محاسبه تعداد پیوند پپتیدی در پروتئین؛ فرمول و مثال زیست دوازدهم

فرمول محاسبه تعداد پیوند پپتیدی چیست؟

هر پیوند پپتیدی دو آمینواسید مجاور را در یک زنجیره به هم وصل می‌کند. آمینواسید نخست برای پیوستن به آمینواسید بعدی یک پیوند می‌خواهد و با افزودن هر آمینواسید تازه، یک اتصال تازه ساخته می‌شود؛ بنابراین زنجیره خطیِ n آمینواسیدی، n−1 پیوند دارد. برای چند زنجیره جدا، این محاسبه را برای هر زنجیره انجام می‌دهیم. اگر طول زنجیره‌ها n₁، n₂ و ... باشد، جمع پیوندها برابر (n₁−1)+(n₂−1)+... و در نتیجه برابر «کل آمینواسیدها منهای تعداد زنجیره‌ها» است.

• یک زنجیره خطی: تعداد پیوند پپتیدی = تعداد آمینواسید − ۱.
• چند زنجیره جدا: تعداد پیوند پپتیدی = تعداد کل آمینواسید − تعداد زنجیره‌ها.
• زنجیره تک‌آمینواسیدی پیوند پپتیدی ندارد.
• فرمول، پیوندهای میان آمینواسیدهای مجاور در ستون اصلی زنجیره را می‌شمارد.

چرا تعداد پیوند پپتیدی یک واحد کمتر از آمینواسیدهاست؟

سه آمینواسید را به صورت A—B—C بنویس. میان A و B یک اتصال و میان B و C یک اتصال وجود دارد؛ پس سه واحد با دو پیوند به یک زنجیره تبدیل شده‌اند. به‌طور کلی برای وصل‌کردن n واحد در یک ردیف پیوسته، n−1 اتصال لازم است. دام رایج این است که برای هر آمینواسید یک پیوند بشماریم؛ اما دو سر زنجیره نشان می‌دهند آمینواسیدها و فاصله‌های میان آن‌ها هم‌شمار نیستند. اگر شکل حلقوی یا اتصال غیرمعمولی مطرح کند، دیگر نباید فرمول زنجیره خطی را بدون بررسی به کار برد.

مثال ساده: زنجیره ۱۲ آمینواسیدی چند پیوند پپتیدی دارد؟

داده سؤال یک زنجیره خطی و ۱۲ آمینواسید است. تعداد زنجیره برابر یک است؛ پس ۱۲−۱=۱۱ پیوند پپتیدی داریم. برای کنترل پاسخ، یک زنجیره کوتاه‌تر را تصور کن: دو آمینواسید فقط با یک پیوند به هم متصل می‌شوند. افزایش طول زنجیره از ۲ به ۱۲ یعنی افزودن ۱۰ آمینواسید و ۱۰ پیوند تازه؛ حاصل همچنان ۱۱ است. اطلاعاتی مانند نوع آمینواسیدها یا شکل تاخورده پروتئین، تا وقتی تعداد زنجیره و آمینواسید ثابت باشد، این شمار پایه را تغییر نمی‌دهد.

تعداد پیوند پپتیدی در پروتئین چندزنجیره‌ای چگونه محاسبه می‌شود؟

فرض کن سه زنجیره جدا به‌ترتیب ۵، ۶ و ۷ آمینواسید دارند. زنجیره نخست ۴، زنجیره دوم ۵ و زنجیره سوم ۶ پیوند پپتیدی دارد؛ در مجموع ۱۵ پیوند. راه کوتاه‌تر نیز همین پاسخ را می‌دهد: ۱۸ آمینواسید منهای ۳ زنجیره برابر ۱۵. کنار هم قرارگرفتن زیرواحدها در ساختار چهارم، به‌خودی‌خود یک پیوند پپتیدی تازه میان انتهای زنجیره‌ها ایجاد نمی‌کند. فقط اتصال‌هایی را بشمار که صورت سؤال یا ساختار خطی هر زنجیره واقعاً نشان می‌دهد.

• ابتدا تعداد زنجیره‌های جدا را مشخص کن.
• آمینواسیدهای همه زنجیره‌ها را جمع کن.
• تعداد زنجیره‌ها را از مجموع آمینواسیدها کم کن.
• برهم‌کنش نگهدارنده زیرواحدها را خودکار پیوند پپتیدی حساب نکن.

محاسبه تعداد پیوند پپتیدی از روی mRNA چگونه است؟

نخست mRNA را در جهت ۵′ به ۳′ بخوان و رمز آغاز تعیین‌شده را پیدا کن. از همان نقطه سه‌تایی‌ها را در چارچوب درست جدا کن و رمزهای ترجمه‌شونده را تا پیش از نخستین رمز پایان هم‌قاب بشمار. هر رمز ترجمه‌شونده یک آمینواسید را در زنجیره اولیه مشخص می‌کند؛ رمز آغاز نیز در این شمار قرار می‌گیرد، اما رمز پایان آمینواسید ندارد. سپس اگر محصول یک زنجیره خطی است، یک واحد از شمار آمینواسیدها کم کن. اگر پرسش اطلاعاتی درباره برداشته‌شدن بخشی از زنجیره یا چند زیرواحد می‌دهد، آن داده باید جداگانه اعمال شود.

