Proteiner, Enzymer

1. Proteiner, Enzymer Biologisk kemi, 7,5p, KTH Vt 2010 Märit Karls Länk till sida med enzymer

2. Proteinstruktur • Primärstruktur • Sekundärstruktur • Tertiärstruktur • Kvartärstruktur Så här bildas tertiär struktur

3. Fiberprotein • Olösliga i vatten • Kollagen i bindväv, brosk, ben, ligament • Elastin, brosk, blodkärlsväggar • Keratin, hår, naglar, många S-S bryggor • Myosin, i muskler • Fibrin, behövs för koagulation

4. Globulära protein • Vattenlösliga • Albumin • Globulin • Hemoglobin, läs om till seminariet! • Insulin • Många olika enzymer

5. Hydrolys av protein • Bryter ned primärstruktur • Proteaser, peptidaser är enzym som hydrolyserar peptidbindningar • Inaktiva förstadier kallas zymogener • Endopeptidaser, olika specificitet • Pepsin, trypsin • Exopeptidaser • Karboxy- eller aminopeptidaser

6. Denaturering av protein • Bryter bindningar i tertiär-och kvartärstruktur, se tab. 20.2, s. 587 • Rymdstrukturen förstörs, primärstruktur oförändrad • Vilken typ av bindning påverkas av: • Värme? • Vispning? • Syra eller bas? • Organiska lösningsmedel?

7. Proteiner i cellmembran • Funktion • Transport • Jonkanaler • Gap junctions • Fig. 20.12 • ”Carrier” • Receptorer • ”recognition” Se även fig. 20.13 Holum http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/c/cell_membrane/

8. Transport genom membranJonpumpar • Funktion: Att upprätthålla en koncentrationsgradient över membranet • Ex. Natrium-kalium ATPas • Na+-konc.: i celler: 10 mmol/L • i plasma: 140 mmol/L • K+-konc. i celler: 125 mmol/L • i plasma: 4 mmol/L

9. Transport genom membranfaciliterad diffusion, ”carrier” • Ex.: Glukostransportörer • I cellmembranet på muskel- och fettceller finns protein som underlättar för glukos att ta sig in i cellerna. • Insulin krävs för att glukostransportörerna skall bildas cellmembranet. Titta på glukostransportör!

10. Receptorer på cellytan Förmedlar signaler in i cellerna Glykoproteiner, kolhydrater känner igen molekyler Varje celltyp har specifika receptorer Ex. Insulinreceptorn http://en.wikipedia.org/wiki/Insulin_receptor

11. Enzym • Vad är ett enzym? • En molekyl som påskyndar biologiska reaktioner, en katalysator • Vad består ett enzym av? • Apoenzym, oftast ett protein • Cofaktor, Vissa enzymer består av RNA, ovanligt

12. Cofaktor • Coenzym, • Organisk förening ej kovalent bunden • Ofta vitamin • Ex. NAD+, NADP+, FAD s.604 ”monstrous structures” • Prostetisk grupp • Kovalent bunden till proteinet • Ex. Hem-grupp i hemoglobin • Metalljon, Zn2+, Fe2+, Fe3+ mm

13. Exempel på typer av enzym • Hydrolas • Proteas, peptidas • Amylas, 1,6-glukosidas • Oxidoreduktas • Lipas (esteras) • Transferas • Aminotransferas flyttar aminogrupp • Kinaser flyttar fosfatjon

14. Ex. GPDH • Glycerol Phosphate DeHydrogenase i elektrontransportkedjan • Cofaktor FAD • Ett av kroppens ”hushållsprotein”, finns i alla celler • House-keeping gene, ”påslagen” i alla celler http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255atp/255makeatp.htm

15. Dehydrogenaser • En typ av oxidas • Kräver alltid ett coenzym • NAD+ + AH2 ↔ A +NAD:H + H+ • NAD+ tar emot ett par elektroner, blir reducerad form • NAD+ + H:-  NAD:H skrivs oftast NADH • Andra ”elektronbärare”: NADP, FAD

