14.03.2020.

Prve velike biomolekule koje su nastale za Zemlji tokom njenog razvoja

(grč. proteos – prvi)

Zajednička karakteristika – svi su polimeri 20 proteinskih aminokiselina

Manji polimeri – peptidi – molarna masa do <105

Da

Veći polimeri – proteini – molarna masa >105

Da

Vrsta amidske veze, pri nastajanju se izdvaja molekul vode –

reakcija dehidracije

Nastaje reakcijom između α-karboksilne grupe jedne ak i

α-amino grupe druge ak

di, tri, tetra-peptid......

Izuzetno niska hemijska reaktivnost –

usled toga vrlo velika stabilnost peptida

i proteina

Hormoni – insulin i glukagon – regulacija nivoa

glukoze u krvi; metabolizam šećera i masti

Kalcitonin i

parathormon –

metabolizam

kalcijuma,

magnezijuma i

fosfata

Oksitocin –

kontrakcije

uterusa

Glutation –

endogeni

antioksidans –

postoji u svim

ćelijama, a

najviše

koncentracije

su u

hepatocitima

Antibiotici, otrovi biljaka

(pečuraka), otrovi životinja

(zmijski, pčelinji)

Četiri nivoa strukture proteina

Primarna

Sekundarna

Tercijarna

Kvatenerna

Određuje vrstu, broj i redosled aminokiselina u nekom

proteinu

Direktno zavisi od informacije koju nosi DNK

Izmene DNK usled mutacije mogu dovesti do sinteze

izmenjenih proteina

Zamena aminokiseline sličnom aminokiselinom se primećuje

tek nakon dugog vremenskog perioda – evolucija

Zamena aminokiseline različitom aminokiselinom (npr.

hidrofobna hidrofilnom) daje nefunkcionalan protein i

moguće bolest

Srpasta anemija –

gen za Hb – na

položaju 6

glutaminska

kiselina se

zamenjuje

valinom

(hidrofilna

zamenjena

hidrofobnom) –

disfunkcionalan

molekul Hb – ne

može da veže O2

Prvi korak je razlaganje proteina – oslobađanje

aminokiselina – hidroliza proteina

Hidroliza – jake kiseline i visoke temperature uz

dodatak enzima po potrebi

Pojedinačne aminokiseline se razdvajaju metodom

hromatografije, a količina se određuje

fotometrijskom reakcijom sa ninhidrinom

Molekule proteina zauzimaju različte oblike u

prostoru

Sekundarna struktura

α-heliks

β-nabrana struktura

Nastaje uvijanjem polipeptidskog

lanca u spiralu – heliks

U prirodi postoji samo uvijanje

udesno

1 navoj = 3,6 aminokiselinskih

ostataka

Stabilnost heliksa ostvaruje se

pomoću vodoničnih veza

Nastaje postavljanjem

polipeptidskih lanaca ili njihovih

delova jednog do drugog, pri čemu

nastaju slojevi (nabori)

Stabilizovana formiranjem

vodoničnih veza

Može da se formira

Unutar jednog polipeptidskog lanca

Između dva lanca

Paralelno – lanci orjentisani u istom

smeru

Antiparalelno – lanci orjentisani u

suprotnom smeru

Određuje konačan izgled proteina u prostoru –

trodimenzionalnu strukturu (3D)

Prema ovoj strukturi ustanovljena je i prva podela proteina na

globularne (oblik lopte) i fibrilarne (oblik niti)

