Proteiny globulární a vláknité a jejich funkce. Metabolismus aminokyselin

Podobné dokumenty
Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

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


Bílkoviny - proteiny

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

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

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

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

Biosyntéza a metabolismus bílkovin

Přírodní polymery proteiny

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

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Metabolismus dusíkatých látek

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

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Metabolizmus aminokyselin II

Metabolizmus aminokyselin I

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

Metabolizmus aminokyselin II

Energetický metabolizmus buňky

METABOLISMUS SACHARIDŮ

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

BÍLKOVINY R 2. sféroproteiny (globulární bílkoviny): - rozpustné ve vodě, globulární struktura - odlišné funkce (zásobní, protilátky, enzymy,...

Testové úlohy aminokyseliny, proteiny. post test

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

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

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

Metabolismus aminokyselin II. Močovinový cyklus

USPOŘÁDEJTE HESLA PODLE PRAVDIVOSTI DO ŘÁDKŮ

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

BÍLKOVINY = PROTEINY Polymery aminokyselin propojených peptidovou vazbou

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

3.2. Metabolismus bílkovin, peptidů a aminokyselin

Struktura, chemické a biologické vlastnosti aminokyselin, peptidů a proteinů

Esenciální Isoleucin Leucin Lysin Methionin Phenylalanin Threonin Tryptofan Valin

Molekulární biofyzika

Aminokyseliny, Peptidy, Proteiny

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Eva Benešová. Dýchací řetězec

Procvičování aminokyseliny, mastné kyseliny

Metabolismus aminokyselin SOUHRN. Vladimíra Kvasnicová

STRUKTURA PROTEINŮ

Aminokyseliny, proteiny, enzymy

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

MOLEKULOVÉ MODELOVÁNÍ - STRUKTURA. Monika Pěntáková Katedra Farmaceutické chemie

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

Toxikologie PřF UK, ZS 2016/ Toxikodynamika I.

Aminokyseliny. Peptidy. Proteiny.

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

Biologie buňky. systém schopný udržovat se a rozmnožovat

Přehled energetického metabolismu

Obecná struktura a-aminokyselin

Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Biopolymery. struktura syntéza

DUM č. 15 v sadě. 22. Ch-1 Biochemie

Bílkoviny. Bílkoviny. Bílkoviny Jsou

METABOLISMUS SACHARIDŮ

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

Biochemie jater. Eva Samcová

Exprese genetické informace

Aminokyseliny (AA) Bílkoviny

Aminokyseliny, proteiny, enzymologie

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

Struktura nukleových kyselin Vlastnosti genetického materiálu

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

Bp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin

AMINOKYSELINY REAKCE

Publikováno z 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze (

AMK u prasat. Pig Nutr., 20/3

Glykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová

Struktura a funkce biomakromolekul

Já trá, slinivká br is ní, slož ení potrávy - r es ení

Metabolismus dusíkatých látek

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

Propojení metabolických drah. Alice Skoumalová

Aminokyseliny, struktura a vlastnosti bílkovin

jedné aminokyseliny v molekule jednoho z polypeptidů hemoglobinu

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

ENZYMY. RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D.

Struktura aminokyselin, peptidů a bílkovin.

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

BÍLKOVINY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Kloubní výživa Ecce Vita s hydrolizovaným Kolagenem

Nukleové kyseliny. Nukleové kyseliny. Genetická informace. Gen a genom. Složení nukleových kyselin. Centrální dogma molekulární biologie

Imunochemické metody. na principu vazby antigenu a protilátky

VÝZNAM FUNKCE PROTEINŮ V MEDICÍNĚ

fce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)

Redoxní děj v neživých a živých soustavách

NUKLEOVÉ KYSELINY. Základ života

Regulace metabolických drah na úrovni buňky

Translace (druhý krok genové exprese)

Transkript:

Proteiny globulární a vláknité a jejich funkce Metabolismus aminokyselin

Funkce globulárních proteinů Skladování iontů a molekul myoglobin, ferritin Transport iontů a molekul hemoglobin, serotoninový transporter Obrana před patogeny protilátky, cytokiny Svalové kontrakce actin, myosin Biologická katalýza - enzymy chymotrypsin, lysozy

Příkad funkce globulárních proteinů Myoglobin jediný polypeptid skladování kyslíku v tkáních, svalech Hemoglobin tetramer dvou alfa a dvou beta podjednotek transportuje kyslík z plic do tkání

