Medicinska biohemija: Lekcija 1: Struktura proteina

Величина: px
Почињати приказ од странице:

Download "Medicinska biohemija: Lekcija 1: Struktura proteina"

Транскрипт

1 Medicinska biohemija: Lekcija 1: Struktura proteina

2 Proteini Proteini-linearni i nerazgranati molekuli izgradjeni od amino-kiselina. Osnovne amino-kiseline -20 razlicitih -Njihov redosled kodiraju geni po mehanizmu kod-kodon-antikodon DNK IRNK TRNK C U C A T A C U C KOD KODON ANTIKODON *svaki kod odgovara jednoj osnovnoj amino kiselini Izvedene amino kiseline -Amino-kiseline koje nastaju modifikacijom osnovnih a-k. -Posttranslatorna modifikacija COOH COOH PROLIN NH2 CH CH2 CH2 CH2 POSTTRANSLATORNA MODIFIKACIJA NH2 CH CH2 CH2 CH2 4-HIDROKSI PROLIN OH

3 Hemijske osobine amino-kiselina Alfa C-atom- predstavlja srz svake amino-kiseline zato sto se za njega preko kovalentnih veza povezuju sve druge grupe koje izgradjuju amino kiselinu. + H 3 N CH COO- Amino grupa -U vodi,pri PH=7,amino-kiseline disosuju a ova grupa prihvata vodonikov jon te postaje + naelektrisana. -Za nju kazemo da ima bazni karakter. R Bocna (R) grupa Karboksilna grupa -prilikom disocijacije u vodi otpusta vodonikov jon i postaje - naelektrisana -Za nju kazemo da ima kiseo karakter -predstavlja deo po kome se razlikuju amino-kiseline -odredjuje osobine amino-kiselina -Na osnovu gradje bocne grupe amino-kiseline mozemo podeliti na: Monoamino-monokarboks ilne amino-kiseline -Imaju nenaelektrisane bocne nizove (polarne ili nepolarne) -Znaci da poseduju samo jednu amino- i jednu karboksi- grupu i samim tim su Elektricno neutralni molekuli. Monoamino-Dikarboksilne amino-kiseline -U bocnoj grupi poseduju karboksilnu grupu (-COOH). -Karboksilna grupa u vodi disosuje,otpusta H-jon,i postaje negativna. -To su amino-kiseline kiselog karaktera Diamino-Monokarboksilne amino-kiseline -U bocnoj grupi poseduju dodatnu amino grupu (-NH2) -Prilikom disocijacije u vodi,preuzece H-jon i postace pozitivna -Za ove amino-kiseline kazemo da su baznog karaktera

4 Opticka aktivnost amino-kiselina Supstanca za koju kazemo da je opticki aktivna ima sposobnost da obrce ravan svetlosti. Samo oni molekuli sa hiralnim C-atomom su opticki aktivni. Ravan se moze obrtati za odredjeni ugao i to: a)u smeru kazaljke na satu- za takve supstance kazemo da su desnorotatorne supstance b)u smeru suprotnom od kazaljke na satu- za takve supstance kazemo da su levorotatorne supstance Sve amino-kiseline su opticki aktivne izuzev glicina koji ne poseduje ni jedan hiralni c-atom. L-stereoizomeri (levorotatorne amino -kiseline) su sve amino kiseline koje nastaju hidrolizom proteina u coveku.-- *Hiralni C-atom - tako se naziva zato sto gradi vezu sa 4 razlicita molekula te zbog toga nema unutrasnju simetriju. (ne moze se poklopiti sa svojim likom u ogledalu)

5 Klasifikacija amino-kiselina Amino-kiseline sa nenaelektrisanim bocnim nizovima Amino-kiseline sa naelektrisanim bocnim nizovima Sa nepolarnim (hidrofobnim) R-grupama Sa polarnim (hidrofobnim) R-grupama Sa negativno naelektrisanim R-grupama Sa pozitivno naelektrisanim R-grupama alanin valin leucin izoleucin metionin prolin fenilaalanin triptofan glicin serin treonin asparagin glutamin tirozin cistein aspara ginska kiselina glutaminska kiselina *Zutom bojom osencene esencijalne aminokiseline lizin arginin histidin

6 Peptidna veza O H 2 N CH C = OH R R O H 2 N CH C = R R H O H N CH C AK 1. AK 2. H N CH O C = = OH OH Izdvaja se voda C-C-N-C *SKRACENICA ZA PEPTIDNU VEZU Peptidna veza Osobine peptidne veze: Nastaje u reakciji alfa-karboksilne grupe jedne aminokiseline i alfa-amino grupe druge amino-----kiseline Planarna-svi atomi koji ucestvuju u izgradnji ove veze se nalaze u istoj ravni. Parcijalno dvostruka-iz tog razloga nema slobodne rotacije u nivou atoma koji grade peptidnu vezu ( zakljucana je ) Iako nema rotacije u nivou peptidne veze;rotacija oko alfa-c atoma je moguca i tu se u molekulu i desava. Trans konfiguracija -prisutna u peptidnim vezama iz dva razloga 1)Nema slobodne rotacije 2)Sterne interakcije izmedju bocnih nizova Nenaelektrisana ali polarizovana

7 Polipeptidi Polipeptidi nastaju stvaranjem niza peptidnih veza izmedju razliciih aminokiselina Cys Gly Ser Thr Struktura polipeptida se pise s leva na desno od aminoterminalnog dela prve amino-kiseline do karboksiterminalnog dela zadje aminokiseline u polipeptidu. Cys Thr Ser Gly Amino-terminalni deo polipeptida Peptidne veze Karboksi-terminalni deo polipeptida U zavisnosti od toga koje amino-kiseline sadrzi u sebi polipeptid moze imati razlicite osobine: a)kiseo peptid (poseduje vise aminokiselina sa kiselim karakterom nego onih sa baznim). b)bazni peptid (poseduje vise aminokselina sa baznim karakterom nego onih sa kiselim). c)neutralni peptid (ima podjednako aminokiselina sa baznim i kiselim karakterom ili njegovu strukturu grade iskljucivo aminokiseline sa nenaelektrisanim bocnim nizovima).

