Aminokwasy

Budowa: zaw.po jednej grupie aminowej i karboksylowej, grupy funkcyjne: hyrdoksylowa, wodorosiarczkowa, pierścień aromatyczny i heterocykliczny. Prolina zawiera grupę NH drugorzędową i pierścień heterocykliczny (pirolidynowy), wszystkie naturalne aminokwasy w białkach zawierają grupę mainową w położeniu 2(α) do grupy karboksylowej. Związki o strukturze jonowej ( bo wyk dużą rozpuszczalność w wodzie, małą w rozpuszczalnikach niepolarnych, wysoki punkt topnienia). Z kwasami i zasadami tworzą sole zgodnie z reakcją .reagują z kwasami i zasadami gdyż mają charakter jonu obojnaczego (w roztworze przy pH 7 tworzy się przez przegrupowanie protonu grupy karboksylowej do aminowej , obie grupy są naładowane);

Punkt izoelektryczny -wartość pH przy której w przewadzie występuję jon obojnaczy a w równowadze kwasowa i zasadowa forma.Zależy od wartości pK (ujemny logarytm ze stałych dysocjacji); Elektroforeza-wędrówka aminokwasu w roztworze stanowiącym pole elektryczne do jednej z elektrod , w postaci kationowej (roztwór kwaśny) do katody a w formie anionowej (śr zasadowe) do anody, w roztw o PH równym punktowi izoelektrycznemu aminokwas nie wędruje gdyż sum jego aldunków jest równa zero.rozdzielanie i oczyszczanie aminokwasów, KLASYFIKACJA: BUDOWA RESZT (charakter polarny nie polarny jonowy); WYSTĘPOWANIE LUB NIE AMINOKW. W BIAŁKACH(białkowe nie białkowe); ZDOLNOŚC ORGANIZMU DO SYNTEZY (EGZO ENDOGENNE)RODZINY BIOGENETYCZNE(róznice w biosyntezie)PODZIAŁ NA PODSTAWIE BUDOWY RESZT AMINOKW. ∞ Reszta alifatyczna ,niepolarna hudrofobowość zwiększa się z długością łańcucha (Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Pro)∞ grupy hydroksylowe lub siarkę (mała polarność: Ser, Thr, Cys, Met )∞pierścień aromatyczny (Phe –hydrof.Trp –mała pol.Tyr-grupa fenoloa może dysocjować w wyższym pH)∞resztą zasadową: aminową (lys),guanidynową (Arg)pierścień imidalzolowy (His)silnie zasadowa; wpływają na uwodnienie białek∞ dodatkowa grupa karboksylowa (Aspi Glu – silnie polarne i dysocjujące w w wyższym pH;oraz ich amidy: Asn i Gln , silnie hydrofilowe i uczestniczą w uwadnianiu białek.

!AMINOKWASY BIAŁKOWE: to aminokwasy , które są zdolne do bezpośredniego kodowania danego aminokwasu w czasie biosyntezy białka tzn występowanie w kodzie genetycznym zapisu umożliwiającego wprowadzenie tego aminokwasu do wydłużającego się łańcucha peptydowego, 20 szt(2 w postaci amidów) ; Zawierają symetryczny atom C-2 (oprócz glicyny), należą do formy L, glicyna walina, leucyna i izoleucyna –reszta niepolarna, prolina- nietypowa struktura heterocykliczna, fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan, -zdolność pochłaniania światła w nadfiolecie, wchodzą w reakcję ksantoproteinową:nitrowanie pierścieni aromatycznych w białku. SERYNA,TREONINA: aminokw polarne zaw grupy alko OH , tyrozyna grupa fenolowa OH , cysteina metionina-aminokwasy siarkowe,

EGZOGENNE: Val, leu, Ile, Phe, Tyr, Trp, Lys Met, Thr, Tyr- względnie egzogenney;

ZASADOWE: LIZYNA(dodatkowa grupa aminowa, egzogenna, białka roślinne, rezerwa azotowa dla organizmu) HISTYDYNA (zasadowy , heterocykliczny pierścien imidazolowy) ARGININA(silnie zasadowa grupa guanidynowa, należy do fosfagenów , u bezkręgowców rezerwa energetyczna mięśni, Źródło: histony(zasadowe białka jądra komórkowego) protaminy(polipeptydy)

RODZINY BIOGENETYCZNE: glutaminianowa, asparaginianowa, pirogronianowa, szikimianowa, serynowa

