Struktura aminokyselin, peptidů a bílkovin.

Podobné dokumenty
Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Bílkoviny - proteiny

PROTEINY. Biochemický ústav LF MU (H.P.)

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

Aminokyseliny. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín. Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

Přírodní polymery proteiny

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

ÚVOD DO BIOCHEMIE. Dělení : 1)Popisná = složení org., struktura a vlastnosti látek 2)Dynamická = energetické změny

AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

Aminokyseliny příručka pro učitele. Obecné informace: Téma otevírá kapitolu Bílkoviny, která svým rozsahem překračuje rámec jedné vyučovací hodiny.

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Obecná struktura a-aminokyselin

MOLEKULOVÉ MODELOVÁNÍ - STRUKTURA. Monika Pěntáková Katedra Farmaceutické chemie

Aminokyseliny. Peptidy. Proteiny.

Biochemie I. Aminokyseliny a peptidy

Molekulární biofyzika

Aminokyseliny, struktura a vlastnosti bílkovin. doc. Jana Novotná 2 LF UK Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

aminokyseliny a proteiny

AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Metabolizmus aminokyselin II

BÍLKOVINY. V organismu se nedají nahradit jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

CHEMIE. Pracovní list č žákovská verze Téma: Bílkoviny. Mgr. Lenka Horutová


Lodish et al, Molecular Cell Biology, 4-6 vydání Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, 4 vydání

Biopolymery. struktura syntéza

Struktura, chemické a biologické vlastnosti aminokyselin, peptidů a proteinů

BÍLKOVINY = PROTEINY Polymery aminokyselin propojených peptidovou vazbou

Aminokyseliny, Peptidy, Proteiny

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Aminokyseliny, struktura a vlastnosti bílkovin

Metabolizmus aminokyselin II

STRUKTURA PROTEINŮ

Biochemie dusíkatých látek při výrobě vína

Genomické databáze. Shlukování proteinových sekvencí. Ivana Rudolfová. školitel: doc. Ing. Jaroslav Zendulka, CSc.

PEPTIDY, BÍLKOVINY. Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Molekulární biofyzika

DUM č. 15 v sadě. 22. Ch-1 Biochemie

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti URČOVÁNÍ PRIMÁRNÍ STRUKTURY BÍLKOVIN

Aminokyseliny R CH COO. R = postranní etzec

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Biofyzikální chemie nekovalentní interakce, prostorové uspořádání proteinů, voda. Zita Purkrtová říjen - prosinec 2015

Přírodní polymery. struktura syntéza

Bílkoviny. Bílkoviny. Bílkoviny Jsou

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

Vazebné interakce protein s DNA

Biologie buňky. proteiny, nukleové kyseliny, procesy genom, architekura,funkce, mitoza, buněčná smrt, kmenové buňky, diferenciace

První testový úkol aminokyseliny a jejich vlastnosti

Základní vlastnosti proteinů

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Biochemický ústav LF MU (J.D.) 2008

Struktura biomakromolekul

Proteiny: obecná charakteristika. Proteiny: trocha historie. Proteiny: trocha historie

Biochemie I. Aminokyseliny a peptidy

AMINOKYSELINY REAKCE

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

Enzymové pexeso. L: lactose P: operon

TRANSLACE - SYNTÉZA BÍLKOVIN

Biochemie I 2016/2017. Makromolekuly buňky. František Škanta

5. Proteiny. Peptidy. Struktura proteinů. Primární struktura proteinů. Sekundární struktura proteinů

Složení a struktura základních biomolekul (nk,proteiny,sacharidy)

Struktura proteinů a funkce enzymů

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

STANOVENÍ AMINOKYSELINOVÉHO SLOŽENÍ BÍLKOVIN. Postup stanovení aminokyselinového složení

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Enzymologie. Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol Matej Kohutiar. akad. rok 2017/2018

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Struktura nukleových kyselin Vlastnosti genetického materiálu

3.2. Metabolismus bílkovin, peptidů a aminokyselin

Metabolizmus aminokyselin I

Přístupy k analýze opticky aktivních látek metodou HPLC

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

Substituční deriváty karboxylových kyselin

Hemoglobin a jemu podobní... Studijní materiál. Jan Komárek

Chemická reaktivita NK.

