Biochemie I 2016/2017. Makromolekuly buňky. František Škanta

Transkript

1 Biochemie I 2016/2017 Makromolekuly buňky František Škanta

2 Makromolekuly buňky ukry Tuky Bílkoviny

3 ukry Jsou sladké Přehled strukturních forem sacharidů Monosacharidy Disacharidy Polysacharidy

4 Ketotriosa a aldotriosy

5 Stereoizomerie cukrů D- a L- izomery Epimery a anomery

6 D- a L- izomery zrcadlo = zrcadlové obrazy (enantiomery) významné jsou D-monosacharidy

8 Epimery = izomery cukrů lišící se polohou pouze jedné skupiny Man = 2-epimer Glc Gal = 4-epimer Glc 10

10 a anomery -D-Glc pouze cyklické formy -/ - = anomerní (poloacetalová) hydroxylová skupina -D-Glc při rozpouštění cukru ve vodě se ustanovuje rovnováha mezi anomery = mutarotace (optická otáčivost anomerů se liší)

11 V roztoku převládají monosacharidy cukrů v cyklické formě. Aldehydy tvoří poloacetalové, ketony poloketalové. Furan Pyran

12 Monosacharidy

13 D-Aldosy a D-Ketosy ( 3-6 )

14 Disacharidy

15 Syntéza -- kondenzace Štěpení -- hydrolýza

16 Volný anomerní (= poloacetalový) hydroxyl redukční účinky -Glc(1 4)Glc -Gal(1 4)Glc -Glc(1 2) - Fru

17 Polysacharidy omopolysacharidy eteropolysacharidy

18 omopolysacharidy

19 Zásobní polysacharidy

20 Uspořádání celulosy v buněčných stěnách rostlin hitin je polymer N-acetylglukosaminu 30

21 eteropolysacharidy

22 Buněčná stěna bakterií

23 Agarósa a agar

24 Glykosaminoglykany

25 Glykosaminoglykany aniontové polysacharidy S S S 3 N 3 hondroitin-6-sulfát Keratansulfát N 3 - S 3 eparin - NS 3 S Dermatansulfát N 3 yaluronát N 3 pakující se disacharidové jednotky obsahující glukosamin nebo galaktosamin. Vazbou na proteiny tvoří proteoglykany (složky PM a extracelulární matrix).

26 eteroglykosidy

27 Pektiny 300 až 1000 jednotek kyseliny galakturonové a jejího methylesteru spojených vazbou 1α 4

28 Funkce cukrů v organismu: krátkodobý zdroj energie (glukóza, fruktóza) zásobní látky (škrob, glykogen, inulin, pektiny) stavební materiál (celulóza, chitin, agar) složka jiných molekul (koenzymy, proteiny, NK)

29 ukr jako složka jiných biomolekul Báze 5 Báze P P - DNA Báze P Báze Báze Báze P P + P Reaktivní skupina N S N P - P N N N 2 N N - RNA - - -Merkaptoethylamin Koenzym A Pantothenát

30 Glykoproteiny Glykosidové vazby mezi proteiny a sacharidy. Vazby přes Asn (N-glykosidy), vazby přes Thr nebo Ser (-glykosidy). GlcNAc = N-acetylglukosamin. 2 Asn N Ser N 2 N 2 2 N 3 N 3 N-vázaný GlcNAc -vázaný GalNAc becně: N-glykosylace začíná v ER a pokračuje v Golgiho komplexu. -Glykosylace probíhá pouze v Golgiho komplexu.

32 Tuky Látky extrahovatelné organickými rozpouštědly Estery vyšších MK a alkoholu (glycerol aj.) Esterifikace Zásobní Strukturní

35 Syntéza triacylglycerolu 50

36 STRUKTURA LIPIDŮ

37 Značení uhlíkových atomů mastných kyselin n 2

38 Mastné kyseliny nositelky hydrofobních vlastností Palmitát (ionizovaná forma kyseliny palmitové) - leát (ionizovaná forma kyseliny olejové) -

39 Mastné kyseliny

42

45 Tři typy membránových lipidů Glycerolfosfolipidy Sfingolipidy Glykolipidy holesterol Glycerolfosfolipidy jsou odvozeny od glycerolu a jsou esterifikovány kyselinou fosfatidovou. Sfingolipidy jejich základem je sfingosin (nenasycený aminoalkohol). Jsou esterifikováni kyselinou fosfatidovou a nějakým alkoholem. Glykolipidy jejich základem je také sfingosin. Druhá hydroxylová skupina nese glykosidickou vazbu s cukrem.

