Struktura a vlastnosti bílkovin. Důležité bílkoviny

Primární struktura Sled AMK zbytků Souvisí s biologickou funkcí, specifické pořadí zakódováno v DNA Zápis od N konce k C konci Poprvé zjištěno u inzulínu, dnes RTG krystalografie Cytochrom c slouží k přenosu elektronů, u člka 105 AMK, o kolik se liší: Šimpanz 0, osel 1, králík 9, pes 12, slepice 13, želva 15, skokan 18, masařka 27, mol 31, droždí 45, pšenice 43 Záměna AMK – mutace může být nebezpečná, části molekul bílkovin nedůležité, ale části velmi důležité, podobné organismy podobné AMK

Význam sekvence aminokyselin v bílkovinách Primární struktura podmiňuji biologickou funkci bílkovin. Například pokud zaměníme kyselinu glutamovou za valín v malé molekule hemoglobinu vznikne patologický hemoglobin s, který se vyskytuje u lidí trpících srpkovitou anémií.  normální hemoglobin    Leu - Thr - Pro - Glu - Lys - ... hemoglobin S                 Leu - Thr - Pro - Val - Lys - ...

SRPKOVITÁ ANÉMIE Glu  Val

Sekundární struktura Sbalení řetězce, stabilizace Prostorová orientace 2 následujících peptidových vazeb Existují α – helix, β – list a ohyby

nejběžnější šroubovice 3,6 AMK/1 závit R ven Vodíkové můstky α – helix nejběžnější šroubovice 3,6 AMK/1 závit R ven Vodíkové můstky Ruší prolin (nemá H) Nepravidelné Hojné v proteinech buněčných membrán (transportní, receptory).

Skládaný list (beta list) Stabilizace vodíkovými vazbami jen mezi různými řetězci

Terciární struktura Prostorové uspořádání makromolekuly jako celku Fibrilární, globulární tvar Stabilizace vodíkovými můstky, disulfidovými můstky, iontovými a hydrofóbními interakcemi Dána primární strukturou

Myoglobin

Kvartérní struktura Vzájemná orientace bílkovinných vláken vůči sobě (jen pokud bílkovina z několika řetězců) Kovalentní charakter sil

Hemoglobin – 4 jednotky

Rentgenová krystalografie Studium struktury bílkovin Difrakce rentgenového záření na krystalech Ohyb záření – podobné rozměry jako obal, difrakční skvrny Nutné protein krystalizovat a připravit na ohyb

albumin kolagen

Vlastnosti bílkovin Denaturace Hnití Koagulace Rozrušení prostorového uspořádání teplo, alkálie, kyselina, záření soli Ztráta biologických funkcí Reverzibilní, ireverzibilní Q, pH, t Význam – sterilizace, strava Hnití mikrobiální rozklad, vznik zapáchajících produktů Koagulace Srážení bílkovin z roztoku, ireverzibilní denaturace, například teplem

Vlastnosti bílkovin Rozpustnost Dialýza Elektroforéza Různá, fce tvaru, funkčních skupin, pH Bílek, krevní plazma x bílkoviny vlasů, nehtů Dialýza Dělení bílkovin od solí za použití membrán malé póry nepropustí bílkoviny Elektroforéza Dělení v elektrickém poli dle izoelektrického bodu Hydrolýza – štěpení na AMK, kyselá, zásaditá, enzymatická

Přehled bílkovin A) jednoduché B) složené 1) fibrilární, vláknité, skleroproteiny (skleros = řecky pevný, tuhý) – vláknitá struktura, stavební materiál, podpůrné tkáně 2) globulární bílkoviny, sferoproteiny (řec. sfaira = koule) – v krevním séru, bílku

Kolageny Kůže, šlachy, kosti, zuby, chrupavky, cévy, Pojivová a podpůrná tkáň, vaziva, potravinové doplňky Nejčastější bílkovina (1/3) (27 typů kolagenů) Pro tvorbu nutný vitamín C – kurděje Hydrolýza – varem v želatinu – lepkavý roztok, sušením klih – lepidlo (colagené = řecky klihodárný)

Kolagen Struktura trojité šroubovice z 3 helixů, mezi vlákna fosforečnan vápenatý Až 1/3 prolinu a 1/3 glycinu, hydroxyprolin

Elastin Hlavní extracelulární proteinová vlákna (s kolagenem) Plíce, tepny, cévy Pružné, struktura nahodilého klubka

Keratin (rohovina) Vlasy, nehty, peří, vlna, kopyta, srst, želvovina Vrchní vrstva epidermu Tvrdý, nerozpustný (Cys , - S – S - ) Dříve stransport léčiv Bobtnáním – prodloužení o 1 až 2 %

Vlasy Vlasy - především keratin. Chemické vazby spojují atomy síry jedné proteinové molekuly s atomy síry vedlejší molekuly, tyto chemické můstky drží molekuly keratinu ve struktuře, která dává každému vlasu jeho charakteristický tvar. Vodová – tvarování vodou, vytvoření vodíkových vazeb, dlouho nevydrží Trvalá – natočení vlasů na natáčky, provlhčení chemickou látkou - redukce, rušení disulfidových vazeb, tvarování, poté nanesení na vlasy ustalovače, které vytvoří nové spoje. Oxidace – ustálení, nový tvar, nové disulfidické vazby.

Keratin

Myosin Ve svalech, hojně zastoupený (40 % m svalů) Strukturní role, katalyzuje štěpení ATP Silná vlákna + myosinová hlavička – globulární, posuv po aktinu

Myosin a aktin

Globulární bílkoviny Albuminy rozpustné ve vodě a v zředěných roztocích Globuliny – rozpustné ve zředěných roztocích, ne ve vodě Mléko, bílek, krevní sérum

Histony – v buněčných jádrech, zásadité (vazba na NK)

Fibrinogen rozpustný, v krvi, při srážení na fibrin (pletivo)

Složené bílkoviny Metaloproteiny ferritin hemoglobin, myoglobin cytochromy, například ferritin – přenos elektronů ferritin

Hemoglobin

Lipoproteiny složka buněčných membrán, přenos lipidů v krvi LDL

Nukleoproteiny Fosfoproteiny Glykoproteiny Ribosom – protein + r-RNA, elektrostatická vazba na bazické bílkoviny Fosfoproteiny Kasein (kyselina fosforečná esterově na OH serinu) V mléce, zdroj P pro syntézu NK Glykoproteiny Sekret sliznic, chrupavky

Procvičování Je uvedené uspořádání L, nebo D?

Charakterizujte strukturu bílkovin. Které vazby se podílejí na strukturách? Co je denaturace? Zůstává zachována primární struktura (terciární struktura)? Kde tento děj používáme? Které látky ji způsobují? Jakou strukturu má hemoglobin? Jaký tvar může mít terciární struktura? Jaké jsou důkazové reakce bílkovin?