2009-12-31
Chemia Bionieorganiczna
" Przedmiotem badań chemii bionieorganicznej są
pierwiastki nieorganiczne występujące w układach
biologicznych oraz wprowadzanych do tych układów
metali jako sondy i leków.
" W układach biologicznych metale występują zwykle jako
naturalne składniki białek.
" Metaloproteiny wykazujące działanie katalityczne
nazywamy metaloenzymami.
" Toksyczne działanie pierwiastków.
" Rola pierwiastków w \
ywieniu.
" Transport i magazynowanie metali
Biologiczne funkcje wybranych
A M I N O K W A S Y
metali
Aminokwasy są podstawową jednostką strukturalną : peptydów ( do 100 aa ) i białek ( >100 aa ).
Budowa aminokwasów:
- Centralnie uło\
ony jest Cą
- Kowalencyjnie związane są z węglem ą grupa COOH , grupa NH2 , atom H oraz charakte-
rystyczna dla aminokwasów grupa R stanowiąca łańcuch boczny aminokwasów.
- Tetraedrycznie uło\
one 4 ró\
ne podstawniki wokół węgla ą nadają aminokwasom charakter
związków optycznie czynnych. C ą jest węglem chiralnym - daje izomery optyczne L i D.
Białka zbudowane są wyłącznie z L aminokwasów !!
Wyjątek - GLICYNA - bo nie posiada węgla chiralnego
Wyjątek - THREONINA i IZOLEUCYNA - 2 węgle asymetryczne , 2 centra chiralne
C ą jest asymetryczny co powoduje, \
e aminokwasy są optycznie czynne a więc skręcają
płaszczyznę światła spolaryzowanego.
Jest 20 podstawowych aminokwasów budujących białka. Ró\
nią się one między sobą :
- wielkością cząsteczki
- kształtem
- ładunkiem elektrycznym
- zdolnością do tworzenia wiązań wodorowych
- reaktywnością chemiczną
Podział aminokwasów
1. W zale\
ności od budowy łańcucha bocznego aminokwasu :
- aa z alifatycznym łańcuchem bocznym : Gly , Ala , Val , Leu , Ile
- aa z łańcuchem bocznym zawierającym grupę hydroksylową : Ser , Thr , Tyr
- aa z łańcuchem bocznym zawierającym atom siarki : Cys , Met
- aa z łańcuchem bocznym zawierającym grupy kwaśne lub ich amidy : Asp , Asn , Gln , Glu
- aa z łańcuchem bocznym zawierającym grupy zasadowe : Arg , Lys , His
- aa z łańcuchem bocznym zawierającym pierścień aromatyczny : His , Tyr , Phe , Trp
- iminokwas : Pro
2. W zale\
ności od właściwości łańcucha bocznego :
- łańcuch boczny niepolarny ( hydrofobowy ): Ala , Val , Leu , Pro , Ile , Met , Trp , Phe
- łańcuch boczny polarny , aa obojętne : Gly , Ser , Gln , Asn , Thr , Tyr , Cys
- łańcuch boczny polarny , aa kwaśne ( w pH=7 łańcuch boczny ma ładunek ujemny ) :
aa monoaminodikarboksylowe : Asp , Glu
- łańcuch boczny polarny , aa zasadowe ( w pH=7 łańcuch boczny ma ładunek dodatni ) :
aa diaminomonokarboksylowe : His , Lys , Arg
1
2009-12-31
Cystyna
3. Podział pod względem polarności :
- aa niepolarne ( hydrofobowe - awersja do wody , skłonność do grupowania się - bardzo
wa\
na cecha slu\
ąca stabilizacji struktury bialka zbudowanego z aa o przewa\
ającym
hydrofobowym charakterze ) : Ala , Val , Leu , Ile , Met , Phe , Trp , Pro
- aa polarne : Gly , Asp , Asn , Glu , Gln , Arg , Lys , His , Cys , Ser , Thr , Tyr
4. Podział pod względem pochodzenia :
- aa egzogenne ( aa NIEZB
DNE - dostarczane tylko z pokarmem, organizm nie potrafi ich
syntetyzować) : Arg , His - tylko u dzieci !!
Val , Leu , Ile , Lys , Thr , Met , Phe , Trp
- aa endogenne ( aa NIENIEZB
DNE - syntetyzowane przez organizm): Ala , Gly , Asp , Asn ,
Glu , Gln , Cys , Pro , Ser , Tyr oraz hydroksyprolina i hydroksylizyna
2
2009-12-31
Nale\
y pamiętać , \
e w przypadku Asp , Glu , Lys , His , Arg , Tyr , Cys jonizacji ulega równie\

Właściwości chemiczne aminokwasów
łańcuch boczny aa.
Jon obojnaczy jest amfoteryczny poniewa\
mo\
e zarówno przyłączyć proton do grupy - COO -
jak i go oddysocjować od grupy NH3 + .
Cząsteczka takiego jonu obojnaczego zachowuje się tak jak gdyby nie była naładowana , a więc
1. Zmiana stanu jonizacji aa w zale\
ności od pH
nie wędruje w polu elektrycznym gdy\
sumaryczny ładunek takiej cząsteczki jest równy zero.
H
H H
+ +
2/. pH , w którym cząsteczka aa występuje w postaci jonu obojnaczego ( sumaryczny ładunek
R C NH3 R C NH3 R C NH2
cząsteczki = 0 ) nosi nazwę PUNKTU IZOELEKTRYCZNEGO pI
COO-
COOH COO-
Ka\
dy aa ma charakterystyczny dla siebie pI np. :
- alanina = 6,02
pH = 1 pH = 7 pH = 11
- lizyna = 9,7
Forma przewa\
ająca jon obojnaczy forma przewa\
ająca
- arginina = 10,8
jon dwubiegunowy
- kwas asparaginowy = 2,98
W przypadku aa ( tylko aa ) pI jest równy punktowi izojonowemu tj takiemu pH , przy którym
Równoczesna obecność w cząsteczkach aa grup - COOH i - NH2 sprawia , \
e aa są cząsteczka ma jednakową liczbe protonów uwolnionych z grupy - COOH i protonów
związkami amfoterycznymi , których charakter uzale\
niony jest od stę\
enia jonów H+ w związanych z grupą - NH .
2
roztworze. W roztworze wodnym aa tylko w znikomej ilości ( 0,1% ) występują jako
cząsteczki elektrycznie nienaładowane , w ogromnej większości są jonami. Jony w 3/. Aa mają właściwości buforowe
zale\
ności od oddziaływania środowiska mogą mieć charakter kwaśny lub zasadowy.
W środowisku kwaśnym aa przyłącza H+ stając się kationem, w polu elektrycznym 4/. Reakcje jakim ulegają aa :
wędruje do katody i zachowuje się jak kwas bo grupa - COOH i NH3+ mogą
oddysocjować proton. W środowisku zasadowym aa oddysocjowuje H+ i staje się a) reakcje polimeryzacji : aa + aa < <- ->> dipeptyd + H2O
anionem , w polu elektrycznym wędruje do anody i zachowuje się jak zasada bo grupa
- COO- i NH2 mo\
e przyjmować proton.