BIOSTIMULÁTOR AGRO-SORB ZDRAVÍ PRO POLE. VP AGRO, spol. s.r.o. Stehlíkova , Praha 6 - Suchdol

Molekulární biofyzika

Cysteinové adukty globinu jako potenciální biomarkery expozice styrenu

Struktura sacharidů a nukleových kyselin

Obecný metabolismus.

BÍLKOVINY = PROTEINY Polymery aminokyselin propojených peptidovou vazbou

Barvení textilií IV. Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D., Ing. Martina Viková, Ph.D.

strukturní (součástmi buněčných struktur) metabolická (realizují b. metabolizmus) informační (jako signály či receptory signálů)

Struktura biomakromolekul

Stereochemie. Jan Hlaváč

Názvosloví substitučních derivátů karboxylových kyselin

Genetický kód. Jakmile vznikne funkční mrna, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu.

Transkript:

Struktura aminokyselin, peptidů a bílkovin. Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol MUDr. Bc. Matej Kohutiar, Ph.D. matej.kohutiar@lfmotol.cuni.cz Praha 2018

I. Struktura aminokyselin a peptidů

Aminokyseliny Substituční deriváty karboxylových kyselin H α R Poloha aminoskupiny + H 3 N γ NH 3 + GABA - β NH 3 + - β-alanin

Aminokyseliny Prolin je sekundární amin H N H 20 kódovaných aminokyselin a stovky nekódovaných

Stereochemie aminokyselin zrcadlo

Stereochemie aminokyselin zrcadlo objekt, který nemá střed a rovinu symetrie je chirální

Stereochemie aminokyselin zrcadlo objekt, který nemá střed a rovinu symetrie je chirální asymetrický uhlík = uhlík se 4 různými substituenty

Stereochemie aminokyselin Fischerova projekce CH H H 2 N CH H R D-aminokyselina Absolutní konfigurace R L-aminokyselina CH CH H H 2 N H R (R)-aminokyselina R (S)-aminokyselina

Klasifikace aminokyselin ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ ZÁSADITÉ

ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ H CH 3 H H N H S CH3 ZÁSADITÉ H CH 3 H H CH 3 CH 3 CH 3 CH3 CH 3

ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ ZÁSADITÉ H H N H

ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ ZÁSADITÉ H H H CH 3 H H H SH H H H H

ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ ZÁSADITÉ H H H H

ALIFATICKÉ NEPLÁRNÍ ARMATICKÉ AMINKYSELINY NENABITÉ PLÁRNÍ KYSELÉ H H N ZÁSADITÉ N H H NH NH

Klasifikace aminokyselin Esenciální Podmíněné esenciální Neesenciální Totálně C skelet je esenciální Vznik z esenciálních AMK Zdroje bílkovin rostlinné a živočišné Kvalita bílkovin plnohodnotné neplnohodnotné Deficit u zátěže Syntéza je dostatečná LYS VAL CYS ARG ALA THR LEU TYR CYS GLY ILE RN TYR GLU TRP RN ASP PHE GLU PR MET HIS ASN

Hydrofobicita ΔS >0 Cytochrom c RNAasa Lysosym Chymotrypsin Směr růstu hydrofobicity molekuly (žlutě)

Hydrofobicita ΔS >0 červená modrá + bílá 0 Kyte, J. and Doolittle, R. 1982. A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. J. Mol. Biol. 157: 105-132

Acidobazické vlastnosti aminokyselin - + H 3 N H R Zwitterion Amfion bojetný ion Počet nábojů = Σ nábojů (bez ohledu na znaménko Volný náboj = Σ nábojů Isoelektrický bod pi = nulový volný náboj

Acidobazické vlastnosti aminokyselin Při ph > pi se molekula chová jako kyselina a stává se donorem H + - - + H 3 N H H 2 N H + H + R R Při ph < pi se molekula chová jako zásada a stává se akceptorem H + - H + H 3 N H + H + N R H 3 + H R

