CHEMIE PRO NEJLEPŠÍ. Masarykova Universita, Brno

EMIE PR EJLEPŠÍ Lukáš Žídek Masarykova Universita, Brno

Proteiny Globulární Fibrilární Membránové euspořadané

Struktura proteinů

Struktura Konfigurace Konformace - rotace kolem vazeb (torzní úhly)

Aminokyseliny δ 3 δ 2 δ1 δ22 δ1 α α2 α α Gly (G) α3 β ( β ) 3 α α α α Pro (P) β β 2 β 3 γ 2 γ 3 γ 1( γ1) 3 γ 2( γ 2 ) β 3 α α α α β γ2 γ 3 γ γ β 2 β 3 Asn () β β 3 β 2 δ δ2 ε21 δ21 ε1 ε2 ε22 α α α α γ δ2 δ2 β β 2 β 3 Asp (D) ε γ3 γ2 1 γ β β 3 β 2 δ ε2 ε2 Ala (A) Val (V) Gln (Q) ε 1 ζ Glu (E) α α Ser (S) β γ γ β 2 β 3 α α δ 2( δ2) γ 3 γ δ 1( δ1 ) 3 β Leu (L) β 3 β 2 α δ1 α δ1 ε1 γ β β 2 β 3 Phe (F) ζ δ2 ε2 δ 2 ε 2 α α γ 2 γ 3 γ β β 2 β 3 ε 3 ε2 δ Lys (K) ε + ζ ( ζ ) 3 2 δδ 3 ε 1 η η η21 α α β γ 2( γ2) 3 γ1 β γ1 α α γ 12 γ 13 γ β β γ 2 ( δ 1 ( γ 2 ) δ 1 ) 3 3 α δ1 α δ1 β ε1 γ β 2 β 3 ζ δ2 ε2 δ 2 ε 2 α α γ3γ2 γ β β 2 β 3 ε δ ε 2 δδ 3 ζ η 11 η2 η 22 + η1 η12 Thr (T) Ile (I) Tyr (Y) ε 1 ζ 2 Arg (R) ε 2 α α β ys () S γ γ β 2 β 3 α α γ 2 ε ( ε ) γ3 3 β γ β 3 β 2 Met (M) δ S ε ζ2 η 2 1 ε2 η2 δ1 δ1 δ2 ζ 3 γ ε3 ζ 3 α β β ε 3 2 α β 3 Trp (W) ε δ 2 2 ε 1 δ2 + ε1 γ δ1 α δ β 1 β 2 α β 3 is ()

Interakce v molekule proteinu Kulově symetrické Typ interakce Energie ( = 1/4πε 0 ) náboj - náboj q 1q 2 náboj - permanentní dipól 2 3k B T permanentní dipól - permanentní dipól r p1 2q2 2 r 4 22 p1 2p2 2 3k B T r 6 α 1 q2 2 r 4 náboj - indukovaný dipól 2 ε 0 2 permanentní dipól - indukovaný dipól 2 α 1 p2 2 ε 0 indukovaný dipól - indukovaný dipól h 2 Směrové disulfidové vazby vodíkové vazby r ν 6 1 ν 2 α 1 α 2 ν 1 +ν 2 r 6

Gibbsova energie Stav {1} Stav {2} G = T S {1} {2} G < 0 {1} {2} G > 0 {1} {2} G = 0 G = G {2} G {1} Kde je nula?? G = µ {2} µ {1} hemický potenciál fikce

hemický potenciál Jak definujeme µ? µ = µ + RT ln p p plyn µ = µ + RT ln c c roztok µ = µ + RT ln c + zfψ roztok nabité látky c plyn: p = 101,325 kpa, čistá látka rozpuštěná látka: c = 1 mol dm 3 rozpouštědlo: c = koncentrace čisté látky

Standardní chemický potenciál Příklad: pohyb látky A z (1) do (2) A(1) A(2) µ 1 = µ + RT ln [A] 1 [A] µ 2 = µ + RT ln [A] 2 [A] G = µ 2 µ 1 = RT ln [A] 2 [A] RT ln [A] 1 [A] = RT ln [A] 2 [A] 1 µ nepotřebujeme

Standardní chemický potenciál Příklad: A + B + D G = µ + µ D µ A µ B = G {}}{ µ + µ D µ A µ B = G + RT ln [][D] [A][B] RT ln [] [D] [A] [B] = G + RT ln [][D] [A][B] RT ln 1 }{{} 0 [] [D] [] +RT ln [D] [A] [B] [A] [B] V rovnováze G = 0 G = RT ln [] rov[d] rov [A] rov [B] rov = RT ln K

Voda jako rozpouštědlo polární vodíkové vazby protické disociuje (p, karbonatanhydrasa) dobře rozpouští polární látky, ale zeslabuje jejich interakce Isotopy 1 99.985 % 2 0.015 % 3 β 16 99.76 % 17 0.04 % 18 0.2 %

Stabilita molekuly proteinu ptimální G Disulfidové vazby silné, ale ne vždy van der Waalsovy interakce vždy, ale slabé utno zahrnout i rozpouštědlo (vodu) Vodíkové vazby, iontové intarakce i s vodou Enthalpie i entropie ( G = T S) ydrofobní efekt (entropie) G = G ln 10 hrt p G h 40 kj mol 1 25, p= 7: G = G 2,3hRT 7 G h 40 kj mol 1

Stabilita molekuly proteinu

Primární struktura proteinů SAKIILTDDSFDTDVLKAILVDFW AEWGPKMIAPILDEIADEYQGKL TAPKYGIRGIPTLLLFKGEVAATK VGALSKGQLKEFLDALA

Sekundární struktura proteinů Konformace - rotace kolem vazeb páteře ψ ω xxx xxx φ xxx R ψ xxx ω xxx φ xxx R ψ xxx +180 0 ψ 180 180 0 +180 φ Ramachandranův diagram

Ramachandranův diagram t g g+ t β ε ε t β +180 g+ δ γ α δ g δ α γ δ 0 ψ t β ε ε β 180 180 0 +180 φ

Šroubovice (helix) α t t g g+ t +180 g+ g α α 0 ψ t 180 180 0 +180 φ

Šroubovice (helix) α

Skládaný list t t g g+ t +180 g+ β g 0 ψ t 180 180 0 +180 φ

Antiparalelní skládaný list

Paralelní skládaný list

Terciární struktura proteinů Konformace - rotace kolem vazeb bočních řetězců ydrofobní interakce 3 10 6 2 7 9 11 5 4 8 1 = 12

Terciární struktura proteinů