46 Schematická struktura fosfoglyceridu Mastná kyselina Mastná kyselina G l y c e r o l Fosfát Alkohol 60

47 Alkoholy, které se váží esterovou vazbou na fosfatidát - 2 N N N Serin Ethanolamin holin 2 2 Glycerol Inositol

48 + Struktura sfingosinu a sfingomyelinu + 3 N Sfingosin 2 3 ( 2 ) 12 R 1 N 2 P N Sfingomyelin

49 Glykolipidy - sacharidy obsahující lipidy Glykolipidy jsou odvozeny od sfingosinu, jehož aminoskupina je acylována jako ve sfingomyelinu mastnou kyselinou. Na rozdíl od sfingomyelinu je na hydroxylu sfingosinu vázán sacharid. Mastná kyselina ukerná jednotka R 1 N 3 ( 2 ) 12 Glukosa nebo galaktosa erebrosid (glykolipid)

50 holesterol holesterol je lipid na bázi steroidního skeletu steranu. V membránách je cholesterol orientován rovnoběžně se řetězci mastných kyselin. Je až 25 % součástí membránových lipidů nervových buněk, ale je nepřítomen v intracelulárních membránách. holesterol neobsahují prokaryotní membrány holesterol

51 Funkce v organismu

52 Funkce v organismu Nejvýhodnější skladování energie (triacylglyceroly) Struktura membrán (fosfolipidy) Vitaminy, hormony, signální molekuly Žlučové kyseliny (emulgace tuků)

53 Strukturní lipidy v plasmatické membráně savčí buňky

54 Propustnost membrán Které typy molekul mohou procházet volně přes membránu? A které ne?

55 70

56 Funkce v organismu Nejvýhodnější skladování energie (triacylglyceroly) Struktura membrán (fosfolipidy) Vitaminy, hormony, signální molekuly Žlučové kyseliny (emulgace tuků)

58 Základní struktura α-aminokyselin. R + 3 N -

59 Bílkoviny Stavební jednotka - aminokyseliny (20) Kondenzace (trans - amidická vazba) hemické a fyzikální vlastnosti amfolity optická aktivita a izomerie absorbce světla v UV oblasti rozpustnost v polárních rozpouštědlech

60 Rozdělení aminokyselin podle vlastností vedlejšího řetězce Nepolární řetězec glycin, alanin, valin, leucin, izoleucin, prolin, fenylalanin. Polární řetězec -, -S, -N 2 nebo heterocyklus tyrosin, tryptofan, serin, threonin, cystein, methionin, asparagin a glutamin Kyselé dikarboxylové kyselina asparagová a glutamová. Zásadité - více než jedna aminová skupina lysin, arginin, histidin

61 Rozdělení aminokyselin podle funkce v metabolismu Esenciální aminokyseliny aminokyseliny s rozvětvenými řetězci valin, leucin, izoleucin, methionin aminokyseliny s aromatickým cyklem tryptofan, fenylalanin, tyrosin Glukogenní a ketogenní aminokyseliny Glukogenní (vznik glukózy) alanin, asparagová k. asparagin, glutamová k., glutamin a prolin Ketogenní (vznik MK) leucin 80

63 Peptidická vazba N R N R N R 1 N R Peptidová vazba N N N N 2 2 N - Tyr Gly Gly Phe Leu Aminoskupina N-konec Karboxyl -konec

64 ligopeptidy a peptidy

66 Ionizační stavy aminokyselin jako funkce p R + R + R N N N - Koncentrace bojetná forma bě skupiny protonizovány bě skupiny deprotonizovány p

67 Bílkoviny Stavební jednotka - aminokyseliny (20) Kondenzace (trans - amidická vazba) hemické a fyzikální vlastnosti amfolity optická aktivita a izomerie absorbce světla v UV oblasti rozpustnost v polárních rozpouštědlech 90

68 Třírozměrná struktura aminokyseliny R R N N 3 + L-izomer D-izomer

70 Aromatické aminokyseliny absorbují světlo v UV oblasti N N N N - Fenylalanin (Phe, F) Tyrosin (Tyr, Y) Tryptofan (Trp, W)

72 Terciární struktura fibrilární globulární

73 Bílkoviny Funkce v organismu

74 Bílkoviny Funkce v organismu: Stavební (kolagen, elastin, keratin) Transportní a skladovací (hemoglobin, transferin) Zajišťující pohyb (aktin, myosin) Katalytické, řídící a regulační (enzymy, hormony, receptory...) chranné, obranné (imunoglobulin, fibrin, hadí jedy...) Udržování osmotického tlaku a p krve (albumin) 110

75 Keratin Kolagen Fibroin

77 emoglobin Aktin Myosin

79 Struktura bílkovin Primární - lineární pořadí aminokyselin v řetězci (N-konec... -konec) - určuje chemické vlastnosti bílkovin Sekundární - prostorové uspořádání části řetězce - alfa šroubovice, struktura skládaného listu, otočka, neuspořádaná struktura Terciární - trojrozměrné uspořádání celého peptidového řetězce Kvartérní - proteinový aglomerát, tvořící funkční bílkovinu - spojeny nekovalentními interakcemi