1 PROTEINY © Biochemický ústav LF MU (H.P.)

2 aminokyseliny peptidy proteiny

3 Aminokyseliny

4 Charakteristika základní stavební jednotky proteinů geneticky kódované 20 základních aminokyselin

5  -aminokyselina

6 L-aminokyselina D - aminokyselina L - aminokyselina

7 Rozdělení aminokyselin (AK) počet karboxylových skupin počet  aminoskupin postranní řetězec

8 Rozdělení aminokyselin (dle postranního řetězce) postranní řetězec nepolární polární, nedisociovaný s bazickými skupinami s kyselými skupinami

9 AK s nepolárním postranním řetězcem (Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Phe, Pro, Trp, Met) Glycin Gly Alanin Ala Valin Val Leucin Leu Isoleucin Ile Fenylalanin Phe Prolin Pro Tryptofan Trp Methionin Met

10 AK s nepolárním postranním řetězcem (Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Phe, Pro, Trp, Met) Glycin: vysoký obsah v kolagenu Alanin: účast při transaminačních reakcích Valin, Leucin, Isoleucin : zvyšování hydrofobicity bílkovin esenciální AK Fenylalanin: esenciální AK vznik fenetylaminu (deriváty-efedrin,….) Tryptofan: prekurzor serotoninu, melatoninu esenciální AK Prolin: vysoký obsah v kolagenu Methionin: účast při syntéze např. adrenalinu (donor methylu) esenciální AK

11 AK s polárním postranním řetězcem (Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Cys) Serin Ser Threonin Thr Asparagin AsnTyrosin Tyr Glutamin GlnCystein Cys

12 AK s polárním postranním řetězcem (Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Cys) Serin: účast při fosforylaci proteinů (regulace metabolismu) součást fosfolipidů Threonin:účast při fosforylaci proteinů (regulace metabolismu) esenciální AK Asparagin: účast při biochemických syntézách (donor aminoskupiny) Glutamin: účast při biochemických syntézách (donor aminoskupiny) Tyrosin: prekursor např. adrenalinu, noradrenalinu, melatoninu, hormonů štítné žlázy Cystein: součást např. glutathionu vznik cystinu (tvorba „disulfidových můstků“ v proteinech)

13 AK s bazickými skupinami – bazické AK (Lys, Arg, His) Histidin HisLysin Lys Arginin Arg

14 AK s bazickými skupinami – bazické AK (Lys, Arg, His) Lysin: součást kolagenu Arginin: součást ureosyntetického cyklu (tvorba močoviny) zdroj NO Histidin: pufrační schopnosti bílkovin histamin (alergické reakce)

15 AK s kyselými skupinami – kyselé AK (Asp, Glu) Asparagová kyselina Asp Glutamová kyselina Glu

16 AK s kyselými skupinami – kyselé AK (Asp, Glu) Asparagová kyselina: význam při tvorbě solných můstků transaminační reakce Glutamová kyselina: tvorba GABA význam při tvorbě solných můstků transaminační reakce

17 Vlastnosti aminokyselin polární krystalické látky rozpustné ve vodě amfoterní charakter - COOH - NH 2

18 Ionizace aminokyselin Isoelektrický bod ( pI) : hodnota pH prostředí, při kterém se aminokyselina chová jako elektroneutrální

19 20 kódovaných aminokyselin Gly, Ala, Val, Leu, Ileu, Ser, Thr, Cys, Met, Asp, Glu, Asn, Gln, Lys, Arg, Phe, Tyr, His, Trp, Pro 21.AMK - selenocystein Esenciální (nepostradatelné) aminokyseliny Val, Leu, Ileu, Phe, Trp, Thr, Met, Lys, His (Arg)

20 aminokyseliny peptidy

21 Charakteristika vznik z aminokyselin peptidová vazba počet aminokyselinových zbytků 2 …  50

22 Peptidová vazba + + H 2 O

23

24 Alanylglycin Glycylalanin (Ala-Gly) (Gly-Ala) pojmenování začíná od N-konce a pokračuje k C -konci AMK zbytky =koncovka -yl poslední AMK s volným karboxylem = nezměněný název Názvy peptidů Systematický název Triviální názvy

25 Významné peptidy Glutathion (  -Glu-Cys-Gly) GSH antioxidant (GSH GSSG) udržuje -SH skupiny proteinů v redukovaném stavu chrání hemoglobin před oxidací detoxikace xenobiotik

26 Glutathion - ochrana organismu před oxidačním stresem 2 GSH + H 2 O 2 G-S-S-G + 2 H 2 O Regenerace GSSG - glutathionreduktasa Významný redukční prostředek a antioxidant v buňce glutathionperoxidasa

27 Významné peptidy hormony: thyroliberin TRH oxytocin vasopresin (antidiuretický hormon ADH) toxiny: amanitiny faloidiny muchomůrka zelená (Amanita phalloides) antibiotika: gramicidin S syntetické peptidy: aspartam (metylester aspartylfenylalaninu)

28 aminokyseliny peptidy proteiny

29 Charakteristika biopolymery (  AMK ) proteosyntéza charakteristická struktura prostorové uspořádání

30 Funkce strukturní buněčné struktury, svalové buňky extracelulární - kolagen metabolické enzymy (katalyzátory) transport látek přes membrány transportní bílkoviny nutriční úloha informační signální proteiny (obranný význam) imunoglobuliny receptorové bílkoviny

31 Struktura proteinů popisována na více úrovních primární sekundární terciární kvartérní

32 Primární struktura pořadí AMK v řetězci začíná se od N-konce, pokračuje se k C-konci hlavní řetězec postranní řetězec

33 Sekundární struktura prostorové uspořádání atomů v hlavním řetězci Pravidelná sekundární struktura:  -helix  -struktura Další typy sekundární struktury: ohybové nepravidelné

34  -helix pravotočivá šroubovice 3,6 AMK na 1 závit vodíkové vazby postranní řetězce vně helixu

35  - struktura jednořetězový  -hřeben skládaný list antiparalelní paralelní vodíkové vazby postranní řetězce vně

36 Terciární struktura Prostorové uspořádání všech atomů bílkoviny domény nativní konformace myoglobin

37 počet a prostorové uspořádání podjednotek (řetězců) v bílkovinné molekule oligomery - obsahují 2 a více podjednotek (monomerů, řetězců) Kvartérní struktura hemoglobin

38 Vlastnosti bílkovin molekulárně koloidní roztok dialýza polyvalentní amfionty význam – elektroforéza proteinů (diagnostika, identifikace proteinů)

39 Denaturace ztráta biologických vlastností bílkoviny porušení nativní konformace bílkoviny primární struktura bez porušení vlivy: fyzikální - teplota, mechanický účinek, ultrazvuk chemické - kyseliny, zásady, ionty těžkých kovů

40 Rozdělení bílkovin Fibrilární (vláknité): nerozpustné ve vodě  -keratin (nehty, vlasy) kolagen (chrupavka) myosin (sval) Globulární: rozpustné ve vodě albumin Membránové Složené bílkoviny

41 Membránové bílkoviny - Integrální bílkoviny - Periferní bílkoviny Schema membrány cholesterol Periferní bílkovina Integrální bílkovina fosfolipid glykolipid Sacharidové zbytky

42 Složené bílkoviny Bílkovina + nebílkovinná složka Hemoproteiny: hem hemoglobin, myoglobin, cytochromy Metaloproteiny: atom kovu (Fe, Cu, Zn, Se) glutathionperoxidasa, ceruloplasmin Glykoproteiny: sacharidová složka (oligosasacharidy, mannosa, galaktosa,…) transferin, fibrinogen,