2. Aminokwasy i białka

Prof.dr hab. inż. Korneliusz Miksch

Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

Environmental Biotechnology Department

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

Białka  zbudowane  są  z  aminokwasów,  które 

powiązane  są  w  długie  łańcuchy  zwane 

łańcuchami  polipeptydowymi.  Gdy  łączą  się 

dwa  aminokwasy,  otrzymamy  dwupeptyd, 

gdy  trzy  -  trójpeptyd,  gdy  więcej  - 

wielopeptyd.  Peptydy  zawierające  do  10 

reszt 

aminokwasów 

nazywamy 

oligopeptydami, gdy zawierają więcej reszt - 

polipeptydami. 

Peptyd 

powstaje 

przez 

połączenie  grupy  karboksylowej  (-COOH) 

jednego  aminokwasu  z  grupą  aminową  (-

NH

2

)  drugiego  aminokwasu  z  wydzieleniem 

cząsteczki wody.

 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka

     

R

W budowie białek wszystkich organizmów uczestniczy tylko 20 
typowych aminokwasów. W cząsteczce typowego aminokwasu (a-
aminokwasu) wyróżnia się centralnie położony atom węgla a, do 
którego przyłączone są kowalencyjnie: grupy aminowa i 
karboksylowa, atom wodoru oraz łańcuch boczny (R). Łańcuchy 
boczne determinują właściwości fizykochemiczne aminokwasów. 
Podział aminokwasów ze względu na budowę ich łańcucha bocznego 
jest następujący:

AMINOKWASY HYDROFOBOWE 

Alifatyczne 

glicyna, alanina, walina, leucyna,izoleucyna, metionina, 

cysteina i prolina

Aromatyczne 

fenyloalanina, tyrozyna itryptofan

AMINOKWASY HYDROFILOWE (POLARNE)

Pozbawione ładunku  

asparagina, glutamina, seryna i treonina

Obdarzone ładunkiem

zasadowe- lizyna, arginina i histydyna
kwasowe- kwas asparaginowy i kwas glutaminowy
.
U niektórych organizmów występują dodatkowe aminokwasy, które 
nie uczestniczą w budowie białek

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy z łańcuchem węglowym bez grup 

dodatkowych     

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy zawierające pierścień

     

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy zawierające dodatkową grupę aminową

  

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy zawierające grupę karboksylową -COOH

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy zawierające siarkę  

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy z grupą hydroksylową -OH

 

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

R

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

R

Charakterystycznym  wiązaniem,  które  powstaje  przy 
połączeniu  się  dwóch  i  więcej  ze  sobą  aminokwasów 
jest  tzw.  wiązanie  peptydowe  (-NH-CO-).  Po 
utworzeniu  wiązania  peptydowego  między  dwiema 
cząsteczkami  aminokwasów  powstaje  wolna  grupa 
aminowa (-NH

2

) oraz karboksylowa 

(-COOH).  Obie  zatem  mogą  tworzyć  dalsze  wiązanie 
peptydowe 

z 

innymi 

aminokwasami. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

Przykłady oddziaływań pomiędzy łańcuchami bocznymi 
aminokwasów w białkach. Mostki dwusiarczkowe, 
oddziaływania jonowe, wodorowe i hydrofobowe 
zilustrowane są kolejno od lewej do prawej strony 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka     

Zachowanie się polimeru złożonego z elementów 
hydrofilowych w wodzie

 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

Struktura  pierwszorzędowa  -  określa,  w  jaki 
sposób  atomy  w  cząsteczkach  białka  są  z  sobą 
połączone  wiązaniami  kowalencyjnymi,  czyli  jak 
tworzą 

się 

łańcuchy. 

Inaczej 

struktura 

pierwszorzędowa 

określa 

kolejność 

aminokwasów w łańcuchu białkowym. 
Struktura  drugorzędowa  -  określa,  w  jaki 
sposób  utworzone  łańcuchy  są  ułożone  w 
przestrzeni,  czyli  jakie  formy  przestrzenne 
(spirale,  arkusze  albo  kule)  tworzą  one  za 
pomocą  wiązań  wodorowych,  łączących  różne 
łańcuchy lub różne części tego samego łańcucha. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

Struktura 

trzeciorzędowa 

- 

określa 

najbardziej 

korzystne 

uporządkowanie 

przestrzenne poszczególnych części cząsteczki 
białka  z  punktu  widzenia  energetycznego; 
zależy  od  oddziaływań  między  łańcuchami 
bocznymi 

jednej 

lub 

większej 

liczby 

makrocząsteczek. 
Struktura  czwartorzędowa  -  określa  sposób 
przestrzennego powiązania kilku cząsteczek w 
jedną złożoną strukturę białka.

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

Białka zbudowane są z łańcuchów peptydowych w którym 
do co trzeciego atomu węgla jest przyłączony łańcuch 
boczny (R

1

, R

2

, R

3

, R

4

,...). 

Sekwencja aminokwasów może na przykład wyglądać 
następująco:

H

2

N -Tyr-Tre-Wal-Asp-Leu-Gli-Gli-Cys-His- COOH

Struktura pierwszorzędowa

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

Struktura 

"

pofałdowanej 

kartki 

(harmonijki)".

  Taka  struktura  nazywana  jest 

również 

strukturą  beta 

(beta-harmonijka)

.

  To 

pofałdowanie  powstaje  w  wyniku  ściągnięcia 
łańcuchów  peptydowych,  przez  co  zmienia  się 
geometria wiązania peptydowego aminokwasu z 
płaskiej  na  pofałdowaną.  Uzyskuje  się    wtedy 
bardziej  korzystną  strukturę  do  rozmieszczenia 
małych  lub  średnich  łańcuchów  bocznych.

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

Struktura 

pofałdowana 

jest 

korzystna  dla  białek  w  których 
łańcuchy  boczne  są  małe.  Gdy 
łańcuchy  boczne  są  bardzo 
duże, 

wówczas 

najlepsze 

rozmiesz-czenie 

zapewnia 

struktura  innego  rodzaju,  w 
której  każdy  łańcuch  jest 
zwinięty 

i 

tworzy 

helisę 

(struktura alfa).

 Łańcuch pepty-

dowy  jest  tu  spiralnie  owinięty 
wokół  hipotetycznego  walca  z 
taką  gęstością  zwojów,  aby 
grupy  -C=O  i  -N-H  zwojów 
sąsiadujących ze sobą znalazły 
się  w  odległości  odpowiedniej 
do 

utworzenia 

wiązań 

wodorowych. 

http://kbs.ise.polsl.pl

Environmental Biotechnology Department, SUT

Aminokwasy i białka   (struktura białek)  

 

Trzecio- i czwartorzędowa struktura białka