Fibröz proteinlerin (kollajen, elastin ve keratin) yapısal stabilitesini sağlayan moleküler etkileşimler ve bu proteinlerin biyofiziksel özellikleri değerlendirildiğinde, aşağıdakilerden hangisi biyokimyasal açıdan en doğrudur?
- A-Keratin yapısında, polipeptid zincirlerinin her üç amino asit kalıntısında bir tekrarlayan glisin içeriği sayesinde oluşan sıkı paketlenmiş süper heliks yapısı, sadece kovalent disülfit bağları ile stabilize edilir.
- BTip I kollajen sentezinde pro-alfa zincirlerinin C-terminal bölgeleri arasındaki disülfit bağlarının oluşumu, tropokollajen birimlerinin ekstrasellüler ortamda kendiliğinden üçlü sarmal oluşturması için gereken sinyaldir.
- Elastin liflerinin karakteristik geri yaylanma (recoil) özelliği; gerilme sırasında açığa çıkan hidrofobik yan zincirlerin çevresindeki su moleküllerini daha düzenli (düşük entropili) bir yapıya zorlamasına ve gevşeme anında sistemin toplam entropiyi artırma eğilimine dayanır.Cevap
- DElastin liflerini stabilize eden desmozin çapraz bağları; dört adet hidroksilizin kalıntısının lizil oksidaz aracılığıyla kondansasyonu sonucu oluşur ve bu yapı elastine yüksek gerilme direnci kazandırır.
- ETip IV kollajen; bazal membranda çizgili fibrillerden oluşan bir ağ yapısı kurmak amacıyla propeptid bölgelerinin ekstrasellüler ortamda tamamen uzaklaştırıldığı, mekanik olarak en dirençli kollajen formudur.
Cevap
Elastin liflerinin esnekliği ve geri yaylanma (recoil) özelliği, gerilme sırasında su moleküllerinin hidrofobik bölgeler etrafında oluşturduğu düşük entropili kafes yapısının, protein gevşediğinde bozularak sistemin toplam entropisinin artması prensibine dayanır.
Elastin liflerinin esnekliği 'entropik bir kuvvet' tarafından yönetilir. Protein gerildiğinde, normalde içte saklı olan hidrofobik yan zincirler suyla temas eder. Su molekülleri, bu hidrofobik bölgeleri çevrelemek için çok düzenli kafes yapıları oluşturur, bu da sistemin entropisini düşürür. Gevşeme sırasında proteinin hızla eski kaotik yapısına dönmesi, su moleküllerini serbest bırakarak entropiyi artırır. Bu termodinamik itici güç, elastik geri dönüşün temelidir.
Adım Adım Çözüm
Anahtar Kavram
Fibröz Proteinlerin Termodinamik ve Yapısal Karşılaştırılması
İpuçları
1
Fibröz proteinlerin hangisinin 'esneklik' (recoil), hangisinin 'gerilme direnci' (tensile strength) sağladığını düşünün.
2
Elastin'deki hidrofobik etkileşimlerin solvent (su) üzerindeki termodinamik etkilerini (entropi değişimi) hatırlayın.
3
Tip IV kollajen ve keratindeki yapısal farklılıkları (ağ yapısı vs. coiled coil) gözden geçirin.
Daha Fazla Pratik
Kollajen ve elastin biyosentezindeki bakır ve C vitamini gerekliliklerini karşılaştırarak klinik korelasyonları (Latirizm vs. İskorbüt) inceleyebilirsiniz.
Tahmini Süre:2m 30s