AMINOKYSELINY a biologicky významné
PEPTIDY
PROTEÍNY Ďuračková Zdeňka
Aminokyseliny - opticky aktívne látky COOH
H2N-CH
R L - AK
COOH
HC-NH2
R D - AK
Proteinogénne AK = , L - konfigurácia
Neutrálne aminokyseliny
Kyslé aminokyseliny a ich deriváty
Zásadité aminokyseliny
Hydroxy- alifatické aminokyseliny
Aminokyseliny so sírou
Aromatické aminokyseliny
Aminokyselina H2N – HC - COOH R H3N+- CH - COO-
R
Ionizácia AK v roztoku H2N-CH-COOH R + H3N -CH-COOH
v roztoku
H3N+-CH-COO-
H2N-CH-COO-
R
R
R
pH < pI
pH = pI
pH > pI
kation
amfion
anion
Význam ionizácie aminokyselín: • tlmivý systém
• v krvi proteínový tlmivý systém: His, pI = 7,6
Cys
Ionizácia histidínu + HN N H
CH2 CH COOH + NH 3
_
+HN
pK1 = 1,8
N H
+2
3
+1
pK2 = 6,0
6 + 9,2
pI =
CH2 CH COO+ NH
= 7,6 2
_ N
_ N
CH2 CH COON H
NH2 -1
pK3 = 9,2
N H
CH2 CH COO+ NH 3
0
Dekarboxylácia aminokyselín R
CH2 CH
CO2 +
COOH
R
CH2 CH2
NH2
NH2
+3 HO
CH2 CH
COOH
NH2
HO
CH2 CH2
CH3
NH2
+
HO
CH2 CH2
N
CH3 CH3 CH3
CO2
Serín Histidín Tryprofan
Etanolamín histamín tryptamín
cholín
Cholín
Dekarboxylácia aminokyselín R O C
H
CH
P O H2C
- H2O
+ R + N H
R
CH
COO-
OH P O H2C
+H
+
-CO 2 + N H
NH2
CH3
pyridoxalfosfát
+H -CO 2
COO-
N
OH
+
CH
CH3
aminokyselina CH2 N
O
CH
C OH
P O H2C + N H
CH3
Schiffova zásada Schiffova báza
+H2O
H OH
P O H2C + N H
CH3
+ R
CH2
NH2
amín
Desaturačná deaminácia R
CH2 CH
COOH
NH3
+
R
CH CH
COOH
NH2
N
CH2
CH NH2
N H
N
COOH NH3
CH
CH
COOH
N H
Kyselina urokánová kyselina urokanová
Oxidačná deaminácia + 2 H+ + 2 e -
FAD R
CH2 CH NH2
R
COOH FADH2
CH2 C
COOH
+ H2O
NH
iminokyselina
NH3
R
CH2 C O
oxokyselina
močovinový cyklus
NH3 + CO2
COOH
močovina
Fixácia CO2 na aminokyselinu CH2 COOH NH2
+ CO2
CH2 COOH NH
COOH
Karbamínová karbamínová kyselina kyselina
Transaminácia R1 R1
transamináza CH
COOH
R2 C COOH + R2
CH
alanínaminotransferáza ALT
COOH
NH2
C
COOH
+ R2 R2 CH COOH
O
O
NH2
CH3
R1 R1
NH2
CH3
C O
alanín
COOH kys.pyrohroznová
+
+ HOOC
CH2 CH2 C
COOH
O kys.2-oxoglutárová
HOOC
CH2 CH2 CH
COOH
NH2 kys.glutámová
Vznik peptidovej väzby H2N - C - COOH
H HN – C – COOH
R
R
H2O
Dipeptid
H2N-C
C
N
COOH
R
O
H
R Peptidová väzba
...-C
C
N
C-...
Peptidová
R
O
H
R
väzba
C
+ N
O
H
CH
trans – konformácia
R
rigídne usporiadanie
R HC
-
Dipeptidy • vo svale • antioxidant • tlmivý systém
ala
his
Karnozín
• ??