Vazba ligandů Vazba - reversibilní, přechodný proces s chemickou rovnováhou: A + B AB Molekula, ktetá se váže se nazývá ligand (typicky malá molekula) Místo, kam se ligand váže se nazývá vazebné místo Ligandy se váží nevazebnými interakcemi, které umožňují přechodnou vazbu ligandu

Funkce myoglobinu Organismus potřebuje skladovat kyslík Obecně vedlejší řetězce aminokyselin nemají možnost vázat O 2 Hem - Fe 2+ může být ve volném hemu oxidováno na Fe 3+ V hemu vázanému k proteinu je železo chráněno před oxidací vazbou na histidin U savců je myoglobin určený ke skladování kyslíku

Struktura porfirinu a hemu

Struktura myoglobinu

Vazba oxidu uhelnatého CO má podobnou velikost a strukturu jako O 2, a tak se může vázat do vazebného místa kyslíku CO se váže k hemu přes 20,000 x lépe než O 2 protože uhlík z CO může poskytnout jeden elektronový pár do prázdného d-orbitalu železa Fe 2+ Proteinová kapsa snižuje afinitu CO k proteinu, nicméně stále má CO asi 250 x vyšší afinitu k proteinu než kyslík CO je vysoce toxický tím, že kompetuje s kyslíkem. Blokuje funkci myoglobinu, hemoglobinu a mitochondriálních cytochromů účastnících se oxidativní fosforylace

Vazebné místo O 2 a CO v hemoglobinu a myoglobinu

Myoglobin nemůže fungovat jako dobrý O 2 transporter po 2 v plicích je asi 13 kpa: kyslík se dobře váže po 2 v tkáních je jen 4 kpa: kyslík se neuvolní q afinita kyslíku k proteinu

Obyčejné snížení afinity pomůže, ale není to ideální řešení Spolupráce více vazebných míst je řešení problému změna afinity po vazbě ligandu

Pro efektivní transport Affinita se mění po vazbě ligandu po 2 v plicích je přibližně 13 kpa: účinná vazba kyslíku po 2 v tkáních je přibližně 4 kpa: uvolní se asi polovina kyslíku (při ph ph 7,6)

Jak se mění afinita ke kyslíku? Proteinn s více vazebnými místy Vazebná místa mezi sebou musí interagovat To se nazývá kooperativní vazba (cooperativity) Pozitivní kooperativní vazba je charakterizována sigmoidní vazebnou křivkou

Hemoglobin Hemoglobin je tetramer dvou různých podjednotek (a2b2) Podjednotky jsou podobné myoglobinu - každá váže jeden hem

Hemoglobin Vazebná místa spolu musí interagovat

Interakce podjednotek: detail Vazebná místa spolu musí interagovat Příklady některých interakcí Interakce mezi podjednotkami ale i v rámci jedné pojednotky

Konformační změna indukovaná vazbou kyslíku na hem

Hemoglobin je alosterický protein alosterické proteiny mění svou aktivitu v závislosti na změně své konformace Hemoglobin dva afinitní stavy indukované vazbou ligandu

Molekulární nemoci u hemoglobinu

Srpková anemie Mutace Glu na Val na pozici 6 v beta řetězci Náhrada Glu za Val tvoří hydrofobní prostředí na povrchu Hemoglobin tak agreguje a deformuje tvar krvinek

Funkce vláknitých proteinů Strukturní funkce - kolagen, keratin, fibroin

Vláknité proteiny: od struktury k funkci Function Structure Example Tough, rigid, Cross-linked a-helixes a-keratin hard (nails, horns) Rigid linker (S S) Tensile strength, Cross-linked triple-helixes Collagen non-stretching Flexible linker (Lys-HyLys) (tendons, cartilage) Soft, flexible Non-covalently held b-sheets non-stretchy van der Waals interaction Silk fibroin (egg sac, nest, web)

Struktura a-keratinu

Struktura a-keratinu ve vlasech

Chemie vlasové trvalé

Struktura kolagenu Kolagen je důležitá součást pojivových tkání: šlachy, chrupavky, rohovka, krycí blány orgánů... Základní vlákno bohaté na Gly-, Pro- a Lys- tvoří levotočivou šroubovici Tři vlákna tvoří vyšší strukturu pravotočivé trojsuperšroubovice (triple helix) Trojitá šroubovice má vyšší pevnost v tahu než ocel (vztaženo na průřez) Množství trojitých šroubovic se skládají do kolagenových vláken

4-hydroxyprolin v kolagenu Vnucuje prolinu výhodnější pozici pro sbalení proteinu Zvyšuje množství možných vodíkových vazeb mezi jednotlivými vlákny Post-translační modifikace katalyzována prolyl hydroxylázou nutný vitamin C Podobnou funkci má v kolagenu i 5-hydroxylysin

