משטח בטא
גדיל בטא (β-strand) ומשטח בטא (β-sheet) הם מונחים בביוכימיה, המציינים מוטיב חוזר במבנה השניוני של חלבון. משטח בטא נוצר כאשר השרשרת הפוליפפטידית יוצרת מקטעים שרשרתיים פרושים הקשורים, זה לזה, בקשרי מימן.
מבנה וארגון
זהו מבנה מישורי מחזורי, בו שרשרת פוליפפטידית יוצרת מקטעים פרושים, המסודרים במקביל, זה לצד זה. גדיל בטא הוא מקטע שרשרתי אחד מתוך מספר מקטעים היוצרים את משטח הבטא. בדומה לסליל אלפא, גם מבנה משטחי בטא מיוצב על ידי קשרי מימן הנוצרים בין המימן האמידי לבין החמצן הקרבונילי של הקשר הפפטידי, תוך ניצול מלא של פוטנציאל קשרי המימן בשרשרת הפוליפפטידית. כלומר, כל קבוצות האמין והקרבוניל של הקשרים הפפטידיים בגדילי בטא משתתפים ביצירת קשרי המימן בין-גדיליים באופן מחזורי. המרחק בין חומצות אמיניות סמוכות בגדיל הוא 3.5Å והשיירים שלהם פונים, לסירוגין, מעל ומתחת למישור המשטח. לרוב, המשטח מפותל במקצת בגלל הכיראליות של חומצות האמינו.
משטחי בטא נפוצים בשרשראות פוליפפטידיות הבנויות מחומצות אמיניות בעלות שיירים קטנים יחסית (כגון אלנין וגליצין). זאת משום שקבוצות שייר גדולות ו/או טעונות גורמות להפרעה סטרית ומפריעות להיווצרות המבנה.
מקובל לסמן גדילי בטא בחץ עבה. מכיוון שרצף חומצות האמינו בפוליפפטיד הוא וקטוריאלי, בעל התחלה (קצה אמיני) וסוף (קצה קרבוקסילי) מוגדרים, כיוון החץ מגדיר את כיוון השרשרת הפוליפפטידית. סידור גדילי הבטא במשטח בטא יכול להיות באותו כיוון (מקביל; parallel), או בכיוון מנוגד (אנטי-מקביל; antiparallel). הסידור המנוגד יציב יותר ונפוץ יותר.
סידור מקביל (parallel)
זהו מבנה בו גדילי הבטא במשטח פונים לאותו כיוון. אופן סידורם של קשרי המימן המייצבים משטח זה אינו מיטבי, מאחר ששלושת האטומים בכל קשר מימני אינם עומדים על ישר אחד (אלא בזווית כיוון שמפרידה ביניהן חומצה אמינית אחת). אורינטציה זו של קשרי המימן גורמת לאנרגיית קשר נמוכה, יחסית.
סידור אנטי-מקביל (antiparallel)
זהו מבנה בו גדילי הבטא מסודרים אחד מול השני בכיוונים מנוגדים. כלומר, הקצה האמיני של גדיל אחד סמוך לקצה הקרבוקסילי של הגדילים הסמוכים לו. במבנה זה כל חומצה אמינית בגדיל יוצרת שני קשרי מימן עם חומצה אמינית הנמצאת מולה בגדיל הסמוך, ושלושת האטומים בכל קשר מימני (N, H ו- O) עומדים בקו אחד. בצורה זאת אנרגיית הקשר של קשרי המימן המייצבים את משטח הבטא גבוהה, ולכן סידור אנטי-מקביל יציב יותר מהסידור המקביל ונפוץ יותר.
דוגמאות
פורין הוא חלבון ממברנלי אשר המבנה השניוני שלו המורכב, כמעט כולו, ממשטחי בטא.
מבט היסטורי
מבנה גדילי ומשטחי בטא הוצע לראשונה על ידי ויליאם אסטבורי בשנת 1930. אסטבורי הציע כי קיימים קשרי מימן בין גדילים מקביליים ואנטי-מקביליים, וזאת אף על פי שלא היה לו מידע על המבנה הגאומטרי של חומצות האמינו והקשרים הפפטידים ביניהם. לכן הוא לא היה יכול לבנות מודל ממשי של התאוריה אותה הציג. מבנה מפורט של משטחי הבטא הוצא בשנת 1951, על ידי לינוס פאולינג ורוברט קורי.
ראו גם
