•Proteiny jsou složeny z 20 kódovaných aminokyselin •L-enantiomery •Bílkoviny - proteiny •Chemická struktura aminokyselin •R představuje jeden z 20 různých typů postranních řetězců • • •a •CH •NH •2 •COOH •R • • •Hlavní řetězec je •neměnný - základ peptidové vazby, existence dvou enantiomerních konfigurací, tvorba vodíkových můstků • •Hlavní řetězec aminokyselin – vliv pH • při fyziologickém pH mají volné aminokyseliny charakter amfiontu (“zwitterion”) • pK COOH skupiny je mezi 1.7-2.6 • pK NH2 skupiny je mezi 9.0-10.8 •pI = 0.5 (pK1 + pK2) •pH 1 •pH 7 •pH 11 • • •aminokyseliny - optická aktivita • alfa atom uhlíku je asymetrický pro 19 z 20 běžných kódovaných aminokyselin (výjimkou je glycin, kde R = H). 19 aminokyselin se vyskytuje jako L-isomer. D-aminokyseliny jsou vzácné. • • •L-isomer rovina D-isomer (vzácný) •souměrnosti • • • • > > •Fischerova projekce •Klasifikace aminokyselin podle postranních řetězců •6 hydrofilních neutrálních postranních řetězců. Všechny obsahují =O, O-H nebo N-H skupiny které tvoří vodíkové můstky. • •2 hydrofilní kyselé postranní řetězce. Obsahují karboxylové skupiny COO- s negativním nábojem při fysiologickém pH. pK 3.9 (aspartát) a 4.3 (glutamát). • •3 hydrofilní basické postranní řetězce. Obsahují N-H skupiny (protonované u lysinu a argininu při fysiologickém pH). • •9 hydrofobních postranních řetězců. Všechny obsahují zejména C-H vazby které málo interagují s molekulami vody. Jsou většinou uvnitř molekuly proteinu. •Šest hydrofilních neutrálních aminokyselin • •Serine Threonine Tyrosine Asparagine Glutamine Cysteine •Ser, S Thr, T Tyr, Y Asn, N Gln, Q Cys, C • • • • • • •Tvoří vodíkové můstky. •Obvykle na povrchu proteinů. •Dvě kyselé aminokyseliny • • •Tři basické aminokyseliny • Aspartate Glutamate •Asp, D Glu, E •Lysine Arginine Histidine •Lys, K Arg, R His, H • • • • • •Tvoří vodíkové můstky. • Obsahují ionizovatelné skupiny. • •Devět hydrofobních aminokyselin • •Glycine, Gly, G Alanine, Ala, A Valine, Val, V Leucine, Leu, L Isoleucine, Ile, I •Methionine, Met, M Phenylalanine, Phe, F Tryptophan, Trp, W Proline, Pro, P • (imino kyselina) •Netvoří vodíkové můstky • •Netvoří vodíkové můstky • • •Ponořeny v proteinech •Tvorba peptidové vazby •Peptidová vazba spojuje aminokyseliny àvede ke vzniku proteinů • •Polypeptidický řetězec vždy začíná na N-konci (aminokyselinový zbytek č. 1; volná NH3+ skupina je nalevo) a končí na C-konci (volná COO- skupina napravo). • • • •Peptidická vazba je rigidní • • Mezi sousedními postranními řetězci jsou tři vazby. • Jedna z vazeb vykazuje částečně násobný charakter a nemůže rotovat - je rigidní. • Ostatní dvě vazby mohou rotovat. • Tyto skutečnosti umožňují vznik sekundárních struktur (a-helix, b-struktury). • • • •Čtyři úrovně struktury bílkovin •Primární struktura (chemická): pořadí aminokyselin v řetězci, další detaily (umístění disulfidických můstků, prosthetických skupin, glykosylace). •Sekundární struktura: vzájemný prostorový vztah sousedních nebo blízkých aminokyselin. Typické struktury: a-helix, b-struktura. Stabilizace pouze vodíkovými můstky. •Terciární struktura: vzájemný prostorový vztah vzdálených částí řetězce. Stabilizace vodíkovými můstky, iontovými interakcemi, hydrofobními interakcemi a disulfidickými můstky. •Kvartérní struktura: prostorové uspořádání molekulových podjednotek, které tvoří celistvé molekuly (např: 2 a a 2 b řetězce hemoglobinu) Sekundární struktura: α-helix •Vlastnosti: • (1)„Tyčkovitý“ tvar, postranní řetězce směřují ven (2) •(2) Všechny C=O a N-H skupiny z peptidických vazeb vytváří vodíkové můstky • •(3) Vodíkové můstky jsou rovnoběžné s osou helixu • •(4) 3.6 aminokyselinového zbytku na jednu otočku • •(5) Pravotočivý směr díky přítomnosti L-aminokyselin •Sekundární struktura : β-struktury („skládaný list“) Supersekundární struktura Terciární struktura - myoglobin •Prion http://academic.pgcc.edu/~kroberts/Lecture/Chapter%2013/13-21_StableFormsOfPrP_L.jpg [USEMAP] •Stanley B. Prusiner 1982 (Nobelova cena -1997) Intramolekulární vazby •Kvartení struktura - hemoglobin hemoglobin •Obecné vlastnosti bílkovin • •Hydrolýza bílkovin (trávení) • •Denaturace bílkovin: •Podstatná změna v nativní struktury proteinu nezahrnující změny v primární struktuře. Soubor procesů, kterými přechází nekovalentními vazbami stabilizovaný konformer na „méně“ fixovanou strukturu. • •Denaturace vratná vs. nevratná • •Denaturační faktory: •teplo (MW), tlak (ultrazvuk), povrchově aktivní látky, (extrémy) pH, nepolární rozpouštědla, chemická činidla (močovina, guanidiniumhydrochlorid...) • •Rozpustnost bílkovin •Nepravé roztoky (hydrofilní koloidy), rozpustnost ovlivněna pH a iontovou silou. •Klasifikace podle rozpustnosti. •Klasifikace bílkovin • •Podle rozpustnosti: • Nerozpustné – skleroproteiny (většina fibrilárních – kolageny, keratiny). • Rozpustné ve vodě – albuminy a histony (silně bazické). • Rozpustné ve zředěných roztocích solí – globuliny • •Podle významu funkce: • Bílkoviny základního metabolismu (enzymy, neenzymové b. – strukturní - cytoskeleton, biomembrány). • Bílkoviny specializovaných buněk – enzymy sekundárního metabolismu, fotosyntézy, zymogeny (hadí jedy) • neenzymatické – hemoglobin, svalové b., zásobní b., antigeny a pod.) • •Podle funkce: • Enzymy, Kontraktivní b. svalů (myosin, aktin), Hormony (růstový, insulin), Neurotransmitery a modulátory (enkefaliny, endorfiny), Zásobní (kasein, semena), Transportní (hemoglobin), Strukturní (kolageny, keratiny, elastin..), Obranné a ochranné (protilátky, fibrinogen), Toxiny.