Fibroin z hedvábí Fibroin je hlavním proteinem v hedvábí nebo pavučinách Antiparalelní b skládaný list Malé vedlejší řetězce aminokyselin (Ala a Gly) dovolují těsnější sbalení jednotlivých listů Struktura je stabilizována vodíkovými vazbami uvnitř listů Londonými dispersními silami mezi listy

Metabolismus aminokyselin

Katabolismus

Oxidace jako zdroj energie Karnivoři získávají bezprostředně po krmení okolo 90% energie z aminokyselin U herbivorů je jen malá část energie získávána z aminokyselin Mikroorganismy mohou aminokyseliny jako zdroj energie získávat ze svého okolí Rostliny jen velmi zřídka oxidují aminokysleiny jako zdroj energie, pouze pro metabolické účely

Podmínky, za kterých se metabolisují aminokyseliny Aminokyseliny podléhají oxidativnímu katabolismu za třech situacích: Aminokysleiny zbylé po normální výměně proteinů a jejich degradaci Aminokyseliny z potravy zbývající po syntéze proteinů Aminokyseliny z degradovaných proteinů v případě nedostatku cukrů (hladovění, diabetes mellitus)

Enzymatická hydrolýza proteinů z potravy Pepsin štípe v žaludku proteiny na peptidy Trypsin a chymotrypsin štípe v tenkém střevě proteiny a vetší peptidy na krátké peptidové řetězce Aminopeptidázy a carboxypeptidázy degradují v tenkém střevě peptidy na aminokyseliny

Enzymatická hydrolýza proteinů z potravy

Přehled katabolismu aminokyselin

Osud dusíku v organismech Rostliny recyklují téměř veškerý svůj dusík Vodní obratlovci uvolňují do prostředí dusík ve formě amoniaku Pasivní difúze přes buňky epitelu Aktivní transport přes žábry Ostatní obratlovci a žraloci uvolňují dusík ve formě močoviny Močovina je méně toxická než amoniak Močovina je dobře rozpustná Někteří živočicové ptáci, ještěři, plazi uvolňují dusík v močové kyselině Močová kyselina je málo rozpustná Vylučování tak šetří vodu (zárodky ve vajíčku) Lidé a lidoopi uvolňují dusík ve formě močoviny (z aminokyselin) a močové kyseliny (z purinů)

Formy vylučovaného dusíku

První je z aminokyseliny odstraněna aminoskupina Enzymatická transaminace Primárním příjemcem aminu je a-ketoglutarát za vzniku glutamátu Glutamin funguje k přechodnému uskladnění nadbytečného dusíku

Amomiak z glutamátu je metabolizován v mitochondriích

Dusík vstupuje do močovinového cyklu přes karbamoylfosfát Dusík vstupuje do mitochondrie jako součást glutaminu nebo glutamátu Amoniak reaguje s CO 2 (HCO 3- ) za vziku karbamoylfofátu a s oxalacetátem za vzniku aspartátu První dusík z vstupuje do močovinového cyklu reakcí karbamoylfosfátu s ornithinem Druhý dusík vstupuje do močovinového cyklu reakcí asptátu s citrulinem Močovinový cyklus má čtyři reakce

Reakce močovinového cyklu

Aspartát Arginosukcinát spojuje močovinový a citrátový cyklus

Cesty degradace jednotlivých aminokyslein

Ketogenní Sedm na acetyl-coa Leu, Ile, Thr, Lys, Phe, Tyr, Trp Glukogenní Šest na pyruvát Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp Pět naa-ketoglutarát Arg, Glu, Gln, His, Pro Čtyři na sukcinyl-coa Ile, Met, Thr, Val Dvě na fumarát Phe, Tyr Dvě na oxalacetát Asp, Asn

Přehled katabolismu aminokyselin

Biosyntéza aminokyselin

Přehled biosyntézy aminokyselin

Skupiny aminokyselin podle metabolických prekurzorů

Esenciální aminokyseliny pro lidi Musí být dodány v potravě

Jak jsou proteiny tráveny zvířaty Aminokyseliny jako důležitý zdroj energie u některých organismů (masožravci) Forma metabolismu dusíku u různých organismů Transfer amoniaku na a-ketoglutarat a vznik a úloha glutamátu a glutaminu Vznik močoviny Vstup amoniaku do močovinového cyklu Katabolismus aminokyselin na šest různých intermediátů Aminokyseliny Glukogenní a Ketogenní Syntéza aminokyselin Co musím znát