Acidobazické vlastnosti aminokyselin H - - + H 3 N CH 2 pka 1 pka 2 + H 3 N CH 2 H 2 N CH 2 +1 0-1 pi pk a1 2 pk a2 ph pk a log Gly Gly 0

ph Acidobazické vlastnosti aminokyselin + H 3 N CH 2 H ph< pi + H 3 N CH 2 - ph>pi H 2 N CH 2 - +1 0-1 12,0 10,0 pt 2 8,0 6,0 pt 1 4,0 2,0 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 NaH (ml) 100,0 120,0 140,0 160,0

ph Acidobazické vlastnosti aminokyselin + H 3 N CH 2 H ph< pi + H 3 N CH 2 - ph>pi H 2 N CH 2 - +1 0-1 12,0 10,0 pt 2 8,0 6,0 pt 1 4,0 2,0 Gly + /Gly 0 Gly 0 Gly 0 /Gly 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 NaH (ml) 100,0 120,0 140,0 160,0

ph Acidobazické vlastnosti aminokyselin + H 3 N CH 2 H ph< pi + H 3 N CH 2 - ph>pi H 2 N CH 2 - +1 0-1 12,0 10,0 pt 2 8,0 6,0 4,0 2,0 pt 1 0 Gly ph pka log Gly Gly + /Gly 0 Gly 0 Gly 0 /Gly 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 NaH (ml) 100,0 120,0 140,0 160,0

ph Acidobazické vlastnosti aminokyselin + H 3 N CH 2 H ph< pi + H 3 N CH 2 - ph>pi H 2 N CH 2 - +1 0-1 12,0 10,0 pt 2 8,0 6,0 pt 1 4,0 pka 1 2,0 Gly + /Gly 0 Gly 0 Gly 0 /Gly 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 NaH (ml) 100,0 120,0 140,0 160,0

ph Acidobazické vlastnosti aminokyselin + H 3 N CH 2 H ph< pi + H 3 N CH 2 - ph>pi H 2 N CH 2 - +1 0-1 12,0 10,0 8,0 pka 2 pt 2 6,0 pt 1 4,0 pka 1 2,0 Gly + /Gly 0 Gly 0 Gly 0 /Gly 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 NaH (ml) 100,0 120,0 140,0 160,0

Acidobazické vlastnosti aminokyselin Skupina Aminokyselina pk a volné pk a v proteinu α-karboxyl Všechny 1,7-2,6 1,8-3,6 β-karboxyl Asp 3,86 3,0-4,7 Imidazol His 6,04 5,6-7,0 α-amin Všechny 8,8-10,7 7,9-10,6 ε-amin Lys 10,53 9,4-11,0 fenol Tyr 10,07 9,8-10,8 thiol Cys 8,33 8,3-8,6

Acidobazické vlastnosti aminokyselin V jaké formě se bude vyskytovat kyselina glutamová při ph=7,4? α-karboxyl H α γ H γ-karboxyl α-aminoskupina

Acidobazické vlastnosti aminokyselin V jaké formě se bude vyskytovat kyselina glutamová při ph=7,4? α-karboxyl pk a1 = 2,0 H α γ H γ-karboxyl pk a2 = 3,8 α-aminoskupina pk a3 = 9,1

Acidobazické vlastnosti aminokyselin V jaké formě se bude vyskytovat kyselina glutamová při ph=7,4? - Struktura odpovídá zwitterionu = nulový volný náboj α NH 3 + γ H Funkční skupina pk a <2,0 2,0 3,8 3,8 9,1 9,1< α-karboxyl 2,0 0-1 -1-1 γ-karboxyl 3,8 0 0-1 -1 α-amin 9,1 +1 +1 +1 0 Volný náboj +1 0-1 -2

Chemické reakce aminokyselin Vznik peptidové vazby NH 3 + H + H 3 N H H 3 C CH 3 Valin - + + H 3 N CH 3 - Threonin H H H 3 C NH CH 3 Valyl-threonin CH 3 - C H 3 N C C H R detaily v přednášce metabolizmus aminokyselin I a II

Chemické reakce aminokyselin Redoxní rovnováha cysteinu H H H H SH + HS S S Cystein Cystein Cystin Redukovaná forma Cys xidovaná forma Cys

Peptidy Peptidy (2+) ligopeptidy (2 10) Polypeptidy (10+) Proteiny (100+) H 3 C N-konec + H 3 N CH 3 NH H Valyl-threonin CH 3 - C-konec γ-glutamyl-cysteinyl-glycin GLUTATHIN

II. Struktura proteinů

Proteiny protein=bílkovina funkční skupiny (slabé kyseliny/zásady) stálé vnitřní prostředí velikost v Da zdroj dusíku brovská variabilita

Proteiny Kolik dipeptidů lze teoreticky poskládat z 20 základních proteinogenních aminokyselin, pokud lze každou aminokyselinou použít jenom jednou? záleží na pořadí variace bez opakování V n! (n - k)! 20! (20 2)! 20! 18! 20 19 18! 18! 380