P E P T Y D Y
- Są związkami zło\
onymi z 2 lub więcej aa ( do 100 aa ) połączonymi wiązaniami peptydowymi
tworząc łańcuch peptydowy.
- Aa w łańcuchu peptydowym nazywamy resztami aminokwasowymi.
- Wiązanie peptydowe :
d i p e p t y d
Wiązanie peptydowe , ( zaznaczono kolorem czerwonym ) jest wiązaniem kowalencyjnym
Wiązanie amidowe jest wiązaniem sztywnym. Brak jest rotacji wzdłu\
wiązania peptydowego gdy\

wiązanie to wykazuje częściowo charakter wiązania podwójnego.
b) Tworzenie kompleksów chelatowych z jonami metali cię\
kich np. Cu2+ , Ni2+
Mo\
liwość rotacji wzdłu\
wiązania Cą - Ckarboksylowy i N - Cą .
Wiązanie peptydowe jest częściowo spolaryzowane N�+- C�-
Atom H rupy -NH- jest zawsze w pozycji trans w stosunku do atomu O grupy =C=O ( jest to
korzystne energetycznie ).
Nomenklatura peptydów :
Właściwości peptydów :
- dipeptyd
- tripeptyd
- tetrapeptyd
- oktapeptyd itd..
- Peptydy mają tylko strukturę I rzędową . Brak struktury II , III czy IV rzędowej - charakterysty-
2 - 10 aa to oligopeptydy
cznej dla białek.
do 100 aa - polipeptydy
- Nie ulegają sedymentacji w czasie ultrawirowania.
> 100 aa - makropeptydy ( białka )
- Nie występują w postaci koloidów
- Nie dają efektu Tyndala
Nomenklatura peptydów polega na podaniu kolejności reszt aa wchodzących w skład peptydu lub
- Nie ulegają denaturacji bo brak jest struktury II , III czy IV rzędowej
białka ( sekwencji w łańcuchu ) od N końca do C końca.
- Nie wywierają ciśnienia osmotycznego
N - koniec - to ten gdzie występuje reszta aa z wolną grupą -NH2 - początek łańcucha
- Nie ulegają wysalaniu i wsalaniu
C - koniec - to ten gdzie występuje reszta aa z wolną grupą -COOH - koniec łańcucha
- Dializują
- Wędrują w polu elektrycznym dzięki cząstkowemu ładunkowi elektrycznemu
Nomenklaturę peptydów tworzy się w ten sposób , \
e aa , którego grupa -COOH wchodzi w reakcję
- Z powodu obecności wiązania peptydowego, peptydy pochłaniają światło nadfioletowe przy
z grupą NH2 kolejnego aa (lub innaczej , którego grupa -COOH tworzy wiązanie peptydowe )
max =230 nm a z powodu obecności Tyr i Trp przy =280 nm
otrzymuje końcówkę -ylo lub -ilo
- Peptydy są związkami amfoterycznymi
Przykład:
- Ka\
dy peptyd ma charakterystyczny dla siebie punkt izoelektryczny
glicyloalanina Zasada oznaczania reszt aa trzema pierwszymi
Gly-Ala
- mają właściwości buforowe w odpowiednim przedziale pH
literami pochodzącymi od nazwy danego aa
Ala-Leu-Tyr alanyloleucylotyrozyna
Reakcje , którym ulegają peptydy - patrz białka !!
!!! Sekwencja aa w peptydzie lub białku jest zgodna z sekwencją nukleotydów
w DNA kodującym dane białko lub peptyd.
3
2009-12-31
2/. Klasyfikacja białek na podstawie ich rozpuszczalności
2/. Klasyfikacja białek na podstawie ich rozpuszczalności
B I A A
K A
- Albuminy - R w H2O i roztworach soli
- Albuminy - R w H2O i roztworach soli
- Globuliny - słabo R w H2O ale dobrze w roztworach soli
- Globuliny - słabo R w H2O ale dobrze w roztworach soli
- To związki organiczne o du\
ej masie cząsteczkowej , zbudowane głównie z aa połączonych
- To związki organiczne o du\
ej masie cząsteczkowej , zbudowane głównie z aa połączonych
- Prolaminy - R w 70 - 80% etanolu. NR w H2O i etanolu absolutnym. Bogate w Arg
- Prolaminy - R w 70 - 80% etanolu. NR w H2O i etanolu absolutnym. Bogate w Arg
wiązaniami peptydowymi.
wiązaniami peptydowymi.
- Histony - R w roztworach soli i kwasów nieorganicznych
- Histony - R w roztworach soli i kwasów nieorganicznych
- Skleroproteiny - NR w H2O ani w roztworach soli. Bogate w Gly , Ala , Pro
- Skleroproteiny - NR w H2O ani w roztworach soli. Bogate w Gly , Ala , Pro
- Białka zbudowane są z 1 lub kilku łańcuchów peptydowych :
- Białka zbudowane są z 1 lub kilku łańcuchów peptydowych :
- 1 łańcuch białko monomeryczne ( cytochrom C , mioglobina , rybonukleaza )
- 1 łańcuch białko monomeryczne ( cytochrom C , mioglobina , rybonukleaza )
3/. Klasyfikacja białek na podstawie budowy chemicznej
3/. Klasyfikacja białek na podstawie budowy chemicznej
- kilka łańcuchów białko polimeryczne:
- kilka łańcuchów białko polimeryczne:
- homopolimeryczne ( takie same łańcuchy ) np. heksokinaza ( ą4
- homopolimeryczne ( takie same łańcuchy ) np. heksokinaza ( ą4
)
)
- białka proste ( holoproteiny ) składają się niemal wyłącznie z aa
- białka proste ( holoproteiny ) składają się niemal wyłącznie z aa
- heteropolimeryczne ( ró\
ne łańcuchy ) np. Hb ( ą2
- heteropolimeryczne ( ró\
ne łańcuchy ) np. Hb ( ą2
�2 )
�2 )
- białka zło\
one (heteroproteiny) zawierają integralną część niebiałkową - grupę prostetyczną -
- białka zło\
one (heteroproteiny) zawierają integralną część niebiałkową - grupę prostetyczną -
mocniej lub słabiej związaną z częścią białkową np. :
mocniej lub słabiej związaną z częścią białkową np. :
--- Podział białek ---
--- Podział białek ---
- glikoproteiny - fibronektyna , IgG
- glikoproteiny - fibronektyna , IgG
- fosfoproteiny - ufosforylowana Ser , Thr , Tyr - kazeina , fosforylaza glikogenowa
- fosfoproteiny - ufosforylowana Ser , Thr , Tyr - kazeina , fosforylaza glikogenowa
1/. Na podstawie kształtu cząsteczki białka (stosunek osiowy - czyli stosunek długości do szerokości)
1/. Na podstawie kształtu cząsteczki białka (stosunek osiowy - czyli stosunek długości do szerokości)
- lipoproteiny - LDL , HDL
- lipoproteiny - LDL , HDL
- nukleoproteiny - chromosom , rybosom
- nukleoproteiny - chromosom , rybosom
- białka globularne - stosunek osiowy < 10 ( 3 - 4 ), łańcuchy polipeptydowe ściśle pofałdowane i
- białka globularne - stosunek osiowy < 10 ( 3 - 4 ), łańcuchy polipeptydowe ściśle pofałdowane i
- metaloproteiny - ferrytyna ( Fe3+) , transferyna ( Fe2+), dehydrogenaza alkoholowa ( Zn2+),
- metaloproteiny - ferrytyna ( Fe3+) , transferyna ( Fe2+), dehydrogenaza alkoholowa ( Zn2+),
zwinięte np. insulina , albuminy i globuliny osocza , większość enzymów
zwinięte np. insulina , albuminy i globuliny osocza , większość enzymów
oksydaza cytochromowa ( Cu i Fe )
oksydaza cytochromowa ( Cu i Fe )
- chromoproteiny ( hem ) - Hb , cytochrom C , katalaza , mioglobina
- chromoproteiny ( hem ) - Hb , cytochrom C , katalaza , mioglobina
- białka włókienkowe ( fibrylarne ) - stosunek osiowy > 10 , łańcuchy polipeptydowe zwinięte
- białka włókienkowe ( fibrylarne ) - stosunek osiowy > 10 , łańcuchy polipeptydowe zwinięte
- flawoproteiny ( FAD , FMN ) - dehydrogenaza bursztynianowa
- flawoproteiny ( FAD , FMN ) - dehydrogenaza bursztynianowa
śrubowo lub w helisy , połączone krzy\
owo wiązaniami kowalencyjnymi lub wodorowymi np.