• AUG آغازگر را با داده سؤال تعیین کن؛ هر AUG الزاماً آغاز نیست.
• مرزبندی رمزها را از آغاز ترجمه انجام بده.
• رمز پایان را در شمار آمینواسیدها نیاور.
• پس از یافتن شمار آمینواسید، تعداد زنجیره را برای محاسبه پیوندها لحاظ کن.

مثال مرحله‌ای تبدیل کدون به تعداد پیوند پپتیدی

توالی فرضی ۵′-CCAUGGCUAAAUAG-۳′ را در نظر بگیر و فرض کن AUG مشخص‌شده رمز آغاز است. چارچوب درست از آنجا چنین می‌شود: AUG | GCU | AAA | UAG. سه رمز نخست ترجمه می‌شوند و UAG رمز پایان است؛ پس زنجیره اولیه سه آمینواسید دارد. چون یک زنجیره خطی ساخته شده، تعداد پیوندهای پپتیدی آن ۳−۱=۲ است. اگر سه‌تایی‌کردن را از ابتدای توالی چاپ‌شده آغاز کنی یا UAG را یک آمینواسید حساب کنی، پاسخ عوض می‌شود؛ به همین دلیل تعیین جهت و چارچوب باید پیش از هر محاسبه انجام شود.

برش زنجیره و تشکیل آب چه اثری بر شمار پیوندها دارد؟

اگر یک زنجیره خطی در یک نقطه با شکستن یک پیوند پپتیدی به دو قطعه تبدیل شود، شمار آمینواسیدها ثابت می‌ماند اما تعداد زنجیره‌ها یک واحد بیشتر و تعداد پیوندهای پپتیدی یک واحد کمتر می‌شود. درباره آب نیز فقط در محدوده مدل و داده سؤال داوری کن: در نمایش ساده تشکیل تراکمی پیوند میان آمینواسیدهای آزاد، برای هر پیوند یک مولکول آب در نظر گرفته می‌شود و در آبکافت هر پیوند یک مولکول آب مصرف می‌شود. این مدل شماری را بدون تصریح سؤال به همه جزئیات سازوکار ترجمه در رناتن تعمیم نده و عبارت و شکل نسخه رسمی کتاب همان سال را معیار نهایی قرار بده.

خطاهای رایج محاسبه تعداد پیوند پپتیدی کدام‌اند؟

بیشتر خطاها از شمارش واحدها به‌جای فاصله‌های میان آن‌ها، ندیدن چندزنجیره‌ای‌بودن یا مخلوط‌کردن رمز پایان با رمزهای آمینواسیدی ایجاد می‌شوند. پیش از استفاده از فرمول، داده‌ها را در سه ستون «آمینواسید، زنجیره و تغییر پس از ساخته‌شدن» بنویس.

• تعداد پیوند را در یک زنجیره با تعداد آمینواسید برابر نگیر.
• برای پروتئین چندزنجیره‌ای فقط یک واحد از کل آمینواسیدها کم نکن.
• رمز پایان را یک آمینواسید یا یک پیوند اضافه حساب نکن.
• وجود چند ریبوزوم روی یک mRNA را به معنی یک زنجیره مشترک ندان؛ هر ریبوزوم زنجیره خود را می‌سازد.
• ساختار چهارم را دلیل اتصال پپتیدی مستقیم همه زیرواحدها فرض نکن.
• برش یک پیوند را بدون توجه به افزایش تعداد قطعه‌ها تحلیل نکن.
• پیوندهای مؤثر در تاخوردگی را با پیوند پپتیدی ستون اصلی یکی نگیر.

چک‌لیست حل تست‌های پیوند پپتیدی چیست؟

پیش از محاسبه، واحد شمارش و مرحله‌ای را که سؤال توصیف می‌کند مشخص کن. سپس فرمول را روی داده‌های همان مرحله اجرا کن و در پایان با یک نمونه کوچک پاسخ را کنترل کن.

• سؤال درباره یک زنجیره است یا چند زنجیره؟
• تعداد کل آمینواسیدها مستقیم داده شده یا باید از mRNA به دست آید؟
• رمز آغاز، رمز پایان و چارچوب خواندن درست مشخص شده‌اند؟
• رمز پایان را از شمار آمینواسیدها کنار گذاشته‌ام؟
• برش، حذف بخش یا پردازش زنجیره در صورت سؤال آمده است؟
• فقط پیوندهای پپتیدیِ مورد درخواست را شمرده‌ام؟
• جزئیات وابسته به شکل و عبارت را با کتاب درسی رسمی همان سال تطبیق داده‌ام؟