PEPTYDY Związki powst poprzez poł 2 lub więcej aminokwasów za pomocą wiązań peptydowych;dipeptyd, tripeptyd…; oligopeptydy- 10 aminokwasów, polipeptydy-11-100; makropeptydy –ponad 100; wiązanie peptydowe : charakter kowalencyjny, reakcja tw wiązania: aminokw-NH-minokwas, równowaga reakcji w śr wodnym przesunięta w lewo; w jego układzie wiązania C=O i N-H są równoległe z nieznacznym skręceniem w stosunku do wiązania C-N, wiązanie wyst w 2 formach rezonansowych. Pomimo wyst wiązania peptydowego w płaszczyźnie atomy mogą lokować się wokół niego w układzie trans lub cis trans wyst częściej

naturalne: GLUTATION -tripeptyd o nazwie 5-glutamylo-cysteinylo-glicyna , jedno z wiązań peptydowych nietypowe, gdyż tworzy je grupa 5-karboksylowa Glu.Dzięki zawartości grupy hydrosulfidowej pochodzącej z cys ulega odwodorowaniu z wytworzeniem glutationu .jest jednym z biologicznych przenośników elektronów, służy jako koenzym liazy laktoiloglutationowej, katalizującej przemianę metyloglikoksalu do kwasu mlekowego; HORMONY PRZYSADKI MÓZGOWEJ: wazopresyna i oksytocyna: tylni płat:oktapeptydy o budowie cyklicznej, wywołują kontrakcję mięśni gładkich i gruczołu mlecznego;przedni: adrenokortykotropina: skłąda się z 39 aminokwasów , pośredni melanotropina pośredni płat 18 aminokwasów uczestniczy w rozwoju zarodka; HORMONY TRZUSTKI: insulina-masa ok 6 kDa, zaw 51 aminokwasów w postaci 2 poł. Ze sobą łańcuchów,na pograniczu polipeptydów i białek, zdolność do łączenia się w twory o dwu, sześcio, ośmiokrotnej masie cząsteczkowej.Pierwszy polip. Dla którego ust w kolejność zaw w nim aminokw.obn poz. Glukozy we krwi , niedobów-cukrzyca, zwiększa przepuszczalność błon komórkowych dla monosacharydów i aminokwasów przyspiesza proces glikolizy; PROTAMINY polipeptydy, związki silnie zasadowe, duża zaw argininy, jądra kom ryb, towarzyszą kwasom nukleinowym (sperma ryb i ptaków)GRAMICYDYNY:POLIMYKSYNY, AKTYNOMYCYNY: produkowane przez grzyby strzępkowe, w ich skłąd wchodzą aminokwasy nieproteinogenne (szeregu D)lub analogi aminokwasów białkowych-przyczyna antybakteryjnego działania, HEPTAPEPTYDY:CYKLOFALLOIDYNA, FALLOTOKSYNA : tkanka muchomora sromotnikowego ENDORFINY: wyst w tkankach zwierząt, działanie podbne do morfiny :znoszą ból rozluźniają napięcie mięśni PEPTYDY OPIOIDOWE: heksapeptydy o konformacji podobnej do morfiny PEPTYDY SMAKOWE wzbogacanie smaku. Pozyskiwanie:ograniczona proteoliza białek naturalnych lub synteza z wolnych aminokwasów w środowisku niewodnym-aspartam (Asp-Phe-CH3) BIAŁKA

GLOBULARNE	WŁÓKIENKOWE
eliptyczny kształt	Kształt łańcucha
niewielki stosunek osi długiej do krótkiej,	duży stosunek długości osi długiej do krótkiej
pofałdowane i zwinięte w specyficzny sposób łańcuchów polipeptydowych o splotach utrwalonych różnego typu wiązaniami kowalencyjnymi i niekowalencyjnymi	cząsteczki: rozciągnięte łańcuchy polipeptydowe, powiązane wiązaniami niekowalencyjnymi , trwała struktura,
Łatwo rozp w wodzie i rozc roztworach soli	nierozpuszczalne w roztworach soli,
białka czynne biologicznie o charakterze enzymów, antygenów, przeciwciał	Białka strukturalne i podporowe :keratyna, miozyna kolagen

ŁAŃCUCH POLIPEPTYDOWY: podstawa budowy białka, kolejno po sobie następują grupy: aminowa, karboksylowa, węgla C-2 z wystającymi na zewnątrz resztami kolejnych aminokwasów, składniki te powiązane sa wiązaniami peptydowymi i stanowią strukturę pierwszorzędową białka lub pierwotną STRUKTURA WTÓRNA BIAŁEK-ŁAŃCUCH RÓŻNIE USYTUOWANY W PRZESTRZENI