śrubowo lub w helisy , połączone krzy\
owo wiązaniami kowalencyjnymi lub wodorowymi np.
- �-keratyna
- �-keratyna
4/. Podział ze względu na rolę białka w organizmie
4/. Podział ze względu na rolę białka w organizmie
- ą-keratyna
- ą-keratyna
- kolagen
- kolagen
5/. Podział ze względu na pochodzenie białka : roślinne , zwierzęce , bakteryjne , wirusowe
5/. Podział ze względu na pochodzenie białka : roślinne , zwierzęce , bakteryjne , wirusowe
6/. Podział białek ze względu na wartość od\
ywczą :
6/. Podział białek ze względu na wartość od\
ywczą :
- budulcowa :
- budulcowa :
- białko pełnowartościowe - zawiera wszystkie aa niezbędne
- białko pełnowartościowe - zawiera wszystkie aa niezbędne
ą - keratyna - włosy , rogi , paznokcie
ą - keratyna - włosy , rogi , paznokcie
- białko niepełnowartościowe - brak przynajmniej jednego aa niezbędnego
- białko niepełnowartościowe - brak przynajmniej jednego aa niezbędnego
kolagen
kolagen
elastyna - białko tkanki łącznej , odpowiedzialnym za zdolność tkanek do
elastyna - białko tkanki łącznej , odpowiedzialnym za zdolność tkanek do
W budowie białka wyró\
nia się 4 zasadnicze poziomy organizacji łańcucha polipeptydowego:
W budowie białka wyró\
nia się 4 zasadnicze poziomy organizacji łańcucha polipeptydowego:
rozciągania i powrotu do uprzedniego kształtu. Nie jest tak
rozciągania i powrotu do uprzedniego kształtu. Nie jest tak
rozpowszechniona jak kolagen , ale występujje w du\
ych ilościach w
rozpowszechniona jak kolagen , ale występujje w du\
ych ilościach w
- struktura I rzędowa sekwencja aa w łańcuchu polipeptydowym.
- struktura I rzędowa sekwencja aa w łańcuchu polipeptydowym.
tkankach , które wymagają takich właściwości fizycznych , a więc np.:
tkankach , które wymagają takich właściwości fizycznych , a więc np.:
w płucach , du\
ych tętnicach i niektórych więzadłach sprę\
ystych
w płucach , du\
ych tętnicach i niektórych więzadłach sprę\
ystych
- struktura II rzędowa przestrzenne uło\
enie reszt aa sąsiadujących ze sobą w sekwencji
- struktura II rzędowa przestrzenne uło\
enie reszt aa sąsiadujących ze sobą w sekwencji
białka błonowe - białka strukturalne
białka błonowe - białka strukturalne
liniowej ( wiązania wodorowe).
liniowej ( wiązania wodorowe).
- magazynowa :
- magazynowa :
- struktura III rzędowa określa powiązania przestrzenne i wzajemne uło\
enie reszt aa
- struktura III rzędowa określa powiązania przestrzenne i wzajemne uło\
enie reszt aa
ceruloplazmina - białko magazynujące Cu
ceruloplazmina - białko magazynujące Cu
oddalonych od siebie w sekwencji liniowej oraz lokalizację mostków
oddalonych od siebie w sekwencji liniowej oraz lokalizację mostków
ferrytyna - białko magazynujące Fe3+
ferrytyna - białko magazynujące Fe3+
disiarczkowych. Określa przestrzenne uło\
enie łancucha polipeptydowego.
disiarczkowych. Określa przestrzenne uło\
enie łancucha polipeptydowego.
Wiązania wodorowe , jonowe , disiarczkowe , oddziaływania
Wiązania wodorowe , jonowe , disiarczkowe , oddziaływania
- transportowa :
- transportowa :
hydrofobowe , wiązania van der Walsa , estrowe , O , N  glikozydowe.
hydrofobowe , wiązania van der Walsa , estrowe , O , N  glikozydowe.
mioglobina - transport O2 w mięśniach
mioglobina - transport O2 w mięśniach
Hb - transport O2 we krwi
Hb - transport O2 we krwi
- struktura IV rzędowa w białkach zbudowanych z więcej ni\
jednego łańcucha
- struktura IV rzędowa w białkach zbudowanych z więcej ni\
jednego łańcucha
transferyna - transport Fe2+
transferyna - transport Fe2+
polipeptydowego. Określa wzajemne uło\
enie przestrzenne podjednostek
polipeptydowego. Określa wzajemne uło\
enie przestrzenne podjednostek
albumina - transport np. leków
albumina - transport np. leków
i rodzaj ich kontaktu ( Hb , kolagen , wirus polio , Rynowirus 14 ).
i rodzaj ich kontaktu ( Hb , kolagen , wirus polio , Rynowirus 14 ).
- regulacyjna :
- regulacyjna :
hormony : peptydowe (omówione wcześniej), białkowe np. GH , PRL
hormony : peptydowe (omówione wcześniej), białkowe np. GH , PRL
Rola białek , funkcje :
Rola białek , funkcje :
białka represorowe - hamują transkrypcję genów
białka represorowe - hamują transkrypcję genów
- ochronna :
- ochronna :
- enzymatyczna - prawie wszystkie enzymy są białkami , zwiększają szybkość reakcji o około
- enzymatyczna - prawie wszystkie enzymy są białkami , zwiększają szybkość reakcji o około
immunoglobuliny - układ odpornościowy
immunoglobuliny - układ odpornościowy
1 mln razy . Istnieje kilka tysięcy enzymów, z których ka\
dy katalizuje
1 mln razy . Istnieje kilka tysięcy enzymów, z których ka\
dy katalizuje
trombina , fibrynogen - ochrona przed utratą krwi
trombina , fibrynogen - ochrona przed utratą krwi
swoistą dla siebie reakcję chemiczną np.: trypsyna , pepsyna , rybonukleaza ,
swoistą dla siebie reakcję chemiczną np.: trypsyna , pepsyna , rybonukleaza ,
dehydrogenaza alkoholowa , katalaza , fosfofruktokinaza.
dehydrogenaza alkoholowa , katalaza , fosfofruktokinaza.
