Biomolekuły (3) Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. piątek, 7 listopada 2014 Biofizyka



Podobne dokumenty
Znamy tylko kilka typów monomerów, ale z nich powstają miliony. Poza wodą, biomolekuły dzielimy na cztery klasy:

Funkcje błon biologicznych

Chemiczne składniki komórek

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

Lipidy (tłuszczowce)

Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe. Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych. przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe

Fizjologia nauka o czynności żywego organizmu

Chemiczne składniki komórek


WYMAGANIA EDUKACYJNE w klasie III

Makrocząsteczki. Przykłady makrocząsteczek naturalnych: -Polisacharydy skrobia, celuloza -Białka -Kwasy nukleinowe

Cukry właściwości i funkcje

Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

Właściwości błony komórkowej

Błona komórkowa - funkcje a struktura? Błony komórki jako bariery

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

3b 2. przedstawione na poniższych schematach. Uzupełnij obserwacje i wnioski z nich wynikające oraz równanie zachodzącej reakcji.

Błona komórkowa - funkcje a struktura?

Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu

Błona komórkowa - model płynnej mozaiki

System błon w komórkach eukariotycznych. Transport przez błony plazmatyczne. Błona komórkowa - model płynnej mozaiki

Substancje o Znaczeniu Biologicznym

Przegląd budowy i funkcji białek

Plan pracy dydaktycznej na chemii w klasach trzecich w roku szkolnym 2015/2016

Węglowodany (Cukry) Część 3. Związki wielofunkcyjne

WĘGLOWODORY. Uczeń: Przykłady wymagań nadobowiązkowych Uczeń:

Aminokwasy, peptydy i białka. Związki wielofunkcyjne

Informacje. W sprawach organizacyjnych Slajdy z wykładów

Badanie oddziaływań związków biologicznie aktywnych z modelowymi membranami lipidowymi

Treść podstawy programowej

Podkowiańska Wyższa Szkoła Medyczna im. Z. i J. Łyko. Syllabus przedmiotowy 2016/ /2019

3b Do dwóch probówek, w których znajdowały się olej słonecznikowy i stopione masło, dodano. 2. Zaznacz poprawną odpowiedź.

Ocenę niedostateczną otrzymuje uczeń, który: Ocenę dopuszczającą otrzymuje uczeń, który: Ocenę dostateczną otrzymuje uczeń, który:

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości.

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2

Wykład 1. Od atomów do komórek

Transport przez błony

Spis treści. 1. Wiadomości wstępne Skład chemiczny i funkcje komórki Przedmowa do wydania czternastego... 13

WYMAGANIA EDUKACYJNE z chemii dla klasy trzeciej

Krakowska Akademia im. Andrzeja Frycza Modrzewskiego. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów, którzy rozpoczęli studia w roku akademickim 2016/2017

protos (gr.) pierwszy protein/proteins (ang.)

Plan wynikowy z wymaganiami edukacyjnymi przedmiotu biologia dla klasy I szkoły ponadpodstawowej Beata Jakubik, Renata Szymańska

CHEMIA klasa 3 Wymagania programowe na poszczególne oceny do Programu nauczania chemii w gimnazjum. Chemia Nowej Ery.

Szczegółowe kryteria oceniania po pierwszym półroczu klasy III:

I. Węgiel i jego związki z wodorem

Proplastydy. Plastydy. Chloroplasty biogeneza. Plastydy

WYMAGANIA EDUKACYJNE CHEMIA KLASA 3 GIMNAZJUM

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Cukry. C x H 2y O y lub C x (H 2 O) y

WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA

Scenariusz lekcji przyrody/biologii (2 jednostki lekcyjne)

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

SZKOŁA PODSTAWOWA IM. JANA PAWŁA II W DOBRONIU. Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny CHEMIA KLASA 3 GIMNAZJUM

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

SPIS TREŚCI OD AUTORÓW... 5

Cz. XXVIII - c Węglowodany - cukry - sacharydy: disacharydy i polisacharydy

Dział 9. Węglowodory. Wymagania na ocenę. dopuszczającą dostateczną dobrą bardzo dobrą. Przykłady wymagań nadobowiązkowych

Plan wynikowy z chemii do klasy III gimnazjum w roku szkolnym 2017/2018. Liczba godzin tygodniowo: 1.

