Διαλέξεις Χημείας -2014

Αγγελική Μαγκλάρα, PhD Εργαστήριο Κλινικής Χημείας Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων

1. Κατάταξη 2. Λειτουργίες

1. Πεπτιδικές ορμόνες

3. Πεπτιδικός δεσμός

1. Χαρακτηριστικά

2. Cis και trans ισομερή

3. Ramachandran plot

4. Δισουλφιδικός δεσμός

Ολιγοπεπτίδια: 2-20 αμινοξέα Ασπαρτάμη: διπεπτίδιο

Γλουταθειόνη: τριπεπτίδιο

Λακτοτριπεπτίδια: γάλα

Ωκυτοκίνη: εννεαπεπτίδιο

Πολυπεπτίδια: 20-50

αμινοξέα Γλυκαγόνο: 29 αμινοξέα

Methyl L-α-aspartyl-L-phenylalaninate

γ-L-Glutamyl-L-cysteinylglycine

Πεπτιδικές ορμόνες (~50)

Νευροπεπτίδια Είδος νευροδιαβιβαστών ~100 στα θηλαστικά Παραγωγή και έκκριση από υποθάλαμο Εγκεφαλικές λειτουργίες

Αγγειοσυστολή Ενδοθηλίνες (3 πεπτίδια, 21 αμονοξέα)

▪ Ισχυρή αγγειοσυσπαστική και μέτρια αγγειοδιασταλτική δράση

Παράγωγα αμινοξέων

Στεροειδείς ορμόνες Παράγωγα αμινοξέων

Σχηματισμός πεπτιδικού δεσμού

Πεπτιδικός δεσμός

Oλιγοπεπτίδιο

Ν-τελικό άκρο C-τελικό άκρο

Ομοιοπολικός δεσμός

Η υδρόλυσή του είναι πολύ αργή.

Διασπάται από ένζυμα.

Έχει μερικό χαρακτήρα διπλού δεσμού. επίπεδη γεωμετρία

άκαμπτος

συνήθως στην trans ισομορφή

Σταθεροποιείται µε συντονισµό δύο µεσοµερικών µορφών C – N δεσµός έχει 40% χαρακτήρα διπλού δεσµού και ο C=O

40% χαρακτήρα απλού δεσµού -NH δεν πρωτονιώνεται ανεξαρτήτως pH ο C – N δεσµός δεν περιστρέφεται και είναι πολύ σταθερός τα 4 άτοµα του πεπτιδικού δεσµού και οι δυο α άνθρακες

βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Ο πεπτιδικός δεσμός έχει trans διάταξη- διαδοχικά Cα άτομα βρίσκονται εκατέρωθεν του δεσμού- λόγω στερεοχημικής παρεμπόδισης μεταξύ διαδοχικών πλευρικών ομάδων.

Cα

Cα

Cα Cα

Cα

Cα

Cα Cα

Tα ισομερή είναι σχεδόν ίσα ενεργειακά και απαντούν σε αναλογία 3:1 Ο ισομερισμός καταλύεται από ειδικά ένζυμα (peptidylprolyl isomerase)

Ο C-N δεσμός δεν περιστρέφεται.

Oι δεσμοί Ν-Cα και Cα-C μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα γύρω από τις γωνίες φ και ψ

Ινσουλίνη βοός πρώτη πρωτείνη που αλληλουχήθηκε (F. Sanger, 1953)

1. Κατάταξη 2. Δομή πρωτεϊνών

1. Δευτεροταγής

1. α-έλικα

2. β-πτυχωτή επιφάνεια

2. Τριτοταγής

3. Τεταρτοταγής

3. Μετουσίωση

Ρύθμιση

Δομή

Κίνηση Κατάλυση

Μεταφορά

Σηματοδό- τηση

Πρωτεΐνες

Βιολογική δράση

Σύσταση Απλές: κατά την υδρόλυσή τους σχηματίζουν αμινοξέα (π.χ.

αλβουμίνη) Συζευγμένες: αμινοξέα+ υδατάνθρακες/λίπη/νουκλεϊκά οξέα

Δομή μορίου Ινώδεις: σκληρές στην υφή και αδιάλυτες στο νερό (π.χ.

κολλαγόνο, ελαστίνη, κερατίνη) ▪ συνήθως δομικές (στήριξη, σχήμα, προστασία) ▪ Κυρίως έχουν έναν τύπο 2γους δομής

Σφαιρικές: περιελιγμένες,συμπαγή δομή, υδατοδιαλυτές (π.χ. αλβουμίνη, αιμοσφαιρινη, ανοσοσφαιρίνες) ▪ Σχήμα απαραίτητο για λειτουργία (τα περισσότερα ένζυμα και

ρυθμιστικές πρωτεΐνες) ▪ Περιέχουν διάφορους τύπους 2γους δομής

Αναδίπλωση πολυπεπτιδικής

αλυσίδας

Διάταξη τμημάτων της πολυπεπτιδικής

αλυσίδας

Διάταξη των πολυπεπτιδικών

υπομονάδων στο χώρο

Αμινοξική αλληλουχία

Διευθέτηση γειτονικών αμινοξέων σε περιοδικά, επαναλαμβανόμενα μοτίβα.

