Aminokyseliny, proteiny, enzymologie

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Aminokyseliny, proteiny, enzymologie"

Andrea Pospíšilová
před 10 lety
Počet zobrazení:

1 Aminokyseliny, proteiny, enzymologie Aminokyseliny Co to je? Organické látky karboxylové kyseliny, které mají na sousedním uhlíku navázanou aminoskupinu Jak to vypadá? K čemu je to dobré? AK jsou stavební kameny všech proteinů Pro výstavbu všech proteinů je třeba pouze 20 AK (+1) AK mohou být přídavnými látkami v potravinách (glutamát, aspartam), kosmetice (šampony) 1

2 Struktura aminokyselin Každá AK v organismu obsahuje karboxylovou skupinu na 1. uhlíku Ve fysiologickém ph je karboxylová skupina ionisována a tvoří anion Aminoskupina je u proteiny tvořících AK na α-uhlíku uhlíku sousedícím s karboxylovou skupinou Ve fysiologickém ph je aminoskupina protonována a tvoří kation Jednotlivé aminokyseliny se liší postraním řetězcem Přirozené AK vykazují konfiguraci L Aminokyseliny 2

tvořících AK na α-uhlíku uhlíku sousedícím s karboxylovou skupinou Ve fysiologickém ph je aminoskupina

3 Bílkoviny (Proteiny) Co to je? Polymery aminokyselin Dlouhé řetězce na sebe poutaných AK (peptidová vazba) Jak to vypadá? Proteiny primární struktura Sled aminokyselin v polypeptidu, zapsaný od N-k C-konci Současně je podstatné, zda v proteinu lze najít disulfidové můstky AK je možné zapisovat celými názvy (nepraktické), třípísmennými zkratkami (velmi časté), nebo písmeny (nejjednodušší) Primární struktura nevysvětluje funkci proteinu, ale je možné pomocí PC odhadnout prostorovou strukturu 3

lze najít disulfidové můstky AK je možné zapisovat celými názvy (nepraktické), třípísmennými zkratkami (velmi časté), nebo

4 Peptidová vazba Peptidová vazba je spojovacím článkem mezi AK v proteinech Jedná se amidickou vazbu Vazbu je možno hydrolysovat zjišťování struktury Struktura peptidu se zapisuje od N-konce (volná aminoskupina) k C-konci (volný karboxyl) Bílkoviny (Proteiny) peptidová vazba 4

zjišťování struktury Struktura peptidu se zapisuje od N-konce (volná

5 Proteiny sekundární struktura Vyjadřuje prostorové uspořádání peptidového řetězce na omezených úsecích jeho primární struktury Známe tři sekundární struktury: α-helix β-list β-smyčku α-helix 5

6 β-list β-smyčka 6

7 Proteiny Terciární struktura Keratin 7

8 Kolagen Hedvábí 8

9 Globulární proteiny Bílkoviny (Proteiny) K čemu je to dobré? Stavební hmota vlasů, nehtů Zdroj energie Imunita (protilátky) Pohyb Přenos kyslíku Komunikace mezi buňkami Enzymy: Přírodní katalysatory Všechny chemické reakce v živých organismech jsou řízeny enzymy 9

Pohyb Přenos kyslíku Komunikace mezi buňkami Enzymy: Přírodní

10 Protilátky Několik typů Nejvýznamnější IgG Proměnná doména zodpovědná za rozpoznání antigenu (cizí struktura) Neměnná struktura zodpovědná za vazbu na bílé krvinky Pohyb 10

11 Komunikace Komunikace 11

12 Přenos kyslíku Myoglobin Jedna podjednotka Ve svalech Vázaný hem Silná vazba na kyslík Zodpovědný za převzetí kyslíku od hemoglobinu z krve a jeho distribuci mezi buňkami tkáně Hemoglobin 4 podjednotky (2 α, 2 β) Každá podjednotka vázaný hem Přenos kyslíku v krevním řečišti navázání v plicích a uvolnění ve tkáních Síla vázání kyslíku je ovlivněna působením mezi podjednotkami Myoglobin 12

podjednotky (2 α, 2 β) Každá podjednotka vázaný hem Přenos kyslíku v krevním řečišti navázání v

13 Hemoglobin Hemoglobin vazba kyslíku 13

14 Enzymy Biokatalysatory látky urychlující chemické děje v živých organismech snižováním aktivační energie potřebné k proběhnutí těchto procesů = ENZYMY Enzymologie = vědecká disciplína zabývající se problematikou biokatalysatorů Charakteristiky enzymů Snižuje aktivační energii Účinková specificita: Pouze jeden typ reakce/ chemické přeměny Bez vedlejších produktů Jedna reakce = jeden katalysator spousta enzymů Substrátová specifita Substrát= přeměňovaná molekula (látka vstupující do reakce, reaktant) Absolutní specifita enzym rozezná pouze jeden jediný substrát Skupinová specifita enzym rozezná více substrátů s podobným strukturním znakem Regulovatelná účinnost / aktivita 14

přeměny Bez vedlejších produktů Jedna reakce = jeden katalysator spousta enzymů Substrátová specifita Substrát= přeměňovaná molekula (látka vstupující do reakce,

15 Struktura enzymů Enzymy se skládají z: Proteinů RNA (RNAzym) DNA(DNAzym) Složených struktur (holoenzym) Aktivní místo: Místo navázání substrátu a jeho chemické přeměny Vazebné skupiny přidržují substrát v enzymu a ulehčují jeho správnou orientaci a přístup k aktivním skupinám Katalytické skupiny zodpovědné za samotnou chemickou reakci Struktura enzymů - chymotrypsin 15

přidržují substrát v enzymu a ulehčují jeho správnou orientaci a přístup k aktivním skupinám