- ruch :
- ruch :
aktyna , miozyna - mięśnie - Wsalanie jest procesem odwrotnym do wysalania , którego dokonuje się przez stopniowe
aktyna , miozyna - mięśnie - Wsalanie jest procesem odwrotnym do wysalania , którego dokonuje się przez stopniowe
tubulina - białko mikrotubul biorące udział w podziałach komórkowych rozcieńczanie roztworu białek.
tubulina - białko mikrotubul biorące udział w podziałach komórkowych rozcieńczanie roztworu białek.
- rola buforowa : - Białka ulegają denaturacji .
- rola buforowa : - Białka ulegają denaturacji .
we krwi - albuminy Zniszczeniu ulega IV , III , lub II rzędowa struktura białka , I rzędowa struktura pozostaje
we krwi - albuminy Zniszczeniu ulega IV , III , lub II rzędowa struktura białka , I rzędowa struktura pozostaje
niezmieniona - a więc zmianie ulega konformacja łańcucha polipeptydowego. Białko traci
niezmieniona - a więc zmianie ulega konformacja łańcucha polipeptydowego. Białko traci
- wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych : swoje właściwości. Rozrywane są wiązania wodorowe , jonowe , hydrofobowe , disiarczkowe ,
- wytwarzanie i przekazywanie impulsów nerwowych : swoje właściwości. Rozrywane są wiązania wodorowe , jonowe , hydrofobowe , disiarczkowe ,
białka receptorowe - rodopsyna ( białko fotoreceptorowe występujące w siatkówce oka ). van der Walsa.
białka receptorowe - rodopsyna ( białko fotoreceptorowe występujące w siatkówce oka ). van der Walsa.
DENATURACJ
POWODUJ
:
DENATURACJ
POWODUJ
:
*** Właściwości białek ***
*** Właściwości białek ***
Czynniki fizyczne : ogrzewanie , wysalanie , ultradz
więki , promieniowanie , wstrząsanie
Czynniki fizyczne : ogrzewanie , wysalanie , ultradz
więki , promieniowanie , wstrząsanie
wodnych roztworów białek w atmosferze powietrza.
wodnych roztworów białek w atmosferze powietrza.
- mają charakter związków wielkocząsteczkowych, co powoduje , \
e białka nie dializują , a
- mają charakter związków wielkocząsteczkowych, co powoduje , \
e białka nie dializują , a
roztwory białek wykazują właściwości - cechy koloidów
roztwory białek wykazują właściwości - cechy koloidów
Czynniki chemiczne : kwasy , zasady , jony metali cię\
kich , chlorowodorek guanidyny ,
Czynniki chemiczne : kwasy , zasady , jony metali cię\
kich , chlorowodorek guanidyny ,
- wywierają ciśnienie koloido - osmotyczne
- wywierają ciśnienie koloido - osmotyczne
mocznik , detergenty , fenol , chloroform , rozpuszczalniki mieszające się
mocznik , detergenty , fenol , chloroform , rozpuszczalniki mieszające się
- mają zdolność wiązania jonów
- mają zdolność wiązania jonów
wodą ( etanol , aceton )
wodą ( etanol , aceton )
- wędrują w polu elektrycznym dzięki ładunkowi elektrycznemu cząsteczki. Szybkość
- wędrują w polu elektrycznym dzięki ładunkowi elektrycznemu cząsteczki. Szybkość
poruszania się w polu elektrycznym zale\
y od wielkości ładunku elektrycznego , oraz od
poruszania się w polu elektrycznym zale\
y od wielkości ładunku elektrycznego , oraz od
- Skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo , poniewa\
zbudowane są z L-aa.
- Skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego w lewo , poniewa\
zbudowane są z L-aa.
rozmiarów i kształtu cząsteczki
rozmiarów i kształtu cząsteczki
- większość białek dobrze rozpuszcza się w H2O , niektóre w rozcieńczonych roztworach
- większość białek dobrze rozpuszcza się w H2O , niektóre w rozcieńczonych roztworach
- Roztwory białek cechuje du\
y współczynnik załamania światła , który wzrasta liniowo w
- Roztwory białek cechuje du\
y współczynnik załamania światła , który wzrasta liniowo w
soli , kwasów i zasad. O rozpuszczalności decyduje przede wszystkim ich zdolność do
soli , kwasów i zasad. O rozpuszczalności decyduje przede wszystkim ich zdolność do
miarę wzrostu stę\
enia białka w roztworze , co wykorzystuje się do ilościowego oznaczania
miarę wzrostu stę\
enia białka w roztworze , co wykorzystuje się do ilościowego oznaczania
hydratacji , budowa chemiczna , obecność soli w środowisku i pH środowiska
hydratacji , budowa chemiczna , obecność soli w środowisku i pH środowiska
białka metodą referencyjną
białka metodą referencyjną
- białka ulegają wysalaniu pod wpływem silnych elektrolitów np. soli Stę\
enie soli potrzebne
- białka ulegają wysalaniu pod wpływem silnych elektrolitów np. soli Stę\
enie soli potrzebne
do wysolenia zale\
y od właściwości białka i pH środowiska. Wysalacze : (NH4)2SO4 , MgSO4 ,
do wysolenia zale\
y od właściwości białka i pH środowiska. Wysalacze : (NH4)2SO4 , MgSO4 ,
aceton , etanol ( ale działając krótko ). Wysalanie jest procesem odwracalnym bo nie powoduje
aceton , etanol ( ale działając krótko ). Wysalanie jest procesem odwracalnym bo nie powoduje
denaturacji białka.
denaturacji białka.
4
2009-12-31
- Z powodu obecności wiązań peptydowych białka pochłaniają światło nadfioletowe z max
- Z powodu obecności wiązań peptydowych białka pochłaniają światło nadfioletowe z max
Reakcje chemiczne , którym ulegają białka
Reakcje chemiczne , którym ulegają białka
absorbancji przy  = 230 nm, a z powodu obecności Tyr i Trp przy max  = 280 nm
absorbancji przy  = 230 nm, a z powodu obecności Tyr i Trp przy max  = 280 nm
- Masa cząsteczkowa białek waha się od 10.000 do wielokrotności miliona.
- Masa cząsteczkowa białek waha się od 10.000 do wielokrotności miliona.
- Reakcja ninhydrynowa - aa , peptydy , białka , sole amonowe , aminocukry , amoniak
Reakcja ninhydrynowa aa , peptydy , białka , sole amonowe , aminocukry , amoniak
- Białka są związkami amfoterycznymi.
- Białka są związkami amfoterycznymi.
