Přednášky z biochemie Přednášející: Mgr. Irena Šlamborová, Ph.D.

Prezentace na téma: "Přednášky z biochemie Přednášející: Mgr. Irena Šlamborová, Ph.D."— Transkript prezentace:

1 Přednášky z biochemie Přednášející: Mgr. Irena Šlamborová, Ph.D.
Tel

2 LITERATURA Ferenčík, M., Škárka, B.: Biochémia, 1.vyd. Bratislava: Slovak Academic Press s.r.o Vodrážka, Z.: Biochemie, 1.vyd. Praha: Academia, 1996. Vodrážka, Z., Rauch,P., Káš, J.: Enzymologie. Praha, VŠCHT, 1998.

3 LITERATURA Elliot, W.H., Elliot, D.C.: Biochemistry and Molecular Biology, Oxford: University press, 2001. Kalous, V., Pavlíček, Z.: Biofyzikální chemie, Praha, SNTL, 1980.

4 HISTORICKÉ MEZNÍKY BIOCHEMIE
1770 – izolace glycerolu, kys. citrónové a mléčné (Scheele, Rouelle)‏ 1783 – Spalanzani – trávení je chemický proces 1806 – izolace první aminokyseliny (Asp) – Vanquelin 1833 – izolace prvního enzymu – amylasy - Payen

5 1869 – objev DNA – Miescher 1893 – enzymy jsou katalyzátory – Ostwald 1905 – izolace prvního koenzymu NAD - Lynenova spirála 1937 – Krebsův cyklus 1969 – první syntéza enzymu Rnasy – Merrifield, Denkenwater 1953 – první sekvence insulinu - Sanger - struktura DNA – Watson, Crick, Vilkinson 1970 – první syntézy genů 1971 – model struktury biologické membrány

6 ROZDĚLENÍ BIOCHEMIE Statická biochemie 1. Proteiny 2. Lipidy
3. Sacharidy 4. Enzymy 5. Biologická membrána 6. Alkaloidy a isoprenoidy

7 Dynamická biochemie 1. Proteosyntéza, biodegradace 2. Glykolýza 3. Lynnenova spirála 4. Citrátový cyklus 5. Dýchací řetězec 6. Ornitinový (močovinový) cyklus

8 OTÁZKY, NA KTERÉ BIOCHEMIE ODPOVÍDÁ
1. Z jakých látek jsou organismy složeny? 2. Jak tyto látky vznikají, jak zanikají, jaké jsou meziprodukty těchto reakcí? 3. Jak tyto změny souvisejí z fyziologickými funkcemi organismu? 4. Jak jsou tyto pochody v organismu uspořádány a řízeny?

9 METODY BIOCHEMIE 1. Chromatografie, elektroforéza, IEF
2. Centrifugační a ultracentrifugační m. 3. Optické – mikroskopie – rastrovací, konfokální, elektronová mikroskopie, spektrofotometrie, IČ 4. Imunohistochemické metody

10 PROTEINY - přítomny ve všech buňkách - podíl proteinů až 80%
- živočichové – příjem potravou - chemické složení: 50% C, 24% O, 18% N, 6% H, síra a další prvky - vlastnosti : dle funkce, kterou v organismu zastávají (rozpustnost ve vodě, odolnost vůči fyzikálním a chemickým vlivům)‏

11 FUNKCE PROTEINŮ Stavební
- nerozpustné ve vodě (vláknité), tvoří základ extracelulárních struktur kolageny, elastiny, keratiny, fibroin 2. Transportní hemoglobin, myoblobin, feritin

12 3. Proteiny zajišťující pohyb
- přeměna chemické energie na mechanickou práci myosin, aktin, tropomyosin, troponin 4. Katalytické, řídící a regulační funkce - enzymy, bílkovinné hormony 5. Obranné funkce - imunoglobuliny

13 STAVBA PROTEINŮ Aminokyseliny
- substituční deriváty karboxylových kyselin - více než 300 AK - pouze 20 AK – proteinogenní AK - 2 optické izomery – L- a D-, proteinogenní výhradně L- izomery

14 STRUKTURA AMINOKYSELIN

15

16 ROZDĚLENÍ AK Cys, Tyr, Ala, Ser, Pro, Gly, Glu, Asp, Trp
NEESENCIÁLNÍ AK (postradatelné)‏ Cys, Tyr, Ala, Ser, Pro, Gly, Glu, Asp, Trp ESENCIÁLNÍ AK (nepostradatelné)‏ Val, Leu, Ile, Thr, Trp, Met, Lys u malých dětí ještě: His a Arg

17 BIOLOGICKÁ HODNOTA O biologické hodnotě bílkovin rozhoduje obsah esenciálních aminokyselin.

18

19 VZIK PEPTIDICKÉ VAZBY

20

21 Dipeptid Gly-Ala

22 Gly-Ala

23 PEPTIDY Chemickou povahou – amidy kyselin 2 AK – dipeptid
3 AK – tripeptid n AK – polypeptid – polypeptidický řetězec Charakteristika peptidu : POČET a POŘADÍ AK v řetězci Prodlužování polypeptidického řetězce – proteiny – jejich molekuly jsou tvořeny sty až tisíci AK zbytků

24 IZOLACE BÍLKOVIN A) chemické metody: - izoelektrické - vysolovací
- srážení org. rozpouštědly - tvorba rozpustných bílkovin Tyto metody nevedou k získání čistých bílkovin, pouze příprava surových preparátů.

