Nejvýznamnější biomolekuly Struktura...
7
1 Struktura biomakromolekul Nejvýznamnější biomolekuly z proteiny z nukleové kyseliny z polysacharidy z lipidy ... měli bychom znát stavební kameny života Proteiny z tvořeny aminokyselinami L-α-aminokyselinami COO- H 3 N + H R O OH C H 3 O O - C H 3 O OH N H 2 R O O - N H 3 + R H + Aminokyseliny z 20 základních aminokyselin O NH 2 C H 3 OH alanin (Ala, A) prolin (Pro, P) O NH 2 R OH C α O N H OH Aminokyseliny Peptidická vazba O - N H 3 + CH 3 O O - N H 3 + NH N O O CH 3 N H 3 + NH O - NH N O O H 2 + N-konec C-konec
Transcript of Nejvýznamnější biomolekuly Struktura...
1
Struktura biomakromolekulNejvýznamnější biomolekuly
proteinynukleové kyselinypolysacharidylipidy
... měli bychom znát stavební kameny života
Proteiny
tvořeny aminokyselinami L-α-aminokyselinami
COO-
H3N+
H
R
O
OH
CH3
O
O-
CH3
O
OHNH2
R O
O-
NH3+
R
H+
Aminokyseliny
20 základních aminokyselinO
NH2
CH3OH
alanin (Ala, A)
prolin (Pro, P)
O
NH2
ROHCαO
NH
OH
Aminokyseliny Peptidická vazba
O-
NH3+
CH3
O
O-
NH3+
NH
N
O
O
CH3
NH3+
NHO
-
NH
N
O
OH2+N-konecC-konec
2
Struktura proteinů
primární – sekvence AMK (kovalentní vazba), čteme od N k C koncisekundární – list, šroubovice (vodíkové vazby)terciální – skládání (folding) proteinů (vdWinterakce)kvarterní – komplexy několika podjednotek, komplexy s kofaktory atp.
http://kinemage.biochem.duke.edu/teaching/anatax/index.html
Primární sekvence
>P24941|CDK2_HUMAN Cell division protein kinase 2 - Homo sapiens (Human).
MENFQKVEKIGEGTYGVVYKARNKLTGEVVALKKIRLDTETEGVPSTAIREISLLKELNH PNIVKLLDVIHTENKLYLVFEFLHQDLKKFMDASALTGIPLPLIKSYLFQLLQGLAFCHS HRVLHRDLKPQNLLINTEGAIKLADFGLARAFGVPVRTYTHEVVTLWYRAPEILLGCKYY STAVDIWSLGCIFAEMVTRRALFPGDSEIDQLFRIFRTLGTPDEVVWPGVTSMPDYKPSF PKWARQDFSKVVPPLDEDGRSLLSQMLHYDPNKRISAKAALAHPFFQDVTKPVPHLRL
http://www.expasy.org/
Sekundárnístruktura
šroubovicepásky, list
Sekundární sekvence
http://www.ebi.ac.uk/pdbsum/
Ramachandranův diagram
Ramachandranův diagram ukazuje možnékonformace φ a ψ dihedrálů polypeptidů(pozor G)
±180
Terciální struktura
aby protein mohl vykonávat svou funkci musí se složit (to fold) do určité, často unikátní, 3D struktury skládání (folding) proteinů
– zcela zásadní role nekovalentních interakcí– kolaps hydrofóbního jádra proteinu
skládání
denaturace
3
Skládání proteinů
folding funnel
Experimenty k posouzení struktur proteinů
primární struktura– sekvenace
sekundární struktura– cirkulární dichroismus– predikce z prim. struktury (bioinformatika)
3D struktura– RTG difrakce (X-ray) – www.pdb.org– NMR– kryo-elektronová mikroskopie– predikce
homologní modelováníab initio skládání (ab initio folding) – zatím velmi nespolehlivé
Zobrazení proteinů
sekundárníelementy
přístupnýpovrch
software: pyMOL, VMD
Bioinformatika
Bioinformatics is the application of information technology to the field of molecular biologymladá a dynamicky se rozvíjející disciplína
4
Nukleové kyseliny
tvořeny nukleotidy– nukleová báze– cukr (riboza, deoxyriboza)– fosfátová skupina
Nukleové báze
purinové pyrimidinové
N
N
NH
N
NH2
N
NH
NH
N
NH2
O
N
NH
NH2
O NH
NH
O
O
CH3
NH
NH
O
O
adenin
guanin
cytosin thymin
uracil
5
4
6
N3
N1
2 NH9
8N7 N
1
2
6
N3
5
4
Cukr-fosfátová část
OHO
O
OH
OH
OH
O
POH
OO
OHOH
OH
OH
O
P
2-deoxyriboso-5-phosphate(DNA)
riboso-5-phosphate(RNA)
1´
2´
4´
5´
Nukleotid
NO
O
OHOH
OH
OH
O
P N
NN
NH2
Vznik řetězce NK
NO
O
OHO
O-
O
OH
P N
NN
NH2
NO
O
OHO
O-
O
P
NO
O
OHOH
O-
O
P
N
NH2
O
N
NHN
NH2
O
5´ - konec
3´ - konec
záporný náboj
RNA vs. DNA
Ribonukleová kyselina – RNA– t-RNA, m-RNA, r-RNA ...– riboswitch– ribozym
Deoxyribonukleová kyselina – DNA– tvoří dvoušroubovice– nese genetickou informaci (chromozómy)
5
N
NNH
N NH2 NH
NH
O
O
CH3
Párování bazí
C - G
A - T
N
NH
NH2
O
N
NH NH
N
NH2
O
Řetězce DNA jsou komplementární
5´ - A – G – A – G – G – T – G – C – 3´3´ - T – C – T – C – C – A – C – G – 5´
struktura DNA – 25. 4. 1953 Watson, Crick- původní článek je na konci prezentace
Dvoušroubovice DNA
malý žlábek
velký žlábekcukr-fosfátová páteř
DNA
je známo více struktur DNA – A, B, Z
Další struktury DNA
Holliday junctionQuadruplex
RNA -tvary
t-RNA
A-RNA SRL
Group I IntronHDV ribozyme
6
Klasifikace BP
až 200 kombinací
NO
OHOH
N
NN
NH2
PO
O
O
O
Sugar Edge
Wat
son -
Cric
k E
d ge
Hoogsteen Edge
O
OHOH
PO
O
O
O N
NH
O
O
Sugar Edge
Watson-C
rick Edge
"C - H" Edge
Westhof, Leontis - klasifikace
„Párování“ v RNA
Může se zapojit i fosfát –interakce báze - fosfát
Ribozomzajišťuje proteosyntézu podle m-RNA
30S 50S
NC - 2009
Ribozym
RNA – intenzivně studovaná oblast na KFC – Šponer, Otyepka, Banáš- fch.upol.cz
Riboswitch
7
„Origin of Life“
Urey-Miller experiment (voda, methan, amoniak a vodík)katalytická funkce RNA– „RNA World hypothesis“
Bernalova Biopoesis– Stage 1: The origin of biological monomers– Stage 2: The origin of biological polymers– Stage 3: The evolution from molecules to cell
