Aminokwasy

Struktura białek

Struktura pierwszorzędowa

Nazewnictwo peptydów

wszystkie sekwencje odczytywane są od N- do C-końca pepytdu

przy formułowaniu nazwy peptydu, końcówki nazw wszystkich reszt aminokwasowych są zamieniane na -yl, z wyjątkiem reszty aminowej aminokwasu C-końcowego

peptyd złożony z N-końcowej waliny, glicyny i C- leucyny to waliloglicyloleucyna

Właściwości wiązania peptydowego

jest polarne i wykazuje sztywność

wiązanie peptydowe wykazuje prawie zawsze konfigurację trans (wiązania zawierające prolinę mogą mieć konfigurację cis)

jest krótsze niż wiązanie pojedyńcze

wiązania między atomami węgla alfa i grupami a-aminową i a-karboksylową mogą dowolnie rotować, co pozwala na przyjmowanie różnych kształtów łańcuchowi poliprptydowemu

Polarność wiązania peptydowego

Grupy C=O i N-H wykazują polarność i są zaangażowane w tworzenie wiązań wodorowych

Grupy C=O i N-H nie są obdarzone ładunkiem i nie przyjmują, ani nie uwalniają protonów w zakresie pH od 2-12

Zatem obdarzone ładunkiem grupy w polipeptydach składają się z grupy N-końcowej, C-końcowej i zjonizowanych grup występujących na łańcuchach bocznych

Struktura drugorzędowa

Helisa α

Struktura β

prawoskrętna spiralna struktura

łańcuchy boczne składowych aminokwasów wysunięte na zewnątrz w stosunku do osi centralnej

najbardziej rozpowszechniona

wiązania wodorowe

wielokrotnie rozmieszczone, pomiędzy atomami tlenu grupy karbonylowej wiązania peptydowego i atomami wodoru ugrupowania amidowego, cztery aminokwasy dalej

przebiegają równolegle do spirali

wszystkie składniki łańcucha, oprócz pierwszego i ostatniego wiązania peptydowego są połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi

na każdy skręt helisy α przypada 3,6 reszt aminokwasowych

aminokwasy, które zaburzają strukturę α-helisy

prolina przeszkadza w tworzeniu α-helisy, ponieważ jej sztywna drugorzędowa grupa aminowa geometrycznie nie pasuje do prawoskrętnej spirali α-helisy

Glicyna - jej grupa R zapewnia duża elastyczność

Aminokwasy obdarzone ładunkiem lub obszernymi grupami R

glutaminian i tryptofan

Powstawanie

Porównanie α-helisy i β-kartki

powstaje z dwóch lub większej liczby łańcuchów polipeptydowych, ułożonych obok siebie i stabilizowanych wiązaniami wodorowymi między wiązaniami peptydowymi aminokwasów położonych daleko od siebie

sąsiadujące ze sobą β-nitki są ułożone w stosunku do siebie antyrównolegle albo równolegle (N-końce występują po tej samej stronie

na każdej β-nitce grupy R sąsiadujących aminokwasów wystają w przeciwnych, powyżej i poniżej kartki

W strukturze β-kartki pasma są prawie w pełni rozciągnięte, a wiązania wodorowe są prostopadłe do szkieletu polipeptydowego

W przypadku α-helisy łańcuch polipeptydowy jest skręcony, a wiązania wodorowe przebiegają równolegle do szkieletu

Struktura trzeciorzędowa

Domeny

Oddziaływania stabilizujące

podstawowe funkcjonalne i przestrzenne jednostki strukturalne polipeptydów

rdzeń domeny składa się z kombinacji elementów strukturalnych naddrugorzędowych (motywów)

każda domena ma cechy małego, zwartego białka globularnego, które jest strukturalnie niezależne od innych domen w łańcuchu

Wiązanie disiarczkowe

Oddziaływania hydrofobowe

Jest połączeniem -S-S- utworzonym z grupy (-SH) każdej z dwóch reszt cysteinowych

Dwie cysteiny mogą być oddalone od siebie o wiele aminokwasów, jednak fałdowanie polipeptydów zbliża je do siebie pozwalając na utworzenie wiązania disiarczkowego

