PROTEINY Biochemick stav LF MU 2013 H P

PROTEINY © Biochemický ústav LF MU 2013 - (H. P. ) 1

proteiny peptidy aminokyseliny 2

Aminokyseliny 3

Charakteristika • základní stavební jednotky proteinů • geneticky kódované • 20 základních aminokyselin 4

a-aminokyselina 5

L-aminokyselina D - aminokyselina L - aminokyselina 6

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

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

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

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 10

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

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) 12

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

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) 14

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

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 16

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

Ionizace aminokyselin + + - - Isoelektrický bod ( p. I) : hodnota p. H prostředí, při kterém se aminokyselina chová jako elektroneutrální 18

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) 19

peptidy aminokyseliny 20

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

Peptidová vazba + + H 2 O 22

23

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

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

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

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) 27

proteiny peptidy aminokyseliny 28

Charakteristika • biopolymery ( 50 AMK ) • proteosyntéza • charakteristická struktura • prostorové uspořádání 29

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 30

Struktura proteinů popisována na více úrovních • primární • sekundární • terciární • kvartérní 31

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

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

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

b- struktura • jednořetězový b-hřeben • skládaný list vodíkové vazby postranní řetězce vně antiparalelní 35

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

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

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

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 39

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

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

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