Makromolekukární přírodní látky Délka 200 - 1000 aminokyselin Základní složka svalové hmoty

1. Bílkoviny ProteinySŠZePř Rožnov p. RPaedDr.Lenka TěžkáModernizace výuky odborných předmětůCZ.1.07/1.1.08/03.0032

2. Makromolekukární přírodní látky • Délka 200 - 1000 aminokyselin • Základní složka svalové hmoty • Propojeny peptidickou vazbou • 20 proteinogenních bílkovin • z toho 8 esenciálních

3. AMINOKYSELINY • Trojrozměrná struktura bílkovin • Strukturální funkce • 8 esenciálních aminokyselin, 2 semiesenciální • Hormonální a katalytické funkce • Biosyntéza biologicky významných sloučenin • Genetické poruch metabolismu aminokyselin (fenylketonurie)

4. Všechny aminokyseliny, které jsou součástí bílkovin, mají tuto základní strukturu. Liší se pouze složením svého postranního řetězce R V proteinech se nacházejí pouze L-izomery valin izoleucin leucin

5. Klasifikace aminokyselin • Aminokyseliny se obecně dělí na skupiny podle polarity postranních řetězců • Východiskem pro dělení aminokyselin je to, že mají: • nepolární postranní řetězec • polární postranní řetězec • polární nabitým postranní řetězcem

6. Nepolární aminokyseliny V postranním řetězci pouze uhlík a vodík, nejsou reaktivní. Jsou hydrofóbní, pomáhají proteinům uspořádávat se do 3-D struktury. Glycin (Gly), alanin (Ala), valin (Val), leucin (Leu), izoleucin (Ile) - alifatický postranní řetězec; methionin (Met) – síra v postranním řetězci fenylalanin (Phe), tryptofan (Trp) – aromatické jádro v postranním řetězci; prolin (Pro) - iminokyselina

7. Polární aminokyseliny mají v postranním řetězci kyslík nebo síru a nebo dusíka proto jsou polární. Snadno interagují s vodou, jsou hydrofilní. Jsou velmi dobře rozpustné ve vodě. serin, (Ser), threonin (Thr), asparagin (Asn), glutamin (Gln) cystein (Cys), selenocystein (Sec) – v postranním řetězci je síra

8. Typ postranního řetězce aminokyselin má vliv na konečnou strukturu proteinu

9. Struktura proteinů Makromolekuly jsou tvořeny sadou různých aminokyselin v přesně definovaném pořadí. Prostorové uspořádání a biologická funkce je dána aminokyselinovým složením.

11. Proteiny - funkce 1. Funkce dynamická transport kontrola metabolismu kontrakce katalýza chemických přeměn 2. Funkce strukturální architektura orgánů a tkání podpůrné funkce

12. Klasifikace proteinů z biochemického hlediska 1. enzymy(laktátdehydrogenáza, DNA polymeráza); 2. zásobní proteiny(ferritin, kasein, ovalbumin); 3. transportní proteiny(hemoglobin, myoglobin, sérový albumin); 4. kontraktilní proteiny (myosin, aktin); 5.hormony(insulin, růstový hormon); 6.ochranné proteiny krve(protilátky, komplement, fibrinogen); 7. strukturální proteiny(kolagen, elastin, proteoglykany); 8. receptory pro hormony a jiné signální molekuly.

13. Primární struktura Primární struktura proteinů – lineární pořadí aminokyselin. http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Polypeptides.html

14. Sekundární struktura a-helix Pravotočivá šroubovice, stabilizovaná vodíkovými vazbami. Výjimečný a-helix má kolagen. Tři levotočivé a-helixy uspořádány do pravotočivé trojité šroubovice – superhelixu

15. b–struktura (struktura skládaného listu) • Segmenty natažených polypeptidových řetězců. • Dva segmenty (polypeptidové řetězce) jsou stabilizovány vodíkovými vazbami mezi C=O a N-H skupinami dvou sousedních peptidových vazeb. • Sousední polypeptidové řetězce uloženy antiparalelně nebo paralelně. • Velký počet vodíkových vazeb udržuje strukturu v nataženém stavu

16. Terciární struktura Je důležitá pro funkci proteinu: - denaturované enzymy ztrácejí svou funkci - denaturované protilátky ztrácejí schopnost vázat antigen. Mutace v genetickém kódu ovlivní terciátní strukturu (priony).

17. Kvartérní struktura Komplex dvou a více polypeptidových řetězců jsou dohromady spojeny nekovalentními vazbami Čtyři podjednotky hemoglobinu (dvě a a dvě b se spojují do kvartérní struktury)

18. Ve struktuře bílkoviny se dále uplatňují tyto síly a interakce • Nevazebné interakce • Hydrofóbní interakce • Vodíkové vazby • Elektrostatické síly • van der Waalsovy síly • Vazby kovalentní • Peptidová vazba -CO-NH- • Disulfidová vazba –s-s-

19. Denaturace a renaturace • Denaturaceje ztráta trojrozměrné struktury. Protein ztrácí svoji funkci. • Denaturace teplem zcela ruší slabé interakce (primárně narušuje vodíkové vazby). • Krajní hodnoty pH mění celkový povrchový náboj proteinu, vznikají odpudivé elektrostatické síly a zanikají některé vodíkové vazby. • Organická rozpouštědla a detergentyruší hydrofóbní interakce • Renaturaceje proces, kdy protein opět získává svou přirozenou strukturu Převzato:D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition

