Biochemia - białka pdf - Notatki z wykładu 1-3 PDF

Preview

Summary

Notatki z biochemii z wykładów 1-3 - białka i ich funkcje...

Description

BIOCHEMIA – BIAŁKA Białka: ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Enzymy Białka strukturalne Białka transportujące Białka motoryczne Białka zapasowe Biała sygnałowe Białka receptorowe Białka regulujące geny Białka specjalnego przeznaczenia

Aminokwasy – związki optycznie czynne, chiralny atom węgla Stereoizomery – różnią się skręcalnością światła spolaryzowanego Enancjomery – stereoizomery będące lustrzanym odbiciem Izomery D/L L • • • • • • •

Metionina – CH2 – CH2 – S – CH3 Cysteina – CH2 – SH Seryna – CH2 – OH Treonina – CH(CH3) – OH Fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan – aminokwasy aromatyczne Lizyna, arginina, histydyna – jonizacja, NH3+ Asparaginian, glutaminian – COO-

Koniec N → koniec C Mostek disulfidowy – powstaje w wyniku utleniania dwóch reszt Cys (S – S), produkt: cystyna Punkt izoelektryczny b białka iałka – wartość pH, przy której wypadkowy ładunek białka = 0 Struktura białek: • • • • • •

Wiązanie peptydowe jest płaskie i sztywn sztywne e (niemożliwa jest rotacja wokół wiązania C-N) Rotacje: wokół wiązania C – C: kąt torsyjny psi , oraz N – C : kąt torsyjny fi  Wykres Ramachandran Ramachandrana a – dany aminokwas ma konkretne wartości  i  Wiązania peptydowe: cis/trans (trans trans >> cis zawady steryczne) X – Pro mogą być i trans i cis Hydrofobowy rdzeń białka – niepolarne reszty aminokwasowe

Struktura białek jest stabilizowana przez wiązania niekowalency niekowalencyjne jne jne: ✓ ✓ ✓ ✓

Oddziaływania van der Waalsa Wiązania jonowe Oddziaływania hydrofobowe Wiązania wodorowe

Wiązania wodorowe – powstają pomiędzy atomem elektroujemnym z wolną parą elektronów a atomem wodoru połączonym kowalencyjnie z drugim elektroujemnym atomem, donor –H i akceptor =O|

➢ ➢ ➢ ➢

Wiązania peptydowe są sztywne i płaskie Przez zawadę przestrzenną zakres wartości kątów  i  jest ograniczony Wiązania trans są uprzywilejowane Rdzeń białka stanowią hydrofobowe reszty aminokwasowe

1. Struktura pierwszorzęd pierwszorzędowa owa – sekwencja aminokwasów białka 2. Struktura drugorzędowa –  helisa i  harmonijka (wiązania wodorowe) •  helisa – wiązania wodorowe między N i O łańcucha głównego n i n+4 reszt aminokwasowych, prawoskrętne •  harmonijka równoległa – N koniec do N końca, C koniec do C końca •

 harmonijka antyrównoległa – N koniec do C końca, proste wiązania

• Pętle  3. Struktura trzeciorzędowa – niepolarne ami wewnątrz, mostki S – S 4. Struktura czwartorzędow czwartorzędowa a Modyfikacje białek ➢ Modyfikacje łańcuchów bocznych: hydroksy–, karboksy–, fosfo– ➢ Rozcinanie białek: prekursory enzymów trawiennych, czynniki krzepnięcia krwi, prekursory białek wirusowych Białko zielonej fluore scencji GFP (rearanżacja i utlenienie Ser-Tyr-Gly) fluorescencji Denaturacja: mocznik, -merkaptoet -merkaptoetanol anol (hydrolizuje mostki disulfidowe) natywna rybonukleaza -- -merkaptoetanol, 8 M mocznik -- > zdenaturowany kłębek dializa -- > przywrócenie aktywności enzymatycznej (tlen utlenia grupy hydrosulfidowe) • • •

biała opiekuńcze – molecular chaperones izomerazy peptydyloprolilowe izomerazy dwusiarczkowe

