Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

AMINOKYSELINY PROTEINY Ivana Tichá Ústav biochemie a experimentální onkologie, 1.LF UK.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "AMINOKYSELINY PROTEINY Ivana Tichá Ústav biochemie a experimentální onkologie, 1.LF UK."— Transkript prezentace:

1 AMINOKYSELINY PROTEINY Ivana Tichá Ústav biochemie a experimentální onkologie, 1.LF UK

2 Proteiny Významné organické sloučeniny lineární polymery tvořené monomerními jednotkami -  -aminokyselinami (AA) (prvky: C, H, O, N, S) bílkoviny/proteiny= molekuly složené z více než 50 AA peptidy= molekuly složené z méně než 50 AA

3 Proteiny_funkce v organismu dynamická katalýza chemických transformací (n. enzymy) kontrakce svalů (aktin, myosin) transportní přenos prvků (n. hemoglobin – transport O2 v krvi, myoglobin – transport O2 ve svalu, transferin – transport Fe v krvi,…), účinných látek (léky, xenobiotika), metabolických intermediátů

4 Proteiny_funkce v organismu protektivní/ochranná Imunitní systém chrání tělo před bakteriální a virovou nákazou (n. imunoglobuliny, interferony) strukturní pevnost a pružnost (n. kolagen elastin) regulační receptory a membránové přenašeče kontrola a regulace transkripce a translace některé hormony jsou proteiny či peptidy

5 Proteiny proteiny jsou složeny z 20 (+1) standardních AA spojených peptidovou vazbou Standardní AA = taková AA, pro kterou existuje alespoň jeden kodón v genetickém kódu Genetický kód = souhrn pravidel, podle kterých se přepisuje informace obsažená v DNA do proteinu Kodón = triplet nukleotidů Odvozené AA = chemická přeměna AA již zainkorporovaných do řetězce

6 Vznik peptidů, proteinů Standardní aminokyseliny jsou stavební jednotky peptidů a bílkovin, v jejichž molekulách jsou vázány peptidovou vazbou -CO-NH- R 1 R 2  CH-CO-OH + H-NH-CH  NH 2 COOH R 1 R 2  CH-CO - NH-CH + H 2 O  NH 2 COOH N- a C- konec peptidu

7 Proteiny Pořadí AA od N- konce k C-konci určuje vlastnost proteinu, opačné pořadí AA by dalo vzniknout proteinu s jinými vlastnostmi Pojmenování proteinu je také od N-konce směrem k C-konci

8 Proteiny Polypeptidový řetězec tedy tvoří konstantní kostra (z peptidových vazeb) a variabilní postranní řetězce

9 Přenos genetické informace do proteinu Transkripce a translace DNA kódu vede k polymerizaci AA za vzniku specifické lineární sekvence proteinu GENETICKÝ KÓD = soubor pravidel, podle kterého se v živé buňce přepisuje informace zakódovaná v DNA translací do proteinu

10 Genetický kód Kodón =trinukleotid iniciační terminační se smyslem (tj.kódující AA)

11 Aminokyseliny Funkční skupiny Karboxylová –COOH amino –NH 2 Náboj +/- funkčních skupin určuje pH roztoku ve kterém se AA nacházejí Postranní řetězec –R rozhoduje o chemickém chování a struktuře AA (polarita, kyselost, zásaditost)

12 Funkční skupiny_náboj Závislost výsledného náboje na pH Funkční skupiny i další skupiny AA (Arg, imidazol histidinu) jsou ionizovatelné

13 Funkční skupiny AA mají amfoterní charakter – tj. mohou být jak kladné, tak záporné, za fyziologického pH má většina AA záporný náboj Vnitřní ionizace dle pH – AA mají kladný náboj/ ve formě obojetného iontu (amfion)/ záporný náboj pI = izoelektrický bod, pH roztoku, při kterém je součet kladných a záporných nábojů AA nulový (elektroneutrální) - amfion V podobě amfiontu jsou AA nejméně rozpustné ve vodě, nejméně pohyblivé v el. poli, nejstabilnější

