تتكون هياكل البروتين عن طريق تكثيف الأحماض الأمينية التي تشكل روابط ببتيدية، ويسمى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين هيكلها الأساسي، ويتم أيضا تحديد البنية الثانوية من خلال الزوايا ثنائية الأضلاع للروابط الببتيدية، وهي البنية الثلاثية عن طريق طي سلاسل البروتين، وينتج عن ارتباط جزيئات البولي ببتيد المطوية ببروتينات وظيفية معقدة بنية رباعية.
بنية البروتينات
الهيكل الأساسي للبروتين
الهيكل الأساسي للبروتينات هو الترتيب الدقيق للأحماض الأمينية التي تشكل سلاسلها، ويعد التسلسل الدقيق للبروتينات مهمًا جدًا لأنه يحدد الطية النهائية وبالتالي وظيفة البروتين، ويشكل أيضا عدد سلاسل البولي ببتيد معًا بروتينات، وقد تحتوي هذه السلاسل على أحماض أمينية مرتبة في تسلسل معين مميز للبروتين المحدد، وأي تغيير في التسلسل يغير البروتين بأكمله.
التركيب الثانوي للبروتين
تشير التركيب الثانوي للبروتين إلى الهياكل المطوية الموضعية التي تتكون داخل عديد ببتيد بسبب التفاعلات بين ذرات العمود الفقري.
- لا توجد البروتينات في سلاسل بسيطة من عديد الببتيدات.
- عادةً ما يتم طي سلاسل البولي ببتيد هذه بسبب التفاعل بين مجموعة الأمين والكربوكسيل لوصلة الببتيد.
- يشير الهيكل إلى الشكل الذي يمكن أن توجد به سلسلة طويلة من عديد الببتيد.
- تم العثور عليها في نوعين مختلفين من الهياكل α – الحلزون و β – هياكل الألواح المطوية.
- ينشأ هذا الهيكل بسبب الطي المنتظم للعمود الفقري لسلسلة البولي ببتيد بسبب الترابط الهيدروجيني بين مجموعة -CO و -NH من رابطة الببتيد.
- ومع ذلك، قد تكتسب أجزاء من سلسلة البروتين الطية المحلية الخاصة بها، والتي تكون أبسط بكثير وعادة ما تأخذ شكل حلزوني ممتد أو حلقة، وتسمى هذه الطيات الموضعية بالعناصر الثانوية وتشكل البنية الثانوية للبروتينات.
البنية الثلاثية للبروتين
ينشأ هذا الهيكل من مزيد من الطي للبنية الثانوية للبروتين، وتعمل روابط H والقوى الكهروستاتيكية ووصلات ثاني كبريتيد وقوى (Vander Waals) على تثبيت هذا الهيكل، ويمثل الهيكل الثلاثي للبروتينات طيًا عامًا لسلاسل البولي ببتيد، مما يؤدي إلى مزيد من الطي للبنية الثانوية، ويؤدي إلى ظهور شكلين جزيئيين رئيسيين يسمى ليفي وكروي، وتكون القوى الرئيسية التي تثبت الهياكل الثانوية والثالثية للبروتينات هي روابط الهيدروجين، روابط ثاني كبريتيد، فان دير فالس وقوى الجذب الكهروستاتيكية
التركيب الرباعي للبروتين
يؤدي الترتيب المكاني لمختلف الهياكل الثلاثية إلى ظهور الهيكل الرباعي، وتتكون بعض البروتينات من سلسلتين أو أكثر من سلاسل بولي ببتيد يشار إليها بوحدات فرعية، ويُعرف الترتيب المكاني لهذه الوحدات الفرعية فيما يتعلق ببعضها البعض باسم الهيكل الرباعي.
تحتوي العديد من البروتينات، ومعظمها عبارة عن إنزيمات، تعتمد على مكونات عضوية أو أولية ضرورية لنشاطها واستقرارها، وبالتالي فإن دراسة تطور البروتين لا تعطي نظرة ثاقبة هيكلية فحسب، بل تربط أيضًا بروتينات أجزاء مختلفة تمامًا من عملية التمثيل الغذائي.
