Ο δισουλφιδικός δεσμός είναι κυρίως ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ των υπολειμμάτων πλευρικής αλυσίδας στην ίδια πρωτεΐνη ή μπορεί να είναι διαφορετική πρωτεΐνη.
Επιπλέον του πεπτιδικού δεσμού Ο δισουλφιδικός δεσμός είναι ένας διαφορετικός τύπος ομοιοπολικού δεσμού, υπάρχει στο μόριο πρωτεΐνης. Αυτός ο δεσμός σχηματίζεται λόγω της οξείδωσης της ομάδας σουλφυϋδρυλίου ή θειόλης (ομάδα SH) που προέρχεται από υπόλειμμα κυστεΐνης (μη απαραίτητο αμινοξύ). Δισουλφιδικός δεσμός εκφρασμένος ως RSSR1 και επίσης γνωστό ως ομόλογο SS.
Σε αυτό το άρθρο "τι είναι ένας δισουλφιδικός δεσμός" περιγράφονται εν συντομία διαφορετικά γεγονότα του δισουλφιδικού δεσμού, όπως η διαδικασία σχηματισμού, οι τύποι και οι λειτουργίες του δισουλφιδικού δεσμού.
Πώς σχηματίζονται οι δισουλφιδικοί δεσμοί;
Η διαδικασία σχηματισμού δισουλφιδικού δεσμού περιγράφεται σε αυτό το σημείο.
Ο δεσμός δισουλφιδίου είναι ένας τύπος ομοιοπολικού δεσμού στον οποίο δύο ομάδες θειόλης (ομάδα SH) που δημιουργούνται από δύο υπολείμματα κυστεΐνης εμπλέκονται σε αυτόν τον σχηματισμό δεσμού. μικρό- Το ανιόν που προέρχεται από τη μία Κυστεΐνη δρα ως πυρηνόφιλο και προσβάλλει το άλλο υπόλειμμα της πλευρικής αλυσίδας κυστεΐνης από τον δισουλφιδικό δεσμό.
Η αντίδραση σχηματισμού δισουλφιδικού δεσμού είναι
R-SH + R1-SH + (1/2) Ο2 ⇌ RSSR1 + Η2O
Ο σχηματισμός δισουλφιδικού δεσμού περιλαμβάνει μεταφορά δύο ηλεκτρονίων και αυτή η μεταφορά λαμβάνει χώρα από την ανηγμένη σουλφυδρυλική ομάδα (SH) του υπολείμματος κυστεΐνης στην κυστίνη (SS) την οξειδωμένη μορφή.
Για να μάθετε περισσότερα, ακολουθήστε: Peptide Bond vs Phosphodiester Bond: Comparative Analysis and Facts
Τύπος Δισουλφιδίου
Ο δισουλφιδικός δεσμός είναι ένας χημικός ομοιοπολικός δεσμός που υπάρχει στην τριτοταγή δομή της πρωτεΐνης. Είναι ένας από τους σημαντικούς τύπους δεσμών όπως ο πεπτιδικός δεσμός, δεσμού υδρογόνου αλληλεπίδραση γέφυρας άλατος που υπάρχει στην πρωτεΐνη.
Δισουλφιδικός δεσμός σε πρωτεΐνη
Με τον πεπτιδικό δεσμό, ο δεσμός δισουλφιδίου είναι επίσης ένας πολύ ουσιαστικός δεσμός σε πεπτίδια ή πρωτεΐνες. Είναι ισχυρότερος δεσμός από τους άλλους δεσμούς που συμβάλλουν στην τριτογενή δομή της πρωτεΐνης.
Δισουλφίδιο ο δεσμός υπάρχει σχεδόν σε όλους τους τύπους εξωκυτταρικής πρωτεΐνης (που χρησιμοποιείται σε συστήματα κυτταρικής δομής). Αυτή η σύνδεση είναι ένα από τα αναπόσπαστα συστατικά της δευτεροταγούς και τριτοταγούς δομής της πρωτεΐνης (ο πεπτιδικός δεσμός είναι το δομικό στοιχείο της πρωτογενούς δομής).
Ο δισουλφιδικός δεσμός αποτελείται συνήθως από δύο μέρη, το ένα είναι πολικό μέρος ή υδρόφιλο μέρος και το άλλο είναι μη πολικό μέρος ή υδρόφοβο μέρος. Μεταξύ αυτών των δύο μερών, το υδρόφοβο τμήμα είναι προσανατολισμένο προς την εσωτερική επιφάνεια της πρωτεΐνης, ενώ το υδρόφιλο τμήμα κατευθύνεται προς την εξωτερική επιφάνεια του δεσμού. Αυτός ο προσανατολισμός του πολικού ή υδρόφιλου μέρους βοηθά στο σχηματισμό της σύνδεσης μεταξύ δύο αμινοξέων υπόλειμμα.