8 I Primarna struktura-grade je: Strukture proteina Peptidne veze (redosled aminokiselina) Cys Lys Gly Disulfidne veze (nastaju oksidacijom dva cisteina i njihovim povezivanjem preko sulfidnih grupa u cistin) Gly Cys Lys Gly Cys Lys Gly S S -Dati ostatak cisteina kombinuje se samo sa jednim određenim ostatkom cisteina u polipeptidnom nizu, tako da su kombinacije disulfidnih mostova u jednom proteinu jedinstvene. -Nastajanje disulfida nije genetički determinisano. -Disulfidni mostovi nastaju posle procesa biosinteze proteina. -Disulfidna veza stabilizuje strukturu proteina i javlja se najcesce kod proteina koji se nalaze u ekstracelularnom prostoru. (npr. zmijski otrov, peptidni hormoni,enzimi GIT-a itd..) - Kovalentne modifikacije (post-translacionih modifikacija u kojim dolazi do kovalentnog vezivanja pojedinih komponenti za bočne ostatke aminokiselina) II Sekundarna struktura- za njenu izgradnju kljucne su vodonicne veze. Alfa-heliks - u ovoj sekundarnoj strukturi svaka C=O grupa jedne peptidne veze se povezuje vodonicnim vezama sa NH grupom peptidne veze udaljene 4 aminokiseline.ovakvo povezivanje dovodi do uvrtanja pilipeptida i stvara se zavojnica heliks Beta-nabrana ploca - u ovoj sekundarnoj strukturi vodonicne veze se grade izmedju C=O i NH grupa sudednih delova jednog istog ili razlicitih polipeptidnih lanaca. Moze biti paralelna i antiparalelna.

9 III Tercijerna struktura - nastaje spontanim savijanjem i stupanjem bocnih nizova aminokiselina koje grade polipeptid u razlicite veze i interakcije. Tako nastaje: Trodimenzionalna struktura Konformacija sa najmanjom kolicinom slobodne energije. Tokom savijanja u trodimenzionalnu strukturu: Hidrofilne (polarne) aminokiseline - postavljaju se na povrsinu molekula. Hidrofobne (nepolarne) aminokiseline - postavljaju se u unutrasnjost molekula. U stabilizaciji tercijarne strukture ucestvuju: Disulfidne veze Vodonicne veze Jonske veze Hidrofobne interakcije IV Kvartenerna struktura - poseduju je samo odredjeni proteini Polimerni proteini - proteini sastavljeni iz vise polipeptidnih lanaca Heteropolimeri - izgradjeni od razlicitih polipeptidnih lanaca.njihove strukture mogu biri asimetricne i dosta komplikovane. razliciti polipeptidni lanci Homopolimeri - izgradjeni od 2 ili vise identicna polipeptidna lanca.najveci broj proteina koji poseduju kvartenernu strukturu su homopolimeri. identicni polipeptidni lanci *Protomera = predstavlja ponovak u polimernom proteinu sastavljen od razlicitih polipeptidnih lanaca poliprotein Protomera Polipeptidni lanac A U stabilizaciji kvartenerne strukture ucestvuju: Nekovalentne veze Vodonicne veze Hidrofobne interakcije Elektrostatske interakcije Van-der Valsove sile Polipeptidni lanac B

10 Domeni i strukturni motivi Proteinski domen - je deo proteinske sekvence i strukture koji može da evoluira, funkcioniše, i postoji nezavisno od ostatka proteinskog lanca. Domen Svaki domen formira kompaktnu tri-dimenzionalnu strukturu i često može da bude samostalno stabilan i sklopljen. Domeni su ziolovani i odvojeni od drugih delova proteina sa: Delom polipeptidnog lanca kojem fali II struktura Usekom Manje zgusnutim delovima III strukture Strukturni motivi - predstavljaju specificno uredjene delove sekundarne strukture polipeptida. primer: Cinkov prst (prisutan kod regulatornih proteina koji se vezuju za dnk) Prstasti produzetak sadrzi jos 12 aminokiselina. Cys-cys cinkov prst - bocne grupe 4 cisteina se vezuju za cink. Cys-his cinkov prst - bocne grupe 2 cisteina i 2 histidina se vezuju za cink.

11 Odredjene aminokiseline ukoliko se nadju u polipeptidnom lancu blizu jedna drugoj ili u velikom broju u jednom delu polipeptidnog lanca,zbog osobina svojih bocnih grupa imaju tendenciju da naruse strukturu alfa-heliksa. U te aminokiseline spadaju: Glutaminska i asparaginska kiselina - zbog toga sto u bocnoj grupi poseduju COO- grupu,ukoliko se nadju u blizini dovesce do odbijanja a samim tim i narusavanja strukture proteina Lizin i arginin - zbog toga sto u bocnoj grupi poseduju NH2+ grupu,takodje ukoliko su u blizini dovodice do odbijanja. Treonin,Serin i Alanin - zbog velicine njihovih R-grupa takodje mogu dovesti do urusavanja strukture Alfa-heliksa. Prolin - ukoliko se anlazi u polipeptidnom lancu indukuje savijanje alfa-zavojnice iz razloga sto je on imino kiselina te mu nedostaje vodoni kov atom za stvaranje vodonicnih veza.