16 Struktura enzymů - hexokinasa Kofaktory enzymů a holoenzymy Složené enzymy (holoenzymy) potřebují pro funkci pomocné látky kofaktory Kofaktory: Prostetické skupiny: Malá organické molekuly pevně vázané na proteinovou část enzymu Koenzymy Rozpustné organické molekuly Dočasně vážou atomy, nebo skupiny atomů Apoenzym bílkovinná část enzymu apoenzym + kofaktor = holoenzym 16

molekuly pevně vázané na proteinovou část enzymu Koenzymy Rozpustné organické molekuly

17 Prostetické skupiny - příklady Pyridoxalfosfát, Vitamin B6 FMN, Vitamin B2 Hem Koenzymy - příklady NADP + Koenzym A 17

18 Klasifikace enzymů Název enzymu končí zpravidla na asa 1. Oxidoreduktasy: Jedna z nejpočetnějších tříd enzymů Často složené enzymy Klasifikace enzymů 2. Transferasy: Složené bílkoviny Umožňují přenos skupin (-CH 3, -NH 2, fosfát, etc.) 3. Hydrolasy: Štěpí chemické vazby s pomocí vody Jednoduché proteiny Proteasy štěpí peptidickou vazbu v peptidech a proteinech Glykosidasy štěpí glykosidové vazby v sacharidech Lipasy štěpí esterové vazby v tucích 18

Transferasy: Složené bílkoviny Umožňují přenos skupin (-CH 3, -NH 2, fosfát, etc.) 3.

19 4. Lyasy: Klasifikace enzymů Katalysují nehydrolytické štěpení vazeb Eliminace malé molekuly ze substrátu nebo adice na dvojnou vazbu 5. Isomerasy: Vnitromolekulové přeměny 6. Ligasy: Katalysují vznik energeticky náročných vazeb za současného rozkladu energeticky bohatých látek (ATP) Kinetika enzymových reakcí L. Michaelis, M. Mentenová (1913) Rovnice Michaelis-Mentenové: o v rychlost reakce o V lim limitní rychlost reakce o K M Michaelisova konstanta o [S] koncentrace substrátu v = V K lim. M + [ S] [ S] 19

Ligasy: Katalysují vznik energeticky náročných vazeb za současného rozkladu energeticky bohatých látek (ATP) Kinetika enzymových

20 Důsledky rovnice Michaelis-Mentenové A) Pro nízkou koncentraci substrátu: K M >> [S] M Vzorec přejde na lineární tvar a rychlost reakce roste přímo úměrně s koncentrací substrátu B) Pro vysokou koncentraci substrátu v = V lim K M << [S] Rychlost dosáhne téměř limitní hodnoty a hodnota rychlosti se s koncentrací substrátu prakticky nemění C)Pro koncentraci substrátu velikostí srovnatelnou s hodnotou Michaelisovy Konstanty V K M [S] Nelineární průběh V v = K v = K lim [ S]. lim. M + [ S] [ S] Důsledky rovnice Michaelis-Mentenové 20

limitní hodnoty a hodnota rychlosti se s koncentrací substrátu prakticky nemění C)Pro koncentraci substrátu velikostí srovnatelnou s

21 Závislost rychlosti enzymové reakce na koncentraci substrátu Limitní rychlost závisí na koncentraci enzymu V lim = k2. S rostoucí koncentrací enzymu roste rychlost reakce přímo úměrně [ E] Regulace enzymové aktivity Regulace na úrovni exprese enzymu V případě nedostatku enzymu, nebo v případě potřeby je tvořena mrna a je vyráběn enzym Regulace kovalentní modifikací Fosforylace navázáním, nebo odštěpením fosfátové skupiny z molekuly ezymu je možno enzym aktivovat, nebo zastavit jeho aktivitu Proenzymy nejprve je vytvořen předstupeň enzymu neaktivní protein, který je odštěpením malého úseku aktivován (trávicí enzymy pepsin a trypsin) Regulace pomocí efektorů Aktivátory jejich navázání na enzym enzym aktivuje Inhibitory jejich navázání na enzym enzym deaktivuje 21

22 Využití enzymů celé buňky Nejstarší methody Potravinářství Výroba sýrů a joghurtů (Lactobacillus) Výroba piva a vína (Saccharomyces cerevisiae) Výroba octa (Saccharomyces cerevisiae) Chemické výroby Výroba kyseliny citronové (Aspergillus niger) Výroba antibiotik (plísně) Výroba vitaminů, steroidů a aminokyselin Těžké technologie Čištění odpadních vod Zpracování rud Využití enzymů isolované enzymy Široká paleta enzymových preparátů Invertasa výroba invertovaného cukru Proteasy, lipasy prací prostředky DNA-polymerasy, restrikční endonukleasy, ligasy genové technologie β-galaktosidasa odstraňování laktosy z mléka Další možná využití: Loupání ovoce, lékařství (analytické testy), chemické synthesy 22

Podobné dokumenty

ENZYMY. RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D.

ENZYMY. RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D. ENZYMY RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D. Enzymy: katalyzátory živé buňky jednoduché nebo složené proteiny Apoenzym: proteinová část Kofaktor: nízkomolekulová neaminokyselinová struktura nezbytně nutná pro funkci