Biochemia wykład 4 24.03.2011

Tworzenie wiązań peptydowych

Wiązania peptydowe mają charakter kowalencyjny i są traktowane jako wiązania amidowe, w których do grupy karboksylowej zamiast amoniaku, zostały przyłączona jego pochodna acylowa. Aminokwasy ustawione są „głowa do ogona” Wiązania peptydowe występują w jednej płaszczyźnie

Synteza dehydratacyjna:

- 2 aminokwasy= dipeptyd

- 3 aminokwasy= tripeptyd

- długi łańcuch= polipeptyd

- pofałdowany peptyd funkcjonalny= białko

Peptydy naturalne

• Glutation- naturalny peptyd o nazwie 5-glutation-cysteinylo-glicyna, tripeptyd, posiada jedno nietypowe wiązanie peptydowe, tworzy je grupa 5-karboksylowa Glu, a nie jak w białkach, grupa 1-karboksylowa. Jest to czysty związek przeciwutleniający, występuje we wszystkich organizmach zwierzęcych i roślinnych

• Aspartam- fenyloalanyloasparaginian - silny czynnik słodzący

• Peptydy o funkcji hormonów

• Insulina zawiera 51 aminokwasów w postaci połączonych ze sobą łańcuszków, obniża poziom glukozy we krwi i jej niedobór jest przyczyną choroby zwanej cukrzycą

• Peptydy o funkcji antybiotyków

• Gramicydyna- produkowany przez grzyby strzępkowe, w ich skład wchodzą często aminokwasy nieproteinogenne lub analogi aminokwasów białkowych

BIAŁKA

Podział białek

- ze względu na budowę chemiczną

• Proste- składają się wyłącznie z aminokwasów

• Złożone- zawierają również inne związki

- Fosfoproteidy- kilko-kilkanaście reszt seryny znajdują się: foswityna żółtka jaja, kazeiny,sery

- glikoproteiny- kompleksy białek z krótkołańcuchowymi resztami cukrów prostych lub ich pochodnych; większość globularnych

-Chromoproteiny- zawierają chromofory, hemo i mioglobina

- nukleoproteiny kompleksy białek z kwasami; histony i wirusy

-lipoproteiny- kompleksy białek z fosfolipidami; błony biologiczne

- ze względu na kształt cząsteczki

• Włókienkowe(fibrylarne)- to białka o znacznej asymetrii cząsteczek, tzn. dużym stosunku długości osi długiej do krótkiej. Mają dość trwałą strukturę, nierozpuszczalne w roztworach soli, a ich głownymi przedstawicielami są białka strukturalne i podporowe, jak keratyna, miozyna i kolagen. Mają prawie 90% uporządkowanych struktur białkowych.

• Sferyczne (globularne)- cząsteczki mają kształt eliptyczny o niewielkim stosunku długości osi długiej do krótkiej, składają się z pofałdowanych i dodatkowo zwiniętych w specyficzny sposób, łańcuchów polipeptydowych o splotach utrwalonych różnego typu wiązaniami kowalencyjnymi i niekowalencyjnymi. Białka te są rozpuszczalne w wodzie i w rozcieńczonych roztworach soli. Do tej grupy należa wszystkie białka czynne biologicznie o charakterze enzymów, antygenów, przeciwciał. Udział struktur nieuporządkowanych jest znacznie większy niż uporządkowanych.

Podział białek wg Osborna tj. wg rozpuszczalności:

• Albuminy- (woda)

• Globuliny- (sole)

• Prolaminy- (alkohole)

• Gluteiny-(kwasy i zasady)

Struktura rzędowa białek:

• Pierwszorzędowe- kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, kolejnośc ta jest determinowana kodem genetycznym

-n-koniec niezwiązana reszta aminowa

-c-koniec niezwiązana reszta karboksylowa

• Drugorzędowa- jest to sposób i stopień zwinięcia łańcucha polipeptydowego

- heliksa (spirala)

-harmonijka

• Trzeciorzędowa- jest to sposób pofałdowania i zwinięcia heliksu białkowego w przestrzennie zwart twór ściśle określony przez strukturę pierwszorzędową (DNA)

• Czwartorzędowa- określa stopień asocjacji lub polimeryzacji poszczególnych cząsteczek białkowych lub łańcuszków polipeptydowych w wieksze zespoły, zazwyczaj oligomery.