BADANIA STRUKTURY: BADANIE UGIĘCIA PROMIENI ROENTGENA NA WĘZŁACH SIATKI KRYSTALOGRAFICZNEJ BIAŁKA

DRUGO	TRZECIO	CZWARTORZĘDOWA
Strukturę drugo i trzeciorzędową określa się jako konformację cząsteczek	Określa stopień asocjacji lub polimeryzacji poszczególnych cząsek lub łańcuchów polipeptydowych w większe zespoly zazwyczaj oligomery
Sposób i stopień zwinięcia łańcucha w formie śruby prawej- tzw α-heliks lub tzw struktury pasmowej	Dotyczy białek globularnych ;sposób pofałdowania i zwinięcia heliksu w przestrzennie zwarty twór ściśle określony przez strukturę pierwszorz,
α-keratyna-struktura α-heliksu ustabilizowana maksymalną liczba wiązań wodorowych które tworzą się w wyniku powinowactwa do elektroujemnych atomów azotu lub tlenu ………………………………………… struktura pasmowa-β-keratyna, cząsteczka w pełni rozwinięta, nie mogą się tworzyć wiązania wodorowe wewnątrz łańcucha(brak zwinięcia); powstają między odpowiednimi grupami jednego łańcucha powoduje to powstanie struktury w formie zwiniętych, płasko ułożonych obok siebie odcinków łańcucha polip. Twór o odwrotnej symetrii, lewokierunkowe zwiniecie łańcucha peptydowego; białak o właściwościach elastycznych Okres identyczności: odległość między sąsiadującymi atomami o identycznej konfiguracjinp między sąsiednimi resztami .Charakterystyczna dla białek bogatych w glicynę , głownie fibrylarnych fragmenty w białkach globularnych ………………………………………………… Struktura nieregularnego kłębka: występująca w białkach o strukturze α, β heliksu strefa o zakłóconej regularności która może wynikać ze znacznego nagromadzenia w nich proliny (zmiana kątu tworzenia wiązania) lub glutaminy (tw dodatkowe wizania wodorowe.może stanowić do 70%struktury (gliadyna, glutenina pszenicy)	Utrwalenie struktury: z udziałem wiązań wodorowych i innych które mogą się tworzyć między reaktywnymi grupami reszt aminokwasowych Wiązanie izopentydowe- tworzy się w wyniku enzymatycznego przeniesienia acylu między resztą Glnzwiązana peptydowo z pierwszorzędowa grupą α-aminową (np. Lys). U białek włókienkowych struktura III wyst w post szcątkowej:zwinięcie kilku łańcuchów w postaci liny okrętowej	Struktura utrwalona wiązaniami disulfidowymi, izopeptydowymi, kleszczowymi (chelatowymi)
	BIAŁAK JAKO KOLOIDY Roztwory mają charakter koloidowy bo wielkość czastek duża (5-100nm), aminokwsy nadają ładunek, rozproszone cząsteczki mają charakter hydrofilowy i otaczają się płaszczem wodnym, który chroni przed wytrącaniem się z roztworu. Znaczenie opornego oddawania wody przez napęczniałe białko: ważna dla stanu uwodnienia żywej komórki, suszarnictwo (rehydratacja białka), stopień rehydratacji zależy od stopnia zachowania białka w niezmienionym stanie w czasie suszenia Nie przenikają przez błonę do 5 nm- oczyszczanie poprzez dializę, nie zawsze są monodyspersyjne w rozproszeniu znajdują się w niejednakowej wiekości cząstezki DENTURACJA -temperatura, mocne kwasy i zasady, mocznik chlorowodorek guanidyny, detergenty, niektóre związki aromatyczne, st roztw jonów metali ciężkich, SDS -zmn rozp w izoelektrycznym, utrata aktywności biologicznej, zw aktywności grup chemicznych, zwiększenie kąta skręcania płaszczyznyświatła spolaryzowanego oraz asymetrii cząsteczek, zwiększenie podatności na hydrolizę enzymatyczną Renaturacja: odwracalna denaturacja dla białka o prostej budowie
Wyznaczanie masy cząsteczkowej
Metody kinetyczne : pomiar ruchu cząsteczek (pomiar szbkości sedymentacji , dyfuzji, zmiany lepkości w wiskozymetrach, prędkość migracji w elektroforezie(np. w żelu poliakryloamidowym w obecności SDS w którym cząsteczki są denaturowane i równomiernie otaczane cząsteczkami detergentu o ładunku ujemnym. Powstałe kompleksy wykazują ruchliwość w elektroforezie zależną od logarytmu masy cząsteczkowej, która może być wyznaczana z wykresu. Użycie SDS w elektroforezie umożliwia określenie stanu podjednostkowego białka, gdyż niszczy strukturę białka 4 rzędowego ) lub w warstwie tzw sita molekularnego (kolumna wypełniona żelem dekstranowym lub poliakryloaminowym), metody pomiaru po osiągnięciu równowagi: pomiar ciśnienia osmotycznego w osmometrze membranowym, rozproszenie światła, pomiar dyfrakcji niskokatąwej promieni X. Oznaczanie Stałej Sedymentacji W Ultrawirowaniu. Poddanie Białka Dużej Sile Odśrodkowej Do 200000g-Sedymentacja, Przesuwająca Granica Faz Rejestrowana Metodami Optycznymi Lub Fotograficznymi