Plan działania opracowała Anna Gajos

Wymagania edukacyjne z chemii w klasie III gimnazjum. Ocenę dobrą otrzymuje uczeń, który:

Chemia organiczna. T. 2 / Robert Thornton Morrison, Robert Neilson Boyd. wyd. 5, 3 dodr. Warszawa, Spis treści

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek (współpracujących ze sobą) o podobnej strukturze i funkcji. komórki. macierz zewnątrzkomórkowa

wyjaśnia pochodzenie węgli kopalnych; podaje przykład doświadczenia,

Chemia lipidów i białek SYLABUS

1. SACHARYDY W ŻYWNOŚCI - BUDOWA I PRZEKSZTAŁCENIA

Wymagania edukacyjne z chemii dla klasy 3b. Gimnazjum Publicznego im. Jana Pawła II w Żarnowcu. na rok szkolny 2015/2016

Badanie dynamiki białek jądrowych w żywych komórkach metodą mikroskopii konfokalnej

Nazwa przedmiotu (w języku polskim oraz angielskim)

Wymagania edukacyjne z chemii klasa III WĘGLOWODORY

Wymagania edukacyjne niezbędne do uzyskania poszczególnych śródrocznych i rocznych ocen klasyfikacyjnych CHEMIA klasa III Oceny śródroczne:

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

2. Produkty żywnościowe zawierające białka Mięso, nabiał (mleko, twarogi, sery), jaja, fasola, bób (rośliny strączkowe)

wielkość, kształt, typy

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. III 2014/2015

KLASA III Dział 9. WĘGLOWODORY

WYMAGANIA EDUKACYJNE z chemii dla klasy trzeciej gimnazjum

BIOTECHNOLOGIA W KOSMETOLOGII SŁAWOMIR WIERZBA

Wymagania programowe na poszczególne oceny

KARTA KURSU. Kod Punktacja ECTS* 2

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

Skład chemiczny organizmów. Rola enzymów w przemianach metabo- licznych.

WYMAGANIA EDUKACYJNE

(19) PL (11) (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY PL B1. (51) IntCl7 G09B 23/26 G01N 33/00. (73) Uprawniony z patentu:

Notatki maturalne z biologii cz. 1

Kwasy nasycone. Wykład 10 2

CHEMIA PIĘKNA W Y D A W N I C T W O N A U K O W E P W N i

PRZYKŁADOWE ZADANIA WĘGLOWODANY

Zadanie 1. (2 pkt) Określ, na podstawie różnicy elektroujemności pierwiastków, typ wiązania w związkach: KBr i HBr.

BIOLOGIA klasa 1 LO Wymagania edukacyjne w zakresie podstawowym od 2019 roku

Uczeń: omawia cechy organizmów wyjaśnia cele, przedmiot i metody badań naukowych w biologii omawia istotę kilku współczesnych odkryć.

Translacja i proteom komórki

Generator testów Biochemia wer / Strona: 1

TEST Z CYTOLOGII GRUPA II

Wymagania programowe na poszczególne oceny z chemii w klasie III.

Wymagania programowe na poszczególne oceny. Klasa 3 I semestr

Wymagania edukacyjne na poszczególne stopnie szkolne z chemii w klasie III.

