8.0: מבוא
- Page ID
- 208415
בו אנו בוחנים את אופי החלבונים, כיצד הם מסונתזים, כיצד הם מורכבים, כיצד הם מגיעים לאן שהם צריכים להגיע בתוך התא והאורגניזם, כיצד הם מתפקדים, כיצד מוסדרים פעילותם וכיצד מוטציות יכולות להשפיע על התנהגותם.
הזכרנו חלבונים פעמים רבות, מכיוון שיש מעט תהליכים ביולוגיים שאינם מסתמכים עליהם. חלבונים פועלים כאלמנטים מבניים, אותות, מווסתים וזרזים במגוון רחב של מכונות מולקולריות. אולם עד לנקודה זו לא אמרנו הרבה על מה שהם, כיצד הם עשויים וכיצד הם עושים את מה שהם עושים. האפיון המדעי הראשון של מה שמכונה כיום חלבונים פורסם בשנת 1838 על ידי הכימאי ההולנדי, ג'רארדוס יוהנס מולדר (1802—1880) 227. לאחר ניתוח של מספר חומרים שונים, הוא הציע שכל החלבונים ייצגו גרסאות של ליבה כימית משותפת, עם הנוסחה המולקולרית C 400 H 620 N 100 O 120 P 1 S 1, וכי ההבדלים בין חלבונים שונים היו בעיקר במספר אטומי הפוספט (P) והגופרית (S) שהם הכילו. השם "חלבון", מהמילה היוונית πρτα ("פרוטה"), שפירושו "ראשוני", הוצע על ידי השוודי, Jons Jakob Berzelius (1779—1848) בהתבסס על החשיבות המשוערת של תרכובות אלו במערכות ביולוגיות 228. כפי שאתה יכול לראות, הנוסחה המולקולרית של מולדר לא הייתה אינפורמטיבית במיוחד, היא מספרת לנו מעט או כלום על מבנה החלבון, אך הציעה שכל החלבונים דומים ביסודם, וזה מבלבל מכיוון שהם מבצעים כל כך הרבה תפקידים שונים. מחקרים שלאחר מכן גילו כי ניתן להמיס חלבונים במים או בתמיסות מלח מדוללות אך להצטבר ולהפוך לבלתי מסיסים כאשר התמיסה מחוממת; כפי שנראה תגובת צבירה זו משקפת שינוי במבנה החלבון. מולדר הצליח לפרק חלבונים באמצעות תגובת הידרוליזה חומצית לחומצות אמינו, הנקראות מכיוון שהכילו קבוצות אמינו (-NH 2) וחומצה קרבוקסילית (-COOH). ניתן לזהות עשרים חומצות אמינו שונות בדגימות הידרוליזה של חלבונים. מאז האפיון המקורי שלהם כסוג כללי של תרכובות, אנו מבינים כעת שבעוד שהם חולקים מבנה פולימרי בסיסי משותף, חלבונים מגוונים להפליא. הם מעורבים בתפקידים החל מחיזוק מכני של העור ועד לוויסות הגנים, להובלת חמצן, ללכידת אנרגיה, לקטליזה ולוויסות של בעצם כל התגובות הכימיות המתרחשות בתוך תאים ואורגניזמים.