Aminoskābes var savienot kopā, veidojot ķēdes, kas satur jebko no diviem līdz daudziem tūkstošiem vienību. Īsās ķēdes sauc par peptīdiem, savukārt garākas ķēdes sauc par polipeptīdiem, kas ietver olbaltumvielas. Aminoskābju secība ir vienkārši šo vienību secība polipeptīdu ķēdē. Olbaltumvielu gadījumā secība nosaka molekulas trīsdimensiju struktūru, kas savukārt ir ļoti svarīga proteīna funkcijai. Aminoskābju sekvences dzīvā organismā atrodamajās olbaltumvielās ir kodētas šī organisma DNS.
Aminoskābju struktūra
Visām aminoskābēm ir vispārīga struktūra, kas sastāv no oglekļa atoma ar aminogrupu (NH2) vienā pusē, karboksilgrupu (COOH) otrā pusē un tā saukto R-grupu vai sānu ķēdi. “R” apzīmē radikāli, kas šajā kontekstā vienkārši nozīmē molekulas daļu. Tas ir sānu ķēdes sastāvs, kas atšķir dažādas aminoskābes vienu no otras. Vienkāršākajā, glicīnā, tas sastāv tikai no ūdeņraža atoma, bet citos sānu ķēde ir sarežģītāka. Piemēram, tirozīnā tam ir gredzena struktūra, un lizīnā tas sastāv no garas ogļūdeņraža ķēdes – molekulas, kas sastāv no oglekļa mugurkaula ar pievienotiem ūdeņraža atomiem.
Kā veidojas secības
Aminogrupa ir bāziska un tai ir pozitīvs lādiņš, savukārt karboksilgrupa ir skāba un tai ir negatīvs lādiņš. Tā kā skābes un bāzes reaģē viena ar otru, tas ļauj vienas aminoskābes aminogrupai savienoties ar citas aminoskābes karboksilgrupu. To sauc par peptīdu saiti, un tā kā blakusprodukts atbrīvo ūdens molekulu. Tādus ķīmiskos procesus sauc par kondensācijas reakcijām, jo šajā procesā tiek zaudēta katras molekulas daļa: H no NH2 un OH no COOH grupas apvienojas, veidojot ūdeni (H2O). Stingri sakot, aminoskābju vienības, kas veido peptīdus un olbaltumvielas, būtu jāsauc par aminoskābju atlikumiem, bet parasti tās sauc tikai par aminoskābēm.
Secību apraksti
Šo vienību ķēdei parasti ir aminogrupa vienā galā un karboksilgrupa otrā. Konsekvences labad sekvences ir aprakstītas no kreisās puses uz labo, ar aminogalu, kas pazīstams kā N-gals, kreisajā pusē un karboksilgalu vai C-galu labajā pusē. Tomēr ir arī iespējams, ka polipeptīdu ķēdes pretējie gali veido peptīdu saiti, kā rezultātā veidojas cikliska molekula.
Tāpēc olbaltumvielas un citus polipeptīdus var aprakstīt ar aminoskābju vienību secību. Īsuma labad vienību nosaukumi parasti tiek saīsināti līdz trīs burtiem vai tikai vienam burtam. Piemēram, trīs burtu sistēmā arginīns ir Arg, leicīns ir Leu un prolīns ir Pro. Viena burta sistēmā šo vienību burti ir attiecīgi R, L un P. Tāpēc noteiktu aminoskābju secību var attēlot kā Leu-Arg-Leu-Pro-Arg-Pro vai kā LRLPRP.
Olbaltumvielu forma un funkcija
Proteīna vienību secība ir pazīstama kā tā primārā struktūra. Tomēr saites var veidoties arī starp polipeptīdu ķēdes sānu ķēdēm, izraisot tās salocīšanu dažādos veidos, un starp blakus esošo polipeptīdu ķēdes sānu ķēdēm. Šie saišu veidi veicina tā sauktās proteīnu sekundārās, terciārās un kvartārās struktūras, kas nosaka molekulu kopējās trīsdimensiju formas. Saites starp sānu ķēdēm parasti ir vājākas nekā peptīdu saites, un tādi faktori kā siltums un dažādi ķīmiskie aģenti var tās salauzt, izraisot proteīna formas zaudēšanu, bet saglabājot primāro struktūru. To sauc par denaturāciju.
Lai gan ir zināmas vairāk nekā 100 aminoskābes, tikai aptuveni 20 ir atrodamas olbaltumvielās, kas veido dzīvos organismus. Tomēr šie 20 var veidot daudzus tūkstošus dažādu secību ar dažādu garumu. Daudzas olbaltumvielas sastāv no vairāk nekā vienas polipeptīdu ķēdes un var veidot milzīgas, ļoti sarežģītas molekulas.
Olbaltumvielas, gēni un DNS
Organisma DNS var uzskatīt par instrukciju kopumu visu tai nepieciešamo olbaltumvielu salikšanai. Katram proteīnam nepieciešamā aminoskābju secība ir kodēta DNS trīs nukleotīdu grupu veidā, kas pazīstami kā kodoni, no kuriem katrs apzīmē noteiktu aminoskābju vienību. DNS transkripcijas un RNS translācijas procesi ļauj šīs vienības salikt pareizajās sekvencēs, lai, šūnām daloties, veidotu nepieciešamās olbaltumvielas.
Pirmkārt, DNS tiek transkribēta, lai izveidotu ziņojuma RNS vai mRNS virkni. MRNS pārvietojas no kodola un nonāk šūnas citoplazmā uz ribosomu, kur notiek translācija. MRNS darbojas kā aminoskābju veidne, ļaujot tās savienot kopā. Katram kodonam pārneses RNS vai tRNS pārnēsā atbilstošo brīvo aminoskābi no citoplazmas uz ribosomu, kur tās ir savienotas ar esošo ķēdi. Kad mRNS tiek tulkota, vienības tiek savienotas, veidojot specifisku secību šim proteīnam.