Stabilizują one trójwymiarowy kształt cząsteczki białka zapobiegając jego denaturacji w środowisku pozakomórkowych

Białkowa izomeraza disiarczkowa rozszczepia i odtwarza wiązania disiarczkowe podczas fałdowania

Aminokwasy z niepolarnym łańcuchem bocznym umieszczają się we wnętrzu cząsteczki peptydu, gdzie asocjują się z innymi aminokwasami hydrofobowymi

Aminokwasy z polarnymi łańcuchami bocznymi lub obdarzone ładunkiem kierują się na powierzchnie cząsteczki, gdzie wchodzą w kontakt z polarnym rozpuszczalnikiem

Białka umieszczone w środowiskach niepolarnych (lipidy) wykazują odwrotne rozmieszczenie

Wiązania wodorowe

Łańcuchy boczne zawierające atom wodoru połączony z atomami tlenu lub azotu mogą tworzyć wiązania wodorowe z atomami bogatymi w elektrony

Powstawanie wiązań wodorowych pomiędzy grupami polarnymi występującymi na powierzchni białka i cząsteczkami wody, zwiększa rozpuszczalność białka

Interakcje jonowe

Grupy obdarzone ładunkiem ujemnym, takie jak grupa (-COO-) łańcucha bocznego asparaginianu lub glutaminianu mogą oddziaływać z grupami naładowanymi dodatnio np. (-NH3+)

Składanie białka

Podczas fałdowania peptydu tworzą się struktury drugorzędowe w procesie determinowanym przez efekt hydrofobowy

Powstałe małe struktury tworzą się w większe

Dodatkowe zdarzenia stabilizują strukturę drugorzędową oraz inicjują tworzenie struktury trzeciorzędowej.

W ostatnim etapie peptyd osiąga ostatecznie pofałdowanie, funkcjonalną postać

Niektóre biologicznie aktywne białka lub ich fragmenty nie posiadają stabilnej struktury trzeciorzędowej. Są one nazywane białkami inherentnie nieuporządkowanymi

Denaturacja białka

Powoduje ona rozwinięcie i dezorganizację białkowych struktur drugo- i trzeciorzędowych bez hydrolizy wiązań peptydowych

Czynniki denaturujące

ciepło

mocznik

rozpuszczalniki organiczne

mocne kwasy i zasady

detergenty

jony metali ciężkich

W idealnych warunkach denaturacja może być odwracalna, wówczas białko fałduje się ponownie osiągając natywną strukturę

Zdenaturowane białka są często nierozpuszczalne i wytrącają się z roztworu

Rola białek opiekuńczych w fałdowaniu białek

Informacja potrzebna do prawidłowego pofałdowania białka zawarta jest w pierwszorzędowej strukturze polipeptydu

Dla wielu białek fałdowanie jest ułatwiane przez białka opiekuńcze, czemu towarzyszy hydroliza ATP

pełnią ważną funkcję w utrzymaniu białka w postaci niepofałdowanej

Białka opiekuńcze ułatwiają poprawne fałdowanie białka przez związanie z nimi i stabilizowanie wyeksponowanych hydrofobowych regionów w powstających polipeptydach, zapobiegając przedwczesnemu zwijaniu

Istnieją klatkopodobne b. opiekuńcze zwane chaperoninami

Częściowo pofałdowane białko wprowadzane jest do klatki, zakleszcza centralną jamę poprzez oddziaływania hydrofobowe, ulega pofałdowaniu i jest uwalniane

mitochondrialne białko Hsp60

Struktura czwartorzędowa

Ułożenie dwóch lub więcej łańcuchów polipeptydowych

Podjednostki są utrzymywane, dzięki interakcjom niekowalencyjnym

Podjednostki mogą działać niezależnie od siebie albo wspólnie, tak jak w cząsteczce hemoglobiny

Izoformy są białkami o takiej samej funkcji, ale różniącymi się strukturą pierwszorzędową, jeśli białka te są enzymami określa się je mianem izoenzymów

Hierarchia struktury białek
https://zapodaj.net/plik-zJtaBGUqA9