1

Proteini

Uvod

� Naziv PROTEINI potiče od Grčke reči proteios, što znači PRVI

� čine osnovu života, ulaze u sastav

svih živih bića

� Hemijski, proteini ili belančevine, su prirodni makromolekuli

� To su poliamidi izgrañeni od aminokiselina

2

Aminokiseline

� U sastav proteina ulaze α-aminokiseline

� Osim najjednostavnije aminokiseline sve

su optički aktivne i imaju L-konfiguraciju

H3N

COO

H

R

OH H

CH2OH

CHO+

-

L-aminokiselina L-glicerinaldehid

S-aminokiselina

Aminokiseline

� R ostatak može biti:

� alifatičan,

� aromatičan,

� heterocikličan.

� R ostaci mogu biti

� polarni ili

nepolarni,

� kiseli ili bazni.

� R ostatak može sadržavati grupe:

� hidroksilnu,

� amino,

� merkapto,

� sulfidnu, itd.

3

Aminokiseline

� Prema broju amino i karboksilnih grupa, aminokiseline se dele na:

� monoamino monokarboksilne

� monoamino dikarboksilne

� diamino monokarboksilne

Aminokiseline

H3N

COO

H

H

+

-

H3N

COO

H

CH3

+

-

H3N

COO

H

CH2

+

-

glicin, Gly, G alanin, Ala, A fenilalanin, Phe, F

esencijalna a.k.

4

Aminokiseline

H3N

COO

H

CH2

OH

+

-

H3N

COO

H

CH2

SH

+

-

H3N

COO

H

CH2

S

H3N

COO

H

CH2

S

+

-

+

-

serin, Ser, S cistin, Cys-Cyscistein, Cys, C

Peptidi

� Peptidi su amidi dobijeni reakcijom amino-grupa i karboksilnih grupa aminokiselina

� Amidna veza, -NHCO-, se ovde zove peptidna veza

� Peptidi se dele na dipeptide, tripeptide ... polipeptide

� Polipeptidi su molekuli sa MM do 10000

� Proteini su molekuli sa MM preko 10000

5

Peptidi

H3N CH

2C

O

NHCH2COO

+ -

Gly-Gly

glicilglicin

dipeptid H3N CH

2C

O

NHCHC

CH3

O

NHCHCOO

CH2C

6H

5

+ -

Gly-Ala-Phe

glicilalanilfenilalanin

tripeptid

Peptidi

C

O

NHCHC

R

O

NHCHCOO

RR

H3NCH

+ -

n

N-kraj C-kraj

N-krajnja aminokiselina C-krajnja aminokiselina

6

Geometrija peptidne veze

NN

N

H O

H O

H O

H

R

HR

H

R

123o114o

123o 114o

121o 125o

110o

0.147 nm

0.153 nm

0.124 nm

0.132 nm

Geometrija peptidne veze

C

C'O

NH

C

C

C'O

NH

Cα

α ..

α

α +

I II

_: ..

:.. ..

C

C'O

NH

Cα

α

δ

δ+_

otežana rotacija zbog delimičnog karaktera dvostruke veze (40%)

7

Geometrija peptidne veze

C

C'O

NH

C

C

C'O

N

H

C

α

α .. αα ..

trans cis

Sinteza peptida

-C6H5CH2OCOCl + H3NCH2COO

C6H5CH2OCO-NHCH2COOH

C6H5CH2OCO-NHCH2COCl

SOCl2

+

benzil-hlorformijat

benziloksikarbonilglicin

hlorid benziloksikarbonilglicina

Benziloksikarbonil metod

8

Sinteza peptida

CH3

CH3

-+ H3NCHCOO

C6H5CH2OCO-NHCH2CO

C6H5CH2OCO -NHCH2COCl

-NHCHCOOH

+

benziloksikarbonilglicilalanin

Sinteza peptida

CH3

CH3

C6H5CH2OCO-NHCH2CO -NHCHCOOHH2,Pd

+ -H3NCH2CO -NHCHCOO + C6H5CH3 + CO2

Gly-Ala

9

Podela proteina

� fibrilarni proteini

� nerastvorni u vodi

� globularni proteini

� rastvorni u vodi ili vodenim rastvorima

baza, kiselina ili soli

� Molekuli fibrilarnih proteina su dugi i postavljeni tako da grade vlakna

� Molekuli globularnih proteina su savijeni u kompaktne jedinice tako da često imaju oblik sfere