Tercijarna struktura se stabilizuje sledećim interakcijama

Hidrofobne interakcije – između hidrofobnih grupa bočnih nizova

aminokiselina

Vodonične veze

Jonske interakcije

Disulfidna veza – jedina kovalentan veza

Najviši stepen organizacije

Postoji kod složenih proteina koji se sastoje iz više

polipeptidskih lanaca

Naelektrisanje proteina – u vodenim rastvorima su naelektrisani

zahvaljujući polarnim bočnim grupama aminokiselina

Rastvorljivost proteina – ukoliko su rastvorljivi grade koloidne

rastvore – polarne grupe gomilaju se na spoljašnjoj strani

globularne molekule – vodonične veze sa molekulima vode –

nastaje hidratacioni omotač – čini molekulu rastvorljivom i

onemogućava međusobno elektrostatičko privlačenje

Izoelektrična tačka proteina – pH vrednosti pri kojoj je molekula

proteina nenaelektrisana, nerastvorljiva u vodi i nepokretna u

električnom polju – korisna osobina za razdvajanje proteina

izoelektričnim fokusiranjem

Nativna konformacija proteina – jedinstvo strukture, fizičko-

hemijskih osobina i biološke funkcije jednog proteina; samo u

ovom stanju molekula je funkcionalna

Denaturacija proteina – ukoliko iz bilo kog razloga dođe do

promena u strukturi, osobinama i funkciji proteina, odnosno

do gubitka nativne konformacije; raskidaju se veze

(ne peptidske, već one koje održavaju sekundarnu i tercijarnu

strukturu) – najčešće dolazi do smanjena rastvorljivosti

proteina i taloženja

Taloženje može biti reverzibilno i ireverzibilno

Nakon denaturacije molekulu je moguće ponovo

dovesti u prvobitno, funkcionalno stanje

Bitno u procesu izolovanja proteina iz kompleksnih

smeša

Isoljavanje („salting out“) – dodavanjem koncentrovanih

rastvora soli koji će „oduzeti“ vodu od proteina i posledično

taloženje proteina

Taloženje postizanjem pI – podešavanje pH rastvora na

vrednosti izoelektrične tačke – dolazi do gubitka

naelektrisanja molekule – molekula postaje neutralna – gubi

sposobnost interakcija sa molekulima vode i taloži se

Promene koje su trajno narušile nativnu konformaciju

proteina

Dodatak jakih kiselina ili baza – drastične promene menjaju

naelektrisanje grupa u proteinu, raskidanje vodoničnih i jonskih veza,

promene u sekundarnoj i tercijarnoj strukturi i biološkoj funkciji –

primena – uklanjanje proteina iz uzoraka krvne plazme ili seruma (tzv.

deproteinizacija) – trihlorsirćetna kiselina (TCA)

Temperatura – izlaganje umerenim temperaturama (do 40°C) povećava

rastvorljivost; izlaganje proteina visokim temperaturama (iznad 50°C)

dovodi do trajne denaturacije

Joni teških metala – živa ili olovo

dovode do ireverzibilne denaturacije

proteina – mehanizam se zasniva na

vezivanju za SH grupu u ak cistein –

osnov toksičnog delovanja ovih

metala

Organski rastvarači – organski

rastvarači koji se mešaju sa vodom

smanjuju rastvorljivost proteina i

dovode do njihove denaturacije –

etanol, metanol, aceton, acetonitril –

primena u deproteiniziranju bioloških

uzoraka

Mehanički (fizički) uticaji – mešanje ili

mućkanje rastvora proteina može

izazvati denaturaciju proteina

Prema

Tercijarnoj strukturi

Sastavu

Funkciji

Globularni

Fibrilarni

Homoproteini – u svojoj strukturi sadrže samo

aminokiseline

Heteroproteini – u svojoj strukturi pored

aminokiseline sadrže i tzv. prostetičnu grupu

Albumini – rastvorljivi u čistoj destilovanoj vodi; albumin krvne plazme

Globulini – nerastvorljivi u vodi, rastvorljivi u razblaženim rastvorima soli;

velika raznorodna i rasprostranjena grupa proteina

Prolamini – biljni proteini; zrno žitarica i pirinča

Protamini – proteini koji se nalaze u ćelijskim jedrima

Histoni – proteini koji se nalaze u ćelijskim jedrima

Skleroproteini – nerastvorljiva grupa proteina, raznorodna,

rasprostranjena, nalazi se u mnogim tkivima i organima (kosti, koža, nokti,

kosa ...)

Hemoproteini – prostetična grupa je hem

(hemoglobin, mioglobin...)

Metaloproteini – prostetična grupa je jon metala

Glikoproteini – prostetična grupa je gliko ili

oligosaharid

Fosfoproteini – prostetična grupa je fosfatna grupa

Lipoproteini – prostetična grupa je lipid

Nukleoproteini – prostetična grupa je nukleinska

kiselina

Enzimi –

biokatalizatori,

ubrzavaju biohemijske

reakcije

Transportni proteini –

prenose različite

molekule kroz

organizam – npr.

hemoglobin, transferin,

albumin i dr

Kontraktilni proteini – učestvuju u

kontrakciji mišića, aktin i miozin

Strukturni proteini – učestvuju u

izgradnji različitih struktura – kolagen,

keratin, fibroin svile i dr

Proteohormoni – važna grupa peptida

koji učestvuju u hormonskoj regulaciji

svih procesa u organizmu

Receptori – učestvuju u

komunikaciji, prijemu i prenošenju

poruka u i između ćelija

Antitela – važna uloga u

imunosistemu

Faktori rasta – učestvuju

u regulaciji procesa

deobe i diferencijacije

ćelija

Gen-regulatorni proteini –

regulišu aktivnost gena i

njihovu ekspresiju

Toksini – otrovi – štetno

utiču na celokupnu

funkciju ćelije (otrov

zmija, pčela, gljiva...)