प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना: विशेषताएं - जीवविज्ञान - 2025

प्रोटीन की चतुष्कोणीय संरचना गैर-सहसंयोजक बलों द्वारा शामिल किए गए उनके प्रत्येक पॉलीपेप्टाइड सबयूनिट्स के बीच स्थानिक संबंधों को परिभाषित करती है। पॉलिमर प्रोटीनों में, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं में से प्रत्येक जो उन्हें बनाते हैं उन्हें सबयूनिट्स या प्रोटोमर्स कहा जाता है।

प्रोटीन एक (मोनोमेरिक), दो (डिमेरिक), कई (ऑलिगोमेरिक), या कई प्रोटोमर्स (पॉलिमर) से बना हो सकता है। इन प्रोटोमर्स में एक समान या बहुत अलग आणविक संरचना हो सकती है। पहले मामले में, उन्हें होमोटेक्टिक प्रोटीन कहा जाता है और दूसरे मामले में, हेटरोटाइपिक।

प्रोलिफेरिंग सेल परमाणु प्रतिजन प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना का उदाहरण। से लिया और संपादित किया: थॉमस शैफ़ी।

वैज्ञानिक संकेतन में, बायोकेमिस्ट प्रोटीन के प्रोटोमर कंपोजिशन का वर्णन करने के लिए सबस्क्रिप्ट ग्रीक अक्षरों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, एक tetrameric homotypic प्रोटीन α नामित किया गया है ₄, जबकि एक tetrameric प्रोटीन दो अलग dimers से बना α नामित किया गया है ₂ β ₂ ।

प्रोटीन संरचना

प्रोटीन जटिल अणु होते हैं जो विभिन्न त्रि-आयामी विन्यासों को लेते हैं। ये कॉन्फ़िगरेशन प्रत्येक प्रोटीन के लिए अद्वितीय हैं और उन्हें बहुत विशिष्ट कार्य करने की अनुमति देते हैं। प्रोटीन के संरचनात्मक संगठन के स्तर इस प्रकार हैं।

प्राथमिक संरचना

यह उस अनुक्रम को संदर्भित करता है जिसमें विभिन्न अमीनो एसिड पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में व्यवस्थित होते हैं। यह अनुक्रम डीएनए अनुक्रम द्वारा दिया गया है जो प्रोटीन को एन्कोड करता है।

माध्यमिक संरचना

अधिकांश प्रोटीन अमीनो एसिड की लंबी श्रृंखलाओं को पूरी तरह से विस्तारित नहीं करते हैं, बल्कि ऐसे क्षेत्र होते हैं जो नियमित रूप से हेलिक्स या शीट में बदल जाते हैं। इस तह को द्वितीयक संरचना कहा जाता है।

तृतीयक संरचना

माध्यमिक संरचना के मुड़े हुए क्षेत्रों को, बदले में, जोड़कर और अधिक कॉम्पैक्ट संरचनाओं में इकट्ठा किया जा सकता है। यह अंतिम तह है जो प्रोटीन को तीन आयामी आकार देता है।

चतुर्धातुक संरचना

एक से अधिक सबयूनिट से बनने वाले प्रोटीनों में, चतुर्धातुक संरचनाएं प्रत्येक उपनिवेश के बीच मौजूद स्थानिक संबंध हैं, जो गैर-सहसंयोजक बंधनों से जुड़ी होती हैं।

प्रोटीन की प्राथमिक, माध्यमिक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाएं, त्रि-आयामी रचना। से लिया और संपादित: एलेजांद्रो पोर्टो।

चतुर्धातुक संरचना स्थिरता

प्रोटीन की तीन आयामी संरचना कमजोर या गैर-सहसंयोजक बातचीत द्वारा स्थिर होती है। जबकि ये बॉन्ड या इंटरैक्शन सामान्य सहसंयोजक बांडों की तुलना में बहुत कमजोर हैं, वे कई हैं और उनका संचयी प्रभाव शक्तिशाली है। यहां हम कुछ सबसे आम इंटरैक्शन पर ध्यान देंगे।