uzyskanie prawidłowej konformacji: kataliza trans → cis, kataliza powstawania mostków KOLAGEN 27 typów, białka tworzące włókna w macierzy pozakomórkowej (tkanka łączna, skóra, ścięgna, chrząstki, kości, rogówka) • • •

utrzymanie prawidłowej struktury tkanek adhezja komórek chemotaksja

Helisa kolagenu: trzy polipeptydy (łańcuchy ) zbudowane z Gly Gly– –X–Y Glicyna – bardzo ścisłe zwinięcie białka Synteza Synteza: ER – > modyfikacje potranslacyjne – > propep propeptydy tydy – > zwijanie propeptydu zaczyna się od końca C – > prokolagen – > AG – > egzocytoza – > włókienko kolagenu – > włókno

Prawidłowa konformac konformacja ja kolagenu: ✓ Witamina C C: Fe3+ → Fe2+ 2+ ✓ Fe i enzym hydroksylaza prolinowa → prolina w hydroksyprolinę ✓ Grupa OH w hydroksyprolinie ważna bardzo ✓ Niedobór witaminy C → szkorbut Mutacje w genach kolage kolagenu nu Substytucja Gly na inny aminokwas – zaburzenie struktury potrójnej helisy ➢ pęcherzowe oddzielanie się naskórka ➢ wrodzona łamliwość kości ➢ zespół Ehlersa-Danlosa FIBROINY Składniki jedwabiu larw jedwabnika morwowego i pająków, łańcuch lekki i ciężki Jedwab pająków: nić wiodąca i nić lepka 30% łańcuchów polipeptydowych produkowanych przez pająki: kryształy, arkusze  Małże morskie morskie: produkcja bisior (białka elastyczne, włókniste i adhezyjne – podłoże) •

omułek jadalny, omułek kalifornijski (siła do oderwania 250 N)

Białka adhezyjne (mfp) ✓ DOPA – 3,4 – dihydrok dihydroksyfenylo syfenylo – L – alanina ✓ produkt hydroksylacji pierścienia aromatycznego tyrozyny ✓ DOPA chelatuje jony metali obecne na powierzchni skał – przyklejenie do podłoża BIAŁKA MOTORYCZ MOTORYCZNE NE Kinezyny Głowa – domena wiążąca ATP ATP, łańcuch lekki i ciężki Ogon – domena wiążąca cargo, łańcuch ciężki • • •

związanie i hydroliza ATP – zmiany konformacji związanie z ATP zwiększa powinowactwo kinezyny do mikrotubul ATP – szyjka łłącznikowa ącznikowa wiąże się z domeną głowy

ATP – uniwersalny środek wymiany energii swobodnej, adenozynotrifosforan, dwa wiązania bezwodnikowe https://www.youtube.com/watch?v=9RUHJhskW00 Miozyny Miozyna V – transport pęcherzyków w komórce https://www.youtube.com/watch?v=KfEbuHCGIIo

Białka zapobiegające za zamarzaniu marzaniu AFP/Białka wiążą wiążące ce lód ✓ wiążąc się do powierzchni kryształów lodu zapobiegają ich wzrostowi ✓ zapobiegają przyłączaniu się kolejnych cząsteczek kryształów lodu

AFP (anti-freeze proteins): obniżają punkt zamarzania, podwyższają punkt topnienia Białko Maxi: dimer, 4 helisy, wiąże 400 cząsteczek wody MIOGOBINA I HEMOGLO HEMOGLOBINA BINA Hemoglobina – transport tlenu, mioglobina – magazynuje tlen, ułatwia ruch tlenu w mięśniach Hemoglobina: tetramer, monomery podobne do mioglobiny Hem – grupa prostetyczna odpowiedzialna za wiązanie tlenu • • •

w deoksy deoksyhemoglobinie/deoksy deoksy deoksymioglobinie żelazo wysunięte poza płaszc płaszczyznę zyznę porfiryny związanie tlenu → żelazo wciska się w płaszczyznę histydyna dystalna stabilizuje związany tlen

HbA: 2 podjednostki  + 2 podjednostki  •

po utlenowaniu (nie utlenieniu!) zmiany struktury w rejonie kontaktu dimerów – kooperatywne wiązanie tlenu