- Reakcja z HNO2
- Reakcja z HNO2
- Ka\
de białko ma charakterystyczny dla siebie punkt izoelektryczny pI np.:
- Ka\
de białko ma charakterystyczny dla siebie punkt izoelektryczny pI np.:
- Reakcja biuretowa ( Piotrowskiego ) - peptydy i białka. Jest to reakcja na wiązania
- Reakcja biuretowa ( Piotrowskiego ) - peptydy i białka. Jest to reakcja na wiązania
- pepsyna 1.0
- pepsyna 1.0
peptydowe. W środowisku alkalicznym 2 wiązania peptydowe tworzą kompleks z jonami
peptydowe. W środowisku alkalicznym 2 wiązania peptydowe tworzą kompleks z jonami
- kazeina 4.7
- kazeina 4.7
Cu2+ dając zabarwienie fioletowo - niebieskie. Reakcji tej ulegają więc tylko tripeptydy ,
Cu2+ dając zabarwienie fioletowo - niebieskie. Reakcji tej ulegają więc tylko tripeptydy ,
- mioglobina 7.0
- mioglobina 7.0
tetra - , penta - ....peptydy. Dipeptydy powy\
szej reakcji nie ulegają. Reakcja słu\
y do
tetra - , penta - ....peptydy. Dipeptydy powy\
szej reakcji nie ulegają. Reakcja słu\
y do
- trypsyna 10. 5
- trypsyna 10. 5
oznaczeń ilościowych i jakościowych.
oznaczeń ilościowych i jakościowych.
W punkcie izoelektrycznym rozpuszczalność białka jest najmniejsza i najłatwiej jest wtedy
W punkcie izoelektrycznym rozpuszczalność białka jest najmniejsza i najłatwiej jest wtedy
- Metoda Lowry ego - do ilościowego oznaczania peptydów i białek. Metoda wykorzystuje
- Metoda Lowry ego - do ilościowego oznaczania peptydów i białek. Metoda wykorzystuje
takie białko wytrącić z roztworu bądz
wykrystalizować.
takie białko wytrącić z roztworu bądz
wykrystalizować.
czułą reakcję wiązań peptydowych i tyrozyny z odczynnikiem wolframowo - molibdenowo -
czułą reakcję wiązań peptydowych i tyrozyny z odczynnikiem wolframowo - molibdenowo -
fosforowym ( Folina - Ciocalteu ). Jest to kombinacja reakcji biuretowej oraz reakcji
fosforowym ( Folina - Ciocalteu ). Jest to kombinacja reakcji biuretowej oraz reakcji
W punkcie izoelektrycznym białko :
W punkcie izoelektrycznym białko :
między resztami tyrozyny a odczynnikiem Folina , w której powstają barwne , niebieskie
między resztami tyrozyny a odczynnikiem Folina , w której powstają barwne , niebieskie
- wykazuje najmniejsze ciśnienie osmotyczne
- wykazuje najmniejsze ciśnienie osmotyczne
produkty. Metoda pozwala na oznaczenie białka w stę\
eniu 1�g / ml. Jest zatem ok. 100
produkty. Metoda pozwala na oznaczenie białka w stę\
eniu 1�g / ml. Jest zatem ok. 100
- ma najmniejszą lepkość
- ma najmniejszą lepkość
razy dokładniejsza i czulsza ni\
biuretowa.
razy dokładniejsza i czulsza ni\
biuretowa.
- najsłabiej pęcznieje
- najsłabiej pęcznieje
- nie reaguje z anionami ani z kationami
- nie reaguje z anionami ani z kationami
- Metoda oznaczania zawartości białka za pomocą pomiaru absorbancji w nadfiolecie -
- Metoda oznaczania zawartości białka za pomocą pomiaru absorbancji w nadfiolecie -
- wykazuje najmniejszą ruchliwość elektroforetyczną
- wykazuje najmniejszą ruchliwość elektroforetyczną
peptydy i białka. Większość białek ze względu na zawartość reszt Tyr i Trp wykazuje
peptydy i białka. Większość białek ze względu na zawartość reszt Tyr i Trp wykazuje
max absorbancji przy  = 280 nm. Związki , które mogą wpływać na absorbancję to :
max absorbancji przy  = 280 nm. Związki , które mogą wpływać na absorbancję to :
- Białka mają właściwości buforowe w odpowiednim przedziale pH
- Białka mają właściwości buforowe w odpowiednim przedziale pH
kwasy nukleinowe ( wykazujące max absorbancji przy  = 260 nm ) oraz puryny ,
kwasy nukleinowe ( wykazujące max absorbancji przy  = 260 nm ) oraz puryny ,
pirymidyny i fenole.
pirymidyny i fenole.
- Metoda Bradforda - peptydy i białka - metoda słu\
y do oznaczeń ilościowych " Elektroforeza w gradiencie pH - ogniskowanie izoelektryczne
- Metoda Bradforda - peptydy i białka - metoda słu\
y do oznaczeń ilościowych " Elektroforeza w gradiencie pH - ogniskowanie izoelektryczne
Z błękitem brylantowym Coomassie go G-250 w środowisku kwaśnym białko wią\
e się Białko będzie wędrowalo do momentu osiągnięcia pozycji , w której pH \
elu
Z błękitem brylantowym Coomassie go G-250 w środowisku kwaśnym białko wią\
e się Białko będzie wędrowalo do momentu osiągnięcia pozycji , w której pH \
elu
za pomocą wiązań jonowych i hydrofobowych Arg , w mniejszym stopniu His , Lys , Tyr , zrówna się z pH białka .
za pomocą wiązań jonowych i hydrofobowych Arg , w mniejszym stopniu His , Lys , Tyr , zrówna się z pH białka .
Trp , Phe. W wyniku reakcji powstaje brunatne zabarwienie wprost proporcjonalne do " HPLC
Trp , Phe. W wyniku reakcji powstaje brunatne zabarwienie wprost proporcjonalne do " HPLC
zawartości białka w roztworze.
zawartości białka w roztworze.
- biorąc pod uwagę wielkość cząsteczki i ładunek elektryczny
- biorąc pod uwagę wielkość cząsteczki i ładunek elektryczny
- Metoda Kjeldahla - oznaczanie zawartości azotu białkowego - oznaczanie ilościowe. " Rozdzielanie na podstawie rozpuszczalności .
- Metoda Kjeldahla - oznaczanie zawartości azotu białkowego - oznaczanie ilościowe. " Rozdzielanie na podstawie rozpuszczalności .
