Transcript Document

PRZYKŁADY BIAŁEK, białka proste
b. globularne, rozpuszczalne w wodzie (pH 4-8,5);
rozpuszczalne w rozcieńczonych elektrolitach;
koagulują pod wpływem stężonych elektrolitów i
w podwyższonej temperaturze.
Przykłady: laktoalbumina (w mleku), owoalbumina (w jajach);
albumina osocza; występują także w
mięśniach, nasionach, ziemniakach i wielu innych surowcach
Albuminę osocza wytraca się z roztworu 2,4 M roztworem (NH4)2SO4.
albuminy
b. globularne, nie rozpuszczalne w wodzie,
rozpuszczalne w rozcieńczonych elektrolitach,
koagulują w stężonych elektrolitach i
w podwyższonej temperaturze.
Mają zwykle większą masę molową niż albuminy
Przykłady: globuliny mleka, tuberyna (b. zapasowe ziemniaków),
g-globuliny (ciała odpornościowe),
liczne enzymy (lipazy, fosfatazy i inne).
globuliny
1
b. włókienkowate: rozpuszczalne w wodzie;
występuje w krwi, jest odpowiedzialny za jej krzepnięcie.
Składa się z 3 par łańcuchów:(Aa)2, (Bb)2 i (g)2.
Pod wpływem enzymu – trombiny – ulega przekształceniu w monomer
fibryny, który szybko polimeryzuje do fibryny i z innymi składnikami
krwi tworzy skrzep.
MM fibrynogenu = 340 kDa,
MM spolimeryzowanej fibryny = 5.106 Da.
fibrynogen
W pierwszym etapie krzepnienia krwi z
łańcuchów fibrynogenu zostają usunięte
fragmenty A i B, w sumie 2 A i 2 B (76
reszt AA)
(Aa)2(Bb)2(g)2 fibrynogen
2A
trombina
2B
hydroliza
(abg)2 monomer fibryny
polimeryzacja
fibryna
2
b. proste, włókienkowate, nierozpuszczalne w wodzie, ani
w elektrolitach, bardzo odporne na działanie czynników
chemicznych. Dominujący składnik włosów (sierści, wełny),
paznokci, kopyt, rogów i naskórka.
Głównym aminokwasem keratyny jest Cys, do 12%W dużych ilościach
występują: Glu, Ser i Gly oraz AA hydrofobowe: Val, Leu, Ile i Pro.
keratyna
Włosy i wełna ulegają rozciąganiu, zmienia się przy tym drugorzędowa
struktura keratyny. W stanie podstawowym (nierozciągniętym)
dominującą strukturą polipeptydowych łańcuchów keratyny (tzw. a.keratyny) jest a-helisa. Po rozciągnięciu ich struktura przekształca się
odwracalnie w formę pofałdowana b (b-keratyna).
Struktura keratyny jest wielopoziomowa. Na najniższym poziomie 2
łańcuchy a-helikalne zwijają się prawoskrętnie i razem z taką samą
jednostką skręcają się ponownie, tym razem lewoskrętnie. Powstaje nić o
grubości 2 nm, zwana protofibrylą.
3
Łańcuchy polipeptydowe w protofibrylach połączone są wiązaniami
-S-S-. Następnie 8 nici protofibrylowych skupia się tworząc
mikrofibryle, o średnicy 8 nm protofibryle ; połączone są
onewiązaniami -S-S-. Mikrofibryle mają przekrój kwadratu
lub koło, a ich wnętrza są wypełnione substancją zawierającą Cys.
Włosy mogą być puszyste, miękkie, proste, sztywne, skręcone ... Ich
właściwości zależą od liczby i sposobów wiązań -S-S-; keratyna
zawierająca dużo wiązań -S-S- jest twarda, sztywna i mało rozciągliwa.
Włosy można kształtować za pomocą, np. trwałej ondulacji
Etapy trwałej ondulacji:
- redukcja wiązań -S-S- (wyprostowanie włosów)
- formowanie loków (nawijanie na wałki)
- utlenianie (utrwalenie nowego kształtu przez utworzenie nowych
wiązań -S-S-).
4
b. proste, włókienkowate, nierozpuszczalne w wodzie, ani
w elektrolitach; odporne na działanie wielu czynników
chemicznych i enzymów.
Główny składnik naturalnego jedwabiu, MM = 350-415 kDa. Zawiera
najwięcej reszt Gly (50%) i Ala (25%), dużo jest Ser i Tyr, nie ma Cys
i Met. Reszta Gly jest systematycznie przedzialona resztami innych AA:
-Gly-Ala-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-.