HbT (tense) deoksyhemoglobina → Hb HbR R (relaxed) oksyhemoglobina •

zmiana oddziaływań pomiędzy 1 i 1

Hemoglobina – białko allosteryczne allosteryczne: kooperatywne wiązanie tlenu pozwala dostarczyć go tkankom znacznie więcej

Powinowactwo oczyszczonej hemoglobiny >> hemoglobiny w krwinkach ✓ 2,3 – bifosfogliceryn bifosfoglicerynian ian (2,3 – BPG) zmniejsza powinowactwo Hb do tlenu (!!!) ✓ 2,3 – BPG stabilizuje deoksyhemoglobinę HbT Hemoglobina płodowa HbF (22) ma większe powinowactwo od HbA, bo słabiej wiąże 2,32,3-BPG BPG •

HbF: w łańcuchu  Ser zastępuje His His143 143 → brak ładunków osłabia wiązanie 2,3-BPG

Efekt Bohra (!!!)    

protony i CO2 ułatwiają uwalnianie tlenu obniżenie pH powoduje spadek powinowactwa Hb do tlenu w HbT – Lys40, His146 i Asp94 tworzą wiązania jonowe stabilizujące strukturę T → konieczne jest uprotonow uprotonowanie anie His w wysokim pH His nie jest uprotonowana → forma R, większe powinowactwo do tlenu

ANHY ANHYDRAZA DRAZA WĘGLANO WĘGLANOWA WA katalizuje powstanie kwasu węglowego → jonu wodorowęglowego CO2 w tkankach → anhydraza węglanowa → HCO3- + H+ → obniżenie pH w krwinkach Tkanki o szybkim metabolizmie: wysokie zapotrzebowanie na tlen, produkują dużo protonów i CO2, co zwiększa uwalnianie tlenu z Hb (zmniejsza powinowactwo) CO2 stabilizuje deoksyhe deoksyhemoglobinę: moglobinę:  

oddziałuje z końcowymi grupami aminowymi tworzą się grupy karb karbaminianowe aminianowe – uczestniczą w tworzeniu wiązań stabilizujących HbT

CO2 wytwarzany przez tkanki → obniżenie pH w erytrocytach → łatwiejsze uwalnianie tlenu CO wiąże się 200x silniej niż O2, hamuje uwalnianie tlenu Anemia sierpowata 6 ami w łańcuchu  Glu → Val homozygoty: 50% krwinek sierpowatych, heterozygoty: 1% krwinek sierpowatych oksy – HbS → deoksy – H HbS bS → zagregowana Hb deoksy – HbS: hydrofobowe oddziaływania między Val6 jednego łańcucha  i Phe85/Val88 drugiego łańcucha  ✓ Plasmodium falciparum nie rozmnaża się w sierpowatych krwinkach (heterozygoty>>) ✓ ✓ ✓ ✓

PROTEOM – zestaw białek produkowanych w danym organizmie, narządzie lub tkance  

bardziej złożony i zmienny niż genom różne tkanki/narządy organizmu produkują różne białka w zależności od stadium wzrostu/rozwoju

PROTEOMIKA – metody, techniki i narzędzia informatyczne umożliwiające poznanie sekwencji, struktury funkcji i lokalizacji białek Oznaczanie białek Degradacja Edmana (sek (sekwencjonowanie): wencjonowanie): znakowanie fenyloizotiocyjaniną fenyloizotiocyjaniną, uwalnianie pochodnej (PTH-X), peptyd skrócony o jedną resztę itd. itd. Spektroskopia mas mas: masa cząsteczkowa, identyfikacja i sekwencjonowanie, MALDI TOF Krystalografia rentgenow rentgenowska ska ska: oznaczanie struktury przestrzennej Spektroskopia ma magnetycznego gnetycznego rezonansu jądrowego N NMR MR MR: atomowa struktura makrocząsteczek w roztworze

Mikroskopia krioelektron krioelektronowa owa owa: uzyskanie obrazów struktur o gorszej rozdzielczości niż NMR czt KR, ale można zobrazować ruchome, heterogenne obiekty i zbadać zmiany konformacyjne cząsteczki. 21 000 genów kodujących białka...