ביוכימיה/קשרים כימיים בחלבון

הקשרים הכימיים יכולים להתרחש בשרשרת, בשייר שלה או בין שרשראות.

קשרים קוולנטים

הקשר הפפטידי

קשר חשוב. נוצר בין חומצות אמינו.

מושגים

קשר פפטידי – שלד שרשת החלבון. קשר קוולנטי הנוצר בין חומצות אמינו. קיימים שמות למספר ח.א המקיימות את הקשר :

• דופפטיד – רצף של שתי חומצות אמינו.
• טריפפטיד – רצף של 3 חומצות אמינו.
• טטרפפטיד – רצף של 4 חומצות אמינו.
• פנטפפטיד – רצף של 5 חומצות אמינו.
• אולוגופפטיד – עד 10 חומצות אמינו.
• פופפטיד – 11 חומצות אמינו ויותר.

כיצד נוצר הקשר הפפטידי?

היווצרות קשר בין קבוצה קרבוקסילית של חומצה אמינית אחת אל הקבוצה האמינית של חומצה אמינית אחרת. במהלך היקשרות משתחררת מולקולת מים.

שלד השרשרת נוצר בעקבות השתחררות מולקולת המים. הפפטיד שנוצר הוא דופפטיד, בעל שני שיירים (R), אשר כל אחד מהם מייצג את החומצה האמינית שבפפטיד

קצוות הפפטיד והשיירים

בעקבות היווצרות קשרים פפטידים בין חומצות אמינו שונות, נוצר שרשרת של פפטיד. לשרשרת שני קצוות הנקראים :

• 
  קצה N טרמינל – תחילת שרשרת הפפטיד (קבוצה אמינית).
• 
  קצה C טרמינל – סוף השרשרת (קבוצה קרבוקסילית).
• 
  כל חומצה אמינית בשרשרת הפפטיד נקראת שייר. בפפטיד שלנו יש שני שיירים : אלנין והיסטדין.

טרנס וציס

טרנס וציב מקובעים במקום וכל שאר החלקים נעים ב-$180^{\circ }$

באופן כללי, האיזומרים ציס וטרנס נוצרים עקב חוסר יכולת של האטומים להסתובב סביב ציר הקשר. בדרך כלל, מתרחש בקשר כפול או במבנה טבעתי.

בקשר פפטידי האלקטרונים נעים בין שני קשרים : O=C ול-C-N ועל כן הקשר קשיח ואין לו חופש תנועה במרחב.
חופש התנועה מתקיים משני צידי הקשר הפפטידי $180^{\circ }$ לכל כיוון (הכוונה אל כל החלקים שאינ מסומנים בריבוע). מכאן, שהקשר הפפטידי נוצר באחת משתי הצורות :

טרנס וציס

• ציס – כאשר המתמירים (אטום/ים המחליף/ים אטום מימן) באותו כיוון.
• טרנס – כאשר המתמירים בכיוון נגדי.

הקשר הפפטידי המועדף עבור חומצות אמינו הוא טרנס. פרט, לחומצה האמינית פרולין שאינה יכולה ליצור קשר טרנס. נכוחות ברצף מוביל לכיפוף של השרשרת.

קשר גופרית/דיסולפידים (S-S)

קשר שלישוני שקיים רק בחלבון בעל חומצה האמינית צסטיאין (בעלת קבוצה סולפהידרילית = SH). קבוצה זו, נוטה להתחמצן ב-PH פזיולוגי (ph=7.2 – PH שקיים בתא) וכך נוצר קשר בין שני אטומי גופרית של שתי חומצות ציסטאיניות שונות.
נהרס ע"י : B מרקפתואל או חיזור (בד"כ באמצעות יוני מימן).

• 
  קשר דיסולפידי בתוך שרשרת ובין שתי שרשראות פפטידיות
• 
  חמצון הקבוצה הסולפהידרלית

קשרים סטטים / אינטראקציות יוניות

קשר המתקיים בעקבות משיכה או דחייה של מטענים הנמצאים על חומצות האמינו. חומצות בעלות מטען :

• חומצות בעלות מטען חיובי (לאה) – ליזין, ארגנין, היסטדין.
• חומצות בעלות מטען שלילי – חומצה אספרטית וחומצה גלוטמית.

קשרים סטטים בשייר ובין שרשראות פפטידות

קשרי מימן

כיתוב תמונה

קשרי מימן הם קשרים בין מימן (H) לאחד מהאטומים הבאים : N-O-F. בדרך כלל, בחלבונים הקשר הוא בין מימן לחמצן.
קשרי מימן חלשים כאשר הם נמצאים בתוך המולקולה-השרשרת, אולם הם חזקים כאשר הם בין שרשראות. ככל שיש יותר קשרי מימן יהיה המבנה חזק ויציב יותר.
נהרס ע"י : הוספת אוראה.

קשר ו.ד.ו

קשרים הקיימים בתוך החלבון; בשלד. הם נחשבים לקשרים חלשים, אולם הם תורמים רבות ליציבות החלבון.

אינטראקציות הידרופוביות

קשרי ו.ד.ו החשובים ביותר, שהם קשרים הידרופוביים או פולאריים (הידרופיליים) המתקיימים בחלבון. החלבונים ההידרופוביים מתקפלים בקפלים בתא (בגלל הסביבה הפולארית - מים).
נהרס ע"י : ממסים אורגנים וחומצות פוביות.

ראה גם

• חומרים דנטורטיביים