łańcuchy
boczne:
Gly
Taki skład i sekwencja fibroiny
Ala
wymusza strukturę pofałdowaną b.
Ser
Schematyczna b struktura nici
Tyr
jedwabiu.
fibroina
kolagen
b. proste; włókienkowate; nieprozpuszczalne w zimnej
wodzie, ani w elektrolitach.
Główny składnik białek: skóry (do 25%); tkanki łącznej;
chrząstek; kości (do 25%); łusek.
Występuje także w mięśniach i w ścianach naczyń krwionośnych
5
Ponad 95% kolagenu stanowi fragment o składzie -Gly-X-Y, - przy
czym X najczęściej jest Pro (30%), a Y Hyp. Zawiera średnio 27% Gly,
15% Pro, 14% Hyp, i 10% Ala. W kolagenie krewetki znajduje się
12% Trp.
Właściwości kolagenu mogą być bardzo zróżnicowane:
rogówka jest delikatna i przeźroczysta;
ścięgna są elastyczne i odporne na rozerwanie
kości to kopolimer z fosforanem wapnia, twarde jak beton.
Struktura kolagenu jest specyficzna – kolagenowa – trzy prawoskrętne
nici polipeptydowe tworzą podstawowy element kalagenu tropokolagen, jest to cząstka o średnicy 1,5 nm i długości 300 nm
W kolagenie jednostki tropolagenowe ułożone są w sposób głowa-ogon,
równolegle względem siebie. Skręcenie trzech polipeptydowych nici w
odwrotnym kierunku do splotu helisowego zapobiega rozwijaniu się tych
nici i daje element wyjątkowo wytrzymały na rozrywanie. Wg tej zasady
produkowane są liny narażone na działanie potężnych sił rozrywających,
6
np. podtrzymujące mosty, liny ożaglowania, itp.
W trakcie starzenia się organizmu jednostki tropolagenowe zostają
zsieciowane wiązaniami kowalencyjnym w wyniku reakcji grup
funkcyjnych łańcuchów bocznych, np. -COOH Asp z H2N- Lys.
Sieciowanie wewwnątrzłańcuchowe
AAn-3-AAn-2-NH-CH-CO-(AA)n-NH-CH-CO-AAn+2
Asp CH2
Lys CH2
CO NH (CH2)2 CH2
Sieciowanie międzyłańcuchowe
AAn-3-AAn-2-NH-CH-CO-(AA)n-AAn+2
Asp CH2
CO
NH
Lys
(CH2)3
AAm-3-AAm-2-NH-CH-CO-(AA)m-AAn+2
7
elastyna
b. proste, włókienkowate, nierozpuszczalne w wodzie, ani w
elektrolitach, odporna chemicznie (nie hydrolizowana przez
NaOH.aq), odporne na działanie enzymów trawiennych;
elastyczne, bardzo wytrzymałe mechanicznie.
60% Składu elastyny stanowią reszty Gly, Pro i Ala. Udział AA
hydrofobowych Val, Leu i Ile dochodzi do 27%. Wyjątkowa odporność
elastyny na działanie czynników chemicznych, enzymatycznych i
mechanicznych wynika z gęstego usieciowania łańcuchów
COOH
polipeptydowych i tworzeniu desmozyny.
H2N C H
Desmozyna, wielofunkcyjny AA powstaje w wyniku
(CH2)3
kondensacji reszty Lys z 3 resztami All, aminokwasów
CHO
pochodzących z 4 łańcuchów polipeptydowych.
All – L-allizyna
HOOCCH(NH2)CH2CH2
desmozyna
CH2CH2CH(NH2)COOH
CH2CH2CH(NH2)COOH
+
N
(CH2)4(CH(NH2)COOH
8
CO-CH-NH
All (CH2)3
C
CO
CH
H
O
CH2 (CH2)2 CH
HC (CH2)2 CH2 +
C
C
NH
NH
O All
H
O H
All
NH2
(CH2)4
Lys
CO CH NH
CO
HC (CH2)2
NH
CO
(CH2)3
(CH2)2 CH
+
NH
N
(CH2)3
CO CH NH
reszta desmozyny
CO-CH-NH
Desmozyna, formalnie pochodna pirydyny, łączy 4 łańcuchy
polipeptydowe.
miozyna
i
aktyna
są głównymi białkowymi składnikami mięśni.
Miozyna stanowi – 30-40% białek mięśniowych, zaś aktyna 15-20%
Miozyna występuje głównie w mięśniach, a aktyna należy do
najbardziej rozpowszechnionych białek, np. około 30% masy płytek
krwi to aktyna.
