Peptidy a Proteiny Aminokyseliny * Stavební kameny proteinů * 20 tzv. proteinogenních (biogenních) aminokyselin ª tzv. α-aminokyseliny Ø Kromě nich se u některých organismů mohou vyskytovat rovněž tzv. neobvyklé aminokyseliny [* ]Aminokyseliny ª organické kyseliny â 1 nebo více atomů H nahrazeno aminoskupinou – NH[2] Ø Kromě toho mohou být některé atomy H nahrazeny i jinými fčními skupinami – OH, SH, fenylem atd. * Každá aminokyselina (kromě prolinu) má nejméně 1 kyselou karboxyskupinu – COOH + 1 zásaditou aminoskupinu – NH[2] (neutrální aminokyseliny) Ø Některé aminokyseliny mají 2 –COOH + 1 –NH[2] (kyselé) Ø Některé aminokyseliny mají 1 –COOH + 2 –NH[2] (zásadité) * V biogenních aminokyselinách –NH[2] nahrazuje H na C sousedícím s –COOH â α-aminokyseliny Ø U neobvyklých aminokyselin může být –NH[2 ]vázána na C2 (β-aminokyseliny) C3 (γ-aminokyseliny) nebo dalším C (od -COOH) *Nejjednodušší aminokyselina – glycin, ostatní mají na α-uhlíku kromě –NH[2] ještě uhlíkatý alifatický nebo aromatický řetězec *Přírodní aminokyseliny jsou bezbarvé krystalické látky, dobře rozpustné ve vodě Ø Rozpouštěním v zředěných kyselinách a zásadách poskytují soli ª některé sladké chuti, masové či bez chuti *Molekuly aminokyselin vytvářejí ionty ª -COOH může odštěpovat H^+ a –NH[2] je může vázat â může probíhat intramolekulově *Monokarboxylové monoaminokyseliny ª v H[2]O NEUTRÁL Ø V silně kyselém prostředí ª tvoří kationty Ø V silně zásaditém prostředí ª tvoří anionty * Při určité hodnotě pH  převážně neutrální forma aminokyseliny â tzv. IZOELEKTRICKÝ BOD Ø V izoelektrickém bodě je polarita aminokyselin nejmenší  nejnižší rozpustnost ve vodných roztocích * Monokarboxylové diaminokyseliny ª v H[2]O zásadité * Dikarboxylové monoaminokyseliny ª v H[2]O kyselé [* ]Při změně pH â změna stupně disociace –COOH a NH[2] * Z výživového hlediska se aminokyseliny dělí: • Nahraditelné  syntetizuje organismus â z meziproduktů metabol. sacharidů a lipidů (transaminace) • Nenahraditelné (esenciální)  organismus nedokáže syntetizovat â musí dodávat v potravě * Neobvyklé aminokyseliny Ø Obsahují hlavně rostliny a mikroorganismy Ø Mají pro svého „vlastníka“ ochrannou (obrannou) fci Ø Většina z nich je pro člověka a zvířata toxická Ø Mikroorganismy je produkují jako sekundární metabolity Ø Některé jsou specifickými enzymovými inhibitory ª uplatnění ve farmakologii Ø Některé působí imunomodulačně (bestatin, forfenicin, esterastin) â stimulují imunitní mechanismy (onkologie) Degradace aminokyselin * Může probíhat různě * Dekarboxylace Ø Uvolňuje se CO[2] a z aminokyseliny zůstává primární amin Ø Mnoho aminů jsou biologicky významné složky fosfolipidů, koenzymů, hormonů nebo účinkují samostatně Ø Kofaktorem dekarboxyláz je pyridoxalfosfát *Oxidační deaminace [Ø ]Nejdříve vzniká iminokyselina, která se hydrolyzuje na ketokyselinu a NH[3] Ø Rci katalyzuje oxidáza L-aminokyselin (játra, ledviny) a glutamátdehydrogenáza, akceptorem H je FAD Ø V mitochondriích všech buněk se vyskytuje glutamátdehydrogenáza ª deaminuje kys. Glutamovou na kys. α–ketoglutarovou (2-oxoglutarová) Ø Kys. α–ketoglutarová vstupuje do procesu transaminace *Transaminace Ø Při transaminaci nastává výměna funkčních skupin mezi aminokyselinou a ketokyselinou (transaminázy + pyridoxalfosfát – v mitochondriích i cytoplazmě) Ø Nejvýznamnější – Glutamátoxaloacetáttransamináza (GOT) = Aspartátaminotransferáza (AAT) ª přenáší aminoskupinu z kyseliny asparagové na kys. –α-ketoglutarovou â vzniká kys. Glutamová + kys. Oxaloctová Ø Dále – Alaninaminotransferáza = glutamát pyruváttransamináza (GPT) ª přenáší aminoskupinu z alaninu na kys. α-ketoglutarovou â vzniká kys. Glutamová + kys. Pyrohroznová *Ústřední fci v rcích transaminace má kys. Glutamová + kys. α-ketoglutarová ª zabezpečují deaminaci aminokyselin + aminaci ketokyselin â význam pro syntézu aminokyselin * Ketokyseliny vznikající degradací aminokyselin jsou využity ve vhodné metabolické dráze ª např. v citrátovém cyklu * NH[3] – pokud se nevyužije k aminaci ketokyselin ª se vylučuje Ø Forma v které se NH[3 ]vylučuje závisí na druhu organismu Ø Vodní org. ª NH[3 ]se rozpouští a zřeďuje â přestává být toxický Ø Plazi, ptáci ª koncentrace NH[3 ]v org. může být nebezpečná â se NH[3 ]metabolizuje na kys. Močovou, která je málo rozpustná = málo toxická Ø Savci ª vylučují NH[3 ]ve formě močoviny Močovinový cyklus (ornitinový cyklus, malý Krebsův cyklus) * Intenzivní tvorba močoviny ª v játrech (mitochondriích) â Krebsův-Henseleitův cyklus Ø Lidský organismus denně syntetizuje asi 20-25 g močoviny Mechanismus Ø NH[3] + CO[2] + ATP ª karbamylfosfát (karbamylfosfátsyntetáza + Mg^2+) Ø Karbamylfosfát + ornitin ª citrulin + H[3]PO[4] (ornitintranskarbamyláza) Ø Kondenzace citrulinu s kys. Asparagovou ª kys. Argininjantarová Ø Disociace kys. Argininjantarové ª arginin + kys. Fumarovou (argininsukcináza) Ø Hydrolýza argininu ª močovina + ornitin (argináza) UZAV. Peptidy * Jsou to látky, které vznikají kondenzací dvou nebo více aminokyselin: karboxylová skupina jedné + aminoskupina druhé aminokyseliny (uvolní H[2]O) â peptidová vazba * Peptidovou vazbu lze hydrolyzovat (zředěné kyseliny, louhy nebo proteolytické enzymy) * Každá molekula aminokyseliny může peptidickou vazbou vázat 2 další aminokyseliny * Každý peptid má 1 aminokyselinu s volnou karboxyskupinou (C-koncová aminokyselina) a 1 aminokyselinu s volnou aminoskupinou (N-koncová aminokyselina) * Kromě lineárního řetězce mohou polykondenzací aminokyselin vznikat i uzavřené řetězce (nemají volnou ani karboxy-, ani aminoskupinu â cyklické peptidy * V přirozeně se vyskytujících peptidech ª téměř výlučně α-peptidová vazba (aminoskupina, která vstupuje do vazby je na α-uhlíku * Pouze v některých případech byla zjištěna i γ-peptidová vazba (např. kyselina glutamová karboxylem vzdálenějším od aminoskupiny) * Mr peptidů má hodnotu do asi 10000 ª při vyšší Mr â už proteiny * Dle jiných kritérií do 100 aminokyselin ª peptid, nad 100 aminokyselin â protein * Názvy peptidů  aminokyselina, která se ůčastní peptidové vazby svojí karboxyskupinou se označuje jako acyl- (glycyl-, alanyl-, histydyl-) a v názvu peptidu stojí před aminokyselinou, která do vazby poskytuje aminoskupinu * Pro jednoduchost se aminokyseliny v peptidech zaznamenávají pomocí trojpísmenných symbolů * Podle počtu aminokyselin se peptidy dělí na oligopeptidy a polypeptidy * V organismech se vyskytuje vícero peptidů s významnými biologickými účinky Ø Hormony – ovlivňují fyziologické systémy Ø Součást enzymatických systémů – glutation Ø Některá antibiotika Ø Živočišné, rostlinné a mikrobiální jedy Proteiny (bílkoviny) * Základní sloučeniny živé hmoty (55 % C, 21 % O, 7 % H, 17 % N, případně síru a fosfor) * Jejich Mr je od 10 000 do několika milionů