14 Standardní AMINOKYSELINY + 21 standardní AA selenocystein (UGA)

15 Klasifikace aminokyselin neboli řazení do skupin: dle vlastností postranního řetězce esenciální/neesenciální dle izomerie

16 Klasifikace aminokyselin neboli řazení do skupin: dle vlastností postranního řetězce esenciální/neesenciální dle izomerie

17 Klasifikace dle postranního řetězce Polární (hydrofilní)Nepolární (hydrofobní) Tyr Asn Gln Ser Thr Cys Gly Ala Val Leu Ile Phe Trp Met Pro KyselýZásaditý Asp GluHis Arg Lys

18 Polární AA Nepolární AA Kyselé AA Zásadité AA

19 Klasifikace aminokyselin neboli řazení do skupin: dle vlastností postranního řetězce esenciální/neesenciální dle izomerie

20 ESENCIÁLNÍ NEESENCIÁLNÍ ESENCIÁLNÍvalin leucin ESENCIÁLNÍisoleucin lysin ESENCIÁLNÍmethionin fenylalanin ESENCIÁLNÍthreonin tryptofan ESENCIÁLNÍglycin alanin ESENCIÁLNÍserin cytein ESENCIÁLNÍprolin tyrosin ESENCIÁLNÍarginin histidin ESENCIÁLNÍasparagin aspartát ESENCIÁLNÍglutamin glutamát

21 Esenciální AMK – člověk Val Leu Ile Phe  Tyr TrpAMK podmíněně esenciální Lys Met  Cys Thr Arg “semiesenciální” AMK

22 Esenciální/neesenciální AA ESENCIÁLNÍ musejí být přijímány potravou, tělo si je neumí vyrobit NEESENCIÁLNÍ nemusí se vyskytovat v dietě mohou se formovat z oxokyselin transaminací a následnými reakcemi

23 Klasifikace aminokyselin neboli řazení do skupin: dle vlastností postranního řetězce esenciální/neesenciální dle izomerie

24 Izomerie Stereoizomery (opticky aktivní prostorové izomery) AA obsahují chirální/asymetrické centrum D a L izomerie  -uhlík  -AA je chirální uhlík (kromě glycinu)  -uhlík

25 Stereoizomerie Stereoizomery = optické izomery, mají stejný strukturní vzorec ALE různé prostorové uspořádání Mnoho biologicky důležitých sloučenin má stereoizomery (i aminokyseliny) Stereoizomery mají stejné pořadí a typy vazeb rozdílné prostorové uspořádání rozdílné vlastnosti

26 Enantiomery = optické antipody, kdy každý izomer stáčí jinak rovinu polarizovaného světla (doprava+/doleva-). Směr stáčení roviny polarizovaného světla je nezávislé na stereochemii molekul!! = jsou sami sobě zrcadlovým obrazem, nemohou být v sebe “přeměněny” pouhou rotací molekuly D/L izomerie

27 Racemická směs = směs dvou optických antipodů (tj.D/L izomery) o téže koncentraci, tj. nestáčí rovinu polarizovaného světla D/L izomerie L-glyceraldehydD-glyceraldehyd

28 Příklady L- AA D-AA  -alanin  -alanin    

29 Aminokyseliny V přírodě se setkáváme s L–  i D–aminokyselinami V proteinech jsou především L–  –aminokyseliny D-aminokyseliny v některých proteinech exotických organismů, a hojně v buněčných stěnách bakterií (peptidoglykany) Lysine

30 AA – další funkce Přes 150 AMK (volné nebo vázané), které se nikdy nevyskytují v proteinech. D-konfigurační řada AA (D-glutamová kys. V bakteriáln í ch buněčných stěnách, D-serin jako neurotransmiter) Prekurzory/intermediáty metabolismu (citrulin a ornithin – intermediáty tvorby močoviny,  -alanin – prekuzor pro syntézu koenzymu A)

