3. Białka – odróżnianie białek od wolnych aminokwasów, właściwości fizykochemiczne białek PDF

Preview

Summary

Kartkówka 3 – Białka – odróżnianie białek od wolnych aminokwasów, właściwości fizykochemiczne białekWiązanie peptydowe, wzory i nazewnictwo peptydów, reakcja biuretowaWiązanie peptydowe Wiązanie peptydowe łączy grupę karboksylową jednego aminokwasu z grupą aminową drugiego. Powstanie dipeptydu z dwó...

Description

Kartkówka 3 – Białka – odróżnianie białek od wolnych aminokwasów, właściwości fizykochemiczne białek Wiązanie peptydowe, wzory i nazewnictwo peptydów, reakcja biuretowa Wiązanie peptydowe Wiązanie peptydowe łączy grupę karboksylową jednego aminokwasu z grupą aminową drugiego. Powstanie dipeptydu z dwóch wolnych aminokwasów wiąże się z uwolnieniem jednej cząsteczki wody. W łańcuchu polipeptydowym możemy wyznaczyć kierunek, ponieważ jego składniki mają dwa rózne końce, koniec aminowy, który uznawany jest za początek oznaczony N-, oraz karboksyolowy uznawany za końcowy zwany końcem C-. R [ + H3N – CH – COO-

R [ + +H3N – CH – COO-

R O R [ [[ [ → +H3N – CH – C – N – CH – COO- + H2O [ H

Wzory i nazewnictwo peptydów Polipeptydy: od 10 do 100 ak Białka: od 100ak mniej od 10 - oligopeptydy Nazewnictwo: nazwy peptydów kończą się na -yna, połączenie aminokwasów

Wartości pH

xylo-xylo-xylo-xyna. 3 pierwsze litery aminokwasów

np. glicylowaliotyrozyna (Gly-Val-Tyr) Reakcja biuretowa: Jest to jedna z najczęściej wykonywanych reakcji w analizie białek, pozwalająca na wykrycie białka i na jego oznaczenie ilościowe. Nazwa próby pochodzi od biuretu, związku powstającego przy ogrzewaniu mocznika do 180C. Powyższa reakcje dają wszystkie połączenia, zawierające w cząsteczce co najmniej 2 grupy – COO – NH – połączone ze sobą, bezpośrednio, przez azot bądź przez atom węgla. Aminokwasy i dipeptydy nie reagują z odczynnikiem biuretowym, natomiast tripeptydy, oligopeptydy i polipeptydy reagują dając zabarwienie od różowego do czerwonofioletowego. Metoda biuretowa nie nadaje się do oznaczania białek w obecności soli amonowych, gdyż jon amonu daje również barwne kompleksy z jonami miedzi (II). W reakcji przeszkadza także siarczan (VI) magnezu, ponieważ wytracający się w środowisku nierozpuszczalny wodorotlenek magnezu Forma zredukowania i utleniona glutationu, jego funkcje biologiczne Glu- Cys- Gly Tworzenie wiązania grupy karboksylowej z łańcucha bocznego Glutaminianu z aminową cysteiny, a następnie karboksylowej cysteiny z aminową glicyny. Funkcje biologiczne:

Glutation umożliwia usuwanie z ustroju związków azotowych i chlorowcopochodnych toksyn Glutation jako antyoksydant stabilizuje błony lizosomów i hamuje uwalnianie katabolicznych enzymów lizosomalnych. Jako transporter aminokwasów w cyklu gamma glutamylowym, ułatwia syntezę białka i sprzyja tworzeniu dodatniego bilansu azotowego. Zwiększa uwodnienie komórek oraz zasoby glikogenu mięśniowego. Zwiększa poziom hormonu wzrostu, obniża poziom kortyzolu, przyspiesza redukcję tkanki tłuszczowej, wspomaga odporność, łagodzi objawy zmęczenia, obniża poziom kwasu mlekowego. Glutation jako antyoksydant neutralizuje wolne rodniki w wątrobie i detoksykuje pestycydy. Zredukowany glutation jest syntetyzowany (wytwarzany) w każdej komórce organizmu przez witaminę C. Zredukowany glutation jest wszechobecnym antyoksydantem zaangażowanym w wiele funkcji komórkowych, takich jak detoksykacja, transport aminokwasów, produkcja koenzymów oraz recykling witamin E i C. Odgrywa on kluczową rolę w funkcjonowaniu oraz rozmnażaniu limfocytów w celu zwalczania organizmów takich jak bakterie, pasożyty oraz wirusy. Glutation koncentruje się głównie w wątrobie, gdzie odgrywa funkcje głównego czynnika detoksykacyjnego. Zredukowany, czyli posiadający dodatkowy elektron ma zdolność wiązania się z wolnymi rodnikami tlenowymi w wyniku czego powstaje utleniona forma glutationu Obecność (należącej do reszty cysteiny) grupy tiolowej (—SH), z którą bezpośrednio wiążą się jego biologiczne funkcje. Grupy—SH należą do najbardziej reaktywnych grup chemicznych, jakie występują w komórce Klasyfikacja i rola biologiczna białek Klasyfikacja Ze względu na kształt cząsteczki i rozpuszczalność w wodzie białka dzieli się na: globularne - w przybliżeniu kuliste, dobrze rozp. w wodzie, różne funkcje fibrylarne - kształt wydłużony. nierozpuszczalne w wodzie, budowa włókien struktur

