Πεπτιδικός Δεσμός
Ο πεπτιδικός δεσμός είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός που σχηματίζεται μεταξύ της όξινης καρβοξυλομάδας ενός αμινοξέος και της αμινομάδας του επόμενου. Το μόριο το οποίο σχηματίζεται από τη συμπύκνωση δύο αμινοξέων καλείται διπεπτίδιο.
Η ισορροπία της αντίδρασης σχηματισμού διπεπτιδίου είναι μετατοπισμένη στην πλευρά της υδρόλυσης (αριστερά), παρά της σύνθεσης (δεξιά). Επομένως, η βιοσύνθεση των πεπτιδίων απαιτεί προσφορά ενέργειας (ενδόθερμη αντίδραση), ενώ η υδρόλυση εκλύει ενέργεια (εξώθερμη αντίδραση).
Τα τέσσερα άτομα του του πεπτιδικού δεσμού σχηματίζουν μια άκαμπτη, επίπεδη μονάδα με τις παρακάτω δομές συντονισμού.
Ο πεπτιδικός δεσμός έχει χαρακτήρα μερικώς διπλού δεσμού και συνεπώς, η περιστροφή γύρω από τον άξονα C-N δεν είναι δυνατή. Οι δύο α-άνθρακες (Cα) βρίσκονται σε θέση trans ως προς τον πεπτιδικό δεσμό. Η ακαμψία αυτή και η δομή trans εισάγει μερικούς περιορισμούς στην πτύχωση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Αντίθετα, οι δύο απλοί δεσμοί C-Cα και N-Cα (γύρω από τον πεπτιδικό δεσμό) επιτρέπουν την περιστροφή.
Στο διπεπτίδιο μπορεί να προστεθεί ένα νέο αμινοξύ, καθώς η αμινική του ομάδα του νέου αμινοξέος συμπυκνώνεται με την ελεύθερη καρβοξυλική ομάδα του διπεπτιδίου οπότε προκύπτει ένα τριπεπτίδιο, στη συνέχεια ένα τετραπεπτίδιο, και ούτω καθεξής.
Πολυπεπτιδικές Αλυσίδες: μεθειονίνη εγκεφαλίνη
Όταν πολλά αμινοξέα ενώνονται με πεπτιδικούς δεσμούς δημιουργούν πολυπεπτιδικές αλυσίδες χωρίς διακλαδώσεις. Αυτές ονομάζονται πεπτίδια, όταν ο αριθμός των καταλοίπων αμινοξέων είναι μικρός, ή πρωτεΐνες, όταν ο αριθμός των καταλοίπων αμινοξέων είναι μεγαλύτερος από 50.
Ένα παράδειγμα πολυπεπτιδικής αλυσίδας αποτελεί το φυσικό πενταπεπτίδιο μεθειονίνη εγκεφαλίνη (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met)
Ένα αμινοξύ στην πολυπεπτιδική αλυσίδα ονομάζεται κατάλοιπο αμινοξέος γιατί έχει μια ιμινομάδα (>NH) και μια ομάδα καρβονυλίου (>CO) αντί για αμινομάδα (-ΝΗ2) και καρβοξυλομάδα (- COOH) αντίστοιχα, που υπάρχουν στα ελεύθερα αμινοξέα.
Τα αμινοξέα που βρίσκονται στα άκρα της πολυπεπτιδικής αλυσίδας έχουν είτε μια αμινομάδα (-ΝΗ2) είτε μια καρβοξυλομάδα (-COOΗ). Το αμινοξύ που έχει -ΝΗ2 ονομάζεται αμινο-τελικό ή Ν-τελικό κατάλοιπο, ενώ το αμινοξύ που έχει -COOΗ ονομάζεται καρβοξυ-τελικό ή C-τελικό κατάλοιπο.
Κάθε πολυπεπτιδική αλυσίδα έχει τη δική της ιδιαίτερη αλληλουχία και αριθμό αμινοξέων. Κατά σύμβαση, η αλληλουχία των αμινοξέων παρουσιάζεται πάντα με κατεύθυνση από το Ν-τελικό προς το C-τελικό κατάλοιπο αρχίζοντας από αριστερά προς τα δεξιά. (N' -> C')
Έτσι, μια πολυπεπτιδική αλυσίδα αποτελείται από:
- τον πολυπεπτιδικό σκελετό που αποτελείται από το άζωτο της αμινικής ομάδας, τον α-άνθρακα και τον άνθρακα του καρβοξυλίου (Ν-Cα-C-) σε μια επαναλαμβανόμενη αλληλουχία (Ν-Cα-C-Ν-Cα-C-Ν-Cα-C- ... -Ν-Cα-C).
Πολυπεπτιδικός Σκελετός - και τις πλευρικές αλυσίδες ή ομάδες R των καταλοίπων που καθορίζουν τη δυνατότητα περιστροφής, επομένως και τη διαμόρφωσή της.
Πλευρικές Αλυσίδες
Ορισμένες πρωτείνες αποτελούνται από αρκετές πολυπεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες αλληλεπιδρούν μη ομοιοπολικά και καλούνται υπομονάδες. Πόσο μακριές είναι οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες των πρωτεϊνών; Τα μοριακά δεδομένα για τις πρωτεΐνες δείχνουν ότι ο αριθμός των καταλοίπων αμινοξέων ποικίλει από 51 (ινσουλίνη του ανθρώπου) ως 27.000 (τιτίνη, ένα συστατικό των μυών των σπονδυλωτών). Στη μεγάλη πλειονότητα οι πρωτεΐνες είναι πολύ μικρότερες από την τιτίνη και περιέχουν λιγότερα από 2000 αμινοξικά κατάλοιπα.