31 Struktura proteinů Lineární řetězec složený z AA vázaných kovalentní peptidovou vazbou Na výsledné struktuře proteinů se uplatňují především nekovalentní interakce PRIMÁRNÍ - kovalentní struktura proteinu SEKUNDÁRNÍ- nekovalentní interakce TERCIÁLNÍ= nativní konformace KVARTÉRNÍ

32 Primární struktura = sekvence/sled AA spojených peptidovou vazbou Základ specifičnosti každého proteinu. Obsahuje informaci pro tvorbu tzv. vyšších struktur proteinu (sekundární, terciární a kvartérní), pro realizaci nadmolekulárních struktur a pro biologickou funkci.

33 Vyšší strukturní úrovně SEKUNDÁRNÍ TERCIÁRNÍ KVARTÉRNÍ uplatnění nekovalentních interakcí nezbytné pro funkci proteinu

34 Nekovalentní interakce určují celkový tvar a konformaci iontové vazby vodíkové vazby interakce polárních skupin s vodou (hydratace) hydrofobní interakce Van der Waalsovy interakce

35 Sekundární struktura = lokální 3D/prostorové uspořádání polypeptidového řetězce podílejí se hl. vodíkové vazby – poměrně stabilní struktura Elementy sekundární struktury  -helix (šroubovice)  -strutura (skládaný list)  -otáčka

36 Sekundární struktura  -helix (= šroubovice) – základem jsou vodíkové vazby mezi CO- a NH- skupinami peptidových vazeb polypeptidového řetězce Na 1 otáčku přpadá 3,6 zbytku AA Převažují u fibrilárních proteinů (  -keratiny, 75% myoglobin) Učastní se všechny AA kromě prolinu Pravotočivá šroubovice (v proteinech) Levotočivá šroubovice

37 Sekundární struktura  -struktura (= skládaný list) – základem jsou vodíkové vazby mezi CO- a NH- skupinami peptidových vazeb 2 různých polypeptidových řetězců paralelní antiparalelní

38 Sekundární struktura  -otáčka = vodíková vazba mezi CO-skupinou jedné peptidové vazby a NH-skupinou v pořadí třetí peptidové vazby stejného řetězce Stabilizuje polypeptidový řetězec jako antiparalelní  -strukturu

39  -helix  -struktura

40 Terciární struktura = 3D struktura polypeptidu Podle celkového uspořádání řetězců rozlišujeme 2 hlavní typy: Globulární proteiny (biologické fce.) Fibrilární proteiny (mechanická fce.) keratin, fibroin, kolagen

41 Kvartérní struktura = nekovalentní asociace polypeptidových podjednotek do multipodjednotkové molekuly molekula polypeptidu složená z více řetězců ALE chová se jako 1 molekula nemají ji všechny proteiny Jednotlivé polypeptidové řetězce oligomerního proteinu = protomery nebo monomery

42 Kvartérní struktura dimer ze dvou identických podjednotek

43 tetramer ze čtyř identických podjednotek

44 Struktura proteinů

45 Interakce AA_nekovalentní

46 Interakce AA_kovalentní

47 Disulfidický můstek – oxidace cysteinu na cystin

48 Sbalování proteinů Sbalení primární struktury do nativní konformace spontánní (většinou) pomoc chaperonů Chaperony nejsou součástí výsledného proteinu Usnadňují a zrychlují sbalení Soudkovité multipodjednotkové proteinové útvary, pro svou funkci vyžadují ATP Nezmění samotnou nativní konformaci, jen chrání protein před špatným/nefunkčním sbalením

49 Denaturace bílkovin Zborcení nativní struktury proteinu – porušení nekovalentních interakcí faktory teplota chemikálie pH iontová síla typy reverzibilní ireverzibilní

