المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر، أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها.

بروتين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من بروتينات)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
Question book-new.svg
المحتوى هنا ينقصه الاستشهاد بمصادر. يرجى إيراد مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (فبراير 2016)

البروتين مركب عضوي معقّد التركيب ذو وزن جزيئي عالٍ يتكون من أحماض أمينية مرتبطة مع بعضها بواسطة رابطة ببتيدية. البروتين ضروري في تركيب ووظيفة كلّ الخلايا الحية وحتى الفيروسات.

تركيب البروتين

العديد من البروتينات تشكل الانزيمات أَو وحدات بروتينية تدخل في تركيب الإنزيماتِ. كما يقوم البروتين بأدوار أخرى هيكليةِ أَو ميكانيكيةِ، مثل تشكيل الدعامات والمفاصل ضمن الهيكل الخلوي. تلعب البروتينات مهام حيوية أخرى فهي عضو مهم في الاستجابة المناعية وفي تخزين ونقل الجزيئات الحيوية كما تشكل مصدرا للحموض الأمينية بالنسبة للكائنات التي لا تستطيع تشكيل هذه الحموض الأمينية بنفسها.

البروتينات أيضا واحدة من الجزيئات الضخمة الحيوية إلى جانب عديدات السكريدات والدسم والأحماض النووية، وهذه الجزيئات الضخمة الحيوية تشكل بمجموعها مكونات المادة الحية الأساسية.

بنية البروتين:[عدل]

البنية الأولية للبروتين

يتركب البروتين من عدد من الأحماض الأمينية (مواد تحتوي على مجموعة كربوكسيل COOH- حمضية ومجموعة أمين NH2- قاعدية لذا فإن لها تأثير متعادل) ترتبط تلك الأحماض مع بعضها بروابط كيميائية تعرف بالروابط الببتيدية، ثم تتشكل من هذا الشكل الأولي إلى أشكال ثانوية وثالثية ورابعية طبقا لروابط أخرى - هيدروجينية وأيونية - تحافظ على شكل البروتين إما كروي globular أو خيطي fibrous.

يتألف البروتين من سلسلة ببتيدية مؤلفة من ترابط أحماض أمينية تلتف فيما بعد لتشكل بنية ثلاثية الأبعاد فريدة (يتميز كل بروتين ببنية مختلفة عن البروتينات الأخرى، تدعى هذه البنية بالحالة الأصلية للبروتين وتتحدد حسب ترتيب الأحماض الأمينية في عملية الترابط التي تشكل السلاسل البروتينية.)

  • بنية أولية: تحددها تسلسل الأحماض الأمينية.
  • بنية ثانوية: تتألف من بنى ثانوية تتشكل من التفاف السلاسل الببتيدية على بعضها بشكل حلزونات ألفا وصفائح بيتا.
  • بنية ثالثية: وهي ما يحدد شكل البروتين النهائي، تتألف من اجتماع البنى الثانوية للبروتين (لوالب ألفا وصفائح بيتا) بوساطة قوى فيزيائية غير تكافؤية لتعطي الشكل النهائي للبروتين
  • بنية رابعية: يستخدم عادة هذا المصطلح للدلالة على البنية التي تكونها اتحاد سلسلتين ببتيديتين أو أكثر في ما يسمى الوحدة البروتينية، مثال: الهيموجلوبين.

البنية الأولية والثانوية والثالثية عادةً ماتتعلق بالبروتينات ذات التراكيب المطوية، أما بالنسبة للبنية الرابعية فهي عادةً ما تتعلق بالبروتينات أو الدهون ذوات التجمع الذاتي self-assembly. البنية البروتينية غير ثابتة إطلاقا بل تتغير لتأدية وظائفها المختلفة ولتحقيق هذا التغيير البنيوي يحدث تغير في ارتباطات البنية الثالثية والرابعية، لذلك ندعو هذه البنى الثالثية والرابعية تشكيلات كيميائية وما يحدث لها من تغيرات بالتغيرات التشكيلية conformational changes[1].

الخطوات الكيميائية في تصنيع البروتين:[عدل]

تتم مراحل التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند تصنيع جزيء البروتين كالآتي :