Η μέση ενέργεια διάστασης δεσμού του δισουλφιδικού δεσμού είναι περίπου 50 kcal/mol και το μήκος του δεσμού SS είναι σχεδόν 2 angstorm. Ο δεσμός δισουλφιδίου είναι πολύ ισχυρός και πολύ μικρής εμβέλειας.
Πιστωτική εικόνα: Wikimedia Commons
Για να μάθετε περισσότερα, ακολουθήστε: 15 Παραδείγματα Συντεταγμένων Ομοιοπολικού Δεσμού: Λεπτομερείς πληροφορίες και γεγονότα
Λειτουργία Δισουλφιδίου
Λειτουργία του δισουλφιδικός δεσμός στον προσδιορισμό της δομής της πρωτεΐνης είναι ευρέως διαδεδομένη.
Η κύρια δραστηριότητα του δισουλφιδικού δεσμού είναι να παρέχει σταθεροποίηση στην τρισδιάστατη δομή της πρωτεΐνης και να επιδεικνύει φυσιολογικά κατάλληλη διαδικασία οξειδοαναγωγής. Ο δισουλφιδικός δεσμός είναι ένα ουσιαστικό μέρος για την αναδίπλωση και τη σταθερότητα των πρωτεϊνών. Η τριτοταγής δομή της πρωτεΐνης σταθεροποιείται με αλληλεπίδραση δισουλφιδίου.
Ο δεσμός δισουλφιδίου διέπει τη βασική βιολογική διαδικασία σε έναν ζωντανό οργανισμό. Η διαδικασία μεταφοράς ηλεκτρονίων (δύο ηλεκτρόνια μεταφέρονται από την κυστεΐνη στην κυστίνη) επιταχύνεται από τα ένζυμα Thirodoxin. Το μέγιστο δισουλφίδιο σχηματίζεται ενδομοριακά, σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις αυτός ο δεσμός μπορεί να σχηματιστεί μεταξύ δύο γειτονικών υπολειμμάτων κυστεΐνης και οδηγεί τον μόνο φυσικό ομοιοπολικό δεσμό στον σχηματισμό πολυπεπτιδίου.
Η διάσπαση του δισουλφιδικού δεσμού στην πρωτεΐνη μπορεί να προκαλέσει την κατάρρευση της διαμόρφωσης διαφόρων βιολογικών διεργασιών και η αποτυχία σχηματισμού του δισουλφιδικού δεσμού σωστά μπορεί να είναι η αιτία σοβαρών διαταραχών καθώς τα μόρια πρωτεΐνης σχηματίζουν συσσωματώματα και έχει ως αποτέλεσμα τον κυτταρικό θάνατο.
Για να μάθετε περισσότερα, ελέγξτε: Είναι το HBr ιοντικό ή ομοιοπολικό: Γιατί; Πώς, Χαρακτηριστικά και Αναλυτικά Γεγονότα
Μπορούν οι δισουλφιδικοί δεσμοί να σπάσουν με οξείδωση
Ο δισουλφιδικός δεσμός μπορεί να σπάσει με τη διαδικασία οξείδωσης - αναγωγής και με την προσθήκη οξειδωτικού και αναγωγικού παράγοντα. Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο αναγωγικοί παράγοντες για την πρόληψη της οξείδωσης είναι ο δισουλφιδικός δεσμός είναι β-μερκαπτοαιθανόλη γνωστή ως BME και διθειοθριτόλη (DTT).
Η διαδικασία αναγωγής της οξείδωσης στην πρωτεΐνη προχωρά μέσω in vitro διαδρομής και είναι μια αντίδραση ανταλλαγής μεταξύ θειόλης προς δισουλφίδιο. Ο δισουλφιδικός δεσμός σχηματίζεται γενικά από την οξείδωση της ομάδας θειόλης (SH) που υπάρχει σε
Οι δισουλφιδικοί δεσμοί οξειδώνονται εύκολα από διάφορους τύπους οξειδωτικών και οι σταθερές ρυθμού είναι αρκετά υψηλές (105-107 M-1 S-1). Το ενδιάμεσο που σχηματίζεται στο μέσο αντίδρασης είναι τα θειοσουλφινικά [RSS(=O)R.]. Αυτό το ενδιάμεσο υφίσταται περαιτέρω οξείδωση και στο τέλος της οξείδωσης, λαμβάνει χώρα διάσπαση του δισουλφιδικού δεσμού.
Μπορεί ο δισουλφιδικός δεσμός να σπάσει από τη θερμότητα
Ο δισουλφιδικός δεσμός δεν μπορεί να σπάσει με την εφαρμογή θερμικής ενέργειας. Η θερμότητα μετουσιώνει κυρίως την πρωτεΐνη (οι πρωτεΐνες ξεδιπλώνονται από τη διπλωμένη δομή).
Το σπάσιμο του δισουλφιδικού δεσμού είναι βασικά μια μη αναστρέψιμη διαδικασία. Η διάσπαση του δισουλφιδικού δεσμού προκαλεί τη μετουσίωση της πρωτεΐνης στη θερμοκρασία τήξης (στην οποία η πρωτεΐνη μετουσιώνεται). Αυτό προχωρά μέσω αντίδρασης ανταλλαγής δισουλφιδοθειόλης.
