AMINOKYSELINY

a biologicky významné

PEPTIDY

PROTEÍNY

Ďuračková Zdeňka

COOH

H2N-CH

R

Aminokyseliny - opticky aktívne látky

COOH

HC-NH2

R

L - AK 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

Rv roztoku

H3N+-CH-COOH

R

pH < pI

kation

H3N+-CH-COO-

R

pH = pI

amfion

H2N-CH-COO-

R

pH > pI

anion

Význam ionizácie aminokyselín:

• tlmivý systém

• v krvi proteínový tlmivý systém:

His, Cys

pI = 7,6

CH2

CH

NH3

COO-HN

NH

CH2

CH

NH3

COOHHN

NH

CH2

CH

NH2

COO-N

NH

CH2

CH

NH3

COO-N

NH

+

+ +

+_

+

__

pK1 = 1,8

pK3 = 9,2

pK2 = 6,0

+2

+1

-1 0

6 + 9,2

pI = = 7,62

Ionizácia histidínu

Dekarboxylácia aminokyselín

R CH2 CH

NH2

COOH CO2+ R CH2 CH2 NH2

HO CH2 CH

NH2

COOH HO CH2 CH2 NH2HO CH2 CH2 N

CH3

CH3

CH3

++ 3 CH3

cholínCO2

Serín Etanolamín Cholín

Histidín histamín

Tryprofan tryptamín

-CO2

+H+

+ CH COO-

R

NH2+

N

CH

H2C

CH3

OHOP

N

CHR COO-

+

N

C

H2C

CH3

OH

O

H

OP

+

N

CH

H2C

CH3

OHOP

N

CH2R

+

N

C

H2C

CH3

OH

O

H

OP+H2O + NH2CH2R

-CO2

+H+

Schiffova báza

H H

H H

Dekarboxylácia aminokyselín

pyridoxalfosfát aminokyselina

Schiffova zásada amín

- H2O

Desaturačná deaminácia

R CH2 CH

NH2

COOH NH3 + R CH CH COOH

N

N

H

CH2 CH

NH2

COOH

NH3

N

N

H

CH CH COOH

kyselina urokanováKyselina urokánová

Oxidačná deaminácia

R CH2 CH

NH2

COOH

FAD

FADH2

R CH2 C

NH

COOH R CH2 C

O

COOH

NH3

H2O++ 2 H+ + 2 e-

iminokyselina oxokyselina

močovinový cyklus

NH3 + CO2 močovina

Fixácia CO2 na aminokyselinu

CH2

NH2

COOHCO2+

CH2

NH

COOH

COOH

karbamínová kyselina

Karbamínová

kyselina

Transaminácia

R1 CH

NH2

COOH R2 CH

NH2

COOHR1 C

O

COOHR2 C

O

COOH ++transamináza

CH3 CH

NH2

COOH

HOOC CH2 CH2 C

O

COOH

CH3 C

O

COOH

HOOC CH2 CH2 CH COOH

NH2

alanín

kys.2-oxoglutárová

kys.pyrohroznová

kys.glutámová

++

alanínaminotransferáza ALT

R1 R1 R2R2

Vznik peptidovej väzby

H2N - C - COOH

R

HHN – C – COOH

R

H2O

H2N-C C N COOH

R O H R

Peptidová väzbaDipeptid

C N

O H CH

R

+

-

...-C C N C-...

R O H R

HC

R

trans – konformácia

rigídne usporiadanie

Peptidová

väzba

Karnozín

Anserín

Dipeptidy

• vo svale

• antioxidant

• tlmivý systém

• ??

ala his

-OOC-CH-CH2-CH2-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COO-

NH3+ CH2

SH

-glutamylcysteinylglycín

GSH

Glutatión, GSH

Funkcia glutatiónu v organizme

• redoxný tlmivý systém

• ko-enzým enzýmov

(GPx, dehydroaskorbát reduktáza)

• antioxidant

lapač radikálov

regeneruje vitamín C

• detoxikácia – konjugácia s elektrofilnými látkami

(glutatión-S-transferáza)

-SH

HS-

Oxidant

- 2H- S – S -

2 GSH GSSG + 2H

GSH - Redoxný pufor

Glutatiónreduktáza

NADPH + H+NADP+

OOC-CH-CH2-CH2-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COO-

NH3+ CH2

SH

SH

NH3+ CH2

OOC-CH-CH2-CH2-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COO

dehydrogenácia

- 2H

2 GSH GSSG + 2H

Oxidácia glutatiónu

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

Oxytocín

Nonapeptidy

Cys-Tyr-Ile-Gln-Asp-Cys-Pro-Leu-GlyNH2

Cys-Tyr-Phe-Gln-Asp-Cys-Pro-Arg-GlyNH2

Vazopresín

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

Peptidový toxín

faloidín

PROTEÍNY

• holoproteíny

• heteroproteíny

Funkcie bielkovín

Štruktúrnebunkové štruktúry, svalové bunkyextracelulárny – napr. kolagén

Metabolickéenzýmy (biokatalyzátory)prenos látok cez membránytransportné bielkoviny (napr. albumín)nutričná úloha

Informačnésignálne proteínyimunoglobulíny (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 štruktúraTerciárna štruktúra

-helix

beta-štruktúra

Vodíkové väzby

NH

O

OC

O

O

CN

N

O

H OO

H

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)

• trojvláknový superhelix

• ľavotočivý hélix

• veľa glycínu, prolínu,

• posttranslačná hydroxylácia prolínu a lyzínu na

hydroxyderiváty (potreba askorbátu - Fe2+)

Pečeň (4%), pľúca (10%), aorta (12 - 24%), rohovka (68%)

koža (72%)

PROTEÍNY

• fibrilárne

• globulárne

Doména proteínu

- doména /-doména -doména

sekundárna terciárna kvartérna

Štruktúra proteínov

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

Odstránenie nepotrebných proteínov

64

Proteíny po ich „dobe života“, príp. poškodené proteíny

Extra – a

Intracelulárne

proteíny

Lyzozómové

enzýmy -

Katepsíny

Intracelulárne

proteíny

Ubikvitínový

proteazóm

+

Ubikvitín –

76 AK proteín

Degradácia nepotrebných a poškodených

proteínov proteolýzou

2004 Nobelova cena za Chémiu: Aaron Ciechanover (Izrael, 1947) ,

Irwin Rose (USA, 1926) and Avram Hershko (Israel, 1937)

Proteazóm

Ubiquitín – 76 AK

65

Ubikvitínový degradačný systém

J Wang and MA Maldonado, Cellular & Molecular Immunology 2006

Aktivácia Konjugácia

Ligáza

Ubikvitinácia

Transferáza

Penta-, Hexapeptidy

Heteroproteíny

• Glykoproteíny (imunoglobulíny)

• Lipoproteíny (LDL, HDL, ...)

• Chromoproteíny (hemoglobín)

• Nukleoproteíny (deoxyribonukleoproteíny)

• Metaloproteíny (superoxiddismutáza)

• Fosfoproteíny (mnohé enzýmy)

Hemoglobín

Fe2+

Podjednotka

Hb

hemglobín

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

2,3-

BPG

2,3-bisfosfoglycerát

COO-

CH-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

Integrálny

proteínFosfolipidová

dvojvrstva Periférne

proteíny

Ďakujem za

pozornosť…...