Punkt izoelektryczny białka : dla każdego bialka istnieje okreslona wartość pH przy której wszystkie ładunki równoważą się i jego ładunek sumaryczny jest równy zero. ELEKTROFOREZA polega na wędrówce cząsteczek białkowych o sumarycznym ładunku dodatnim lub ujemnym w polu elektrycznym od katody (-) do anody (+), najczęściej stosuje się wędrówkę cząsteczek w buforze wysycającym bibułę lub w blokach żelowych (skrobia, agar, poliakryloamid), przy napięciu kilkuset woltów. W zależności od rodzaju ładunku cząsteczki wędrują do elektrod przeciwnego znaku z prędkością proporcjonalną do wartości tego ładunku, następuje rozdział na frakcje różniące się ładunkiem. Cząsteczki białkowe w zależności od wielkości i kształtu wędrją z różną prędkością przez oczka siatki utworzone przez żel

OGNISKOWANIE ELEKTRYCZNE ; polega na stworzeniu środowiska rozdziału (żelu) o gradiencie pH między elektrodami, białka wędrują w żelu w kierunku odpowiedniej elektrody i w momencie napotkania na swej drodze strefy o pH równym ich punktowi izoelektrycznemu, pozostają tam do czasu zakończenia rozdziału WYMIENIACZE JONOWE substancje syntetyczne zawierające ruchliwe kationity lub anionity, używane do rozdzielania substancji jonowych m,in aminokwasów, białekgdyż subst te utrzymują się na kolumnie z różną siłą zależną od ładunku i mogą być wymywane, pochodne celulozy lub że Sephadex. Przemywanie kolumny odpowiednim buforem powoduje przemieszczenie białek uzależnione od siły związnia z nośnikiem.

BIAŁKA PROSTE Protaminy mała masa cząsteczkowa, zaliczane do polipeptydów, dojrzała sperma ryb i ptaków, zbudowane tylko z 8 rodzajów aminokwasów o przewadze zasadowych, nie zawierają aminokwasów siarkowych, odznaczają się dużą zawartością azotu mają charakter zasadowy. Histony typowe białka jądra komórkowego, występują w połączeniu z kw nukleinowymi jako nukleoproteiny, silnie zasadowy charakter, właściwości podobne do protamin(skład bardziej zróżnicowany)zaw małe ilości aminokwasów siarkowych Albuminy rozpowszechnione w cieczach ustrojowych i ziarnach ,rozpowszechnione w wodzie, rozcieńczonych roztworach soli, ulegają wysoleniu w ob. Większych stężeń siarczanu amonu. W skład wchodą wszystkie aminokwasy szczególnie kwaśne:albumina surowicy krwi, a-albumina, owoalbumina jaja, rycyna nasion rącznika leukozyna ziarna zbóż Funkcja: regulacja ciśnienia osmotycznego cieczy ustrojowych, wiązanie różnych składników odżywczych, regulacyjnych Globuliny najwieksza, najbardziej rozpowszechniona grupa białek należy do niej większość enzymów i glikoprotein, wyst w cieczach ustrojowych zwierząt (a,b,gamma globuliny surowicy) wchodzą w skład białek zapasowych roślin zwłaszcza motylkowatych, nierozpuszczalne w wodzie rozpuszczają się w rozp roztworach soli mogą być wysolone przez ich stężone roztwory. w skład g. wchodzą wszystkie aminokwasy białkowe (dużo Asp i Glu) ;Immunoglobuliny – przeciwciała, białka obronne wyst w plazmie krwi , limfie wydzielinach kręgowców hemaglutyniny to ich filogenetyczne prekursory wyst u bezkręgowców w post związanej wewnątrz komórek, wiążą ciała obce (antygeny)Prolaminy grupa białek rozcieńczona w niższych, rozcieńczonych alkoholach alifatycznych i niektórych aromatycznych zarówno po redukcji (prolaminy I) i przed redukcją (prolaminy II)wyst tylko w nasionach traw, zawierają bardzo dużo glu i pro, azotu amidowego a mało a mało Lys