Peptydy i białka

1. Peptydy i białka Biofizyka makrocząsteczek c.d.

2. Mapa konformacyjna wg. Ramachandrana (1963) Legenda: Regin dozwolony Prawoskrętny helix Antyrównoległa struktura  Równoległa struktura  Potrójny helix kolagenu Lewoskrętny helix Wartości N Równoległa i antyrównoległa struktura  Pierścień zawierający 5 aminokwasów Lewo-skrętny   - helix Podwójna taśma Prawoskrętny  - helix Podwójna taśma Zamknięty pierścień

3. Mapa konformacyjna wg. Ramachandrana c.d. Obszary „całkowicie dopuszczalne” – 7,5% Obszary „częściowo dopuszczalne” - 22,5% Mapy konformacyjne Ramachandrana umożliwiają wyjaśnienie struktur białek, nie będąc jednak pomocnymi przy ich przewidywaniu

4. Metody stosowane obecnie przy ustalaniu konformacji polipeptydów rentgenografia

5. Metody stosowane obecnie przy ustalaniu konformacji polipeptydów rentgenografia spektroskopia w podczerwieni

6. Metody stosowane obecnie przy ustalaniu konformacji polipeptydów rentgenografia spektroskopia w podczerwieni pomiary aktywności optycznej

7. Metody stosowane obecnie przy ustalaniu konformacji polipeptydów rentgenografia spektroskopia w podczerwieni pomiary aktywności optycznej pomiary efektu hiperchromowego

8. Metody stosowane obecnie przy ustalaniu konformacji polipeptydów pomiary wymiany izotopowej, lepkości, rozpro-szenia światła, momentów dipolowych i in. rentgenografia spektroskopia w podczerwieni pomiary aktywności optycznej pomiary efektu hiperchromowego

9. Założenia pomocne przy ustalaniu przewidywanej konformacji polipeptydów Struktura -helix powstaje przy długich łańcuchach peptydowych

10. Założenia pomocne przy ustalaniu przewidywanej konformacji polipeptydów Struktura -helix powstaje przy długich łańcuchach peptydowych Struktura  jest charakterystyczna dla krótkich peptydów

11. Założenia pomocne przy ustalaniu przewidywanej konformacji polipeptydów Struktura -helix powstaje przy długich łańcuchach peptydowych Struktura  jest charakterystyczna dla krótkich peptydów Prolina i hydroksyprolina mają tylko jeden kąt rotacji

12. Założenia pomocne przy ustalaniu przewidywanej konformacji polipeptydów Struktura -helix powstaje przy długich łańcuchach peptydowych Struktura  jest charakterystyczna dla krótkich peptydów Struktury helikalne powstają z udziałem aminokwasów o krótkich podstwnikach Prolina i hydroksyprolina mają tylko jeden kąt rotacji

13. Założenia pomocne przy ustalaniu przewidywanej konformacji polipeptydów Struktura -helix powstaje przy długich łańcuchach peptydowych Struktura  jest charakterystyczna dla krótkich peptydów Obecność przy węglu  atomów O lub S uniemożliwia powstawanie heliksów Struktury helikalne powstają z udziałem aminokwasów o krótkich podstwnikach Prolina i hydroksyprolina mają tylko jeden kąt rotacji

14. Podział aminokwasów ze względu na skłonność do tworzenia określonych konformacji łańcuchów peptydowych • Aminokwasy tworzące -heliksy: Ala, Glu, Leu, Lys, Met, Tyr • Aminokwasy obojętne: Gly • Aminokwasy nie tworzące heliksów: - z przyczyn sterycznych: Val, Ileu - z innych przyczyn: Ser, Thr, Pro, Hypro i in.

15. PRZEWIDYWANA OBSERWOWANA Zgodność przewidywanej konformacji polipeptydów z konformacją rzeczywistą Struktura -  Struktura -  Struktura -  Struktura - 

16. Konformacje białek

17. Przewidywanie konformacji białka sprowadza się do określenia obszarów uporządkowanych i nieuporządkowanych, a następnie takiego wyboru wzajemnych ich położeń, aby dawały minimalną energię cząsteczki

18. Jedną z podstawowychmetod badania struktury białek jest analiza statystyczna, w której punkt odniesienia stanowi sekwencja aminokwasów w łańcuchach peptydowych o znanej konformacji

19. Podział białek ze względu na ich strukturę przestrzenną • Fibrylarne,

20. Podział białek ze względu na ich strukturę przestrzenną • Fibrylarne, • Globularne

21. Funkcje biologiczne białek fibrylarnych • Strukturalne, • Ochraniające (w błonach komórkowych), • Enzymatyczne (kurczliwe białka mięśni)

22. Podstawowe konformacje występujące w białkach fibrylarnych •  - heliks, • Struktura - , • Struktura - -cross, • Struktura kolagenu

23. Konformacja  - heliks w białkach fibrylarnych, Występuje we wszystkich białkach typu -keratyn (tj białkach wełny, włosów, rogów, kopyt, paznokci, pazurów, piór)

24. Konformacja  - heliks w białkach fibrylarnych, Występuje we wszystkich białkach typu -keratyn (tj białkach wełny, włosów, rogów, kopyt, paznokci, pazurów, piór) Organizacja Protofibryle (3 prawoskrętne heliksy zwinięte w lewoskrętne zwoje)