Azot białka oznacza się po rozkładzie białka do NH3. Białko gotuje się ze stę\
onym Polega na wysalaniu z roztworu wodnego solami obojętnymi np.: (NH4)2SO4 lub MgSO4
Azot białka oznacza się po rozkładzie białka do NH3. Białko gotuje się ze stę\
onym Polega na wysalaniu z roztworu wodnego solami obojętnymi np.: (NH4)2SO4 lub MgSO4
H2SO4 + katalizator następuje zniszczenie białka i powstaje (HN4)2SO4 Następnie Do roztworu białek dodaje się wzrastającą ilość soli ka\
dorazowo odwirowując wytrącone
H2SO4 + katalizator następuje zniszczenie białka i powstaje (HN4)2SO4 Następnie Do roztworu białek dodaje się wzrastającą ilość soli ka\
dorazowo odwirowując wytrącone






dodaje się nadmiar alkaliów , które powodują uwolnienie NH3 , który wyłapuje się w białko. Przez zmianę pH metodę mo\
na udoskonalić. Metoda ta stosowana jest tylko do
dodaje się nadmiar alkaliów , które powodują uwolnienie NH3 , który wyłapuje się w białko. Przez zmianę pH metodę mo\
na udoskonalić. Metoda ta stosowana jest tylko do
płuczce z H2SO4 . Następnie oznaczenie prowadzi się przez miareczkowanie. oczyszczania wstępnego .
płuczce z H2SO4 . Następnie oznaczenie prowadzi się przez miareczkowanie. oczyszczania wstępnego .
- Hydroliza wiązania peptydowego. Po wyizolowaniu białka w czystej postaci wy\
ej wymienionymi metodami białko nale\
y
- Hydroliza wiązania peptydowego. Po wyizolowaniu białka w czystej postaci wy\
ej wymienionymi metodami białko nale\
y
A) hydroliza kwaśna scharakteryzować pod względem chemicznym :
A) hydroliza kwaśna scharakteryzować pod względem chemicznym :
6 - 12N HCl lub 4 - 7N H2SO4 w temperaturze 110�C przez 24 , 48 i 72 godziny . - przez wyznaczenie punktu izoelektrycznego
6 - 12N HCl lub 4 - 7N H2SO4 w temperaturze 110�C przez 24 , 48 i 72 godziny . - przez wyznaczenie punktu izoelektrycznego
�
�
�
�
�
�
U\
ywamy 5 - 10 razy więcej kwasu ni\
białka . Nie wolno u\
ywać HNO3 gdy\
powoduje - przez wyznaczenie względnej masy cząsteczkowej
U\
ywamy 5 - 10 razy więcej kwasu ni\
białka . Nie wolno u\
ywać HNO3 gdy\
powoduje - przez wyznaczenie względnej masy cząsteczkowej
utlenienie bądz
nitrowanie pierścieni . - przez analityczne oznaczenie całkowitego stę\
enia białka
utlenienie bądz
nitrowanie pierścieni . - przez analityczne oznaczenie całkowitego stę\
enia białka
Wady : - charakterystyka immunologiczna
Wady : - charakterystyka immunologiczna
niszczy : - Trp
niszczy : - Trp
- Powoli aa z grupą -OH : Ser , Thr ( ale mając stę\
enia tych aa po Metody wyznaczania względnej masy cząsteczkowej :
- Powoli aa z grupą -OH : Ser , Thr ( ale mając stę\
enia tych aa po Metody wyznaczania względnej masy cząsteczkowej :
czasie 24 , 48 ,72 h mo\
na ekstrapolować stę\
enie wyjściowe ) " ultrawirowanie przez wyznaczenie stałej sedymentacji Svedberga
czasie 24 , 48 ,72 h mo\
na ekstrapolować stę\
enie wyjściowe ) " ultrawirowanie przez wyznaczenie stałej sedymentacji Svedberga
- Gln , Asn w środowisku kwaśnym są nietrwałe Glu , Asp + NH3 " na podstawie składu białka ( oznaczamy ilość O , C , N , S masa białka )
- Gln , Asn w środowisku kwaśnym są nietrwałe Glu , Asp + NH3 " na podstawie składu białka ( oznaczamy ilość O , C , N , S masa białka )






Na podstawie uwolnionego NH3 oznaczamy sumę Gln + Asn i np. " na podstawie ciśnienia osmotycznego jakie białko wywiera na błonę półprzepuszczalną
Na podstawie uwolnionego NH3 oznaczamy sumę Gln + Asn i np. " na podstawie ciśnienia osmotycznego jakie białko wywiera na błonę półprzepuszczalną
chromatograficznie sumę Asp + Asn oraz Glu + Gln w ściśle określonym pH i stę\
eniu białka w roztworze.
chromatograficznie sumę Asp + Asn oraz Glu + Gln w ściśle określonym pH i stę\
eniu białka w roztworze.
" na podstawie efektu Tyndala ( rozpraszania światła )
" na podstawie efektu Tyndala ( rozpraszania światła )
" chromatografia na sitach molekularnych
" chromatografia na sitach molekularnych
" Elektroforeza \
elowa SDS
" Elektroforeza \
elowa SDS
" Metoda wirowania w ró\
nych gradientach stę\
eń
" Metoda wirowania w ró\
nych gradientach stę\
eń
60 - 20% roztwór sacharozy
60 - 20% roztwór sacharozy
Enzymy jako katalizatory
6M roztwór chlorku cezu sam tworzy gradient
6M roztwór chlorku cezu sam tworzy gradient
Enzymy są katalizatorami, które zwiększają szybkość
Są to metody porównawcze naszego białka z białkiem stanowiącym wzorzec standardowy.
Są to metody porównawcze naszego białka z białkiem stanowiącym wzorzec standardowy.
reakcji chemicznej, same nie ulegając zmianie. W
nieobecności enzymu reakcja mo\
e zachodzić niezwykle
Określenie struktury I rzędowej białka
Określenie struktury I rzędowej białka
wolno, natomiast w jego obecności szybkość reakcji
znacznie wzrasta, nawet do 107 razy. Reakcje katalizowane
1. Jeśli białko jest heteropolimeryczne tzn zawiera wiecej ni\
jeden łańcuch polipeptydowy
1. Jeśli białko jest heteropolimeryczne tzn zawiera wiecej ni\
jeden łańcuch polipeptydowy
przez enzymy zazwyczaj przebiegają we względnie
to łańcuchy nale\
y rozdzielić i oczyścić .
to łańcuchy nale\
y rozdzielić i oczyścić .
Rozrywanie wiązań :
Rozrywanie wiązań : łagodnych warunkach (temperatura poni\
ej 100�C, ci śnienie
- wodorowe - 8M mocznik
- wodorowe - 8M mocznik
atmosferyczne i obojętne pH) - w porównaniu z warunkami
6M chlorowodorek guanidyny
6M chlorowodorek guanidyny
odpowiednich niekatalizowanych reakcji chemicznych.
Enzymy są wysoce specyficzne względem substratów, na
- diS - utlenianie kwasem nadmrówkowym do SO32-
- diS - utlenianie kwasem nadmrówkowym do SO32-
które działają, i produktów, które tworzą. Poza tym
- redukcja za pomocą � - merkaptoetanolu do -SH a następnie nale\
y
- redukcja za pomocą � - merkaptoetanolu do -SH a następnie nale\
y
podziałać kwasem jodooctowym lub akrylonitrylem aby zablokować
podziałać kwasem jodooctowym lub akrylonitrylem aby zablokować aktywność enzymatyczna mo\
e być regulowana, zmieniając
grupę -SH i zapobiec powstawaniu nowych wiązań diS
grupę -SH i zapobiec powstawaniu nowych wiązań diS
się w zale\
ności od stę\
enia substratów lub innych
cząsteczek. Prawie wszystkie enzymy są białkami, chocia\

- hydrofobowe - detergenty
- hydrofobowe - detergenty
zidentyfikowano te\
kilka rodzajów cząsteczek RNA
aktywnych katalitycznie.