हाइड्रोफोबिक बातचीत

कुछ अमीनो एसिड में हाइड्रोफोबिक साइड चेन होते हैं। जब प्रोटीन में इन अमीनो एसिड होते हैं, तो अणु का तह इन पक्षीय श्रृंखलाओं को प्रोटीन के आंतरिक भाग की ओर ले जाता है और उन्हें पानी से बचाता है। विभिन्न पक्ष श्रृंखलाओं की प्रकृति का मतलब है कि वे हाइड्रोफोबिक प्रभाव के लिए अलग-अलग तरीकों से योगदान करते हैं।

वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन

ये इंटरैक्शन तब होते हैं जब अणु या परमाणु जो सहसंयोजक बंधनों से नहीं जुड़े होते हैं, वे एक-दूसरे के बहुत करीब आ जाते हैं और इस वजह से उनके सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनिक ऑर्बिटल्स ओवरलैप होने लगते हैं।

उस समय, इन परमाणुओं के बीच एक प्रतिकारक बल की स्थापना की जाती है जो उनके संबंधित केंद्र दृष्टिकोण के रूप में बहुत तेजी से बढ़ता है। ये तथाकथित 'वैन डेर वाल्स फोर्स' हैं।

लोड-लोड इंटरैक्शन

यह इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन है जो चार्ज कणों की एक जोड़ी के बीच होता है। प्रोटीन में, इस प्रकार की बातचीत होती है, दोनों प्रोटीन के शुद्ध विद्युत प्रभार के कारण होती है, और इसके भीतर निहित आयनों के व्यक्तिगत प्रभार के लिए। इस तरह की बातचीत को कभी-कभी नमक पुल भी कहा जाता है।

हाइड्रोजन बांड

हाइड्रोजन बॉन्ड के बीच एक हाइड्रोजन बॉन्ड स्थापित किया जाता है, जो एक हाइड्रोजन बॉन्ड डोनर ग्रुप में बंध जाता है और एक बॉन्ड स्वीकर्ता समूह से मुक्त इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी होती है।

इस प्रकार का बंधन बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि पानी और जैविक अणुओं सहित कई अणुओं के गुण मुख्य रूप से हाइड्रोजन बांड के कारण होते हैं। यह सहसंयोजक बांड (इलेक्ट्रॉनों को साझा किया जाता है) और गैर-सहसंयोजक बातचीत (चार्ज-चार्ज इंटरैक्शन) के गुणों को भी साझा करता है।

डिपोल बातचीत

प्रोटीन सहित अणुओं में, जिसमें शुद्ध आवेश नहीं होता है, उनके आंतरिक आवेशों की एक गैर-समान व्यवस्था हो सकती है, जिसमें एक चरम दूसरे की तुलना में थोड़ा अधिक नकारात्मक होता है। यह वह है जिसे डिपोल के रूप में जाना जाता है।

अणु की यह द्विध्रुवीय स्थिति स्थायी हो सकती है, लेकिन इसे भी प्रेरित किया जा सकता है। डिपोल को आयनों या अन्य डिपोल्स के लिए आकर्षित किया जा सकता है। यदि द्विध्रुव स्थायी हैं, तो प्रेरित द्विध्रुव के साथ अंतःक्रिया की गुंजाइश अधिक होती है।

इन गैर-सहसंयोजक इंटरैक्शन के अलावा, कुछ ओलिगोमेरिक प्रोटीन एक प्रकार के सहसंयोजक बंधन, डिसल्फ़ाइड बांड के माध्यम से अपनी चतुर्धातुक संरचना को स्थिर करते हैं। ये विभिन्न प्रोटोमर्स के सिस्टीनों के सल्फहाइड्रील समूहों के बीच स्थापित होते हैं।

