Peptydy i białaka - rola biologiczna, struktura, budowa.
Białko
Wielkocząsteczkowy peptyd posiadający ponad 100 aminokwasów i masę czasteczkową większą niż 10kDa.
Białka zbudowane są ze stałego zestawu 20 aminokwasów w pozycji L (wyjątek: glicyna-brak izomerii optycznej), połaczonych ze soba wiązaniem peptydowym.
Łańcuch polipeptydowy , z którego są złożone jest zbudowany z regularnei powtarzających się fragmentów (CO-NH) tworzacych lańcuch główny, oraz fragmentów zmiennych (grup R aminokwasów).
Wiązanie peptydowe
Jest to wiazanie powstałe w wyniku połączenia atomu wegla gr. karboksylowej jednego aminokwasu z atomem azotu gr. aminowej drugiego aminokwasu, przy jednoczesnym wydzieleniu cząsteczki H2O.
Cechy:
Kowalencyjne
Sztywne i płaskie (atomy nie mogą ulegać rotacjom między nim)
Atom wodoru jest w pozycji trans w stosunku do atomu tlenu
Charakter pośredni między wiązaniem pojedyńczym a podwójnym
Struktura białaka:
I rzędowa: jest to kolejność ułozenia aminokwasów w łańcuchu
II rzędowa: struktura przestrzenna mówiaca o położnieniu aminokwasów wzgledem siebie. Wyróżniamy 2 struktury przestrzenne:
α-helisa: W białkach zawsze prawoskretna, stabilizowana wiązaniami wodorowymi pomiedzy grupą CO i NH (tlen z grupy CO łaczy się z wodorem grupy NH wysunietym/połozonym dalej o 4 reszty aminokwasowe). Destabilizację powodują prolina, glutamina, aparganian, histydyna, lizyna. Udział tej struktury jest bardzo różny w budowie różnych białek: α-kretynina - 100%, hemoglobina - 80%, lizozym - 25%, kolagen - 0%.
β-harmonijka: Rozciagnięta prawie całkowicie w kierunku osiowym. Odległości miedzy aminokwasami są 2-3 razy większe niż w α-helisie. Stabilizowana wiazaniami wodorowymi. Może powstawać w obrebie jednego łańcucha, dzięki zagieciom lańcucha (w zagieciach najczęściej występują glicyna i prolina). Taką strukturę posiadają: β-keratynina, fibrolina jedwabiu.
III rzędowa: Okresla najbardziej korzystne upakowanie cząsteczki z punktu enargetycznego cząsteczki. Zależy od oddziaływań pomiedzy łancuchami bocznymi jednej lub większej ilosci makrocząsteczek. Stabilizowana mostkami disiarczkowymi powstałymi w wyniku utleniania cysteiny (powstawania cystyny). Pozostałe wiazania niekowalencyjne stabilizują: wiazania wodorowe, interakcje hydrofobowe pomiedzy niepolarnym łańcuchami obojetnymi aminokwasów obojetnych, interakcje/wiazania elektrostatycne.
IV rzędowa: Określa sposób połącznieia kilku cząsteczek/łancuchów w jedną złożona strukturę białka.