- jonowe - kwasy , zasady
- jonowe - kwasy , zasady
Rozdział i oczyszczanie - podobnie jak białka
Rozdział i oczyszczanie - podobnie jak białka
5
2009-12-31
Energia
Zmiana energii swobodnej
aktywacji i stan przejściowy
" Zmiana energii swobodnej (Gibbsa) decyduje, czy reakcja będzie
" Zmiany energii zachodzące w przebiegu reakcji biochemicznej
energetycznie korzystna, czy niekorzystna. Na rysunku
przedstawiono na rysunku. Dla wszystkich reakcji istnieje
przedstawiono przykład, w którym sumaryczna zmiana energii
bariera energetyczna, którą nale\
y pokonać, aby umo\
liwić
reakcji czyni ją energetycznie korzystną (tzn. produkty mają ni\
szy
przebieg reakcji. Jest to ilość energii potrzebna do
poziom energii ni\
substraty, a "G ma wartość ujemną). Nale\
y
przeprowadzenia cząsteczek substratu w stan przejściowy, zaznaczyć, \
e "G jest pojęciem innym ni\
"G*. Wartość "G reakcji
jest niezale\
na od drogi reakcji i nie dostarcza \
adnej informacji o
który jest niestabilną formą chemiczną, prowadzącą od
szybkości reakcji, poniewa\
o szybkości reakcji decyduje "G*.
substratów do produktów. Stan przejściowy ma największą
Ujemna wartość " G wskazuje, \
e reakcja jest termodynamicznie
energię swobodną ze wszystkich związków w drodze reakcji.
korzystna we wskazanym kierunku (tj. ma du\
ą szansę przebiegu
Energia aktywacji ("G*) równa jest ró\
nicy w energii
spontanicznego), natomiast dodatnia wartość "G wskazuje, \
e
swobodnej między stanem przejściowym a substratem. Enzym reakcja jest termodynamicznie niekorzystna i wymaga nakładu
energii, aby zajść we wskazanym kierunku. W układach
działa w drodze stabilizowania stanu przejściowego reakcji
biochemicznych ten nakład energii uzyskuje się często przez
chemicznej i zmniejsza "G*. Enzym nie zmienia poziomu
sprzę\
enie reakcji energetycznie niekorzystnej z reakcją
energii zarówno substratu, jak i produktu. Tak więc enzym
energetycznie korzystną (reakcje sprzę\
one).
zwiększa szybkość przebiegu reakcji, ale nie wpływa na
ogólną zmianę energii w tej reakcji.
Często jest korzystne odwoływanie się do wartości
Zmiany energii zachodzące podczas
"G aktualnej dla standardowego zestawu warunków,
przebiegu reakcji biochemicznej
jakimi są jednakowe stę\
enia (1,0 M) zarówno
substratów, jak i produktów reakcji oraz przebieg
reakcji w stałym pH 7,0. W tych warunkach wartość
stwierdzana dla "G jest nieco odmienna ni\
w
innych warunkach i jest określana jako "G�.
Przykładem reakcji energetycznie korzystnej, o
du\
ej ujemnej wartości "G� i często u\
ywanej do
napędzania reakcji energetycznie niekorzystnych
jest hydroliza ATP, tworząca ADP i wolny Pi:
Stałą równowagi dla danej reakcji definiuje się jako:
Równowaga reakcji
Reakcja chemiczna istnieje zazwyczaj w stanie równowagi
dynamicznej, w której mimo ustawicznego przekształcania nowych
cząsteczek substratu i tworzenia nowych cząsteczek produktu,
proporcja substratu do produktu pozostaje stała.
gdzie prostokątne nawiasy oznaczają stę\
enie.
Rozwa\
my następującą reakcję: gdzie szybkość reakcji w kierunku
Stała równowagi jest określona przez stosunek
wprost (od A do B) wynosi 10-4 na sekundę (s-1), a szybkość reakcji
w kierunku odwrotnym wynosi 10-6 s-1. W równowadze stosunek
szybkości reakcji w kierunku wprost A do B do
stę\
eń substratu i produktu stanowi wartość stałą, znaną jako stała
szybkości reakcji w kierunku odwrotnym B do
równowagi (K).
A
6
2009-12-31
Miejsce aktywne
Tak więc dla tej reakcji w stanie równowagi istnieje 100 razy
" Miejsce aktywne enzymu jest regionem, który wią\
e substrat i
przemienia go w produkt. Zazwyczaj jest to względnie niewielka część
więcej produktu B ni\
substratu A, niezale\
nie od tego, czy
całej cząsteczki enzymu i stanowi określoną trójwymiarową przestrzeń,
enzym jest obecny, czy nie. Dzieje się tak dlatego, \
e enzymy
utworzoną przez reszty aminokwasów, które w liniowym łańcuchu
polipeptydowym mogą le\
eć daleko od siebie. Miejsce aktywne jest często
nie zmieniają poło\
enia równowagi reakcji, ale przyspieszają
szczeliną lub zagłębieniem w cząsteczce enzymu, które tworzy środowisko
szybkość reakcji w obu kierunkach w tym samym stopniu.
w znacznym stopniu niepolarne, co ułatwia wiązanie substratu. Substrat(y)
jest wiązany w miejscu aktywnym przez liczne słabe siły (oddziaływania
Innymi słowy, enzymy przyspieszają osiągnięcie stanu
elektrostatyczne, wiązania wodorowe, siły van der Waalsa, oddziaływania
równowagi, ale nie przesuwają jego poło\
enia. W przypadku
hydrofobowe), a w pewnych przypadkach przez odwracalne wiązania
kowalencyjne. Po związaniu cząsteczki substratu i utworzeniu kompleksu
pokazanej tu hipotetycznej reakcji, w nieobecności enzymu
enzym-substrat, katalitycznie czynne reszty w obrębie aktywnego miejsca
reakcja mo\
e potrzebować więcej ni\
godzinę do osiągnięcia
enzymu działają na cząsteczkę substratu tak, aby przekształcić go
początkowo w stan przejściowy, a następnie w produkt, który zostaje
stanu równowagi, natomiast w obecności enzymu mo\
e
uwolniony do roztworu. Potem enzym, ju\
wolny, mo\
e związać kolejną
osiągnąć stan równowagi w czasie krótszym ni\
1 sekunda.
cząsteczkę substratu i rozpocząć nowy cykl katalityczny.
