BÍLKOVINY Autor: Mgr. Stanislava Bubíková Datum (období) tvorby: 15. 2. 2013 Ročník: devátý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Organické sloučeniny 1
Anotace: Žáci se seznámí s oblastmi chemického průmyslu a nejznámějšími podniky v ČR. V rámci tohoto modulu žáci rozdělí chemický průmysl na jednotlivé obory. Popíší centra průmyslu v ČR, vyjmenují nejznámější podniky a přiřadí k nim jednotlivé produkty. Posoudí dopad havárií na zdraví lidí a ŽP. 2
Bílkoviny patří mezi biopolymery obsahují více než 100 aminokyselin složeny z aminokyselin vázány peptidovou vazbou v lidském těle se vyskytuje 20 (přesněji 22) aminokyselin, ze kterých jsou složeny všechny bílkoviny oligopeptidy obsahují 2 10 aminokyselin polypeptidy obsahují 11-100 aminokyselin bílkoviny (proteiny) obsahují více než 100 aminokyselin Obr. č. 1: Peptidová vazba [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:peptidformationball.svg 3
Struktura bílkovin primární určuje pořadí (sekvenci) aminokyselin v řetězci není prostorová, nemá biologickou funkci sekundární prostorové uspořádání, nemá biologickou funkci spojena vodíkovými vazbami dvě základní struktury: alfa šroubovice beta skládaný list Obr. č. 2: Struktury bílkovin [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:protein_structure.png Obr. č. 3: Vznik dipeptidu[4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org /wiki/file:enlpep1.jpg 4
Sekundární struktura 1. α-šroubovice (α-helix) řetězec je stočen do pravotočivé šroubovice (délka závitu je 3,6 aminokyselinových zbytků) ve vláknitých proteinech 2. β-skládaný list (β-sheet) dva rovnoběžně a antiparalelně uspořádané řetězce připomínající složený list papíru Obr. č. 4: α -helix [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:alpha-helix.jpg Obr. č. 5: β -sheet[6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:bsheet.gif 5
Terciární struktura má biologickou funkci prostorové uspořádání tvoří ji intramolekulární vazebné interakce: vodíkové můstky, disulfidické můstky, iontové vazby, van der Waalsovysíly dvě základní struktury: globulární (klubkovitá) sferoproteiny tvořena shluky, které mají uvnitř micelu (hydrofobní část) krevní bílkoviny protrombin (srážlivost), bílkoviny krevní plazmy (imunita) rovnoměrné zastoupení obou sekundárních struktur fibrilární (vláknitá) skleroproteiny tvořena spojenými vlákny stavební bílkoviny nerozpustné ve vodě keratin (vlasy, nehty), kolagen a elastin (kůže) převládá jeden typ sekundární struktury 6
Globulární a fibrilární struktura Obr. č. 6: Globulární struktura [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:glo1_h omo_sapiens_small_fast.gif Obr. č. 7: Fibrilární struktura kolagenu [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:1bkv_collagen_02.png 7
Kvarterní struktura prostorové uspořádání má biologickou funkci obsahuje několik spojených terciárních podjednotek např. hemoglobin (čtyři podjednotky) Obr. č. 8: Struktury bílkovin [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:pro tein-quart%c3%a4rstruktur.png 8
Peptidová vazba spojení jednotlivých aminokyselin v řetězci tvoří ji sekvence atomů: NH CO spojí se C-konecprvní AK (skupina COOH) a N-konecdruhé AK (skupina NH 2 ) odštěpí se molekula vody Např. spojením glycinu a alaninu vznikne dipeptidalanylglycin: HOOC CH 2 NH 2 + HOOC CH(NH 2 ) CH 3 HOOC CH 2 NH CO CH(NH 2 ) CH 3 Obr. č. 9: Spojení aminokyselin do řetězce [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:ligapep1.jpg Obr. č. 10: Peptidová vazba [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:peptide_bond.png 9
Funkce bílkovin stavební tvoří strukturu a oporu těla organismu kolagen, elastin, keratin transportní a skladovací zajišťují transport kyslíku hemoglobin, transferin katalytické, řídící a regulační řídí procesy v organismu enzymy, hormony ochranné a obranné umožňují imunitní reakce a srážlivost krve imunoglobulin, fibrin, fibrinogen zajišťující pohyb tvoří svaly aktin, myosin Obr. č. 11: Vlákna fibrinu (fotografie z elektronového mikroskopu) [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:%d0%a4%d1%80%d0%b0% D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%84%D0%B8%D0%B 1%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0% BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D 0%B2_%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9 _%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg 10
Syntéza proteinů bílkoviny jsou kódoványve specifických úsecích v DNA(genech) sestává ze tří procesů: 1. replikace DNA tvorba kopie řetězce DNA 2. transkripce přepis struktury DNA do mrna (v jádru buňky) 3. translace připojení jednotlivých aminokyselin(napojených na trna) do řetězce podle vzoru (mrna) probíhá na ribozomech Obr. č. 12: Syntéza proteinu [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:protei n_synthesis.svg 11
Replikace tvorba kopie řetězce DNA Obr. č. 13: Replikace DNA [14] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:d NA_replication_split_horizontal.svg 12
Transkripce přepis struktury DNA do mrna (v jádru buňky) Obr. č. 14: Transkripce [15] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/ wiki/file:rna_sy n.png 13
Translace připojení jednotlivých aminokyselin (napojených na trna) do řetězce podle vzoru (mrna) probíhá na ribozomech Obr. č. 15: Translace [16] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/fil e:proteintransl.jpg 14
Denaturace působení fyzikálních a chemických vlivů (ozáření, teplo, působení solí, kyselin, zásad) způsobí rozrušení prostorové struktury bílkovin důsledek: nevratná ztráta biologické aktivity použití: ničení choroboplodných zárodků denaturované bílkoviny jsou lépe stravitelné Obr. č. 16: Denaturace vaječného bílku zahřátím [17] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: Protein_Denaturation.png 15
Zdroje 1. BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. Vyd. 3. Praha: Fortuna, 2001, 96 s. ISBN 80-716-8748-0. 2. Peptidformationball.svg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:peptidformationball.svg 3. Protein_structure.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:protein_structure.png 4. Enlpep1.jpg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:penlpep1.jpg 5. Alpha-helix.jpg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:alpha-helix.jpg 6. Bsheet.gif. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:bsheet.gif 7. GLO1_Homo_sapiens_small_fast.gif. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:glo1_homo_sapiens_small_fast.gif 8. 1bkv_collagen_02.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:1bkv_collagen_02.png 9. Protein-Quart%C3%A4rstruktur.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:protein-quart%c3%a4rstruktur.png 10. Ligapep1.jpg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:ligapep1.jpg 11. Peptide_bond.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:peptide_bond.png 12. %D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%84%D0%B8%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B 2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%B2_%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0 %BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:%d0%a4%d1%80%d0%b0%d0%b3%d0%bc%d0%b5%d0%bd%d1%82_%d1%84%d0%b8%d0%b1% D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%B2 _%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg 13. Protein_synthesis.svg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:protein_synthesis.svg 14. DNA_replication_split_horizontal.svg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:dna_replication_split_horizontal.svg 15. Rna_syn.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:rna_syn.png 16. Proteintransl.jpg. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:proteintransl.jpg 17. Protein_Denaturation.png. Wikimedia Commons[online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:pprotein_denaturation.png 16