Biochemistry

2007/Sep/10

สำหรับโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นโปรตีน การจะเข้าใจหรืออธิบายโครงสร้างจะต้องมองโครงสร้างที่ซับซ้อนให้แตกออกเป็นหลายระดับ ตามขั้นๆไป โดยทั่วไปแล้ว จะนิยามโครงสร้างของโปรตีนออกเป็น 4 ระดับ

Primary structure: มองในระดับพันธะโควาเลนต์ทั้งหมด (โดยหลักแล้วเป็นพันธะเปปไทด์และพันธะไดซัลไฟด์) พันธะโควาเลนต์เชื่อมแต่ละหน่วยของกรดอะมิโนเข้าด้วยกันในโพลีเปปไทด์ เรียกว่า primary structure โดยจุดสำคัญของ primary structure คือ ลำดับ ของหน่วยกรดอะมิโน

Secondary structure: เป็นการจัดเรียงตัวกันของหน่วยกรดอะมิโนได้เป็นแบบแผนโครงสร้างจำเพาะที่เสถียร ตัวอย่างเช่น a-helix และ b-pleated sheet

Tertiary structure: อธิบายทุกแง่มุมของการพับซ้อนของโปรตีนในลักษณะสามมิติ

Quaternary structure: คือการที่สอง subunit ขึ้นไปมาจัดเรียงตัวกัน

โดยถ้าพิจารณาจากรูปก็จะเข้าใจได้ง่ายยิ่งขึ้น

2007/Sep/10

โปรตีนหลายๆชนิด ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ ribonuclease และ chymotrypsinogen ประกอบไปด้วยหน่วยกรดอะมิโน และไม่มีหมู่เคมีอื่นเลย เอนไซม์ทั้งสองนี้ถูกจัดอยู่ในพวก โปรตีนอย่างง่าย(simple proteins) อย่างไรก็ตาม โปรตีนบางชนิดมีส่วนประกอบทางเคมีบางอย่างที่ติดแน่นอยู่อย่างถาวรนอกเหนือไปจากกรดอะมิโน โปรตีนพวกนั้นเรียกว่า conjugated proteins โดยที่ส่วนที่ไม่ใช่กรดอะมิโนของ conjugated proteins มักจะถูกเรียกว่า prosthetic groups

conjugated proteins ถูกจัดแบ่งเป็นชนิดตามธรรมชาติทางเคมีของ prosthetic groups อย่างเช่น lipoproteinsประกอบไปด้วยไขมัน, glycoproteins ประกอบไปด้วยน้ำตาล และ metalloproteins ประกอบไปด้วยโลหะบางชนิด

โปรตีนจำนวนหนึ่งมี prosthetic groups มากกว่า 1 หมู่ โดยเฉพาะ prosthetic groups ที่มีบทบาทสำคัญในหน้าที่ทางชีวภาพของโปรตีน

Table 3: Conjugated Proteins

Class

Prosthetic group(s)

Example

Lipoproteins

Lipids

b1-Lipoprotein of blood

Glycoproteins

Carbohydrates

Immunoglobulin G

Phosphoproteins

Phosphate groups

Casein of milk

Hemoproteins

Heme (iron porphyrin)

Hemoglobin

Flavoproteins

Flavin nucleotides

Succinate dehydrogenase

Metalloproteins

Iron

Zinc

Calcium

Molybdenum

Copper

Ferritin

Alcohol dehydrogenas

Calmodulin

Dinitrogenase

Plastocyanin

2007/Sep/10

ถ้าเอาเปปไทด์หรือโปรตีนมาทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ จะได้ส่วนผสมของกรดอะมิโนอิสระ โดยที่การย่อยโปรตีนแต่ละชนิดจะได้ของผสมที่มีสัดส่วนของกรดอะมิโนมีลักษณะเฉพาะตัว โปรตีนต่างชนิดกันก็ให้สัดส่วนไม่เหมือนกัน ในโปรตีนนั้นแทบจะไม่พบกรดอะมิโนมาตรฐาน 20 ชนิดในสัดส่วนที่เท่ากันเลย กรดอะมิโนบางชนิดปรากฏเพียงครั้งเดียวในโปรตีน 1 โมเลกุล หรือไม่ปรากฏเลยในโปรตีนชนิดหนึ่งๆ ในขณะที่กรดอะมิโนชนิดอื่นอาจจะปรากฏในโปรตีนในปริมาณมาก

ตารางที่ 2 แสดงส่วนประกอบของกรดอะมิโนที่ได้จากการทำปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยสมบูรณ์ของ cytochrome c และ chymotrypsinogen ของวัว โปรตีน 2 ชนิดนี้ซึ่งมีหน้าที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ต่างก็ต่างกันมากในแง่จำนวนของกรดอะมิโนแต่ละชนิดที่ปรากฏในโปรตีนทั้ง 2

Table 2: Amino Acid Composition of Two Proteins*

Amino acid

Number of residues per molecule of protein

Bovine cytochrome c

Bovine chymotrypsinogen

Ala

6

22

Arg

2

4

Asn

5

15

Asp

3

8

Cys

2

10

Gln

3

10

Glu

9

5

Gly

14

23

His

3

2

Ile

6

10

Leu

6

19

Lys

18

14

Met

2

2

Phe

4

6

Pro

4

9

Ser

1

28

Thr

8

23

Trp

1

8

Tyr

4

4

Val

3

23

Total

104

245

*Note that standard procedures for the acid hydrolysis of proteins convert Asn and Gln to Asp and Glu, respectively. In addition, Trp is destroyed. Special procedures must be employed to determine the amounts of these amino acids.