  1. ينشط كل حمض أميني بعملية كيميائية يتحد فيها ATP مع حمض أميني لتكوين معقد أحادي فوسفات الأدينوزين AMP مع الحمض الأميني مولداً رابطتين فوسفاتيتين عاليتي الطاقة بهذه العملية .
  2. يتحد الحمض الأميني المنشط و الذي يملك طاقة مفرطة مع الـ RNA الناقل النوعي الخاص به ليولد معقد حمض أميني - RNA ناقل acid-tRNA complex ، و يحرر في الوقت نفسه أحادي فوسفات الأدينوزين .
  3. يتلامس الـ RNA الناقل الذي يحمل معقد الحمض الأميني مع جزيء الـ RNA الرسول في الريبوسوم حيث تلتصق مقابلة رمز الـ RNA الناقل مؤقتاً مع الرمز النوعي في الـ RNA الرسول، وبهذا تتراص الأحماض الأمينية في نسق مناسب لتكون جزيء البروتين . ثم تتكون بتأثير إنزيم نرانزفيراز الببتديل - و هو أحد البروتينات الموجودة في الريبوسوم - روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية المتعاقبة و تضاف باستمرار لسلسلة البروتين. و تحتاج هذه الحوادث الكيميائية إلى طاقة من رابطتين فوسفاتيتين إضافيتين عاليتي الطاقة لتوليد أربع روابط عالية الطاقة تستعمل لكل حمض أميني يضاف إلى سلسلة البروتين [2]. و يتضح من ذلك أن عملية تصنيع البروتين هي إحدى أكبر عمليات استهلاك الطاقة في الخلية .

الارتباط الببتيدي:[عدل]

تتحد الأحماض الأمينية المتعاقبة في سلسلة البروتين مع بعضها البعض حسب تفاعل نموذجي حيث يزال جذر الهيدرروكسيل من جزء COOH لأحد الأحماض الأمينية في هذه العملية الكيميائية ، بينما يزال هيدروجين واحد من جزيء NH2 للحمض الأميني الآخر. و يتحد هذان الجذران ليكونا ماءا ، و يتحد الموقعان المتروكان على الحمضين الأمينيين فيولدا جزيئاً واحداً، تسمى هذه العملية باسم الارتباط الببتيدي peptide linkage[3].

الوظائف:[عدل]

يشارك البروتين تقريباً في جميع العمليات الخلوية بما فيها تنظيم الوظائف الخلوية مثل نقل الإشارات الخلوية والاستقلاب، فعملية تحطيم البروتينات نفسها تجري في الخلية بالاستعانة بإنزيمات (و هي مركبات بروتينية) تدعى بروتيازات.

آلية التنظيم البروتيني:[عدل]

يمكن للبروتينات أن تربط بها جزيئات كيماوية متنوعة وشوارد معدنية ضمن تجويفات خاصة في بنيتها تدعى : مواقع الارتباط Bindingsites ومع ذلك تتميز البروتينات باصطفائية كيميائية عالية تجاه المركبات التي ترتبط بها. تدعى المركبات التي ترتبط بالبروتينات ربيطة ligand، أما شدة الارتباط لجين-بروتين فهي إحدى خصائص موقع الارتباط وتدعى الألفة affinity.

بما أن البروتينات تتدخل في كل عملية تتم ضمن الخلايا الحية، لذلك فإن التحكم في العمليات الحيوية يمكن أن يتم عن طريق التحكم بفعالية هذه البروتينات. هذا التنظيم لكل البروتينات يمكن أن يتم عن طريق شكل البروتينات أو تركيزها :

ما المركبات الرئيسية التي تسهم في تركيب البروتين؟[عدل]

تساهم في عملية تركيب البروتينات في الخلية الحية المركبات الآتية: حمض الدنا DNA، حمض نووي ريبوزي (RNA)، المرسال رنا mRNA ، الناقل-الريباسات

نسخ المادة الوراثية لا تتحول المعلومات الوراثية في المورثات إلى بروتينات مباشرة حيث تقوم المورثة بنسخ ال(RNA)المرسال الخاص بها حاملا إلى الهيولى رسالة المورثة التي يشكلها بلغة النوكليوتيدات بالاتجاه(5َ إلى 3َ)على ال(RNA) المرسال لذلك تدعى سلسلة(DNA) المورثة السلسلة الناسخة أو المشفرة.

خصائص البروتينات:[عدل]

البروتين له أهمية عظيمة من حيث القيمة الحيوية لاحتوائه على الأحماض الأمينية الحيوية المفيدة للنمو والصحة، وهي أنسب المواد الغذائية لبناء الأنسجة. فالبروتينات هي أساسية لتكوين العضلات، أي الجزء الأكثر فعالية في الجسم لحرق السعرات الحرارية. وتوجد البروتينات في اللحوم، مشتقات الحليب، وبمقادير أقل في الحبوب والخضار. وعليك أن تتغذى بالبروتينات بشكل كاف.

أمثلة على البروتينات:[عدل]

أنظر أيضاً[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

  • Proteins (the journal), also called "Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics" and previously "Proteins: Structure, Function, and Genetics" (1986-1995).

مشاريع وقواعد بيانات[عدل]

مواقع تعليمية[عدل]

  1. ^ Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell, 5e. New York: Garland Science, 2008.
  2. ^ Alberts, Bruce (2002). Molecular biology of the cell. New York: Garland Science. صفحة 760. ISBN 0-8153-3218-1. 
  3. ^ Kafri M, Metzl-Raz E, Jona G, Barkai N. 2016. The Cost of Protein Production. Cell Rep 14:22–31. http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2015.12.015