Denaturacja białka:
Zniszczenie struktur białka z zachowaniem struktury I rzędowej. Istotą tego procesu jest zniszczenie wiązań niskoenergrtycznych. Denaturację powodują:
temperatura
rozpuszczlniki organiczne
kwasy i zasady
cząsteczki mocznika
jony Hg i Pb
Klasyfikacja białek:
Ze względu na budowę |
|
Proteiny (białka proste) |
Proteidy (złożone) |
|
|
Ze względu na funkcję
kataliza enzymatyczna (enzymy)
transport i magazynowanie (hemoglobina, mioglobina)
ochrona immunologiczna (globuliny, interferon)
reakcje hormonalne (hormony np. insulina)
regulacja genowa (histony, białaka receptorowe)
skurcz mięsni (aktyna, miozyna)
Ze względu na kształt
Białka fibrylarne (nierozpuszczalne w wodzie, długość > szerokość więcej niż 10 razy, wystepuja jako składniki tkanki łacznej (kolagen, elastyna, keratyna))
Białka globularne (stosunek długości do szerokości mniejszy niż 10, rozpuszczlne w wodzie/osoczu (albuminy, globuliny))
Elektroforeza:
Rozdzał białek na róźnego rodaju podłoża w buforze o pH zasadowym. Większość białek jest anionami i wedruje w kierunku anody. W wyniku elektroforezy otrzymujemy 5 frakcji białek:
Albuminy (odpowiadają za ciśnienie onkotyczne; są nieswoistym trznsporterem bilirubiny, wapnia, magnezu, kwasów tłuszczowych; buforują zmiany pH)
Globuliny α, β, γ (enzymy I glikoproteiny)
Fibrynogen (nie ma go w elektroforezie surowicy (surowica= osocze - fibrynogen), odpowiada za krzepniecie krwi, jest bialkiem ostrej fazy)
Białka ostrej fazy
Grupa białek syntezowanych w wątrobie podczas przebiegu marwicy, stanów zapalnych, nowotworów, chorób zakaźnych. Są one częścia niespecyficznej odpowiedzi immunologicznej.
Mediatory: Il-6, TNF-α, interferony ---> wątroba ---> białka ostrej fazy ---> Leukocytoza, wzrost ACTH, wzrost glikokortykoidów, wzrost steżenia białek dopełniacza.
Białka ostrej fazy |
|
Dodatnie (ich stężenie wzrasta) |
Ujemne (ich stęzenie maleje) |
|
|
Immunoglobuliny:
Białka wytwarzane w odpowiedzi na wprowadzony do organizmu antygen (obca substancja wielkocząsteczkowa). Są one syntezowane w limfocytach B.
Budowa:
2 łańcuchy lekkie połączone mostkami disiarczkowymi z 2 łańcuchami ciezkimi. Na łańcuchach wyróżniamy 3 obszary: zmienny “V”, łącznikowy “J”, stały “C”. Część V odpowiedzialna jest za tworzenie kompleksów z antygenami. Część C natomiast za procesy efektorowe (np. przyłączanie do powierzchni komórek, wiazanie białek dopełniacza). Miejsce J łączy monomery w penta lub dimery.
Wyróżniamy 2 typy łańcuchów lekkiech:
kappa (ϰ)
lambda (λ)
Oraz 5 typów łancuchów ciezkich, które decyduja o klasie immunoglobuliny:
G - gamma (γ): stanowią 75% wszytskich immunoglobulin. Są komponentą nabytej odpowiedzi humoralnej. Mogą przenikać przez łożysko (wyjątek IgG2)
A - alfa (α): 15% immunoglobulin, wydzielane w postaci dimerów. Występują na powierzcni błon komórkowych. Są głównymi immunoglobulinami łez, śliny i mleka
M - mikro (μ): 5-10 %, budowa pentameru, posiadają 10 miejsc wiążących antygen, są produkowane w pierwotnej odpowiedzi immunologicznej.
E - epsylon (ε): Stężenie tej immunoglobuliny jest najniższe. Bazofile I komórki tuczne rozpoznają kompleksy IgE-antygen uruchamiając reakcje alergiczną.
D - delta (δ): Najmniej poznana klasa. Jej znaczny odstetek wystepuje na błonie dojrzałych limfocytów B.
Nadmierna produkcja immunoglobulin to hiperglobulinemia, która może być poliklonalna (infekcje bakteryjne, wirusowe) lub monoklonalna (szpiczak mnogi, makroglobulinemia Waldenstroma)
Glutation:
Tripeptyd (kw.Glu-Cys-Gly) w którym N-końcowy kwas glutaminowy wiąże się z cysteiną wiązaniem γ peptydylowym, a nie α. Pełni on funkcję:
Przenośnika elektronów
Chroni krwinki czerwone przed uszkodzeniem tlenowym
Koenzym reduktazy askorbinianowej
Bierze udział w tworzeniu mostków disiarczkowych
Inaktywuje deaktywowane grupy tiolowe
Detoksykuje poprzez wiazanie się z toksycznymi metabolitami
Rozkład nadtlenków poprzez peroksydaze glutationową (zmiatacz wolnych rodników)