PROTEINY Řec. „proteios“=prvořadý Sloučeniny polypeptidového charakteru, které se nalézají ve tkáních všech živých organizmů syntéza: Rostliny + některé mikrorganizmy  CO 2, H 2 O, N- anorganické sloučeniny Živočichové  neschopnost syntézy de novo

Funkce proteinů

Struktura proteinů primární struktura struktury vyšších řádů tj. sekundární, terciární a kvartérní- Nekovalentní interakce uplatňující se v proteinech: iontové vazby vodíkové vazby interakce polárních skupin s vodou (hydratace) hydrofobní interakce

Sbalování proteinu = folding proces, kterým se vytváří sekundární a terciární struktura proteinu se označuje jako sbalování proteinu = folding

Proteiny tepelného šoku = HSP =Hsp = hsp = heat shock proteins HSP 70 a HSP 60

PRIMÁRNÍ STRUKTURA PROTEINŮ je určena pořadím (sekvencí) jednotlivých aminokyselin v peptidových řetězcích proteinů a kovalentními vazbami mezi nimi - peptidová vazba - příčné vazby = vedlejší vazby 1) disulfidové vazby- proteindisulfidizomerasa = PDI

2) esterové vazby 3) amidové vazby sekvence aminokyselin v peptidovém řetězci je determinována (určena) geneticky – tj. genetickou informací obsaženou ve strukturních genech v primární struktuře proteinu je pak obsažena informace, podle které se tvoří sekundární, terciární a kvartérní struktura a realizuje se tak biologická funkce

SEKUNDÁRNÍ STRUKTURA PROTEINŮ pro její vznik je rozhodující zejména tvorba vodíkových vazeb mezi –CO- a –NH- skupinami peptidových vazeb rozlišujeme 3 základní typy sekundárních struktur: 1) pravidelné sekundární struktury = periodicky uspořádané – náleží tam: a) helikální struktury b) beta struktury 2) nepravidelné sekundární struktury 3) ohybové sekundární struktury

Pravidelné sekundární struktury Helikální struktury číselné symbolika (Bragg) ve tvaru n m, kde: n = počet zbytků aminokyselin na jednu obrátku helixu m = počet atomů v kruhu, včetně vodíkových atomů tvořících vodíkové vazby na základě této symboliky rozlišujeme 3 typy helixů: 1) helix 3,6 13 =  - helix 2) helix ) helix 4,4 16 =  - helix

Helix 3,6 13 =  - helix  je pravotočivý torzní úhly:  = -57°,  = - 47° n = 3,6 zbytků aminokyselin na jednu obrátku p (výška závitu) = 0,54 nm vzdálenost jednoho C  od druhého je 0,15 nm na jeden závit připadá průměrně 0,54 nm   - helix lze promítnout do válce o šířce 1 nm

 helix 3,6 13 =  - helix – a)  helix 3 10 – b)  helix 4,4 16 =  - helix – c)

Beta struktury  -skládaný list =  -hřeben =  -sheet =  -pleated sheet

 orientace poskládaných řetězců může být: 1)antiparalelní 2)paralelní (3) smíšená = mixed)

spojení mezi částmi polypetidového řetězce tvořícího skládaný list se realizuje: 1) pomocí tzv. vlásenky = vlásenkové struktury = hairpin (běžně) 2) pravotočivým příčným spojením (běžně) = right-handed crossover 3) levotočivým příčným spojením (vzácně) = left-handed crossover Nepravidelné sekundární struktury  náhodné klubko = random coil

Ohybové sekundární struktury 2)  - otáčka =  - smyčka 1)  -otáčka =  -otočka = reverzní smyčka =  -turn =  - bend

Supersekundární struktury = suprasekundární struktury proteinů = motivy A= four helix bundle, B= hairpin struktura, C= struktura řeckého klíče D= jelly roll motiv, E=  -sandwich, F=  -barrel, G=  /  barrel

TERCIÁRNÍ STRUKTURA BÍLKOVIN Domény (A)-doména cytochromu b, (B)-doména laktátdehydrogenasy, (C)-doména L řetězce Ig

KVARTÉRNÍ STRUKTURA PROTEINŮ  oligomerní proteiny  protomery = monomery vazba mezi podjednotkami :

Hierarchie prostorových struktur proteinových molekul

INTRACELULÁRNÍ PROTEOLYTICKÉ MECHANISMY Proteazomy

Schéma cyklu ubikvitinu Ubikvitin

FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI PROTEINŮ

IZOLACE PROTEINŮ Závislost rozpustnosti proteinů na koncentraci solí. koncentrace solí v roztoku se vyjadřuje jako iontová síla (I) I = 1/2  c i Z i 2 c i = molární koncentrace daného iontu Z i = náboj daného iontu při vysokých iontových silách rozpustnost proteinů klesá  tento jev se označuje jako vysolování proteinů

DENATURACE PROTEINŮ

KLASIFIKACE BÍLKOVIN Jednoduché bílkoviny Sérumglobuliny Tkáňové globuliny: myozin GLOBULINY ALBUMINY SérumalbuminyTkáňové albuminy

Fibrinogen molekula se skládá ze tří párů nestejných, ale homologních bílkovinných řetězců: (A  aa, B  aa,  aa) fibrilární oblast molekuly je tvořena třemi vzájemně se ovíjejícími  -helixy (coiled-coil) terminální části molekuly jsou globulární

SKLEROPROTEINY Kolagen

KERATIN

FIBROIN

MYOGLOBIN

HEMOGLOBIN HbA-  2  2 HbA 2 -  2  2 HbF -  2  2 HbS-  2  2 S =  2 S

Srpkovitá anémie

hemoglobin jeví charakteristické absorpční pásy v oblasti VIS (Hb 555 nm= max., HbO a 576 nm = max) Fyzikální vlastnosti hemoglobinu