Er zijn vier niveaus van structuur gevonden in polypeptiden en eiwitten. De primaire structuur van een polypeptideproteïne bepaalt de secundaire, tertiaire en quartaire structuren.
Primaire structuur
De primaire structuur van polypeptiden en eiwitten is de sequentie van aminozuren in de polypeptideketen met verwijzing naar de locaties van eventuele disulfidebindingen. De primaire structuur kan worden beschouwd als een volledige beschrijving van alle covalente binding in een polypeptideketen of eiwit.
De meest gebruikelijke manier om een primaire structuur aan te duiden, is door de aminozuursequentie te schrijven met de standaard drieletterige afkortingen voor de aminozuren. Zo is gly-gly-ser-ala de primaire structuur voor een polypeptide dat bestaat uit glycine, glycine, serine, en alanine, in die volgorde, van het N-terminale aminozuur (glycine) tot het C-terminale aminozuur (alanine).
Secundaire structuur
Secundaire structuur is de geordende rangschikking of conformatie van aminozuren in gelokaliseerde gebieden van een polypeptide of eiwitmolecuul. Waterstofbinding speelt een belangrijke rol bij het stabiliseren van deze vouwpatronen. De twee belangrijkste secundaire structuren zijn de alfa-helix en het antiparallelle bètaplooi. Er zijn andere periodieke conformaties, maar de α-helix en β-geplooide plaat zijn het meest stabiel. Een enkel polypeptide of eiwit kan meerdere secundaire structuren bevatten.
Een α-helix is een rechtshandige of met de klok mee spiraal waarin elke peptidebinding in de trans conformatie en is vlak. De aminegroep van elke peptidebinding loopt in het algemeen omhoog en parallel aan de as van de helix; de carbonylgroep wijst in het algemeen naar beneden.
Het β-geplooide vel bestaat uit verlengde polypeptideketens met aangrenzende ketens die zich antiparallel aan elkaar uitstrekken. Net als bij de α-helix is elke peptidebinding dat trans en vlak. De amine- en carbonylgroepen van peptidebindingen wijzen naar elkaar en in hetzelfde vlak, dus waterstofbinding kan optreden tussen aangrenzende polypeptideketens.
De helix wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen ertussen amine en carbonyl groepen van dezelfde polypeptideketen. Het geplooide vel wordt gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen de aminegroepen van één keten en de carbonylgroepen van een aangrenzende keten.
Tertiaire structuur
De tertiaire structuur van een polypeptide of eiwit is de driedimensionale rangschikking van de atomen binnen een enkele polypeptideketen. Voor een polypeptide dat bestaat uit een enkel conformationeel vouwpatroon (bijvoorbeeld alleen een alfa-helix), kunnen de secundaire en tertiaire structuur één en dezelfde zijn. Ook is voor een eiwit dat is samengesteld uit een enkelvoudig polypeptidemolecuul, de tertiaire structuur het hoogste niveau van structuur dat wordt bereikt.
De tertiaire structuur wordt grotendeels gehandhaafd door disulfidebindingen. Tussen de zijketens van worden disulfidebindingen gevormd cysteïne door oxidatie van twee thiolgroepen (SH) om een disulfidebinding (S-S) te vormen, ook wel een disulfidebrug genoemd.
Quartaire structuur
De quartaire structuur wordt gebruikt om eiwitten te beschrijven die zijn samengesteld uit meerdere subeenheden (meerdere polypeptidemoleculen, elk een 'monomeer' genoemd). De meeste eiwitten met een molecuulgewicht van meer dan 50.000 bestaan uit twee of meer niet-covalent gebonden monomeren. De rangschikking van de monomeren in het driedimensionale eiwit is de quartaire structuur. Het meest gebruikelijke voorbeeld dat wordt gebruikt om de quartaire structuur te illustreren, is de hemoglobine eiwit. De quartaire structuur van hemoglobine is het pakket van zijn monomere subeenheden. Hemoglobine bestaat uit vier monomeren. Er zijn twee α-ketens, elk met 141 aminozuren en twee β-ketens, elk met 146 aminozuren. Omdat er twee verschillende subeenheden zijn, vertoont hemoglobine een heteroquaternaire structuur. Als alle monomeren in een eiwit identiek zijn, is er een homoquaternaire structuur.
Hydrofobe interactie is de belangrijkste stabiliserende kracht voor subeenheden in quartaire structuur. Wanneer een enkel monomeer in een driedimensionale vorm vouwt om zijn polaire zijketens bloot te stellen aan een waterige omgeving en om zijn niet-polaire zijketens af te schermen, zijn er nog enkele hydrofobe secties op de blootgestelde oppervlakte. Twee of meer monomeren zullen zo worden samengesteld dat hun blootgestelde hydrofobe secties in contact komen.
Meer informatie
Wil je meer informatie over aminozuren en eiwitten? Hier zijn enkele aanvullende online bronnen over aminozuren en chiraliteit van aminozuren. Naast algemene chemieteksten is informatie over eiwitstructuur te vinden in teksten voor biochemie, organische chemie, algemene biologie, genetica en moleculaire biologie. De biologieteksten bevatten meestal informatie over de processen van transcriptie en vertaling, waardoor de genetische code van een organisme wordt gebruikt om eiwitten te produceren.