Ze względu na budowę cząsteczki - obecność dodatkowych składników na: -białka proste (proteiny) - zbudowane wyłącznie z aminokwasów i nie posiadające dodatkowych elementów albuminy globuliny Histony Protaminy skleroproteiny -białka złożone (proteidy) - zawierające dodatkowe składniki niebiałkowe, np.:

cząsteczki węglowodanów (glikoproteiny), cząsteczki lipidów (lipoproteiny) resztę kwasu fosforowego (fosfoproteiny) jon metalu (metaloproteiny) – bezpośrednio związane cząsteczkę barwnika (chromoproteiny) – posiadają barwne grupy prostetyczne związane z kwasem nukleinowym (nukleoproteiny) / rybonukleoproteiny

Ze względu pełnione w organizmie funkcje: enzymatyczne - np. dehydrogenaza mleczanowa hormonalne - np. hormony przedniego płata przysadki , hormony trzustki strukturalne - np. kolagen, elastyna, keratyna transportowe - np. transferryna, hemoglobina zapasowe - np. mioglobina, ferrytyna, odpornościowe -np. immunoglobuliny, białka ostrej fazy kurczliwe lub pośrednio biorące udział w ruchu -np. aktyna, miozyna toksyny - np. tężcowa, botulinowa, toksyna cholery

Białka pokarmowe dzieli się ze względu na przydatność dla organizmu na: pełnowartościowe - zawierające aminokwasów egzogenne niepełnowartościowe-złożone z aminokwasów endogennych.

Ze względu na stan skupienia dzieli się białka na: stałe (kolagen, elastyna) półpłynne (cytoplazmatyczne) płynne (białka osocza) Rola Białka odgrywają duża role we wszystkich procesach biologicznych. Pełnia one rożne funkcje i SA odpowiedzialne za kierunek przemian w układach biologicznych Funkcje enzymatyczne / kataliza enzymatyczna– prawie wszystkie znane enzymy są białkami. Enzymy są bardzo silnymi katalizatorami i przyspieszaja co najmniej milion razy reakcje.

Transportowe – transport wielu malych czasteczek i jonow zachodzi z udziałem swoistych bialek np.: hemoglobina,mioglobina Umożliwiają ruch- dzieki ich wlasciwosciom kurczliwym SA składnikiem miesni, umolziwiaja skurcz miesni (przesuwanie Si ewlokien białkowych względem siebie), umożliwiają ruch chromosomow podczas podziału kom, unozliwiaja ruch wici plemnikom. Funkcja ochronna immunologiczna- rozróżnianie obcych substancji i ich unieszkodliwianie - bialka o duzej swoistości –>przeciwciała, odpowiedzialne za rozpoznanie substancji obcych i ich laczenie Funkcje mechaniczno-strukturalne moga nadawac elastyczność strukturom-kolagen Funkcje magazynujące –czatseczki tak jak żelazo mogą być magazynowane w kompleksie z białkami – tutaj ferrytyna Wytwarzanie i przekazywanie impulsow nerwowych- reakcja Komorek na bodzce dzieki białkom receptorowym np. rodopsyna Kontrola przepływu energii – kontrola wzrostu i roznicowania Komorek przez białkowe czynniki, hormony – większość to białka, które koordynuja aktywność roznych Komorek Właściwości fizykochemiczne białek -Białka są na ogół rozpuszczalne w wodzie, niektóre rozpuszczają się w rozcieńczonych roztworach kwasów i zasad a inne w rozpuszczalnikach organicznych. -Ulegają hydratacji poprzez wykazanie zdolności do wiązania cząsteczek wody. Początkowo pęcznieją a następnie się rozpuszczają. -Tworzą cząstki koloidalne. -Na ich rozpuszczalność ma też wpływ stężenie soli nieorganicznych. Niewielkie stężenie wpływają dodatnio ale przekroczenie pewnego stężenia powoduje oddzielenie wody i wypadanie ich z roztworu (wysalanie)-jest to proces odwracalny i nie narusza ich struktury, niszczy jedynie ich otoczkę solwatacyjną. -Białka ulegają procesowi koagulacji i procesowi odwrotnemu - peptyzacji . Koagulacja jest to przejście zolu w żel, a peptyzacja jest to przejście żelu w zol. -Dzięki obecności w cząsteczce białka ładunków elektrycznych posiadają one właściwość poruszania się w polu elektrycznym. -Przy warunkach sprzyjających tworzeniu ładunków (+) białko przesuwa się w stronę katody, natomiast w odwrotnych warunkach przesuwa się w stronę anody. Wykorzystano tą właściwość do rozdzielenie mieszanin białek na drodze elektroforezy. Koagulacja, wysalanie i denaturacja białek Wysalanie białka Jest to wytrącenie białka w roztworu (bez jego denaturacji), do którego dochodzi w obecności wysokiego stężenia soli (np. NaCl, Na2SO4,..).  Szczególny przypadek koagulacji.  Wysalanie białek jest procesem odwracalnym  Proces wysalania najłatwiej przebiega w pobliżu punktu izoelektrycznego.  Zjawisko to jest związane z odwodnieniem cząstki białka.  Sole powodują, że białko traci płaszcz hydratacyjny i następuje obniżenie rozpuszczalności, w efekcie powstaja wieksze agregaty i białko wypada z roztworu  Zjawisku wysalania sprzyjają te aniony, które tworzą wiązania wodorowe lub mają dużą elektroujemność.  Białko otrzymane w wyniku wysolenia zachowuje swoje biologiczne właściwości, dlatego metoda wysalania znalazła zastosowanie do rozdzielania i oczyszczania białek. Koagulacja

