BÍLKOVINY Autor: Mgr. Stanislava Bubíková Datum (období) tvorby: 15. 2. 2013
Ročník: devátý
Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Organické sloučeniny
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
1
Anotace: Žáci se seznámí s oblastmi chemického průmyslu a nejznámějšími podniky v ČR. • V rámci tohoto modulu žáci rozdělí chemický průmysl na jednotlivé obory. Popíší centra průmyslu v ČR, vyjmenují nejznámější podniky a přiřadí k nim jednotlivé produkty. Posoudí dopad havárií na zdraví lidí a ŽP.
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
2
Bílkoviny • patří mezi biopolymery – obsahují více než 100 aminokyselin
• složeny z aminokyselin – vázány peptidovou vazbou – v lidském těle se vyskytuje 20 (přesněji 22) aminokyselin, ze kterých jsou složeny všechny bílkoviny oligopeptidy
• obsahují 2 – 10 aminokyselin
polypeptidy
• obsahují 11 - 100 aminokyselin
bílkoviny (proteiny)
• obsahují více než 100 aminokyselin
Obr. č. 1: Peptidová vazba [2] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptidformationball.svg
3 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Struktura bílkovin • primární – určuje pořadí (sekvenci) aminokyselin v řetězci – není prostorová, nemá biologickou funkci
• sekundární – prostorové uspořádání, nemá biologickou funkci – spojena vodíkovými vazbami – dvě základní struktury: • alfa šroubovice • beta skládaný list
Obr. č. 2: Struktury bílkovin [3] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_structure.png
Obr. č. 3: Vznik dipeptidu [4] dostupné z: http://commons.wikimedia.org /wiki/File:Enlpep1.jpg
4 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Sekundární struktura 1. α-šroubovice (α-helix) řetězec je stočen do pravotočivé šroubovice (délka závitu je 3,6 aminokyselinových zbytků)
ve vláknitých proteinech
2. β-skládaný list (β-sheet) dva rovnoběžně a antiparalelně uspořádané řetězce připomínající složený list papíru
Obr. č. 4: α -helix [5] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpha-helix.jpg
Obr. č. 5: β -sheet [6] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bsheet.gif
5 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Terciární struktura • má biologickou funkci • prostorové uspořádání – tvoří ji intramolekulární vazebné interakce: vodíkové můstky, disulfidické můstky, iontové vazby, van der Waalsovy síly
• dvě základní struktury: – globulární (klubkovitá) • sferoproteiny • tvořena shluky, které mají uvnitř micelu (hydrofobní část) • krevní bílkoviny • protrombin (srážlivost), bílkoviny krevní plazmy (imunita) • rovnoměrné zastoupení obou sekundárních struktur
– fibrilární (vláknitá) • • • • •
skleroproteiny tvořena spojenými vlákny stavební bílkoviny nerozpustné ve vodě keratin (vlasy, nehty), kolagen a elastin (kůže) • převládá jeden typ sekundární struktury 6
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Globulární a fibrilární struktura
Obr. č. 6: Globulární struktura [7] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GLO1_H omo_sapiens_small_fast.gif
Obr. č. 7: Fibrilární struktura kolagenu [8] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:1bkv_collagen_02.png
7 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Kvarterní struktura – – – –
prostorové uspořádání má biologickou funkci obsahuje několik spojených terciárních podjednotek např. hemoglobin (čtyři podjednotky)
Obr. č. 8: Struktury bílkovin [9] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pro tein-Quart%C3%A4rstruktur.png
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
8
Peptidová vazba • spojení jednotlivých aminokyselin v řetězci • tvoří ji sekvence atomů: –NH–CO– • spojí se C-konec první AK (skupina –COOH) a N-konec druhé AK (skupina –NH2) – odštěpí se molekula vody • Např. spojením glycinu a alaninu vznikne dipeptid alanylglycin:
HOOC–CH2–NH2 + HOOC–CH(NH2)–CH3 → HOOC–CH2NH–CO–CH(NH2)–CH3
Obr. č. 9: Spojení aminokyselin do řetězce [10] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligapep1.jpg
Obr. č. 10: Peptidová vazba [11] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptide_bond.png
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
9
Funkce bílkovin • stavební – tvoří strukturu a oporu těla organismu – kolagen, elastin, keratin
• katalytické, řídící a regulační – řídí procesy v organismu – enzymy, hormony
• ochranné a obranné • transportní a skladovací – zajišťují transport kyslíku – hemoglobin, transferin
– umožňují imunitní reakce a srážlivost krve – imunoglobulin, fibrin, fibrinogen
