Přípravný kurz LF MU 2011/12
Aminokyseliny
Aminokyseliny P tid & proteiny Peptidy t i Enzymy Lipidy
Aminokyseliny
rozdělení
• podle počtu karboxylových skupin
optická aktivita
• α-uhlík je asymetrický • pouze L-aminokyseliny
COOH H2N
α
C
H
R
Aminokyseliny
dle polarity
Postranní řetězec • nepolární
• podle počtu bazických skupin
• polární, neionizovaný za fyziologických hodnot pH
• podle polarity postranního řetězce
• polární a ionizovaný - kyselý - bazický
1
1
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Aminokyseliny
nepolární
Aminokyseliny
nepolární
Aminokyseliny s rozvětveným postranním řetězcem H2C COOH
glycin, Gly H3C CH CH COOH
NH2
CH3 NH2
H3C CH COOH
alanin, Ala
H3 C
CH
C H2 C H C OOH
C H3
NH2
NH2
H3C CH2
CH CH COOH CH3 NH2
Aminokyseliny
nepolární
Aminokyseliny
CH2
CH COOH NH2
CH COOH NH2
fenylalanin, Phe
2-amino-3-fenylpropionová
2-amino-3-methylmáselná 2-amino-isovalerová kyselina
leucin, Leu
2-amino-4-methylvalerová
isoleucin, Ile
2-amino-3-methylvalerová
nepolární
Aminokyseliny obsahující heterocyklus
Aromatická nepolární aminokyselina
CH2
valin, Val
tryptofan, Trp
2 2-amino-3-(indol-3-yl)propionová i 3 (i d l 3 l) i á
N H
N
COOH
prolin, Pro
H
2
2
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Aminokyseliny
nepolární
Aminokyseliny
polární
Aminokyseliny s hydroxyskupinou
H3C S
H2C H2C
CH COOH NH2
methionin, Met
2-amino-4-(methylsulfanyl)máselná
Aminokyseliny
polární
H2 C
CH COOH NH2
cystein, Cys
2-amino-3-sulfanylpropionová
CH COOH
OH
NH2
serin, Ser
threonin, Thr
H3C CH CH COOH OH NH2
Aminokyseliny
Aminokyselina s thiolovou skupinou
HS
CH2
polární
Aminokyselina s fenolickou skupinou
HO
CH2
CH COOH NH2
tyrosin, Tyr
2-amino-3-(4-hydroxyfenyl)propionová
3
3
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Aminokyseliny
polární
Aminokyseliny
kyselé
Amidy „kyselých aminokyselin” HOOC CH2 H2N CO CH2
CH COOH NH2
H2N CO CH2
CH2
CH COOH
asparagová kyselina, Asp
NH2
asparagin, Asn
2-amino-3-karbamoylpropionová
HOOC CH2
CH COOH NH2
CH2
CH COOH
glutamová kyselina, Glu
NH2
glutamin, Gln
2-amino-3-karbamoylmáselná
Aminokyseliny CH2
(CH2)3
NH2 CH2
bazické CH COOH
CH2
CH2
2,6-diaminohexanová
CH COOH NH2
• Val, Leu, Ile • Phe, Trp
arginin, Arg
2-amino-5-guanidinovalerová
NH
esenciální
lysin, Lys
NH2
H2N C NH
Aminokyseliny
• Lys • Met
CH2 N
CH COOH NH2
N H
• Thr
histidin, His
2-amino-3-(imidazol-4-yl)propionová
4
4
Přípravný kurz LF MU 2011/12
0 Dekarboxylací které aminokyseliny připravíme γ-aminomáselnou kyselinu?
0 Deaminací které aminokyseliny vznikne valerát?
Peptidová vazba
+
C
O
H
O OH
C
-H2O
N
Peptidy
−CO CO− −NH NH− −
N
H
H
-
O C + N H
• od N-konce k C-konci • názvy acylů zakončení –yl • název C-koncové AK nezměněn NH2