25 IZOLACE BÍLKOVIN B) fyzikální metody
- chromatografie (papírová – Whatman, na pevném nosiči – Al folie, na skle – mikrocelulóza, sloupcová – dle náplně, kapalinová ch.)‏ elektroforéza separační a identifikační metody – rozdílné molekulové hmotnosti.

26 STRUKTURA BÍLKOVIN Primární struktura
Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys = HMGL Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys = patol. HMGL Srpkovitá anémie.

27 Primární struktura

28 STRUKTURA BÍLKOVIN 2. Sekundární struktura
Polypeptidický řetězec uspořádán do: formy skládaného listu papíru formy alfa-helix (šroubovice)‏ 3. Terciální struktura fibrilární struktura (tvar vlákna)‏ globulární struktura (tvar klubíčka)‏

29 Sekundární struktura

30 Terciální struktura – globulární

31 Terciální struktura - fibrilární

32 STRUKTURA BÍLKOVIN 4. Kvarterní struktura
vzájemné prostorové uspořádání polypeptidických řetězců Výskyt: enzymy, HMGL, MYOGL, další bílkoviny.

33 Kvarterní struktura - HMGL

34

35 VAZBY V PROTEINECH 1. Peptidická vazba

36 2. Disulfidická vazba Cystein, Cystin, Methionin

37 3. Vodíková vazba spojuje polypeptidické řetězce

38 4. Iontové vazby souvislost s pH

39 ČAPERONY Pomocné molekulární proteiny – ČAPERONY – tzv. stresové proteiny – stresové podmínky. - regulační fce - účast v normálních fyziologických procesech buňky (b. cyklus, diferenciace, hormonální regulace…)‏ Význam: pomáhají nově vzniklým proteinům správně uspořádat a sestavit jejich sekundární a terciální struktury. - nejlépe prozkoumané: A) proteiny teplotního šoku (heat shock proteins – HSP)‏ B) proteiny regulované glukózou

40 ROZDĚLENÍ PROTEINŮ 1. Jednoduché proteiny
a) skleroproteiny (fibrilární) – nerozpustné ve vodě FIBROIN, KOLAGEN, KERATIN b) sferoproteiny (globulární) - rozpustné ve vodě HISTONY, ALBUMINY, GLOBULINY, MÉČNÉ PROTEINY - KASEIN LAKTALBUMINY

41 FIBROIN

42 KERATIN

43 KOLAGEN

44 HISTONY

45 ALBUMIN

46 GLOBULINY

47 KASEIN

48 ROZDĚLENÍ PROTEINŮ 2. Složené proteiny METALOPROTEINY LIPOPROTEINY
NUKLEOPROTEINY GLYKOPROTEINY CHROMOPROTEINY PROTEINY KREVNÍ PLASMY HEMOGLOBIN MYOGLOBIN

49 ESENCIÁLNÍ AMINOKYSELINY
Histidin (His)‏ - výchozí látka nervového přenašeče histaminu a dipeptidů - tvoří katalytické skupiny v aktivních centrech enzymů Isoleucin (Ile)‏ - součást svalů – krytí zvýšené energetické potřeby - ochrana svalů před jejich vlastním odbouráváním

50 Leucin (Leu)‏ - součást svalů – viz Ile - výchozí látka enkefalinu (snižuje bolest obdobně jako endorfiny)‏ - výchozí látka k syntéze nervových přenašečů - urychluje hojení pokožky a zlomenin kostí

51 stimuluje tvorbu kolagenu, chrupavek a pojiv
Lysin (Lys)‏ stimuluje tvorbu kolagenu, chrupavek a pojiv nízké hladiny Lys brzdí proteosyntézu ve svalech a pojivových tkáních Methionin (Met)‏ výchozí látka pro Cys, AK spouštějící proteosyntézu zvyšuje celkový cholesterol a LDL cholesterol

52 Fenylalanin (Phe)‏ zlepšuje náladu, bdělost, zvyšuje hladinu enkefalinu léčba depresí terapie bolesti hlavní látka pro syntézu kolagenu zvýšení chuti Threonin (Thr)‏ složka kolagenu nedostatek – ukládání tuků v hepatocytech posiluje imunitní systém

53 Tryptofan (Trp)‏ - výchozí látka nervového přenašeče serotoninu (uklidňující funkce)‏ léčba nespavosti, stresu, úzkostí a deprese Valin (Val)‏ ovlivňuje absorpci některých nervových přenašečů v mozku D-Val je součástí molekuly penicilinu

54 Podmíněně esenciální AK
Tyrosin (Tyr)‏ - prekurzor katecholaminů ( dopamin, adreanlin, nordadrenalin)‏

55 NEESENCIÁLNÍ AK Gylcin (Gly)‏
nutný k syntéze proteinů, purinů, porfyrinů, kreatininu součástí kolagenu, hedvábí a ovčí vlny působí jako tzv. dodatkový neurotransmiter