50 Denaturace bílkovin

51 Složené proteiny Glykoproteiny – obsahují kovalentně vázanou sacharidovou složku Glykoproteiny s N-glykosidově vázaným kratším oligosacharidovým řetězcem (přes amidový dusík Asn) Glykoproteiny s O-glykosidově vázaným kratším oligosacharidovým řetězcem (přes OH skupinu Ser nebo Thr) Proteoglykany – obsahují molekuly glykosaminoglykanů (v pojivech) Kolagen – D-galaktosa nebo disacharid D-galaktosa + D-glukosa

52 Složené proteiny Fosfoproteiny – často depotní funkce, kovalentně vázaná kyselina fosforečná (OH skupina Ser a Thr) Fosvatin – žloutek, Kasein - mléko Metaloproteiny – komplexy s těžkými kovy Depotní prot. – ferritin Transport. prot. – transferrin (Fe), ceruloplasmin (Cu) Enzymy – xantinoxidáza (Mo), pyruvátdekarboxyláza (Mn), karboxypeptidáza (Zn) Hemoproteiny – hem (Fe v komplexu s porfyrinem) – přřenašeče kyslíku, cytochromy, hemové enzymy

53 Metabolismus bílkovin _odbourávání

54 Metabolismus bílkovin po přijetí potravy – endo- a exo-peptidázy hydrolyticky štěpí AA na směs různě dlouhých peptidů n. pepsin v žaludku, trypsin v pankreatické šťávě Další enzymy: elastasa, C-peptidasa, N-peptidasa, dipeptidasa

55 Metabolismus bílkovin Transaminace = reakce mezi  -ketokyselinou a  -aminokyselinou za účasti enzymu transamináza Takto je syntetizována většina neesenciálních aminokyselin

56 Transaminace

57 Metabolismus bílkovin _odbourávání

58 Vyloučení dusíku Rostliny – nevylučují NH 3 (ukládají N ve formě toxinů) Živočichové Amonotelní – NH3 - vodní živočichové Urikotelní – kys. močová - vejcorodí Ureotelní – močovina – placentálové (tvorba močoviny - ornitinový cyklus) Přibližně 25 – 35 g bílkovin se v lidském těle denně přemění na močovinu.

59 KONTROLNÍ OTÁZKY

60 1. Vzorec aminokyseliny je? a) CHO b) COOH c) CHO H C-OH H-C-NH 2 HC-OH CH 2 OH CH 2 OH HC-OH CH 2 OH

61 2. Peptidová vazba je … ? a) Kovalentní interakce mezi amino skupinou a –SH skupinou cysteinu b) Kovalentní interakce mezi amino- a karboxy skupinou aminokyselin c) Nekovalentní interakce

62 3. Jaký je výsledný náboj aminokyseliny…? a) Kladný, protože má ve své molekule NH 3 + skupinu b) záporný, protože má ve své molekule COO - skupinu c) Nulový, protože má ve své molekule NH 3 + skupinu i COO - skupinu d) Záleží na pH roztoku

63 4. Aminokyseliny…? a) Se účastní vzniku peptidů a proteinů b) Se podílejí na signalizaci c) Existují pouze jako  -aminokyseliny d) Mění svůj náboj podle pH roztoku ve kterém se vyskytují e) Jsou monomery pro tvorbu nukleových kyselin

64 5. Vyšší strukturní uspořádání…? a) Je určeno především nekovalentními interakcemi mezi postranními řetězci aminokyselin b) Se nazývá “nativní konformace” c) Může být narušeno tepelným působením d) i budoucí funkce proteinu je zakódováno již v primárním uspořádání e) Není nutné pro správnou funkci proteinu

65 6. Primární struktura proteinů je určena…? a) Kovalentní interakcí mezi cysteiny b) Pořadím aminokyselin c) Pořadím nukleotidů v DNA daného genu, který kóduje daný protein

66 DĚKUJI ZA POZORNOST


Stáhnout ppt "AMINOKYSELINY PROTEINY Ivana Tichá Ústav biochemie a experimentální onkologie, 1.LF UK."

Podobné prezentace


Reklamy Google