16. NADP http://www.bio.davidson.edu/courses/Bio111/NADPH.html

17. Får reaktionen att ta en annan väg, med lägre Ea Snabbare reaktion ex. karboanhydras 107 ggr snabbare än utan enzym! Påverkar inte jämviktsläget Enzymer = biokatalysatorer http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2005/purves6/figure06-14.jpg

18. Enzymer är specifika, passar bara “sitt” Substrat Här i den aktiva ytan sker reaktionen! Substratet inducerar en förändring i aktiva ytan, ett aktiverat komplex kan bildas Se även fig. 21.2 s.606 http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/724/741576/ Instructor_Resources/Chapter_24/Ch24MR.ppt#291,29,Bild 29

19. Så här fungerar enzym Pyruvatdehydrogenaskomplex Titta på animering!

20. Hexokinas: Röd = innan substratet bindsGrön= när substratet har bundit Induced-fit model http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/724/741576/ Instructor_Resources/Chapter_24/Ch24MR.ppt#292,30,Bild 30

21. Varför passar substratet i den aktviva ytan? • Sidogrupper på aminosyror i enzymet och substratet kommer i rätt position • Geometriskt, passar steriskt • Kemiskt, hydrofob, vätebindning, jonbindning • Grupper i enzymet kan stabilisera det aktiverade komplexet • Flera enzymer innehåller metalljoner som katalysatorer • Ofta är både enzym och substrat kirala • Vänster eller höger isomer (spegelbildsisomeri)

22. Exempel på aktiva ytan i tre olika enzym. Alla klyver peptider, men de Föredrar olika substrat Trypsin binder långa basiska a.s. t.ex.: Elastas binder små a.s. t.ex.: Chymotrypsin binder flata, opolära a.s. t.ex.:

23. Carboxypeptidase A katalyserar hydrolys av C-terminal peptid OBS! Zn2+ Vad händer vid pH- förändring?

24. Varför går reaktionen snabbare mellan 0-40 ºC? Vad händer efter 40 ºC? Enzymer är temperaturberoende http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/chemistry/chemicalreactions/5enzymesrev4.shtml

25. Enzymaktivitet är pH-beroende • Vilka sidokedjor ändras vid olika pH? • Vad händer med laddningar på sidokedjorna när pH sänks? • Vad händer med laddningar på sidokedjorna när pH höjs? • Rätt laddning vid opimalt pH • Fig. 21.1 s.602

26. Enzymaktivitet beror av substratkoncentration • Fig. 21.4 s. 608 • Enzymmättnad • Alla platser på enzymet är upptagna • Mer substrat får vänta på sin tur http://www.steve.gb.com/science/enzymes.html

27. Reglering av enzymAllosterisk aktivering • Vissa enzymer aktiveras inte förrän det finns tillräckligt med substrat • Allosterisk betyder: aktiveringen sker på annat ställe än den aktiva ytan • Jmf syre binder till Hb Sigmoidal kurva Fig. 21.5 s. 612

28. Allosterisk aktivering Substrat Effektor Fig. 21.6 s. 613

29. Feedback inhibering • Vanlig mekanism i naturen • Ett sätt för kroppen att hushålla med resurser • När tillräckligt mycket av en amino- syra bildats, stoppas syntesen av nya molekyler http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/255/255atp/ecb4x38.jpg

30. Fig. 21.7 b s. 614 Behöver inte vara feedback mekanism Andra ex. Antibiotika Sulfa blockerar syntes av folsyra i bakterier Gifter Kompetitiv inhibering http://student.ccbcmd.edu/courses/bio141/lecguide/unit6/genetics/protsyn/regulation/u4fg5a.html

31. Icke-kompetitiv inhibering • Ex. Cu2+, Ag+, Hg2+, Cd2+ • Tungmetaller binder till SH-grupper i enzymets proteinkedja (inte till aktiva ytan), enzymets tredimensionella struktur ändras, substratet passar inte till aktiva ytan

32. Förbered seminarium • Sickle cell anemi • Syfte: Få insikt om hemoglobinets funktion, samt om hur mutationer i vår arvsmassa kan orsaka sjukdomar • Läs kap. 23.3 s. 651-5!