Aktyna występuje w dwóch postaciach: aktyna G (globularna,
monomeryczna) to pojedynczy łańcuch peptydowy o MM = 42,3 kDa,
9
zaś aktyna F (fibrylarna) jest włókienkowatym polimerem aktyny G.
Miozynę izoluje się z tkanki mięśniowej przez ekstrakcję roztworem
NaCl, zaś pozostałość po tej ekstrakcji to aktyna. Miozyna jest
białkiem prostym, włókienkowatym, nierozpuszczalnym w wodzie,
rozpuszczalnym w 0,6 M roztworze NaCl. Zbudowana jest z pary
łańcuchów ciężkich i dwóch par łańcuchów lekkich; jej MM wynosi 520
kDa.
W cząsteczce miozyny wyróżnia się helikalnie spleciony dwuniciowy
ogon i 2 głowy, w głowach znajduje się większość miejsc aktywnych.
Ma zdolność enzymatycznego rozkłady ATP i zamieniania zawartej w
nim energii chemicznej na mechaniczną, z tego powodu zalicza się ją do
enzymów zwanych ATPazami.
10
Oba białka, tj. miozyna i aktyna tworzą umożliwia on pracę mięśni:
aktywny kompleks zwany aktomiozyną.
skurcz i rozkurcz
W mikroskopowym obrazie mięśni prążkowatych
widoczne są dwa rodzaje, równolegle ułożonych
prążków – grubych i cienkich.
Noszą one nazwy
filamentów grubych (zbudowanych głównie z miozyny) i
filamentów cienkich (głównie aktyna F).
Regularnie ułożone filamenty stanowią włókienka kurczliwe.
Każdy filament cienki sąsiaduje z 3 filamentami
grubymi, a każdy filament gruby otoczony jest
przez 6 filamentów cienkich.
przekrój włókienka kurczliwego
w mięśniach gładkich filamenty są słabo uporządkowane
11
b. proste, roślinne, globularne; nierozpuszczalne w wodzie,
ani w elektrolitach; rozpuszczają się w kwasach i zasadach.
Występują w ziarnach zbóż i nasionach innych roślin; gluten – jest
mieszaniną gluteiny i gliadyny – innego b. prostego.
Gluten ułatwia spulchnianie ciasta, ponieważ absorbuje CO2.
Około 1% populacji ludzi nie toleruje glutenu, cierpią na celiakię,
chorobę autoimmunologiczną. Osoby z nietolerancją na gluten muszą
przestrzegać ścisłej diety bezglutenowej przez całe życie.
gluteiny
histony
b. proste, globularne; rozpuszczalne w wodzie i w kwasach;
b. zasadowe – zawierają ~ 25% AA zasadowych, Lys i Arg; pod
wpływem amoniaku ulegają koagulacji; MM = 11-21 kDa.
Występują w jądrach i organellach wszystkich komórek w postaci
kompleksów z kwasami nukleinowymi. Histony roślin i zwierząt są
prawie identyczne.
12
Białka złożone
Chromoproteiny – b. barwne, ich barwa pochodzi od chromoforu
grupy prostetycznej.
są to pigmenty oddechowe krwi kręgowców i nielicznych
niższych zwierząt. Mają tę samą grupę prostetyczną – hem, różnią się
częścią białkową – globinami , zbudowane są z 4 cząsteczek hemu i 4
globin.
Hem (gr. hemo oznacza krew) jest heterocyreszta
pirolowa
klicznym barwnikiem, pochodną tetrapirolu,
N
N
zwanego też porfiną – układu 4 pierścieni
mostek
H
metinowy
H
pirolowych połączonych mostkami
N
N
metinowymi: =CH-.
hemoglobiny
tetrapirol - porfina
13
Porfinę można otrzymać syntetycznie w reakcji kondensacji
a-piroloaldehydu
CHO N
H
CHO
NH + HN
H OHC
OCH N
HCOOH
N
- 4 HOH, + 2 H
H
N
N
H
N
porfina
a-piroloaldehyd
CH2=CH
H3C
CH3
N
H
N
H3C
HOOCCH2CH2
Pochodne porfiny zawierające
reszty organiczne zamiast
pirolowych atomów H noszą
nazwę porfiryn
N
H
N
CH=CH2
CH3
Porfiryna wchodząca w
skład hemu nazywana jest
protoporfiryną
CH2CH2COOH
protoporfiryna
14
CH2=CH
CH3
W wyniku skoordynowania
H3C
CH=CH2
jonu Fe2+ przez atomy N
N
N
Fe
protoporfiryny tworzy się hem.