25. Konformacja  - heliks w białkach fibrylarnych, Występuje we wszystkich białkach typu -keratyn (tj białkach wełny, włosów, rogów, kopyt, paznokci, pazurów, piór) Organizacja Protofibryle (3 prawoskrętne heliksy zwinięte w lewoskrętne zwoje) Mikrofibryle (produkty agregacji protofibryli o średnicy 8 nm)

26. Konformacja  - heliks w białkach fibrylarnych, Występuje we wszystkich białkach typu -keratyn (tj białkach wełny, włosów, rogów, kopyt, paznokci, pazurów, piór) Organizacja Protofibryle (3 prawoskrętne heliksy zwinięte w lewoskrętne zwoje) Mikrofibryle (produkty agregacji protofibryli o średnicy 8 nm) Makrofibryle (nieregularne włókna o średnicy 10 nm)

27. Struktura filamentówbiałek typu keratyny

28. Konformacja -  w białkach fibrylarnych, Występuje w -keratynie i fibroinie jedwabiu

29. Konformacja -  w białkach fibrylarnych, Występuje w -keratynie i fibroinie jedwabiu W białku wytwarzanym przez muchę Chrysopa flava występuje struktura -cross

30. Konformacja -  w białkach fibrylarnych, Występuje w -keratynie i fibroinie jedwabiu W białku wytwarzanym przez muchę Chrysopa flava występuje struktura -cross Tworzy płaskie wielowarstwowe układy

31. Konformacja -  w białkach fibrylarnych, Występuje w -keratynie i fibroinie jedwabiu W białku wytwarzanym przez muchę Chrysopa flava występuje struktura -cross Tworzy płaskie wielowarstwowe układy Zbudowane są przede wszystkim z seryny, glicyny i alaniny występujących w sekwencji Ser-Gly-Ala-Gly

32. Konforma-cja -  w fibroinie jedwabiu Rozmiar reszty Rozmiar reszty

33. Konformacja kolagenu Organizacja Potrójny prawoskrętny heliks o masie 300 kDa, średnicy 1,5 nm i długości 280 nm

34. Konformacja kolagenu Organizacja Potrójny prawoskrętny heliks o masie 300 kDa, średnicy 1,5 nm i długości 280 nm Agregacja Włókna kolagenowe o średnicy 500 nm

35. Konformacja kolagenu c.d.

36. Funkcje biologiczne białek globularnych • Enzymatyczne, • Regulacja przepuszczalności błon komórkowych, • Udział w mechanizmach odporności, • Udział w krzepnięcie krwi, • Udział w przenoszenie energii itp.

37. Podstawową cechą białek globularnych jest ich różnorodność Pomimo pewnych prawidłowości – każde z białek fibrylarnych o ustalonej dotychczas strukturze, charakteryzuje się nieco inną konformacją przestrzenna

38. Różnorodność konformacji białek globularnych Miohemoerytryna Prealbumina Kinaza pirogronianowa, domena 1 Białko obronne tytoniu Immunoglobulina, domena V2 Heksokinaza, domena 2 (a) Dominuje -helix (b) Dominuje struktura -  (b) Konformacje mieszane

39. Wspólne cechy struktur białek globularnych Występują w postaci oddzielonych od siebie w przybliżeniu kulistych cząsteczek

40. Wspólne cechy struktur białek globularnych Występują w postaci oddzielonych od siebie w przybliżeniu kulistych cząsteczek Najczęściej występujące konformacje helikalne to -helix, mający jednak tendencje do odkształceń od formy typowej, np. w lizozymie czy karboksypeptydazie

41. Wspólne cechy struktur białek globularnych Występują w postaci oddzielonych od siebie w przybliżeniu kulistych cząsteczek Łańcuchy polipeptydowe zawierają fragmenty uporządkowane w postaci -helix lub struktury- oraz nieuporządkowane – przyjmujące postać kłębka statystycznego Najczęściej występujące konformacje helikalne to -helix, mający jednak tendencje do odkształceń od formy typowej, np. w lizozymie czy karboksypeptydazie

42. Wspólne cechy struktur białek globularnych Występują w postaci oddzielonych od siebie w przybliżeniu kulistych cząsteczek Łańcuchy polipeptydowe zawierają fragmenty uporządkowane w postaci -helix lub struktury- oraz nieuporządkowane – przyjmujące postać kłębka statystycznego Najczęściej występujące konformacje helikalne to -helix, mający jednak tendencje do odkształceń od formy typowej, np. w lizozymie czy karboksypeptydazie Typową strukturą- zdaje się być forma antyrównoległa, stwierdzona m.in. w lizozymie, rybonukleazie, papainie i dehydrogenazie mleczanowej

43. Białka globularne wykazują organizację przestrzenną cząsteczek na poziomie struktury trzecio- i czwartorzędowej

44. Pierwsze białka globularne o ustalonej strukturze trzeciorzędowej • Mioglobina (1964)

45. Pierwsze białka globularne o ustalonej strukturze trzeciorzędowej • Mioglobina (1964) • Lizozym (1965)

46. Konformacja cząsteczki mioglobiny (wg R.E. Dickerson 1964) Aminokwas C-końcowy Aminokwas N-końcowy

47. Strukturę trzeciorzędową białek określa się tylko w oparciu o wyniki badań rentgenograficznych

48. Oddziaływania determinujące strukturę trzeciorzędową elektrostatyczne

49. Oddziaływania determinujące strukturę trzeciorzędową elektrostatyczne wodorowe

50. Oddziaływania determinujące strukturę trzeciorzędową elektrostatyczne wodorowe kowalencyjne (mostki S-S)