Jest to łączenie się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Może być odwracalna lub nieodwracalna a także spontaniczna bądź wymuszona. Jest widocznym objawem denaturacji ale nie zawsze jej towarzyszy. Zachodzi jeżeli stopień dyspersji układu koloidalnego ulegnie zmniejszeniu Koagulację mogą powodować:  Najczęściej- zmiany ładunku elektrycznego lub dehydratację.  wywołać ogrzewanie białka  koagulacja może być odwracalna  Szczególnym przypadkiem koagulacji jest wysolenie Denaturacja białek Jest to zniszczenie lub częściowe zmiany struktur drugo-, trzecio- i czwartorzętowej białka, co prowadni do zmiany jego konformacji. Zniszczone struktury natywnej prowadzi do utraty biologicznej aktywności białka. Denaturacja białek może zachodzić pod wpływem wysokiej temperatury, mocnych kwasów metali ciężkich, rozpuszczalników organicznych, detergentów. W wyniku denaturacji: obniża się rozpuszczalność, następuje wzrost lepkości wzrost kąta skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego Białka zdenaturowanego nie można wydzielić w postaci krystalicznej. Jest ono bardziej podatne na działanie enzymów proteolitycznych, a tym samym bardziej strawne Zasady metod doświadczeń wykonanych na ćwiczeniach Wpływ wybranych czynników na właściwości fizykochemiczne białek: Denaturacja cieplna białek Podwyższenie temperatury powoduje zwiększenie drgań wibracyjnych i rotacyjnych atomów, między którymi istnieją wiązania Van der Waalsa i wiązania wodorowe, wskutek czego dochodzi do ich rozerwania -Roztwór jaja kurzego i kwas octowy Wpływ rozpuszczalników organicznych (etanol, aceton i chloroform) Rozpuszczalniki organiczne działają na białko denaturująco, powodując jego wytrącenie w wyniku zniszczenie oddziaływań stabilizujących w cząsteczce białka (między innymi poprzez obniżenie efektu hydrofobowego stabilizującego strukturę białek). Jeżeli wcześniej do roztworu białka dodamy roztwór soli o wysokim stężeniu np. 1M NaCl, czyli przeprowadzimy wysalanie białka, to osad powstaje szybciej na skutek utraty otoczki hydratacyjnej przez cząsteczkę biała i łączenia siętych cząsteczek w większe agregaty -R. białka kurzego, NaCl, 96% alkohol etylowy, chloroform, aceton Działanie stężonego kwasu azotowego (V) – odczyn Hellera W obecności wysokiego stężenia H+ (dodatek kwasu) jony te zostają związane przez zdysocjowanie grupy karboksylanowe -COO-, prowadząc do zniszczenia wiązań jonowych i wodorowych w cząsteczce białka. Próba służy jako jakościowy odczyn rozpoznawczy białek surowicy krwi. -Stężony HNO3, r. białka jaja kurzego, liofilizowana surowica, 1% glicyna Działanie jonów metali ciężkich W roztworach o pH wyższym niż wartość pI danego białka, posiada ono ładunek ujemny, co oznacza, że białko w tych warunkach może reagować z kationami. Kationy metali ciężkich (Fe2+, Hg2+ i Pb2+) tworzą z białkami nierozpuszczalne kompleksy. -R. białka jaja kurzego, 0,5% FeCl2, 0,5% Pb(CH3COO)2, 0,5% HgCl2 (trucizna!)...