N
N
Hemoglobina biologicznie
CH3
H3C
2+
czynna zawiera jon Fe i nazywa
HOOCCH2CH2
CH2CH2COOH
się ferrohemoglobiną.
Hemoglobina utleniona, zawierająca w hemie jon Fe3+, zwana
methemoglobiną lub ferrihemoglobiną jest biologicznie nieczynna.
Hem jako grupa prostetyczna występuje w wielu białkach. W zależności
od białkowego otoczenia pełni różne funkcje, np.:
w hemoglobinie służy do przenoszenie O2, CO2 i H+;
w mioglobinie magazynuje O2;
w cytochromie c przenosi elektrony;
w katalazie bierze udział w rozkładzie H2O2.
Przyłączenie cząsteczki tlenu do hemoglobiny odbywa się bez zmiany
wartościowości jonu Fe2+, dlatego ta reakcja nosi nazwę utlenowania, a
nie utlenienia.
15
Krew tętnicza zawierająca utlenowaną hemoglobinę, tzw. oksyhemoglobina, ma jaśniejszą barwę niż krew żylna, która w miejsce skoordynowanego O2 zawiera CO2.
W płucach hemoglobina oddaje CO2 i po przyłączeniu O2 dopływa
tętnicami do naczyń włosowatych, gdzie przekazuje O2 mioglobinie,
zaś komórek podbiera CO2 i żyłami powraca do płuc.
Proces zachodzący w pęcherzykach płucnych:
- CO2
Hbl+CO2
hemoglobina
+
O2

HlbO2
hemoglobina utlenowana (oksyhemoglobina)
Proces zachodzący w naczyniach włosowatych:
HblO2 + H+ + CO2  Hbl+CO2 + O2
16
Hem jest związany z białkiem hemoglobiny (globiną) poprzez
wiązanie koordynacyjne jonu Fe2+ z histydynowym atomem azotu
His F8 (8 reszta AA helisy F); w pobliżu znajduje się His E7.
H
N
CH
HC
N
łańcuch
boczny
His E7
globiny
O
O
łańcuch
boczny
His F8
globiny
Fe
HC
N
H
N
hem
hem
CH
O
C
O
hem
N
hem
Fe
hem
N
Hemoglobina wiąże CO
220 razy silniej niż O2.
C
Fe
HC
N
H
O
Fe
H
N
CH
HC
N
C
O
hem
hem
H
N
CH
HC
N
hem
CH
hem
Fe
HC
N
H
N
hem
Podobnie silniej
wiązany jest HCN.
CH
izolowany hem wiąże CO
25 000 razy silniej niż O2.
17
Odchylenie koordynowanej cząsteczki od osi prostopadłej do jonu Fe2+
osłabia wiązanie CO z hemem znacznie mocniejniż O2 z hemem, ale i
tak jest ono silniejsze z CO.
H
N
CH
HC
N
O
H
N
CH
HC
N
O
O
C
hem
Fe
hem
hem
Fe
hem w hemoglobinie wiąże
CO 220 razy silniej niż O2.
hem
18
MM hemoglobiny ludzkiej = 64,5 kDa; 4 cząsteczki hemu stanowią
4% jej masy. Globina (część białkowa hemoglobiny) składa się z 4 (2
par) łańcuchów polipeptydowych.
W hemoglobinie dorosłego człowieka występuje głównie hemoglobina
A zawierająca 2 podjednostki a i 2 podjednostki b – a2b2.
Natomiast na początku życia płodowego występuje hemoglobina F, w
której zamiast podjednostek a są łańcuchy zeta (z), a zamiast b są e .
Łańcuchy z przekształcają się stopniowo w ciągu 3 miesięcy w a, a e
początkowo ulegają przemianie w g, a te po urodzeniu przekształcają się
w ciągu pół roku w b.
Te różnice są potrzebne dla skutecznego przekazywania hemoglobinie płodowej tlenu przez hemoglobinę matki. Powinowactwo hemogliny płodu do tlenu musi być większe niż hemoglobiny A. Wraz ze
wzrostem płodu rośnie jego zapotrzebowanie na tlen, dlatego podjednostki e ulegają przekształceniu w g. 4 podjednostki białkowe
hemoglobiny a2b2 są upakowane w bryłę podobną do czworościanu o
boku 5,5 nm. Utlenowanie hemoglobiny zmienia jej 3o strukturą. 19
Podjednostki białkowe hemoglobiny mają zbliżoną konformację.
Wyodrębnia się w nich po 8 fragmentów helisowych oznaczanych od A
do H. W każdej z helis AA są kolejno ponumerowane. Symbol His F8
oznacza, że ósmym AA w helisie F jest L-histydyna . EF6 – szósty AA
pomiędzy helisami E i F.