Jedwabnik morwowy- owad odżywiający się owocami morwy, tka nić podobną do pajęczyny, z której tworzy się jedwab. Owady te wytwarzają keratynę.

Keratyna- występuje w tkance okrywającej, podporowej i łącznej. Charakteryzuje się znaczną odpornością na działanie czynników chemicznych, enzymów proteolitycznych, bardzo małą rozpuszczalnością w wodzie i aktywnością chemiczną, a także ubogim składem aminokwasów. Jest podstawowym składnikiem zrogowaciałych komórek skóry, rogów, paznokci, runa niektórych zwierząt(wełny), upierzenia ptaków.

Kolagen- występuje pozakomórkowo w znacznych ilościach w tkance łącznej i podporowej, w postaci włókienek o poprzecznym prążkowaniu i odpowiada za siłę i elastyczność, zawiera nieproporcjonalne ilości prolaniny. Jest nierozpuszczalny w wodzie, podczas długiego gotowania przekształca się w rozpuszczalną żelatnę.

Elastyna- jest białkiem towarzyszącym kolagenowi w budowie ścięgien, wiązadeł i ścian większych naczyń krwionośnych. Jest to białko nierozpuszczalne w wodzie i nierozgotowujące się w wodzie. Elastyna zawiera duże ilości Gly, Ala, Pro i aminokwasów o łańcuchach rozgałęzionym, a także 2 aminokwasów niebiałkowych- desmozyny i izodesmozyny, które są przyczyną usieciowania cząsteczek.

Hemoglobina- bialko globularne zawierające grupę prostetyczną hemu, o strukturze czwartorzędowej zbudowanej z podjednostek α i β, hemoglobina ma kształt prawie kulisty.

Hem- zbudowany z 4 pierścieni pirolowych połączonych ze sobą mostkami metionwymi oraz za pośrednictwem wiązań koordynacyjnych z centralnie usytuowanym jonem Fe²⁺. Jest to układ żelazoporfitynow. Hem zawierają: mioglobina, hemoglobina, cytochrom.

Czynniki decydujące o kolorze:

-stopień utlenienia żelaza (Fe²⁺, Fe³⁺)

-ligand przyłączony do wolnego miejsca koordynacyjnego

Dalsze przemiany mioglobiny:

-skutek przemian technologicznych

-skutek zakażeń mikrobiologicznych

Zielone produkty reakcji:

-Choleglobina

-Sulfmioglobina

Funkcje białek

- przeciwciała- białko, które wykazuje zdolność przyłączania do struktury wybitnie selektywne antygeny

-enzymy- składa się z centrum aktywnego, które zawiera wiele wolnych grup funkcyjnych, dzięki czemu jest miejscem, które dopasowuje enzym do wybranego substratu, pozwalając w ten sposób na przejście w tan obudzowy

Właściwości białek:

-koloidy hydrofilne- aminokwasy wchodzące w skład cząsteczki białka nadają jej określony ładunek, rozproszone cząsteczki mają charakter hydrofilowy i otaczają się „płaszczem wodnym”. Otoczka wodna chronią te cząsteczki przed łączeniem się w większe zespoły, a tym samym przed wytrąceniem z roztworu. Wysalanie jest to taki zabieg w którym do wodnego roztworu zawierającego białka dodaje się związek który ma właściwości silnego przyciągania wody z otoczenia (np. jon amonowy) dzięki czemu pozbawia cząsteczkę białka płaszcza i możliwe jest wytrącenia białka. Jest to reakcja odwracalna po dodaniu wody.

