Biochemia
Informacje W sprawach organizacyjnych malgorzata.dutkiewicz@wum.edu.pl Slajdy z wykładów www.takao.pl W sprawach merytorycznych Takao Ishikawa (takao@biol.uw.edu.pl)
Kiedy? Co? Kto? 24 lutego Białka T. Ishikawa 3 marca Kwasy nukleinowe T. Ishikawa 10 marca Enzymy T. Ishikawa 17 marca Węglowodany T. Ishikawa 24 marca Lipidy T. Ishikawa 31 marca Aminokwasy T. Ishikawa 14 kwietnia Oddychanie komórkowe T. Ishikawa 21 kwietnia Przemiany azotowe T. Ishikawa 28 kwietnia Metabolizm zasad azotowych T. Ishikawa 5 maja Regulacja metabolizmu T Ishikawa 12 maja Witaminy M. Dutkiewicz 19 maja Coś ciekawego K. Koziak 26 maja Inżynieria metaboliczna i GMO T. Ishikawa 2 czerwca Metabolizm ksenobiotyków O. Zegrocka-Stendel maja 9 czerwca Biologia nowotworów M. Kowalewska
Organizacja wykładów 16:45-19:00 3 x 45 min. = 2 godz. 15 min. Przerwa ok. 15 min. w trakcie wykładu 2 x 1 godz. + 15 min. przerwy
Przegląd budowy i funkcji białek
Co piszą o białkach? Wyraz wprowadzony przez Jönsa J. Berzeliusa w 1883 r. w celu podkreślenia znaczenia tej grupy związków. Termin pochodzi od greckiego słowa proteios, które oznacza pierwszorzędny. Białko to liniowa sekwencja aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniem peptydowym.
Funkcje energetyczne Funkcje komunikacyjne Funkcje mechaniczne i transportowe Funkcje magazynujące i wydalnicze
Funkcje białek zależą od ich KSZTAŁTU = KONFORMACJI
Funkcje białek Ochronne Hormony Strukturalne Ruchowe Enzymatyczne Transportowe
Funkcje białek Ochronne Hormony Strukturalne Ruchowe Enzymatyczne Transportowe
Organizacja budowy białek Struktura pierwszorzędowa Struktura drugorzędowa Struktura trzeciorzędowa Struktura czwartorzędowa
Struktura pierwszorzędowa >gi 386828:25-110 insulin [Homo sapiens] FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKTRREAEDLQVGQVELGGGPGAGSLQPLALEG SLQKRGIVEQCCTSICSLYQLENYCN >sp P11387 DNA topoisomerase 1 [Homo sapiens] MSGDHLHNDSQIEADFRLNDSHKHKDKHKDREHRHKEHKKEKDREKSKHSNSEHKDSEKK HKEKEKTKHKDGSSEKHKDKHKDRDKEKRKEEKVRASGDAKIKKEKENGFSSPPQIKDEP EDDGYFVPPKEDIKPLKRPRDEDDADYKPKKIKTEDTKKEKKRKLEEEEDGKLKKPKNKD KDKKVPEPDNKKKKPKKEEEQKWKWWEEERYPEGIKWKFLEHKGPVFAPPYEPLPENVKF YYDGKVMKLSPKAEEVATFFAKMLDHEYTTKEIFRKNFFKDWRKEMTNEEKNIITNLSKC DFTQMSQYFKAQTEARKQMSKEEKLKIKEENEKLLKEYGFCIMDNHKERIANFKIEPPGL FRGRGNHPKMGMLKRRIMPEDIIINCSKDAKVPSPPPGHKWKEVRHDNKVTWLVSWTENI QGSIKYIMLNPSSRIKGEKDWQKYETARRLKKCVDKIRNQYREDWKSKEMKVRQRAVALY FIDKLALRAGNEKEEGETADTVGCCSLRVEHINLHPELDGQEYVVEFDFLGKDSIRYYNK VPVEKRVFKNLQLFMENKQPEDDLFDRLNTGILNKHLQDLMEGLTAKVFRTYNASITLQQ QLKELTAPDENIPAKILSYNRANRAVAILCNHQRAPPKTFEKSMMNLQTKIDAKKEQLAD ARRDLKSAKADAKVMKDAKTKKVVESKKKAVQRLEEQLMKLEVQATDREENKQIALGTSK LNYLDPRITVAWCKKWGVPIEKIYNKTQREKFAWAIDMADEDYEF
Aminokwasy H H2N C R α COOH
Optycznie L i D
L i D Optycznie czynne i nieczynne
L i D
Hydrofobowe
Hydrofilowe
Szczególne Dwie cysteiny mogą tworzyć mostki dwusiarczkowe
Endogenne Ala (alanina) Arg (arginina) Asp (kwas asparaginowy) Asn (asparagina) Cys (cysteina) Glu (kwas glutaminowy) Gln (glutamina) Gly (glicyna) Pro (prolina) Egzogenne His (histydyna) Ile (izoleucyna) Leu (leucyna) Lys (lizyna) Met (metionina) Phe (fenyloalanina) Thr (treonina) Trp (tryptofan) Val (walina) Ser (seryna) Tyr (tyrozyna)
Wiązanie peptydowe H H H2N C COOH + H2N C COOH R R H H H H2N C C N C COOH + H2O R O R Wiązanie amidowe
Wiązanie peptydowe H H H2N C COOH + H2N C COOH R R H H H H2N C C N C COOH + H2O R O R Wiązanie peptydowe
Hydroliza H H H H2N C C N C COOH CH2 O CH2 C O C O OH H N H
Brak swobody...
