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

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

Hydrofobowe

Hydrofilowe

Szczególne Dwie cysteiny mogą tworzyć mostki dwusiarczkowe

Jonizacja aminokwasów

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-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

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

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+ -