Παρουσία MTS (μεθανοθειοσουλφονικό) η θερμότητα προκαλείται αντίδραση ανταλλαγής από το δισουλφίδιο στη θειόλη παρεμποδίζεται και βελτιώνεται η αντοχή στη θερμότητα της πρωτεΐνης.
Η θερμική ενέργεια διαταράσσει τον δεσμό υδρογόνου και τις μη πολικές υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις στην πρωτεΐνη. Η εφαρμογή θερμότητας αυξάνει την εσωτερική ενέργεια καθώς και την κινητική ενέργεια μέσα στα μόρια. Έτσι τα μόρια αρχίζουν να δονούνται γρήγορα και οι ασθενείς δεσμοί που υπάρχουν στην ομάδα των μορίων σπάνε.
Ο δισουλφιδικός δεσμός σχηματίζεται από την υδρόφοβη και την υδρόφιλη αλληλεπίδραση. Λόγω της απορρόφησης θερμότητας, ο δεσμός υδρογόνου και οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις διαταράσσονται και ως αποτέλεσμα συμβαίνει σπάσιμο του δεσμού υδρογόνου.
Η ενέργεια διάστασης του δεσμού του δεσμού υδρογόνου είναι περίπου 12-30 kilojoule / mol και για τον δισουλφιδικό δεσμό είναι σχεδόν 251 KJ/mol. Έτσι η διάσπαση του δισουλφιδικού δεσμού δεν συμβαίνει με την εφαρμογή κανονικής θερμικής ενέργειας.
Οι σφαιρικές πρωτεΐνες υπάρχουν βασικά στην κατάσταση ισορροπίας μεταξύ διπλωμένων και ξεδιπλωμένων καταστάσεων. Υπό κανονικές συνθήκες η αναδιπλωμένη κατάσταση ευνοείται κυρίως. Η εφαρμογή θερμικής ενέργειας ισούται σχεδόν με τη θερμοκρασία τήξης (Tm), η πρωτεΐνη αρχίζει να ξεδιπλώνεται, δηλαδή συμβαίνει μετουσίωση της πρωτεΐνης.
Για να μάθετε περισσότερα, περάστε από: Peptide Bond vs Disulfide Bond: Comparative Analysis and Facts
Μπορεί ο δισουλφιδικός δεσμός να σπάσει από το νερό
Με μεγάλη ακρίβεια μπορεί να προβλεφθεί ότι ο δισουλφιδικός δεσμός δεν μπορεί να σπάσει από το νερό.
Οι δισουλφιδικοί δεσμοί είναι πολύ ισχυροί χημικοί ομοιοπολικοί δεσμοί και η ενέργεια διάστασης του δεσμού του είναι επίσης αρκετά υψηλή σε σύγκριση με άλλους παρόμοιους ομοιοπολικούς δεσμούς. Δίνει σταθεροποίηση στην τριτογενή δομή της πρωτεΐνης. Δεν είναι δυνατό να σπάσει ένας δισουλφιδικός δεσμός με την προσθήκη νερού.
Εάν οποιοδήποτε αλκαλικό υδατικό διάλυμα συμμετέχει στην αντίδραση με δισουλφιδικό δεσμό, τα ιόντα υδροξειδίου (ΟΗ-) προσβάλλει τον δισουλφιδικό δεσμό και θα σχηματίσει έναν νέο δεσμό με ένα από τα άτομα θείου από τα δύο άτομα θείου που σχηματίζεται δισουλφιδικός δεσμός. Ως αποτέλεσμα, ο δισουλφιδικός δεσμός θα διασπαστεί.
Η παραπάνω αντίδραση είναι γνωστή ως αλκαλική υδρόλυση του δισουλφιδικού δεσμού.
Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)
Μερικές συχνές ερωτήσεις σχετικά με τη σύνδεση δισουλφιδίου απαντώνται παρακάτω.
Πώς μπορεί να αποτραπεί ο σχηματισμός δισουλφιδικού δεσμού;
Απάντηση: το pH του δείγματος πρέπει να είναι χαμηλό (σε pH ή κάτω από 3-4). Σε χαμηλό pH οι ομάδες θειόλης (SH) πρωτονιώνονται και δεν μπορούν να λάβουν μέρος στην αντίδραση σχηματισμού δεσμού.
Πώς οι δισουλφιδικοί δεσμοί επηρεάζουν τη σταθερότητα των πρωτεϊνών;
Απάντηση: Οι δισουλφιδικοί δεσμοί μειώνουν την εντροπία στο μόριο της πρωτεΐνης στην μετουσιωμένη του κατάσταση.
Δημιουργούνται αυθόρμητα δισουλφιδικοί δεσμοί;
Απάντηση: Ναι, οι δισουλφιδικοί δεσμοί μπορούν να σχηματιστούν σε μια αυθόρμητη διαδικασία από το μοριακό οξυγόνο.