20. Zástupci proteinů • Globulární proteiny • sféroidní tvar • variabilní molekulová váha • relativně vysoká rozpustnost • různé funkce – katalytické, transportní, regulační (metabolismus, genové exprese) • Fibrilární proteiny • tyčinkovitý tvar • malá rozpustnost • strukturální funkce v organismu • Lipoproteiny • komplexy protein + lipid • Glykoproteiny • proteiny s kovalentně vázanými cukry

21. Struktura • Globulární proteiny, jako je celá řada enzymů,jsou obvykle složeny z kombinace obou typů sekundární struktury; • ale například hemoglobin je složen výhradně z a-helixu a protilátky pouze z b- struktury. Globulární proteiny

22. Fibrilární proteiny Kolagen • Tvoří více jak 2/3 všech tělesných bílkovin; • pevný v tahu, pružný; • ve všech typech pojiva, tkáních a orgánech; • je to nerozpustný glykoprotein (protein + cukerná složka - glukóza, galaktóza); • každá třetí aminokyselina je glycin (Gyl-X-Y), vysoký obsah prolinu, lysinu; • některé z Pro a Lys jsou hydroxylované (hydroxyprolin, hydroxylysin); • je složen ze tří polypetidových levotočivých a-řetězců stočených do superhelixu. COOH NH3 Kolagen Tvorba fibril Tvorba příčných vazeb

23. Fibrilární proteiny Elastin • Vyskytuje se ve tkáních vyžadujících elasticitu (arterie, plíce, kůže, elastická ligamenta, chrupavka); • obsahuje velké množství hydrofóbních aminokyselin – glycenu, alaninu valinu a prolinu; • lysin zodpovědný za tvorbu příčných vazeb – desmosinu a isodesmosinu; • je složen z monomerního rozpustného tropoelastinu, ten je pak příčně pospojován v nerozpustný elastin pomocí desmosinu a isodesmosinu.

24. Fibrilární proteiny Keratin • Keratinje hlavní fibrilární strukturální protein vlasů, kůže a nehtů; • keratinová intermediální filamenta jsou také cytoskeletární součástí desmosomů tvořících buněčná spojení; • keratiny mají velmi mnoho příčných vazeb a jsou složeny jak z a-helixu.Mají vysoký obsah glycinu a alaninu.

25. Lipoproteiny • Složené komplexy proteinu a lipidu; • molekulární agregát s přibližnou stechiometrií mezi oběma komponentami; • různé funkce v krvi (transport lipidů mezi tkáněmi), v lipidovém metabolismu. Apolipoprotein= čistá proteinová složka lipoproteinové částice, většinou dlouhý polypeptid, s obsahem sacharidů

26. Lipoproteiny Klasifikace plasmatických lipoproteinů (podle jejich hustoty): Lipoproteiny s vysoké hustotě (HDL) – proteinová složka apolipoprotein A-I (ApoA-I) Lipoproteiny o nízké hustotě (LDL) – ApoB-100 Lipoproteiny o střední hustotě (IDL) – ApoB-100 Lipoproteiny o velmi nízké hustotě(VLDL) - ApoC

27. Glykoproteiny • Sacharidový podíl je na proteinovou složku vázán: • O-glykosidovou vazbou buď na –OH skupiny seirnu nebo threoninu (proteoglykany) nebo na hydroxyprolin nebo hydroxylysin (kolagen); • N-glykosidovou vazbou na amidový dusík asparaginu • 1. Proteiny vylučované specifickými buňkami • ghormony • lykoproteiny extracelulární matrix (fibronektin, laminin) • proteiny kaskády krevní koagulace (fibrinogen) • protilátky • mukózní sekrety epiteliálních buněk • 2. Proteiny lokalizované na buněčném povrchu • - receptory (přijímání signálů z okolního prostředí buňky – hormony, růstové faktory, cytokiny aj. buněčná signalizace)

28. Proteiny biologických membrán

29. Hemoglobin a myoglobin • Složen ze dvou a a dvou b poLidský hemoglobin má několik forem. • djednotek, které se liší primární strukturou. • Váže čtyři molekuly kyslíku, přenáší kyslík krví z plic do tkání a buněk.

30. Hemoglobin a myoglobin • Myoglobin má jeden polypeptidový řetězec, váže jednu molekulu kyslíku. • Váže a uvolňuje kyslík v cytoplasmě svalových buněk. • Hemoglobin a myoglobin obsahují prostetickou skupinu hem. • Protein bez hemu = apoprotein • Kompletní protein s hemem = holoprotein

31. Buněčný cytoskelet Všechny části cytoskeletu jsou z proteinů. • Cytoskelet je složen z: mikrotubulů, mikrofilament a středních mikrofilament intermediárních filament). • Mikrotubuly jsou sestaveny z tubulinu, mikrofilamenta z aktinu a střední filamenta hlavně z keratinu, ale i jiných látek.

32. Buněčný cytoskelet Tubilin – dimerní protein, podjednotky a a b Aktin – monomerní protein (b-aktin) Keratin S cytoskeletem jsou navíc asociovány některé další proteiny: dyneiny a kineziny v mikrotubulech kineziny a dynein uskutečňují transport látek v buňce - přenášejí náklad po mikrotubulech zhruba jako po kolejnicích

33. Zdroje • http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_structure • http://en.wikipedia.org/wiki/Cytoskeleton • biologie.uni-hamburg.de