Tematy- Biologia zakres rozszerzony, klasa 2TA,2TŻ-1, 2TŻ-2

Transkrypt:

Wykład 3 Biomolekuły (3) Bogdan Walkowiak Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka 1

Monomery i Polimery (1) Biomolekuły dzielimy na 4 klasy: białka kwasy nukleinowe wielocukry lipidy Każda klasa zawiera małe cząsteczki (= monomery ), Połączone ze sobą i tworzące duże cząsteczki (= polimery); Kilka typów monomerów pozwala utworzyć miliardy różnych polimerów 2

Monomery i Polimery (2) Reakcje kondensacji: wiązanie monomerów wiązaniem kowalencyjnym z jednoczesnym uwolnieniem cząsteczki wody H 2 O i formowaniem polimeru. Zachodzi w trakcie procesu biosyntezy. Ogólna formuła: A-OH + H-B A-B + H 2 O Reakcje hydrolizy: odwrotność reakcji kondensacji. Rozpad wiązania kowalencyjnego w obrębie polimeru w obecności wody i uwolnienie dwóch mniejszych cząsteczek. Zachodzi w trakcie procesu trawienia. Ogólna formuła: A-B + H 2 O A-OH + H-B A i B mogą być aminokwasami, nukleotydami, cukrami prostymi, etc. 3

Aminokwasy 4

Aminokwasy formy izomeryczne 5

Aminokwasy z grupami polarnymi 6

Aminokwasy z grupami obdarzonymi ładunkiem elektyrycznym 7

Aminokwasy z grupami niepolarnymi 8

Peptydy i wiązanie peptydowe 9

Tetrapeptydy 10

Struktura pierwszorzędowa Białka charakteryzują się wieloma poziomami strukturalnymi. Najbardziej podstawową jest struktura pierwszorzędowa, czyli kolejność aminokwasów. Należy zauważyć, że kolejność aminokwasów zapisujemy od N-końca do C-końca (konwencja). 11

Struktury pierwszo- i drugorzędowe 12

Struktura drugorzędowa Struktura drugorzędowa odpowiada pewnym powtórzeniom strukturalnym. Wyróżniamy dwa typy struktury drugorzędowej: alfa-helisa i beta-płaszczyzna. 13

Struktura trzeciorzędowa Struktura trzeciorzędowa jest 3-wymiarową strukturą wynikającą ze zwijania polipeptydu w kontakcie z polarnymi cząsteczkami wody. 14

Struktura czwartorzędowa Czwartorzędowa struktura jest kombinacją dwóch lub więcej łańcuchów polipeptydowych zwiniętych w wyniku kontaktu z wodą. Oddziaływanie między łańcuchami jest podobne jak w strukturze trzeciorzędowej, ale ma miejsce pomiędzy łańcuchami sąsiednich domen. 15

Typy białek 16

Wiązania chemiczne 17

Wiązania wodorowe i jonowe 18

Wiązania wodorowe 19

Wiązania istotne dla struktury 20

Zwijanie i rozwijanie białek Unknown author of the graphics 21

Podjednostki nukleotydów 22

Struktura cząsteczki DNA (1) 23

Struktura cząsteczki DNA (2) 24

Struktura cząsteczki RNA A, U, C, G 25

Transkrypcja i translacja 26

Replikacja DNA Komplementarne ale nie identyczne 27

Cukry proste Konfiguracja alfa i beta D-glukozy. Atomy węgla w pierścieniu są ponumerowane. Różnica wynika z orientacji grupy hydroksylowej przy pierwszym atomie węgla. 28

Dwucukry Powszechne dwucukry maltoza i laktoza. W maltozie występuje wiązanie α-glikozydowe, natomiast w laktozie wiązanie β-glikozydowe D-glucose and β-d-galactose are shown in green. 29

Wielocukry (1) Powszechnie występujące polisacharydy. Krochmal roślinny (amyloza) i glikogen zbudowane są z podjednostek α-d-glukozy połączonych wiązaniem α-glikozydowym. Krochmal jest polimerem liniowym, natomiast glikogen jest rozgałęziony. Celuloza składa się z podjednostek β-dglukozy połączonych wiązaniem β-glikozydowym 30

Wielocukry (2) 31

Wielocukry (3) Struktura polisacharydów przypomina strukturę fraktalną. Podjednostka siarczanu keratyny Podjednostka heparyny 32

Lipidy (1) Nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe. Przykładowy skład chemiczny i struktura nasyconego(palmitynian) i nienasyconego (oleinian) kwasu tłuszczowego. Podwójne wiązanie w oleinianie powoduje wygięcie liniowej molekuły. 33