• zajišťující pohyb – tvoří svaly – aktin, myosin Obr. č. 11: Vlákna fibrinu (fotografie z elektronového mikroskopu) [12] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%A4%D1%80%D0%B0% D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%84%D0%B8%D0%B 1%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0% BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D 0%B2_%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9 _%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
10
Syntéza proteinů – bílkoviny jsou kódovány ve specifických úsecích v DNA (genech)
• sestává ze tří procesů: 1. replikace DNA – tvorba kopie řetězce DNA 2. transkripce – přepis struktury DNA do mRNA (v jádru buňky) 3. translace – připojení jednotlivých aminokyselin (napojených na tRNA) do řetězce podle vzoru (mRNA) – probíhá na ribozomech
Obr. č. 12: Syntéza proteinu [13] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protei n_synthesis.svg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
11
Replikace tvorba kopie řetězce DNA
Obr. č. 13: Replikace DNA [14] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:D NA_replication_split_horizontal.svg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
12
Transkripce přepis struktury DNA do mRNA (v jádru buňky)
Obr. č. 14: Transkripce [15] dostupné z: http://commons .wikimedia.org/ wiki/File:Rna_sy n.png
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
13
Translace připojení jednotlivých aminokyselin (napojených na tRNA) do řetězce podle vzoru (mRNA) – probíhá na ribozomech Obr. č. 15: Translace [16] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/Fil e:Proteintransl.jpg
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
14
Denaturace • působení fyzikálních a chemických vlivů (ozáření, teplo, působení solí, kyselin, zásad) – způsobí rozrušení prostorové struktury bílkovin – důsledek: nevratná ztráta biologické aktivity
• použití: – ničení choroboplodných zárodků • denaturované bílkoviny jsou lépe stravitelné
Obr. č. 16: Denaturace vaječného bílku zahřátím [17] dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File: Protein_Denaturation.png
15 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
Zdroje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
13. 14. 15. 16. 17.
BENEŠ, Pavel, Václav PUMPR a Jiří BANÝR. Základy chemie pro 2. stupeň základní školy, nižší ročníky víceletých gymnázií a střední školy. Vyd. 3. Praha: Fortuna, 2001, 96 s. ISBN 80-716-8748-0. Peptidformationball.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptidformationball.svg Protein_structure.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_structure.png Enlpep1.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PEnlpep1.jpg Alpha-helix.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpha-helix.jpg Bsheet.gif. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bsheet.gif GLO1_Homo_sapiens_small_fast.gif. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:GLO1_Homo_sapiens_small_fast.gif 1bkv_collagen_02.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:1bkv_collagen_02.png Protein-Quart%C3%A4rstruktur.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein-Quart%C3%A4rstruktur.png Ligapep1.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligapep1.jpg Peptide_bond.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptide_bond.png %D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%84%D0%B8%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B 2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%B2_%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0 %BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%B3%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%84%D0%B8%D0%B1% D1%80%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%81%D0%B3%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BA%D0%B0_%D0%B2 _%D1%86%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8..jpg Protein_synthesis.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_synthesis.svg DNA_replication_split_horizontal.svg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_replication_split_horizontal.svg Rna_syn.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rna_syn.png Proteintransl.jpg. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proteintransl.jpg Protein_Denaturation.png. Wikimedia Commons [online]. 2004 [cit. 2013-02-15]. Dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:PProtein_Denaturation.png
16 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