Specyficzność substratowa
" Właściwości i uło\
enie przestrzenne reszt aminokwasów
" Zaproponowano dwa modele wyjaśniające, jak enzym mo\
e
tworzących aktywne miejsce enzymu determinują rodzaj
wiązać swój substrat. W modelu zamka i klucza,
cząsteczki, która mo\
e zostać związana i stać się substratem
zaproponowanym przez Emila Fischera w 1894 roku, kształt
dla tego enzymu. O specyficzności substratowej często
substratu i aktywnego miejsca enzymu miałyby pasować do siebie
decydują zmiany stosunkowo niewielkiej liczby aminokwasów
jak klucz do zamka. Oba kształty są uwa\
ane za sztywne i
w miejscu aktywnym. Widać to wyraz
nie w trzech enzymach
utrwalone oraz pasujące do siebie idealnie po odpowiednim
trawiennych: trypsynie, chymotrypsynie i elastazie. Te trzy
zestawieniu. W modelu indukowanego dopasowania,
enzymy nale\
ą do rodziny enzymów o nazwie proteazy
zaproponowanym w 1958 roku przez Daniela E. Koshlanda,
serynowe   serynowe", poniewa\
mają w miejscu
związanie substratu indukuje zmianę konformacyjną w
aktywnym resztę seryny, której udział w katalizie jest
aktywnym miejscu enzymu. Poza tym enzym mo\
e zniekształcić
krytyczny, a  proteazy", poniewa\
katalizują hydrolizę wiązań
substrat wymuszając w nim konformację podobną do stanu
peptydowych w białku. Te trzy enzymy rozszczepiają
przejściowego. Na przykład, związanie glukozy z heksokinazą
wiązania peptydowe w białkowych substratach po
indukuje taką konformacyjną zmianę w strukturze enzymu, \
e
karboksylowej stronie pewnych reszt aminokwasów.
jego miejsce aktywne przyjmuje kształt komplementarny do
substratu (glukozy) tylko po jego związaniu z enzymem. Ró\
ne
enzymy wykazują cechy charakterystyczne dla obu modeli, a więc
pewną komplementarność i pewne zmiany konformacji.
Klasyfikacja enzymów
Trypsyna rozszczepia (tnie) po karboksylowej stronie dodatnio
naładowanych reszt Lys lub Arg, chymotrypsyna  po karboksylowej
" Wiele enzymów ma nazwy utworzone przez dodanie końcówki ,,-aza" do
stronie du\
ych reszt aminokwasów aromatycznych i hydrofobowych, a
nazwy substratu. Tak więc ureaza jest enzymem katalizującym hydrolizę
elastaza  po karboksylowej stronie reszt o krótkich, nie naładowanych
mocznika (ang. urea), a fruktozo-l,6-bisfosfataza hydrolizuje fruktozo-
łańcuchach bocznych. Ró\
na specyficzność tych enzymów jest narzucona
1,6-bisfosforan. Jednak\
e pewne enzymy, np. trypsyna i chymotrypsyna,
mają nazwy nie odnoszące się do ich substratów (nazwy zwyczajowe). Są
przez charakter grup aminokwasów w miejscach wiązania substratu,
te\
enzymy, które mają po kilka ró\
nych nazw. W celu ujednolicenią nazw
komplementarnych względem substratu, na który działają. Tak więc
enzymów opracowano system nazewnictwa enzymów, uzgodniony
trypsyna ma w swym miejscu wiązania substratu ujemnie naładowaną resztę
międzynarodowo (Enzyme Commission  EC). System ten dziel
Asp, która oddziałuje z dodatnimi ładunkami na bocznych łańcuchach Lys i
wszystkie enzymy na sześć głównych klas, opartych na typie prowadzonej
reakcji. Następnie ka\
dy enzym zostaje zidentyfikowany prze
Arg substratu. Chymotrypsyna ma w miejscu wiązania substratu reszty
czteroliczbowy numer. Tak więc trypsyna ma numer (EC) 3.4.21.4, przy
aminokwasów o krótkich łańcuchach bocznych, takie jak Gly i Ser, co
czym pierwsza liczba (3) oznacza, \
e jest ona hydrolazą, druga liczba
umo\
liwia wejście do tych miejsc du\
ych łańcuchów bocznych substratu.
oznacza, \
e jest proteazą, która hydrolizuje wiązania peptydowe, trzeci
Natomiast elastaza ma względnie du\
e, nie naładowane boczne łańcuchy
liczba (21) oznacza, \
e enzym jest proteazą serynową, mającą w miejsc
aktywnym krytyczną resztę seryny, a czwarta liczba (4) wskazuje, \
e to
aminokwasów Val i Thr, wystające do miejsca wiązania substratu, co
czwarty enzym historycznie przypisany do tej klasy. Dla porównani
pozwala na wejście do tego miejsca wyłącznie krótkich łańcuchów
chymotrypsyna ma numer EC 3.4.21.1, a elastaza 3.4.21.36.
bocznych Gly i Ala substratu.
7
2009-12-31
Koenzymy i grupy prostetyczne
" Wiele enzymów wymaga do swego specyficznego działania
obecności małych jednostek niebiałkowych o nazwie
kofaktory. Kofaktorami mo\
e być jeden lub więcej jonów
nieorganicznych, np. Zn2+ lub Fe2+, albo zło\
ona cząsteczka
organiczna o nazwie koenzym. Taki metal lub koenzym, który
jest kowalencyjnie związany z enzymem, nazwa się grupą
prostetyczną (np. hem w hemoglobinie). Całość katalitycznie
aktywnego enzymu wraz z jego koenzymem lub jonem metalu
określa się jako holoenzym. Sama białkowa część enzymu bez
jego kofaktora jest nazywana apoenzymem. Pewne
koenzymy, takie jak NAD+, są wiązane i uwalniane przez
enzym w czasie jego cyklu katalitycznego i dlatego działają
one właściwie jako kosubstraty. Wiele koenzymów jest
pochodnymi prekursorów  witamin, które są często
istotnym składnikiem po\
ywienia, a których niedostateczny
dopływ wywołuje choroby z niedoboru.
Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+) oraz
fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego
(NADP+) są koenzymami mającymi wspólną strukturę opartą
na adeninie, dwóch cząsteczkach rybozy (cukru) powiązanych
grupami fosforanowymi i pierścieniu nikotynoamidowym.
NADP+ ró\
ni się od NAD+ dodatkową grupą fosforanową
przyłączoną do jednej z cząsteczek rybozy. Oba te koenzymy
pełnią jedną z podstawowych funkcji, jaką jest przenoszenie
elektronów i udział w reakcjach oksydoredukcyjnych.
NAD+ jest częściej u\
ywany w reakcjach katabolicznych
(rozkładu), natomiast NADP+ jest u\
ywany w reakcjach
anabolicznych (biosyntezy). Reaktywną częścią obu
cząsteczek jest pierścień nikotynoamidowy, który mo\
e
występować w formie albo zredukowanej, albo utlenionej, a w
ten sposób działać w reakcji enzymatycznej jako akceptor lub
donor elektronów:
Dinukleotyd flawinoadeninowy (FAD) oraz mononukleotyd flawinowy
(FMN) równie\
są przenośnikami elektronów i mają podobną strukturę
chemiczną. Oba te koenzymy zawierają jednostkę mononukleotydu
flawinowego, która ma miejsce reaktywne. FAD ma dodat-kową grupę
cukrową i zasadę adeninową, powiększające jego strukturę. FAD oraz FMN
reagują z dwoma protonami oraz z dwoma elektronami, oscylując między
stanem utlenionym i zredukowanym:
8