Proteiny Kolik dipeptidů lze teoreticky poskládat z 20 základních proteinogenních aminokyselin, pokud se mohou opakovat? záleží na pořadí variace s opakováním V n k 20 2 400

Proteiny Kolik hektapeptidů (100) lze teoreticky poskládat z 20 základních proteinogenních aminokyselin, pokud se mohou opakovat? záleží na pořadí variace s opakováním V n k 20 100 1,27 10 130 10 130 počet odhadovaných atomů ve vesmíru ~10 90

Proteiny Klasifikace: 1. Podle funkce 2. Podle složení 3. Podle tvaru

Proteiny 1. Podle funkce Enzymy Zásobní bílkoviny Transportní Kontraktilní Hormony brana Strukturální Receptory pro signální molekuly 2. Podle složení 3. Podle tvaru

Proteiny 1. Podle funkce 2. Podle složení Glykoproteiny Metaloproteiny Lipoproteiny 3. Podle tvaru

Proteiny 1. Podle funkce 2. Podle složení 3. Podle tvaru Globulární Fibrilární Membránové http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-2-molecular-biology/24-proteins/fibrous-vs-globular-protein.html http://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-1-cell-biology/13-membrane-structure/membrane-proteins.html

Struktura proteinů Nativní konformace = biologicky aktivní Primární struktura Sekundární struktura Terciární struktura Kvarterní struktura Molecular chaperones in protein folding and proteostasis - Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/competing-reactions-of-protein-folding-and-aggregationscheme-of-the-funnel shaped_fig3_51508608 [accessed 28 Sep, 2018]

Peptidová vazba a primární struktura Resonanční struktury peptidové vazby

Peptidová vazba a primární struktura trans cis

Peptidová vazba a primární struktura Torzní úhly Cα-N-C (Φ) a Cα-C-N (ψ)

Peptidová vazba a primární struktura Ramachandranův diagram mezení rotace

Sekundární struktura NH CHR C α-helix Parametry helixu: výška závitu (0,54 nm) směr otáčení (+,-) počet aminokyselin (3,6) NE: Pro, Hypro, přítomnost aminokyselin se stejným nábojem

Sekundární struktura β-skládaný list Paralelní Antiparalelní β-barel

Sekundární struktura Suprasekundární struktury (motivy) αβα, αα, βαβ, β-barel β-barel Zinkový prst EF hand motif Leucinový zip

Terciární struktura Prostorové uspořádaní polypeptidového řetězce, Doménové uspořádání Interakce postranních řetězců a disulfidické můstky

Kvarterní struktura Více samostatných polypeptidových řetězců (pojdednotek) organizovaných do celku Dimery, trimery, tetramery Homodimer, heterodimer Nekovaleltní interakce

Interakce stabilizující molekuly bílkovin 1. Vazba vodíkovým můstkem 3. Londonovy disperzní síly 2. Elektrostatické interakce 4.Patrové interakce 5.Hydrofobní interakce ΔS >0

Folding (sbalování proteinů)

Folding (sbalování proteinů) Hydrofobní efekt TΔS>0 Stabilita proteinu ΔG<0 Vodíkové vazby ΔH<0 Nevazebné interakce ΔH<0 Konformační změny řetězce TΔS<0 http://biochem-vivek.tripod.com/id23.html

Patologické konformace proteinů Globulární protein fibrila protofibrila Nesvinutý protein Nerozpustné extracelulární útvary s převahou β-struktury zralé fibrily https://elements.chem.umass.edu/vachetgroup/research/ https://www.researchgate.net/figure/protein-folding-and-amyloid-formation-amyloid-fibril-formation-commences-from-partially_fig1_2795

Patologické konformace proteinů Globulární protein fibrila protofibrila Nesvinutý protein Depozita amyloidu v mozku pacienta s AD (kongo červeň) zralé fibrily https://elements.chem.umass.edu/vachetgroup/research/ http://missinglink.ucsf.edu/lm/ids_104_neurodegenerative/case1/case1diagn https://www.researchgate.net/figure/protein-folding-and-amyloid-formation-amyloid-fibril-formation-commences-from-partially_fig1_2795

Denaturace Ztráta charakteristické nativní struktury vedoucí ke ztrátě biologických funkcí Neuspořádané klubko (random coil) Expozice hydrofobních skupin a řetězců Denaturace: vratná nevratná Teplota