His F8 , która łączy się z hemem nazywana jest histydyną
proksymalną. His E7 zwana histydyną dystalną ma bliski kontakt z
hemem.
Pomimo dużej różnorodności w składzie AA hemoglobin kręgowców,
we wszystkich znajduje się His E7 i His F8. Jeszcze kilka innych AA
zajmuje te same miejsca we wszystkich poznanych hemoglobinach, są
to tzw. aminokwasy niezmienne.
20
mioglobina
jest analogiem hemoglobiny, różni się tym, że zbudowana
jest jedynie z pojedynczej globiny i hemu. Jej rola polega na pobieraniu
tlenu od hemoglobiny, magazynowaniu go i przekazywaniu mięśniom
(komórkom) w razie zapotrzebowania. Powinowactwo tlenu do
mioglobiny jest większe niż do hemoglobiny pomimo takiej samej
budowy mioglobiny, jak monomeru hemoglobiny; MM mioglobiny =
18,7 kDa.
Mioglobina była pierwszym białkiem, którego strukturę poznano za
pomocą rentgenografii, już w 1957 r. Nie tylko dlatego, że mioglobina
dobrze krystalizuje, ale również dlatego, iż jest b. łatwo dostępnym.
Występuje w dużych ilościach w mięśniach szkieletowych ssaków
wodnych, które długo przebywają pod wodą. W mioglobinie znajduje
się zapas tlenu pozwalający na przebywanie im pod wodą nawet 20 min.
i więcej bez dostępu do tlenu atmosferycznego.
Rozwiązanie struktury mioglobiny ułatwiło badanie hemoglobiny.
Skład obu tych białek ulegał zmianie w trakcie ewolucji.
21
W cząsteczce współczesnej hemoglobiny ludzkiej odkryto ponad 300
zmian genetycznych (różnice w składzie AA). Większość z nich jest
nieszkodliwa, ponieważ podmiana reszt AA z dala od centrów reaktywnych białka i wymiana na AA o podobnych właściwościach, np.
zastąpienie hydrofobowego AA innym hydrofobowym nie wywołuje
poważnych skutków.
Bywa jednak i tak, że zastąpienie reszty tylko jednego AA dramatycznie
zmienia właściwości ciała czynnego. Mutacja, która spowodowała
zastąpienie w pozycji 6 łańcucha b reszty Glu przez resztę Val
doprowadziła do choroby genetycznej zwanej anemią sierpowatą.
Nazwa choroby wynika z tego, że uszkodzone krwinki mają sierpowaty
kształt.
Anemia sierpowata jest popularna pośród czarnych mieszkańców
na znacznych obszarach Afryki – do 20% populacji. Rozpowszechnienie anemii sierpowatej w Afryce wynika z tego, że osoby dotknięte tą
chorobą są znacznie bardziej odporni na malarię, a więc mają większą
szansę na przeżycie i reprodukcję niż inni. Pośród czarnych
22
mieszkańców USA tylko 0,4% cierpi na tę dolegliwość.
We krwi osób heterozygotycznych (dostali wadliwy gen od jednego z
rodziców) znajduje się jedynie 1% wadliwych krwinek; nie odczuwają
oni większych dolegliwości w związku z tą chorobą. Natomiast osoby
homozygotyczne (posiadające podwójny zestaw wadliwego genu – od
obojga rodziców) mają ~ 50% wadliwych krwinek, co bardzo utrudnia
prawidłowe funkcjonowanie; rzadko dożywają oni 30 lat.
23
fosforoproteiny
Fosforoproteiny zawierają 1-10%
fosforu w postaci estrów kwasu fosforowego. Kwas
fosforowy związany jest z grupami HO- Ser lub/i Thr.
OH
CH2 O P OH
O
C
NH
C
H
Ser
O
Do fosforoprotein należą kazeina mleka, fosfityna żółtka jaja,
ichtulina ikry rybiej czy witelina. Kazeina w roztworze występuje
w postaci koloidalnego roztworu soli Ca2+. Lekkie zakwaszenie
(pH < 4,5) mleka powoduje koagulację kazeiny. Kazeina łatwo
ulega koagulacji, ale trudno krystalizuje, dlatego nie udało się otrzymać
jej zdjęć rentgenograficznych.
Za pomocą spektroskopii Ramana w jej 2o strukturze określonej
stwierdzono 15% struktur a, 22% b, 45% b zwrotów i 18% struktur
niezdefiniowanych.