� lipofilni delovi su usmereni ka

unutrašnjosti molekula, a hidrofilni ka

spoljašnjosti, tj. vodi

Podela proteina

10

� Fibrilarni proteini služe kao gradivni materijal životinjskih tkiva

� α-keratin – u vlaknu vune, u kosi, u

noktima

� kolagen – u koži govečeta, u žilama i

vezivnom tkivu

� β-keratin ili fibrion – u svili

Podela proteina

� Globularni proteini imaju različite uloge u

održavanju i regulaciji životnih procesa

� funkcije koje zahtevaju pokretljivost i

rastvorljivost

� svi enzimi

� mnogi hormoni – insulin

� antitela

� albumin

� hemoglobin

Podela proteina

11

� U okviru ovih grupa, podela se vrši na osnovu fizičkih svojstava, npr. rastvorljivosti

� albumini – rastvorni u vodi

� globulini – nerastvorni u vodi, rastvorni

u vodenim rastvorima soli

Podela proteina

Denaturacija

� nepovratno taloženje proteina izazvano dejstvom toplote, jakih kiselina ili baza ili drugih agenasa

� pri tome dolazi do narušavanja prirodne strukture proteina – slučajni raspored

12

Prostorno definisanje belančevina

� primarna struktura- aminokiselinski niz -regulisana kovalentnim vezama;

� prostorno definisanje pravilno izgrañenih fragmenata – sekundarna struktura;

� prostorno definisanje jedinstvenih makromolekulskih nizova, uključujući i pravilno i nepravilno izgrañene fragmente – tercijarna struktura;

� prostorno definisanje makromolekulskih sistema, izgrañenih od više nizova meñusobno povezanih u agregate nekovalentnim vezama –kvaternerna struktura.

13

Veze kod proteina

� kovalentne veze

� kovalentne disulfidne veze

� vodonične veze

� Vandervalsove sile

� elektrostatičke jonske veze

Disulfidni most

� Kada se tioli oksidišu pod blagim reakcionim uslovima oni grade disulfide (Br2 ili I2, bazni uslovi)

� Disulfidi se mogu redukovati do tiola (npr. NaBH4)

� Disulfidni most je disulfid koji se dobija oksidacijom 2 molekula cisteina� To je jedina kovalenta

veza koja se gradi izmeñu udaljenih aminokiselina

� Grañenje disulfidnih mostova doprinosi ukupnoj strukturi odreñene belančevine

2RSH RS-SR[O]

disulfidtiol

[H]2RSH

tiol

H3N

COO

H

CH2

SHH

3N

COO

H

CH2

S

H3N

COO

H

CH2

S+

-

+

-

+

-

2

[O]disulfidni

most

cistein

cistin

14

vezivanjem kiseonika dolazi do promene kvaternerne strukture oksihemoglobina u

odnosu na dezoksihemoglobin → alosterija

Hemoglobin

Hemoglobin

hem

Nesupstituisani tetrapirolski makrocikl, bez metala, zove se porfirin,

a hem bez fero jona protoporfirin.

N N

NN

OOH

OHO

FeII NN

N N

OOH

OHO

NH

N

NN

N N

OO

OO

NH

N

O

O

Fe II

protein

Fe III

protein

_

_

_

.

dezoksi oksi

15

Složene belančevine

(konjugovane belančevine ili proteidi)

Podela prema hemijskoj strukturi neproteinskog dela:

� Glikoproteidi

� Lipoproteidi

� Nukleoproteidi

� Fosfoproteidi

� Metaloproteidi

� Hemoproteidi

� Flavoproteidi