Rezonans chemiczny
Swoboda obrotu Aminokwas - - Wiązanie peptydowe
Wykres Ramachandrana +130 o Najczęstsze kombinacje -40 o wartości kątów ψ i ϕ to... -90 o -60 o
Struktura drugorzędowa α-heliks β-kartka
Struktura drugorzędowa Lokalna, powtarzająca się struktura przestrzenna łańcucha głównego białka zbudowana z sąsiadujących ze sobą aminokwasów, która utrzymywana jest wiązaniami wodorowymi
α-heliks
α-heliks
α-keratyna
α-keratyna
β-kartka
Fibroina
Struktury Cartoon Patyczkowo-kuleczkowe Czaszowe
Model cartoon
Model patyczkowy
Model czaszowy
Struktura trzeciorzędowa Globalna struktura przestrzenna białka Wzajemne relacje położenia struktur drugorzędowych
Siły stabilizujące Wiązania wodorowe Oddziaływania jonowe Wiązania kowalencyjne Oddziaływania van der Waalsa Oddziaływania hydrofobowe
Krajobraz fałdowania Niestabilne Stabilne
Mostki dwusiarczkowe
Mostki dwusiarczkowe Tlen utlenia!
Mostki dwusiarczkowe Tlen utlenia! Może powodować mutacje
Mostki dwusiarczkowe Tlen utlenia! Może powodować mutacje Komórka pracuje nad utrzymaniem środowiska redukującego
Mostki dwusiarczkowe Tlen utlenia! Może powodować mutacje Komórka pracuje nad utrzymaniem środowiska redukującego -SH HS-
Struktura czwartorzędowa Oddziaływania między polipeptydami Kompleksy białkowe
ADP + Pi ATP
ADP + Pi ATP
www.pdb.org 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 14 20 10 20 05 20 00 20 95 19 90 19 85 19 80 19 19 75 0
Klasyfikacja białek Liczba polipeptydów (podjednostek) białko jedno- vs wielopodjednostkowe Obecność kofaktora białko proste vs złożone Kształt globularne vs fibrylarne
Liczba podjednostek
Obecność kofaktora
Kształt
PrP C PrP Sc konwersja Normalna Patogenna
Priony PrP C PrP Sc Rozpuszczalne w środowisku wodnym Podatne na trawienie proteazami Dominująca struktura drugorzędowa Tak Tak α-heliks Nie Nie β-kartka Morfologia Struktura
1. 2. PrP C PrP Sc 3.
Reszty cukrowe PrP C Reszta lipidowa
Reszty cukrowe PrP C Reszta lipidowa
Modyfikacje (posttranslacyjne) białek Fosfataza P Białko Kinaza Grupa fosforanowa pochodzi od ATP
Właściwości białek
Denaturacja i renaturacja
Doświadczenie Anfinsena
Koagulacja (sery!) - - - - Ca 2+ - - - - - - - - - - - Ca 2+ - - - - - - - - - - - - Ca 2+ Kazeina Podpuszczka (enzym przeprowadzający hydrolizę białek) Ca 2+ - - - - - Ca - - 2+ Ca 2+ - Ca 2+ - - Ca 2+ - - Ca 2+ - Ca 2+ -
Dane kontaktowe Mail takao@biol.uw.edu.pl WWW (m.in. slajdy z wykładów) www.takao.pl