Kwaszenie mleka polega na bakteryjnym rozkładzie cukrów do
kwasu mlekowego i koagulacji kazeiny w kwaśnym środowisku.
Kazeina koaguluje również pod wpływem enzymu podpuszczki
Niektóre fragmenty zhydrolizowanej kazeiny, tzw. b-kazomorfiny
24
mają właściwości opioidowe.
W glikoproteinach grupami prostetycznymi są cukry –
oligocukry, a nawet policukry.
Najczęściej spotykanymi cukrami glikoproteinach są: galaktoza,
mannoza, fukoza, kwas glukuronowy, N-acetyloglukozoamina,
N-acetylogalaktozoamina i kwas sjalowy (N-acetyloneuramoniwy).
Do popularnych glikoprotein należy mucyna – śluzowate białko
występujące w ślinie, żołądku, jelitach i żółci. Jest mieszaniną wielu
białek, a jej konsystencja ułatwia tworzenie się kęsów pokarmu,
przesuwanie ich w układzie pokarmowym i intensyfikuje trawienie.
Chroni także ścianki przewodu pokarmowego przed drobnoustrojami,
urazami chemicznymi, mechanicznymi, enzymatycznymi i termicznymi.
Stanowi smarowidło zmniejszające tarcie w stawach.
Glikoproteinami są białka powierzchniowe erytrocytów (determinują
grupy krwi), białka błony komórkowej i receptor LDL.
glikoproteiny
25
Część cukrowa białek błony komórkowej znajduje
CH2 O—cukier
po zewnętrznej stronie błony i jest połączona z
C
łańcuchem polipeptydowym wiązaniem ONH
C
H
Ser
O
glikozydowym pomiędzy N-acetyloglukoaminą
lub N-acetylogalaktozoaminą z Ser lub Thr.
Bywa także wiązana N-glikozydowo z grupą amidową Asn.
Dobrze poznaną glikoproteiną jest glikoforyna A . Część cukrowa
zawierająca 100 reszt cukrowych w postaci 16 oligosacharydów stanowi
60% masy białka. 15 łańcuchów cukrowych powiązanych jest z częścią
białkową wiązaniem O-glikozydowym z Ser (7) lub Thr (8),
a jeden wiązaniem N-glikozydowym z Asn.
Część cukrowa zawiera wiele ujemnie naładowanych reszt kwasu
sjalowego, co chroni komórki przed zlepianiem się. W błonie
komórkowej znajduje się więcej białek o budowie glikoproteinowej;
pełnią one różne funkcje.
26
glikoforyna A
błona
komórkowa
zewnętrzna strona komórki
wnętrze
komórki
1
+
H3 N
Leu Ser Thr Thr Glu
Val
Ala
Arg
Ser Ser Ser Thr Thr Thr His
Ile
10
Lys
Tyr Ile
Ser Ser Gln Thr
Arg
Asn Asp Thr His
20
Asp
Thr
Ala
Pro Thr
Glu His Ala Arg
Val
Ser
Glu
Leu
Ala
Gln
His
Val
30
Ser
40
Ile Lys
100
Arg
Ala
60
Tyr Pro
Ile Ser
Val Arg Thr Val
Leu
Arg
His
Thr
Glu
Phe
Ile
Gly
Thr
Phe Gly
Ile
Thr
Glu
Ser
Glu
Glu
Pro
80
Val
Tyr
Ser
Met
Ile
Ala
Leu 90
Gly
Leu
Ile
Val
Ile
Gly
Thr
Lys
Pro
Leu
AA hydrofobowe
Val
Pro110
Ser
Pro Asp
Glu
50
oligosacharyd związany N-glikozydowo
Asp
Glu
Ile
AA
Pro
Ser
70
Glu
Glu
Pro
oligosacharyd związany O-glikozydowo
Lys
Ser
Ile
Gly
Met
Ser Val
Lys
Leu
Thr
Val
Asp
Ser
Val
Pro
Leu
Ser
120
130
Thr Ser
Asn Pro Glu
Asp
Gln
AA
AA zasadowe
Glu
AA kwaśne
27
-
COO
lipoproteiny
Grupami prostetycznymi w liporoteinach są takie lipidy jak:
tłuszcze, kwasy tłuszczowe, fosfolipidy i steroidy.
Występują w błonach komórkowych, organellach komórkowych;
- mielinowych otoczkach nerwów;
- pręcikach siatkówki oka;
- substancji białej mózgu;
- osoczu krwi;
- cząsteczkach transportujących lipidy.
Do lipoprotein transportujących lipidy należy znany prawie wszystkim
LDL, czyli tzw. „zły” cholesteroloraz HDL, tzn. tzw. „dobry”
cholesterol.