Οφείλεται σε δεσμούς Η. • Δομή α-έλικας (α-helix)

• Δομή β-πτυχωτής επιφάνειας (β-pleated sheet)

• Δομή τυχαίας σπείρας (random coil)

• Tριπλή έλικα του κολλαγόνου

Επίπεδη γεωμετρία του πεπτιδικού δεσμού.

Βήμα της έλικας 5.4 Å (3.6 αμινοξέα).

Δεσμοί Η παράλληλοι στον επιμήκη άξονα της έλικας.

Οι πλάγιες αλυσίδες –R προς το εξωτερικό του κυλίνδρου της έλικας .

Η πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι δεξιόστροφη.

Διμερή τύπου Ι και ΙΙ κερατίνης.

Πολλά διμερή μαζί σχηματίζουν το πρωτονημάτιο.

Διμερισμός πρωτονηματίων πρωτοϊνίδια.

Τα πρωτοϊνίδια σχηματίζουν τετραμερή τα μικροϊνίδια.

Τα μικροϊνίδια συνδέονται προς σχηματισμό μακροϊνιδίων.

διμερές α-έλικας

πρωτοϊνίδιο

μικροϊνίδιο

μακροϊνίδιο

τρίχα

κύτταρα

πρωτονημάτιο

Πρωτεΐνη με δομές β-πτυχωτής επιφάνειας

•Δεσμοί Η κάθετοι στον άξονα της αλυσίδας •Αλυσίδα πλήρως εκτεταμένη

αντιπαράλληλη

Παράγεται από το μεταξοσκώληκα.

Iνώδης πρωτεΐνη, αδιάλυτη στο νερό.

Δομή αντιπαράλληλης β-πτυχωτής επιφάνειας.

Χαρακτηριστική σύσταση αμινοξέωνιδιότητες μεταξιού (αντοχή σε εφελκυσμό)

πρωτοταγής δομή φιβροΐνης

Κύρια δομική πρωτεΐνη του συνδετικού ιστού

Χαρακτηριστικά δομής: αριστερόστροφη α-αλυσίδα

(έλικα) ▪ 3 αμινοξέα/στροφή ▪ Gly το τρίτο αμινοξύ ▪ Pro και hydroxy-pro πολύ

άφθονα ▪ Hydroxy-lys

τροποκολλαγόνο (τριπλή έλικα )

μικροινίδια κολλαγόνου ίνες κολλαγόνου

αμινοξική

αλληλουχία

ίνα

μικροινίδιο

τροποκολλαγόνο

τριπλή έλικα

α-αλυσίδα

Αναδίπλωση (folding) αλυσίδας στο χώρο.

Λόγω των δεσμών μεταξύ των πλευρικών ομάδων R. Δεσμοί Η Δεσμοί Van der Waals Ομοιοπολικοί δεσμοί Ιοντικοί δεσμοί

Σφαιρικές πρωτεΐνες. υδρόφοβα αμινοξέα στο εσωτερικό μεγιστοποίηση δεσμών Η

Δομή σημαντική για τη λειτουργία Ένζυμα Ρυθμιστικές πρωτεΐνες

8 α-έλικες που συνδέονται μεταξύ τους με τυχαία σπειράματα.

Πολικές πλάγιες αλυσίδες των αμινοξέων Glu, Asp, Asn, Gln, Arg είναι στην επιφάνεια του μορίου.

Μη-πολικές, υδρόφοβες πλάγιες αλυσίδες των αμινοξέων Leu, Val, Met, Phe στο εσωτερικό του μορίου (εξαίρεση δύο His).

α-έλικα

Τρισδιάστατη δομή πρωτεϊνών που αποτελούνται από πολλαπλές υπομονάδες.

Αιμοσφαιρίνη 2 α και 2 β υπομονάδες

1 ομάδα αίμης/υπομονάδα4 μόρια Ο2

Απώλεια 2γους και 3γους δομής απώλεια βιολογικής λειτουργίας

Παράγοντες Ακραίες τιμές pH και θερμοκρασίας

Απορρυπαντικά (SDS)

Οργανικοί διαλύτες: ακετόνη, αιθέρας,

αλκοόλες

Μηχανική επεξεργασία

Συγκεντρώσεις 6-8Μ ουρίας ή 4-8Μ

υδροχλωρικής γουανιδίνης

αποδιάταξη

μετουσίωση