R1
N-konec
CH3
O
α
H2N CH C N H
názvy
O
CH C N
α
CH COOH
C-konec
H
CH
CH2 SH
COOH
R2
5
5
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Tripeptid
0 Pojmenujte uvedený dipeptid.
glutathion COOH
NH2
CH
O
OH
CH2 CO
NH2
H3C
CH2
NH CH CO
NH CH2 COOH
NH CH3
CH2
CH3 CH3
O
SH
lysylleucin
Peptidy
označení Počet AK
Počet peptidových vazeb
• Dipeptid
2
1
• Tripeptid
3
2
• Oligopeptid
2–10
1–9
• Polypeptid
> 10
>9
valylleucin
leucinylvalin
leucylvalin
Kdy polypeptid označujeme protein • přibližně podle počtu AK nebo Mr > 50–100 AK
Mr > 10 000
• hlavním rysem proteinů definovaná sekundární a terciární struktura
6
6
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Struktura proteinů
Proteiny
• Primární
• pořadí AK zbytků v polypeptidovém řetězci – v souladu se směrem proteosyntézy
• Sekundární
– číslování vždy od N-konce k C-konci
• Terciární • Kvartérní
• geneticky kódovaná
Primární struktura tetrapeptidu
O H2N R1
primární struktura
R2 N H
H N O
O R3
sekundární struktura
• prostorové uspořádání hlavního polypeptidového řetězce (bez ohledu na postranní řetězce)
R4 N H
Proteiny
• pravidelné: α-helix, β-struktura
COOH
• nepravidelné
Stabilizace sekundární struktury • pouze vodíkové můstky mezi skupinami >N-H·····O=C<
peptidových vazeb
7
7
Přípravný kurz LF MU 2011/12
β-Struktura
jednořetězový β-hřeben • stabilizace do struktury skládaného listu
Proteiny
terciární struktura
• prostorové uspořádání všech atomů polypeptidového řetězce
Stabilizace terciární struktury
S
O NH3+
• závisí na charakteru postranních řetězců AK
S
• na stabilizaci struktury se podílí řada interakcí
H N
disulfidové vazby van der Waalsovy síly
O
-
C
O
HO O
C
C
O
OH
vodíkové vazby iontové vazby
8
8
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Myoglobin
terciární struktura
Proteiny
kvartérní struktura
• počet a prostorové uspořádání podjednotek v oligomerní molekule • podjednotky mohou být stejné nebo různé
hemoglobin A (α2β2)
Denaturace
definice
• Proces, při kterém se mění nativní konformace makromolekuly (kvartérní, terciární a sekundární struktura)
Denaturace
proteinů
• Vratná (např. vysolení, tj. přídavek soli)
• Nevratná (např. teplo, ultrazvuk, … • Ztráta specifických biologických vlastností
9
9
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Proteiny
rozdělení
Proteiny
v imunitním systému
Protilátky (imunoglobuliny)
• Globulární albumin, hemoglobin, fibrinogen globuliny
• tvoří se při tzv. humorální odpovědi organismu na přítomnost cizích látek (antigenů) • specificky váží antigen, který jejich tvorbu vyvolal
• Vláknité (fibrilární) α-keratin myosin kolagen
Antigeny (imunogeny) • makromolekuly, vyvolávající tvorbu protilátek • proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy • nízkomolekulární látky tvorbu protilátek nevyvolají
• Membránové
Enzymy
charakteristika
Enzymy
charakteristika
• proteiny, katalyzující reakce
• proteiny (též některé RNA), katalyzující reakce
• vysoce specifické
• vysoce specifické
katalyzují přeměnu pouze určité látky jedním způsobem
• regulovatelné aktivátory/inhibitory částečnou proteolýzou (pepsinogen p pepsin) kovalentní modifikací (fosforylací)
• aktivní centrum místo, kam se váže substrát a přeměňuje se na produkt
katalyzují přeměnu pouze určité látky … substrátová specifita jedním způsobem … specifita účinku
• regulovatelné aktivátory/inhibitory částečnou proteolýzou (pepsinogen p pepsin) kovalentní modifikací (fosforylací)
• aktivní centrum místo, kam se váže substrát a přeměňuje se na produkt
10
10
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Enzymy
kofaktory
Enzymová reakce
• neproteinová složka některých enzymů • většinou stabilní při zahřátí
E + S
ES
E + P
• iontyy některých ý kovů • koenzym (nekovalentní vazba s enzymem) (NAD+/NADH) • prostetická skupina (kovalentní vazba s enzymem) (hem)
Rychlost enzymové reakce se zvyšuje • s rostoucí koncentrací substrátu, ale pouze do „nasycení”
holoenzym = apoenzym (protein) + koenzym
enzymu substrátem • s rostoucí koncentrací enzymu
Další faktory ovlivňující rychlost enzymové reakce
Enzymová reakce
vliv pH
• disociace ionizovatelných skupin v aktivním centru
• pH • teplota t l t
v
• aktivátory / inhibitory
1,5
7
pH
11
11
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Enzymová reakce
vliv teploty
