B.1.2 · חלבונים

חומר הדפסה זה מכסה נושאים נבחרים ברמת HL/SL לקורס שנבחר לראשונה ב2025; הוא אינו כולל את כל תוכנית הלימודים.

דרישות מקדימות: מבנה חומצות אמינו ותגובות עיבוי מ-B.1.1 (פחמימות ושומנים), ויחידות מיקרוסקופיה מ-B.1.

הדוגמאות הן מקוריות ודמיוניות: הן אינן מדידות אמיתיות או חקירות תלמיד אמיתיות.

מה would explain this observation?

• חלבן ביצה עובר שינוי מנוזל שקוף ורציף לחומה לבנה מוצקה בעת חימום — והקרירה לעולם אינה מחזירה אותו למצבו המקורי. מה קרה לחלבונים שלו?

בנה את המודל

• חלבונים הם שרשראות של חומצות אמינו המחוברות באמצעות קשרי פפטיד בתגובות עיסוק; כל קשר נוצר עם איבוד מולקלת מים אחת. סדר השרשרת הוא המבנה הראשוני, שהתקפל לאלפי הייליקס ודפים מקומיים (משני), ולאחר מכן לצורה תלת-ממדית פעילה (משולש), לעיתים עם מספר שרשראות יחד (רביעי).
• עשרים קבוצות R שונות במטען ובקוטביות, כך שהסדר קובע את הקיפול. חימום או pH קיצוני שבורים את הקשרים החלשים המחזיקים את הקיפול — דניאורציה — בעוד שקשרי הפפטיד שורים; החלבון מתפרק ואבד את תפקודו, ומכאן שאינו זורם שוב בקירור.
• קשר פפטיד: הקשר הקוולנטי בין שתי חומצות אמינו, הנוצר עם איבוד מים; מבנה ראשוני: הסדר של חומצות אמינו בשרשרת חלבון; דניאורציה: איבוד הצורה הפעילה של חלבון כאשר קשרי המבנה החלשים שלו נשברים.

בחר עדויות שיכולות לבחון אותו

• המבחן לביואורט מזהה קשרים פפטידיים: הוא משנה צבע מכחול לסגול בנוכחות חלבון אך לא בחומצות אמינו חופשיות. השתמש בו כדי לבדוק האם לדוגמה ישנם קשרים פפטידיים.
• השווו פעילות אנזימה לפני ואחרי חימום, תוך שמירה על מצע ו-pH קבועים: אובדן פעילות מתמשך לאחר קירור תומך בדניאורציה קבועה, ולא רק בפסקה הפיכה.

עבוד מכמויות ידועות

• נתון: שרשרת פפטיד מכילה 35 שאריות חומצות אמינו מחוברות בשרשרת לא-ענפתית אחת. כל חיבור בין שתי שכנים הוא קשר פפטידי אחד, כך שקשרים = שאריות − 1 = 35 − 1 = 34. כל קשר שנוצר על ידי קונדנסה משחרר מולקולת מים אחת, כך ש34 מולקולות מים שוחררו כאשר שרשרת זו נוצרה.

דוגמה:

שרשרת אחרת מכילה 120 שאריות חומצות אמינו. מצא את מספר הקשרים הפפטידיים ומספר מולקולות המים ששוחררו במהלך יצירתה, באמצעות אותה סדרה: כמות ידועה → דגם → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות. (תשובה: קשרים = 120 − 1 = 119; מים ששוחררו = 119. הידרולזה חזרה לחומצות אמינו בודדות תדרוש 119 מולקולות מים.)

בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה

• מספר הקשרים מניח שרשרת אחת ללא ענפים; חלבונים אמיתיים עשויים להיות ענפניים או מחוברים בצלבים על ידי גשרי דיסולפידיים, שאינם קשרים פפטידיים. דנטורציה היא לרוב בלתי הפיכה במזון, אך חלבונים קטנים יכולים לעלות מחדש על הסליל בתנאי מעבדה זהירים.

אזהרה:

חימום גורם לדנטורציה של חלבון על ידי שבירת הקשרים הפפטידיים. טענה זו שגויה: דנטורציה שוברת את הקשרים החלשים והאינטראקציות שמחזיקות את הקיפול; הקשרים הפפטידיים של המבנה הראשוני נשארים, ולכן הרצף של חומצות האמינו אינו משתנה בבצל מבושל.

מפת מושגים:

חלבונים: חומצות אמינו מתחברות באמצעות קשרים פפטידיים דרך עיבוי, משחררות מולקולת מים אחת לכל קשר (n שאריות → n−1 קשרים). הרצף מתקפל דרך מבנה משני וטירטי לצורת העבודה; דנטורציה מרחבת את הקיפול, אך לא את השרשרת.