Lipoproteiny osocza krwi transportujące lipidy tofosfolipidowe
pęcherzyki (kropelki, wehikuły)), we wnętrzu których znajdują się
transportowane lipidy, głównie tłuszcze, kwasy tłuszczowe,
estry cholesterolu i wolny cholesterol.
28
Od zawartości cholesterolu zależy ich gęstość – im więcej cholesterolu
tym większa gęstość lipoprotein transportujących lipidy. Zaczynając od
najlżejszych wyróżnia się: chylomikrony, lipoproteiny o bardzo małej
gęstości (VLDL), lipoproteiny o małej gęstości (LDL), l. o pośredniej
gęstości (IDL) i l. o dużej gęstości (HDL).
Białka osocza krwi transportujące lipidy (znajdujące się w otoczce
wehikułów) nazywane apolipoproteinami wytwarzane są w wątrobie
i w jelitach. Są to duże cząsteczki, ich MM dochodzi do kilkuset kDa.
Ich duża średnica 20-500 nm wynika z tego,
Ch Tł
że stanowią one otoczkę kropelki lipidów.
Tł TłOCh
Ch
Ch
Ch
Ch
Tł Ch Tł
TłOCh
TłOCh
Tł
Tł kwTł Ch TłOCh
TłOCh
kwTł Tł
kwTł
Ch kwTł Ch
Tł TłOCh
Ch kwTł Tł
TłOCh
Tł kwTł Tł
Ch
fosfolipidy błony
komórkowej
Tł tłuszcze kwTł kwasy tłuszczowe Ch cholesterol, wolny TłOCh estry cholesterolu
Ch
apolipoproteiny
29
metaloproteiny
koordynują jony takich metali jak Cu, Zn, Fe, Mg, Mo i V.
Często te kompleksy są barwne, a więc należą wówczas do
chromoprotein. W niektórych enzymach metal stanowi grupę czynną,
np. Zn w proteazach cynkowych czy w anhydrazie węglanowej, także
Cu w oksydazie kw. askorbinowego lub oksydazie polifenolowej. Istotne
znaczenie ma Fe w hemoglobinie i mioglobinie.
Metaloproteina może pełnić także rolę magazynu metalu, np. ferrytyna
jest w stanie zmagazynować Fe, do 20% swojej masy. Wnęka ferrytyny
o średnicy ~ 8 nm mieści ponad 4 500 jonów Fe.
enzymy
Większość enzymów ma budowę białkową. Do znanych enzymów
należą, np. rybonukleazy, proteazy; lizozym; ....
lizozym
Lizozym odkrył A. Fleming, który w ślinie zauważył białkową
substancję o właściwościach bakteriobójczych. Później obecność
lizozymu stwierdzono we łzach i w białku jaja kurzego, skąd najłatwiej
30
go wyodrębnić.
Bakteriobójcze działanie lizozymu polega na rozkładaniu ściany
komórkowej bakterii. Stąd jego nazwa: enzym dokonujący lizy
(rozkładu) – lizozym.
Lizozym jest b. prostym, globularnym, o MM = 14,6 kDa. We wnętrzu
lizozymu, podobnie jak i u innych globin przeważają AA hydrofobowe.
Miejsce aktywne tego enzymu tworzą dwa AA kwasowe Asp 52 i Glu
35.
Lizozym hydrolizuje wiązania glikozydowe występujące w ścianie
komórkowej bakterii. Osłabiona ściana nie wytrzymuje ciśnienia
osmotycznego wnętrza bakterii i pęka.
rybonukleaza A
, białko proste, globularne, MM = 13,7 kDa.
Hydrolizuje wiązania fosfodiestrowe kwasów nukleinowych. Do
hydrolizy dochodzi w miejscu, gdzie występuje pirymidyna – inne
zasady są za duże. Miejsce aktywne jest tworzone przez dwie
reszty L-histydyny – His 12 i His 119.
31
proteazy
, nazywane też b. proteolitycznymi lub trawiennymi (z uwagi na
rolę jaka pełnią) hydrolizują wiązania peptydowe, a więc rozkładają
białka. Zostały podzielone na 4 klasy:
- cynkowe (miejscem aktywnym jest Zn), np. karboksypeptydaza A;
- serynowe (w miejscu aktywnym jest Ser), np. trypsyna,
chymotrypsyna, elastaza i trombina;
- cysteinowe, np. papaina i katepsyna B;
- aspartylowe (proteazy kwasowe lub karboksylowe), np. pepsyna,
renina, chymozyna czy proteaza HIV-1.
b. złożone – metaloproteina (zawiera Zn), globularne,
pojedynczy łańcuch (307 reszt AA), MM = 34,4 kDa. Prawie 40%
łańcucha występuje w strukturze a-helikalnej (8 helis), a 17% to 8
His 196
fragmentów b.