Anserín
Glutatión, GSH -OOC-CH-CH
CH -CO-NH-CH-CO-NH-CH -COO 22 2
NH3+
CH2 SH
-glutamylcysteinylglycín GSH
Funkcia glutatiónu v organizme • redoxný tlmivý systém
• ko-enzým enzýmov (GPx, dehydroaskorbát reduktáza)
lapač radikálov
• antioxidant
regeneruje vitamín C
• detoxikácia – konjugácia s elektrofilnými látkami (glutatión-S-transferáza)
GSH - Redoxný pufor
Oxidant
-SH HS-
2 GSH
-S–S-
- 2H
GSSG + 2H Glutatiónreduktáza
NADP+
NADPH + H+
Oxidácia glutatiónu OOC-CH-CH2-CH2-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COONH3+
CH2 SH SH
NH3+
dehydrogenácia - 2H
CH2
OOC-CH-CH2-CH2-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COO
2 GSH
GSSG + 2H
Pentateptidy Enkefalíny
• Tyr-Gly-Gly-Phe-Met • Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu -endorfíny - 31 AK • prekurzory enkefalínov
Funkcia enkefalínov V mozgu - opioidy • interakcia s receptormi pre morfín • 10 - 100x silnejšie analgetiká ako morfín, sú návykové • antidepresíva • regulácia spánku, afektívnych stavov, • regulácia apetitívnych pudov (príjem potravy, sex) • ovplyvňovanie učenie sa, pamäti
Nonapeptidy Oxytocín Cys-Tyr-Ile-Gln-Asp-Cys-Pro-Leu-GlyNH2
Vazopresín Cys-Tyr-Phe-Gln-Asp-Cys-Pro-Arg-GlyNH2
Význam nonapeptidov v organmizme (produkované v hypotalame)
Oxytocín • kontrakcia hladkého svalstva • pri uvoľňovaní mlieka pri laktácii • pri biosyntéze testosterónu v semeníkoch
Vazopresín • antidiuretín • ovplyvňuje resorbciu vody v obličkách • zvyšuje tonus periférnych ciev
Glukagón - 29 AK • -bunky Langerhansových ostrovčekov v pankrease • stimuluje odbúranie glykogénu v pečeni • zvyšuje hladinu glukózy v krvi
Inzulín - 51 AK • uľahčuje prestup glukózy z krvi do buniek • podporuje tvorbu glykogénu z glukózy • znižuje hladinu glukózy v krvi
Peptidové jedy
-amanitín Amanita phalloides
Peptidový toxín
faloidín
PROTEÍNY • holoproteíny
• heteroproteíny
Funkcie bielkovín Štruktúrne
bunkové štruktúry, svalové bunky extracelulárny – napr. kolagén
Metabolické
enzýmy (biokatalyzátory) prenos látok cez membrány transportné bielkoviny (napr. albumín) nutričná úloha
Informačné
signálne proteíny imunoglobulíny (protilátky - obranný význam) receptorové bielkoviny
Štruktúra bielkovín
• primárna – zloženie AK, sekvencia AK • sekundárna – vnútorné usporiadanie reťazca • terciárna – vonkajšie usporiadanie reťazca
• kvartérna – postavenie podjednotiek
Štruktúry v proteínoch Primárna štruktúra
Sekundárna štruktúra
Terciárna štruktúra
-helix
beta-štruktúra
Vodíkové väzby O NH O
O
C
H
O H C O
N
O
O N H
Antiparalelné a paralelné usporiadanie
antiparalelné
paralelné
Väzby uplatňujúce sa v sekundárnej a terciárnej štruktúre
Vodíkové väzby
Kvartérna štruktúra
Proteíny • fibrilárne (keratín, kolagén, elastín) • globulárne
Kolagén • extracelulárny glykoproteín (najrozšírenejší proteín) • veľa
glycínu, prolínu,
• posttranslačná hydroxylácia prolínu a lyzínu na hydroxyderiváty (potreba askorbátu - Fe2+) • ľavotočivý hélix • trojvláknový superhelix Pečeň (4%), pľúca (10%), aorta (12 - 24%), rohovka (68%) koža (72%)
PROTEÍNY • fibrilárne
• globulárne
Doména proteínu
- doména
/-doména -doména
Štruktúra proteínov
sekundárna
terciárna
kvartérna
Denaturácia
rozvinutie terciárnej a sekundárnej štruktúry
rozrušenie neväzbových interakcií
primárna štruktúra nezmenená
strata biologickej funkcie
väčšinou irreverzibilný proces
Denaturácia a renaturácia proteínu
Denaturácia Chemická
silné kyseliny
silné hydroxidy
ťažké kovy
deproteinačné činidlá
tenzidy
Fyzikálna
zvýšená teplota
mechanické vplivy
ultrazvuk
ionizujíce žiarenie
Heteroproteíny • Glykoproteíny (imunoglobulíny)
• Lipoproteíny
(LDL, HDL, ...)
• Nukleoproteíny (deoxyribonukleoproteíny) • Chromoproteíny (hemoglobín)
• Metaloproteíny (superoxiddismutáza) • Fosfoproteíny (mnohé enzýmy)
Hemoglobín
Fe2+
Podjednotka
Hb
globín
hem
Hemoglobín Porfín (tetrapyrol)
+ bočné reťazce
Porfyrín
+ Hem +
FeII Globín
Fe2+
Hemoglobín
Funkcie hemoglobínu v organizme • Prenos O2 z pľúc do tkanív • Prenos CO2 z tkanív do pľúc • Tlmivý systém v krvi
Hb-O2 = a) H2O
b) O2 c) CO
2,3BPG
2,3-bisfosfoglycerát COOCH-O-P
CH2-O-P
Imunoglobulíny
Imunoglobulíny • IgA - prvotná ochrana proti vírusom a baktériam - v mukóznej tekutine pľ. alveolí, očí, nosu, čriev, mlieka • IgM - potencuje fagocytózu, aktivuje komplement (rýchla biosyntéza), - v plazme •IgG - potencuje fagocytózu a komplement, potrebuje 10 dní, dlhšia životnosť ako IgM
• IgE - pri alergiách, uvoľňovanie histamínu • IgD - ?
Proteíny krvnej plazmy • Imunoglobulíny • Hemokoagulačný systém (zrážanie krvi) • Komplementový systém (klasický, alternatívny) • Proteinázové inhibítory (1-antitrypsín)
• Nosičové proteíny (albumín, Gc-proteín,transferín) Ferenčík, Škarka, Novák: Biochémia
Biologická membrána Sacharidové jednotky
Fosfolipidová dvojvrstva
Periférne proteíny
Integrálny proteín
Ďakujem za pozornosť…...