Lipidy (2) Cztery typy lipidów. Struktura chemiczna podstawowych przedstawicieli kwasów tłuszczowych. Triacyloglicerole, fosfolipidy (fosfatydylocholina), sterole (cholesterol) i terpeny (geraniol). 34

Modele membran (1) Monowarstwa Langmuira (1920) Langmir pokazał, że rozpuszczone w benzenie tworzą monowarstwę na swobodnej powierzchni wody. Micele Jeżeli wytrząsnąć mieszaninę fosfolipidów i wody otrzymamy micele zawieszone w wodzie. Micele mają hydrofobowe wnętrze i hydrofilną powierzchnię. 35

Modele membran (2) Dwuwarstwa Gortner a i Grendels a (1925) Badacze wyekstrahowali lipidy z błon erytrocytów i nanieśli ekstrakt na powierzchnię wody. Stwierdzili, że pokryta lipidami powierzchnia miała dwókrotnie większą powierzchnię niż sumaryczna powierzchnia erytrocytów. Wywnioskowali, że membrana erytrocytów jest dwuwarstwą. Liposomy Wytworzone metodą sonikacji (20 khz) posiadają wewnętrzną przestrzeń wypełnioną wodą i dostępną dla różnych substancji, w tym terapeutyków. Mogą także służyć jako model błony komórkowej. 36

Modele membran (3) Czarna błona lipidowa (1930) Wytwarzana w małym otworze umożliwiającym kontakt monowarstw hydrofobową powierzchnią. Naturalna i czarna błona mają zbliżone grubości (7-10 nm), ale naturalna błona ma wyższe przewodnictwo. Oznacza to, że naturalna błona musi mieć jeszcze inne składniki. Kanapka Davison a i Daniellis a (1935) Najwcześniejszy model membrany dwuwarstwowej uwzględniający obecność białek błonowych. 37

Modele membran (4) Obserwacje mikroskopowe TEM Robertson a Potwierdziły istnienie dwuwarstwy lipidowej o grubości 7 nm (jasny obszar) i białkami na zewnątrz (czarny obszar). Łupanie zmrożonych membran i obserwacja z użyciem mikroskopii SEM wykazało istnienie charakterystycznych struktur w obrębie membrany. Uznano, że są to białka błonowe. 38

Modele membran (5) Model ciekłej mozaiki Singera i Nicholsona (1972) Model obrazuje membranę zbudowaną z dwuwarstwy fosfolipidowej z licznymi białkami peryferyjnymi i integralnymi. Model uwzględnia obecność innych komponentów, przykładowo cholesterol, a także grup cukrowych (glikoproteiny). Uwzględnia także istnienie cytoszkieletu. 39

Modele membran (6) W nienasyconych kwasach tłuszczowych występują zagięcia łańcuchów węglowodorowych utrudniając ciasne upakowanie lipidów. Powoduje to wzrost płynności błony. 40

Porównanie parametrów fizycznych Dwuwarstwa lipidowa Membrana biologiczna Grubość [nm] Pojemność elektryczna [mf/cm 2 ] Napięcie przebicia [mv] Współczynnik napięcia powierzchniowego [N/m] Oporność [Ω x cm 2 ] 6,0 7,5 0,4 1,0 150 200 (0,5 2) x 10 3 10 6 10 9 6,0 10,0 0,5 1,3 100 (0,03-2) x 10 3 10 2 10 5

Formowanie i zastosowania liposomów Sonikacja 20 50 nm Wytrząsanie 5 50 µm BILAYER MULTI-LAYER nm µm 42

Zastosowania liposomów Badanie właściwości białek bonowych Modelowanie procesów zachodzących w błonach komórkowych Wbudowywanie dodatkowych komponentów w błony komórkowe Transport słabo rozpuszczalnych i łatwo utleniających się substancji do komórki Wspomaganie odpowiedzi immunologicznej Kosmetologia transport substancji 43