Zn2+ jest wiązany jonowo przez grupę -COOH Glu 72, HOH
koordynacyjnie przez dwie His 69 i 196 i cząsteczkę
Zn
His 69
wody. Cząsteczka HOH uaktywniona atomem Zn
32
hydrolizuje wiązanie peptydowe.
Glu 72
karboksypeptydaza A
2+
Karboksypeptydaza A preferuje AA C-terminalne silnie hydrofobowe, np. aromatyczne (Phe, Trp, Tyr) lub z dużą grupą R (Val, Leu czy
Ile). R' O
R
R
R'
O
+
O
N C C N C C
H
H H
O
O-
HOH
aminokwas
+
N C C
C-terminalny karboksypeptydaza A
O-
H
H3N C C
H
wiązanie
peptydowe
Trypsyna, chymotrypsyna i elastaza hydrolizują białka w jelicie
cienkim. Biorą udział w trawieniu białek. Należą do proteaz
serynowych, ponieważ Ser odgrywa kluczową rolę w centrum
aktywnym enzymu, tworzy przejściowo wiązanie estrowe z grupą –
COOH substratu.
Chymotrypsyna selektywnie hydrolizuje wiązania peptydowe, w
których AA acylującymi są AA aromatyczne i hydrofobowe .
-AACO
NH-
Trypsyna selektywnie hydrolizuje wiązania peptydowe,
w których AA acylującymi są AA zasadowe, a elastaza selektywnie
33
hydrolizuje wiązania peptydowe, z udziałem małych AA (Gly i Ala).
O-
Selektywność tych reakcji wynika z właściwości i rozmiarów miejsc aktywnych.
HN
miejsce aktywne
CO
CH
chymotrypsyny
HN
miejsce aktywne
trypsyny
Hydrofobowa wnęka mieszcząca aromatyczne
reszty Phe, Tyr i Trp.
CO
CH
(CH2)4
+ NH3
-
Wnęka wykazująca powinowacwo do
aminokwasów zasadowych Lys i Arg.
Asp
, białko proste, jednołańcuchowe; MM = 35 kDa, enzym
trawiący białka. Występuje w soku żołądkowym, największą aktywność
wykazuje przy pH = 2-3. Należy do proteaz aspartylowych – jej część
aktywną tworzą dwie reszty kwasu asparaginowego – Asp 32 i Asp
215, które uaktywniają protolitycznie cząsteczkę wody.
Pepsyna hydrolizuje wiązanie peptydowe, w
CO NHAA
których resztami acylowanymi są AA aromatyczne
34
(Phe, Tyr i Trp) oraz Met i Leu
pepsyna
Białka słodkie
Z jagód afrykańskiej rośliny Dioscoreophyllum cumminsii wyizolowano niezwykle słodkie białko, o MM 11,5 kDa, nazwane – moneliną, Jej
słodki smak wyczuwalny jest przy stężeniu 10-8 M/l, tj. 0,0001 g/l.
Smak cukrozy (MM = 0,34 kDa) jest wyczuwalny przy stężeniu
3,5.10-2 M/l, tj. 12g/l. Z 1 kg jagód otrzymuje się 15 g moneliny.
Słodki smak moneliny zanika w podwyższonej temp. (denaturacja);
nie nadaje się więc do słodzenia gorącej herbaty czy kawy.
Słodkie białko – taumatyna (MM = 21 kDa) pochodzące z
afrykańskich owoców Thamatococuc danieli jest 2000 razy
słodsze od cukrozy. Zostało zastosowane do słodzenia deserów i
gum do żucia.
35
Białka toksyczne
Najsilniejsze (najgroźniejsze) trucizny są białkami
Nazwa
botulinotoksyna
tetanotoksyna
kobrotoksyna
toksyna dyfterytu
abryna
rycyna
bungarotoksyna
tetrodotoksyna
cyjanek potasu
arszenik
LD50 [mg/kg] myszy
3.10-8
1.10-7
3.10-4
3.10-4
1.10-4
2.10-3
0,15
5.10-3
3,0
10
źródło
toksyna jadu kiełb.
toksyna tężca
toksyna jadu kobry
toksyna bakteryjna
b. z nasion modligroszku
(drzewa różańcowego)
b., wstrzyknięta, doustnie 0,1
białko jadu żmij
toksyna ryb Tetraodon
36