Enzymová reakce
typy inhibice
• Vratná/reverzibilní kompetitivní inhibice
v
podobnost inhibitoru se substrátem - strukturní p - soutěž/kompetice o vazbu v aktivním centru - malonát inhibitorem sukcinátdehydrogenasy
T
• s rostoucí teplotou roste rychlost enzymové reakce
Enzymová reakce
typy inhibice
Enzymy
názvosloví
• Nevratná/ireverzibilní - CN-, H2S, CO inhibitory cytochrom-c-oxidasy
• zakončení
–asa
(česky –áza)
ureasa dehydrogenasa
- ionty těžkých kovů inhibitory enzymů s Cys v aktivním centru
• triviální názvy
pepsin trypsin
12
12
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Enzymy
klasifikace
Základní třídy 1. oxidoreduktasy 2. transferasyy 3. hydrolasy 4. lyasy 5. isomerasy 6. ligasy
1. Oxidoreduktasy • oxidačně redukční reakce, přenos vodíku, elektronu, vestavění molekuly kyslíku dehydrogenasy
2. Transferasy • přenos ř skupin k i atomů t ů aminotransferasy
3. Hydrolasy • hydrolytické štěpení vazeb (peptidových, esterových, glykosidových, …) trávicí enzymy zažívacího traktu
Hydrolasy 4. Lyasy • nehydrolytické štěpení vazeb nebo tvorba vazeb synthasy
5. Isomerasy • intramolekulární přesuny vazeb nebo atomů
polymer
enzym
Proteiny
pepsin, trypsin
Polysacharidy
štěpená vazba
…
6. Ligasy • vznik vazeb za současného štěpení ATP
Triacylglyceroly
lipasa
synthetasy
13
13
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Proteiny
proteasy
Enzymy
Začíná odstraněním aminoskupiny – deaminací: vznik NH4+
• endopeptidasy tvoří se v neaktivní formě „zymogeny“ (ž l d k) (žaludek) (pankreas)
Katabolismus aminokyselin
pepsinogen i trypsinogen
– transaminací: přenos –NH2 na 2-oxokyseliny
• uhlíkatý řetězec
→ acetyl-CoA → meziprodukt citrátového cyklu
• exopeptidasy karboxypeptidasy, aminopeptidasy
→ pyruvát
• v játrech: NH4+ → močovina
• dipeptidasa
Lipidy • Estery, amidy mastných kyselin a alkoholů • Hydrofóbní charakter • Některé lipidy mají amfipatický charakter (přirozené tenzidy) – např. fosfolipidy
Lipidy
biologické funkce
• Zdroj energie • Zásobní látka – energetická rezerva • Zdroj esenciálních mastných kyselin • Strukturní funkce – součást membrán • Hydrofóbní prostředí v organismu pro hormony, vitaminy • Tepelná izolace organismu
14
14
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Klasifikace lipidů
Složky lipidů
• Jednoduché lipidy
• Alifatické monokarboxylové kyseliny
– Tuky, oleje (acylglyceroly) – Vosky
mastné kyseliny
udý poče počet uhlíků u ů • Sudý
• Složené lipidy
• Nenasycené kyseliny – konfigurace cis
– Fosfolipidy – Glykolipidy
H
V krvi jsou součástí lipoproteinů (kromě vosků)
Zkrácený zápis struktury mastné kyseliny
H C
C
Mastné kyseliny v přirozených lipidech
kapronová kyselina
olejová kyselina
• máselná
butanová
4:0
hexanová kyselina
cis-oktadec-9-enová kyselina
• kapronová
hexanová
6:0
C 5H 11C OOH
C 17H 33C OOH
• palmitová
hexadekanová
16:0
C H 3(C H 2)4C OOH
C H 3(C H 2)7C H=C H(C H 2)7C OOH
• stearová
oktadekanová
18:0
• olejová
cis-oktadec-9-enová
18:1
• linolová
cis,cis-oktadeka-9,12-dienová
18:2
• linolenová
cis,cis,cis-oktadeka-9,12,15-trienová
18:3
C OOH
C OOH
15
15
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Složky lipidů
Acylglyceroly
alkoholy
Glycerol
• monoacylglyceroly (MG)
tuky fosfolipidy
• diacylglyceroly (DG) • ttriacylglyceroly acy g yce o y (t (triglyceridy, g yce dy, TG) G)
Sfi Sfingosin i – dvojfunkční d jf kč í nenasycenýý aminoalkohol i lk h l C18 fosfolipidy glykolipidy
OH 18
OH
O
1
O
NH2
Vyšší jednofunkční alkoholy
hexadekanol (cetylalkohol)
R2
C
C H2 O O
R1
C
R3
CH C H2 O
vosky
C
O
Triacylglyceroly
Žluknutí tuků
• Tuky
• Iniciace: světelné záření a mikroorganismy
pevné (hovězí lůj), polotuhé (vepřové sádlo)
• Oleje tekuté, vyšší obsah - nenasycených mastných kyselin - nižších mastných kyselin
• Oxidace dvojné vazby O2 • Hydrolýza esterových vazeb
16
16
Přípravný kurz LF MU 2011/12
Oxidační polymerace olejů
Vosky (ceridy) • směsi esterů vyšších alkoholů s vyššími nasycenými MK
• snadno TG s velkým podílem nenasycených MK
• tuhé • hydrofobnější než TG
• např. olej lněný, sojový
včelí vosk
ester cerotové kyseliny C22 + cerylalkoholu C22
Fosfolipidy • Esterově vázané na glycerol nebo sfingosin – kyselina fosforečná – mastné kyseliny
lecithin O O R2
C
O
C H2 O
C
CH
O
C H2 O
P O
R1 C H3 O
C H 2C H 2 N
C H3
C H3
17
17
