PROTEINY © Biochemický ústav LF MU 2009 - (H.P.)

proteiny peptidy aminokyseliny

Aminokyseliny

Charakteristika • základní stavební jednotky proteinů • geneticky kódované • 20 základních aminokyselin

a-aminokyselina

L-aminokyselina D - aminokyselina L - aminokyselina

Rozdělení aminokyselin (AK) • počet karboxylových skupin • počet aminoskupin • postranní řetězec

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

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

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 Prolin: vysoký obsah v kolagenu Methionin: účast při syntéze např. adrenalinu (donor methylu)

AK s polárním postranním řetězcem (Ser, Thr, Asn, Gln, Tyr, Cys) Serin Ser Asparagin Asn Tyrosin Tyr Glutamin Gln Cystein Cys Threonin Thr

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)

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

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)

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

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

Vlastnosti aminokyselin • polární krystalické látky • rozpustné ve vodě • amfoterní charakter - COOH - NH2

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

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)

peptidy aminokyseliny

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

Peptidová vazba + + H2O

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

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

- ochrana organismu před oxidačním stresem Glutathion - ochrana organismu před oxidačním stresem glutathionperoxidasa 2 GSH + H2O2 G-S-S-G + 2 H2O Regenerace GSSG - glutathionreduktasa Významný redukční prostředek a antioxidant v buňce

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)

proteiny peptidy aminokyseliny

Charakteristika • biopolymery (  50 AMK ) • proteosyntéza • charakteristická struktura • prostorové uspořádání

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

Struktura proteinů popisována na více úrovních • primární • sekundární • terciární • kvartérní

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

Sekundární struktura prostorové uspořádání atomů v hlavním řetězci Pravidelná sekundární struktura: a-helix b-struktura Další typy sekundární struktury: ohybové nepravidelné

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

- struktura • jednořetězový b-hřeben • skládaný list vodíkové vazby antiparalelní paralelní vodíkové vazby postranní řetězce vně

Terciární struktura Prostorové uspořádání všech atomů bílkoviny nativní konformace domény myoglobin

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

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

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

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

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

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,