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