-punkt izoelektryczny- obecność w białkach aminokwasów o charakterze jonowym, nadaje cząsteczkom białkowym ładunek elektryczny, który jest wypadkową wszystkich dysocjujących grup. Jego wartość i znak zależą od pH środowisk. Dla każdego białka istnieje określona wartość pH, przy której wszystkie ładunki równoważa się i jego ładunek sumaryczny jest równy zero, ta wartość pH nazywa się punktem izoelektrycznym białka.

-denaturacja- niszczenie struktur wtórnych(denaturacja). Denaturacja zachodzi pod wpływem nadmiernie wysokiej temperatury, mocnych kwasów lub zasad, mocznika, chlorowodorku guanidyny, detergentów, niektórych związków aromatycznych, stężonych roztworów jonów metali ciężkich i soli sodowej siarczanu dodecylu. Prowadzi ona do zerwania wiązań wodorowych i niektórych innych niekowalencyjnych, przez co następuje rozfałdowanie łańcucha do układu przypadkowego. Jest to proces praktycznie nieodwracalny.

-wyznaczanie ciężaru cząsteczkowego (elektroforeza, sita molekularne)-

-analiza struktury pierwszorzędowej

Krzepnięcie krwi

Skrzep tworzy się w celu zapobieżenia upływowi krwi i składa się z białka fibryny, które powstaje z rozpuszczalnego, globularnego fibrynogenu, obecnego w normalnej krwi. Przemiana ta wymaga współdziałania enzymu trombiny, która katalizuje odłącznie od fibrynogenu dwóch rozpuszczalnych peptydów, jest więc typową peptydazą. Plazma krwi nie zawiera trombiny, a jedynie prekursor protrombinę, która po uszkodzeniu tkanki przekształca się w aktywny enzym w obecności jonu Ca²⁺ i innego specyficznego białka enzymowego- tromboplastyny. We krwi zwierząt cierpiących na niedobór witaminy K maleje poziom protrombiny, a tym samym zmniejsza się możliwość wytwarzania dostatecznej ilości trombiny.

Mięśnie szkieletowe:

-składają się z tkanki mięśniowej zawierającej także element tkanki nerwowej, naczyniowej i łącznej

-mięsień jest otoczony tkanką łączną epimysium

Włókno mięśniowe- wielojądrowa cylindryczna komórka otoczona błoną (sarkolemna), wypełniona cytoplazmą (sarkoplazma, „matriks ciekły”). Ponad 80% objętości włókna wypełniają miofibryle. Pomiędzy miofibrylami wystęouje retikulum sarkoplazmatyczne.

Miofibryle

-każdy miofibryl jest zbudowany z tysięcy podjednostek zwanych Sarkomeramii

-sarkomer ma uporządkowaną strukturę składającą się z fi lamentów grubych i cienkich. W sarkom erze występują:

-obszary fi lamentów cienkich

-obszary fi lamentów grubych

-obszart naprzemianległych fi lamentów grubych i cienkich

Mikrofibryle(filamenty)

-aktynowe (prążki ciemne)- cienkie fi lamenty zbudowane z setek monomerów aktywnych tworzących podwójną helisę

-miozynowe (prążki jasne)- grube fi lamenty zbudowane z długich, mobilnych cząsteczek miozyny

Budowa miozyny

-ciężar cząsteczkowy ok. 500 kDa

-6 podjednostek:

-2 łańcuchy ciężkie heavy chain(HC)

-4 łańcychy lekkie (LC)

HC- długa, liniowa C-końcowa domena alfa-helisy(1300 aa) oraz wyraźna, globularna N-końcowa domena(800aa). 2 podjednostki HC są heliakalnie powiązane tworząć długą sztywną superhelikalną strukturę z 2 głowami globularnymi

Podjedonostki LC:

- wiążą Ca²⁺ z duzym powinowactwem.

-są fosforylizowane przez kinazę miozynową (Mosin light chain kinase-MLCK)

-uczestniczą w regulacji aktywności ATP-azowej miozny

Punkt aktywności trypsynowej, punkt zawiasowy dzieli cząsteczkę miozyny na:

-meramiozynę ciężką HMM

-meramiozynę lekką LMM

---