, aminorūgščių vienetai, sudarantys peptidus ir baltymus, turėtų būti vadinami aminorūgščių liekanomis, tačiau dažniausiai jie vadinami tik aminorūgštimis.
Sekos aprašymai
Šių vienetų grandinės viename gale paprastai yra amino grupė, o kitame – karboksilo grupė. Siekiant nuoseklumo, sekos aprašomos iš kairės į dešinę, o amino galas, žinomas kaip N-galas, yra kairėje, o karboksilo galas arba C-galas yra dešinėje. Tačiau taip pat įmanoma, kad priešingi polipeptidinės grandinės galai sudarytų peptidinę jungtį, dėl kurios susidaro ciklinė molekulė.
Todėl baltymus ir kitus polipeptidus galima apibūdinti aminorūgščių vienetų seka. Siekiant trumpumo, vienetų pavadinimai paprastai sutrumpinami iki trijų raidžių arba tik iki vienos raidės. Pavyzdžiui, trijų raidžių sistemoje argininas yra Arg, leucinas yra Leu, o prolinas yra Pro. Vienos raidės sistemoje šių vienetų raidės yra atitinkamai R, L ir P. Todėl tam tikra aminorūgščių seka gali būti pavaizduota kaip Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro arba kaip LRLPRP.
Baltymų forma ir funkcija
Vienetų seka baltyme yra žinoma kaip jo pirminė struktūra. Tačiau ryšiai taip pat gali susidaryti tarp polipeptidinės grandinės šoninių grandinių, todėl ji įvairiais būdais susilanksto, ir tarp gretimų polipeptidinių grandinių šoninių grandinių. Šie jungčių tipai prisideda prie vadinamųjų antrinių, tretinių ir ketvirtinių baltymų struktūrų, kurios lemia bendras molekulių trimates formas. Ryšiai tarp šoninių grandinių paprastai yra silpnesni nei peptidiniai ryšiai, o tokie veiksniai kaip šiluma ir įvairūs cheminiai veiksniai gali jas suardyti, todėl baltymas praranda formą, tačiau išsaugo pirminę struktūrą. Tai žinoma kaip denatūracija.
Nors žinoma daugiau nei 100 aminorūgščių, tik apie 20 randama baltymuose, sudarančius gyvus organizmus. Nepaisant to, šie 20 gali sudaryti daugybę tūkstančių skirtingų sekų, įvairaus ilgio. Daugelis baltymų susideda iš daugiau nei vienos polipeptidinės grandinės ir gali sudaryti milžiniškas, nepaprastai sudėtingas molekules.
Baltymai, genai ir DNR
Organizmo DNR gali būti laikoma instrukcijų rinkiniu, kaip sudėti visus jam reikalingus baltymus. Kiekvienam baltymui reikalinga aminorūgščių seka yra užkoduota DNR trijų nukleotidų grupių, žinomų kaip kodonai, forma, kurių kiekvienas reiškia tam tikrą aminorūgščių vienetą. DNR transkripcijos ir RNR transliacijos procesai leidžia šiuos vienetus surinkti į teisingas sekas, kad ląstelėms dalijantis susidarytų reikalingi baltymai.
Pirma, DNR yra transkribuojama, kad būtų sukurta pasiuntinio RNR arba mRNR grandinė. MRNR juda iš branduolio ir patenka į ląstelės citoplazmą į ribosomą, kur vyksta transliacija. MRNR veikia kaip aminorūgščių šablonas, leidžiantis jas sujungti. Kiekvienam kodonui pernešimo RNR arba tRNR perneša atitinkamą laisvą aminorūgštį iš citoplazmos į ribosomą, kur jos yra sujungtos su esama grandine. Kai mRNR verčiama, vienetai sujungiami, kad susidarytų specifinė to baltymo seka.