डाइसल्फ़ाइड बांड भी प्रोटीन की माध्यमिक संरचना को स्थिर करने में मदद करते हैं, लेकिन इस मामले में, वे सिस्टेनीनाइल अवशेषों को एक ही पॉलीपेप्टाइड (इंट्रापोलेपेप्टाइड डाइसल्फ़ाइड बांड) के भीतर जोड़ते हैं।

प्रोटोमर्स के बीच बातचीत

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, प्रोटीन में जो कई सबयूनिट्स या प्रोटोमर्स से बना होता है, ये सबयूनिट समान (होमोटाइपिक) या अलग (हेटरोटाइपिक) हो सकते हैं।

होमोटाइपिक इंटरैक्शन

एक प्रोटीन बनाने वाले सबयूनिट असममित पॉलीपेप्टाइड चेन हैं। हालांकि, होमोटाइपिक इंटरैक्शन में, ये सबयूनिट अलग-अलग तरीकों से जुड़ सकते हैं, विभिन्न प्रकार के समरूपता प्राप्त कर सकते हैं।

प्रत्येक प्रोटोमीटर के अंतःक्रियात्मक समूह आम तौर पर विभिन्न पदों पर स्थित होते हैं, यही वजह है कि उन्हें विषम बातचीत कहा जाता है। अलग-अलग सबयूनिट के बीच विषम बातचीत कभी-कभी इस तरह से होती है कि प्रत्येक सबयूनिट पूर्ववर्ती के संबंध में मुड़ जाता है, एक पेचदार संरचना को प्राप्त करने में सक्षम होता है।

अन्य अवसरों पर बातचीत इस तरह से होती है कि उप-समूह के परिभाषित समूहों को सममिति के एक या अधिक अक्षों के चारों ओर व्यवस्थित किया जाता है, जिसे बिंदु-समूह समरूपता के रूप में जाना जाता है। जब समरूपता के कई अक्ष होते हैं, तो प्रत्येक सबयूनिट अपने पड़ोसी 360 ° / n (जहां n अक्षों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है) के संबंध में घूमता है।

इस तरह से प्राप्त समरूपता के प्रकार हैं, उदाहरण के लिए, पेचदार, घन और इकोसाहेड्रल।

जब दो सबयूनिट एक द्विआधारी अक्ष के माध्यम से बातचीत करते हैं, तो प्रत्येक इकाई उस अक्ष के आसपास, दूसरे के संबंध में 180 ° घूमती है। इस समरूपता को सी ₂ समरूपता के रूप में जाना जाता है । इसमें, प्रत्येक सबयूनिट में इंटरैक्शन साइट समान हैं; इस मामले में हम एक कुलीन बातचीत की बात नहीं करते हैं, लेकिन एक विवादास्पद बातचीत है।

यदि इसके विपरीत, डिमर के दो घटकों के बीच संबंध विषम है, तो एक असममित डिमर प्राप्त किया जाएगा।

Heterotypic बातचीत

सबयूनिट्स जो एक प्रोटीन में बातचीत करते हैं, हमेशा एक ही प्रकृति के नहीं होते हैं। ऐसे प्रोटीन होते हैं जो बारह या अधिक अलग-अलग सबयूनिट से बने होते हैं।

प्रोटीन की स्थिरता को बनाए रखने वाले इंटरैक्शन होमोटाइपिक इंटरैक्शन के लिए समान हैं, लेकिन पूरी तरह से असममित अणु आम तौर पर प्राप्त होते हैं।

हीमोग्लोबिन, उदाहरण के लिए, एक टेट्रामर सब यूनिटों के दो अलग-अलग जोड़े (α है कि ₂ β ₂)।

हीमोग्लोबिन की चतुर्धातुक संरचना। से लिया गया और संपादित किया गया: बेंजा-बम्म 27। एलेजांद्रो पोर्टो द्वारा संशोधित। ।

संदर्भ

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