Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
//-->.pos {position:absolute; z-index: 0; left: 0px; top: 0px;}Denaturacja białek– zniszczenie struktur powyżej I. Denaturacja zachodzi pod wpływem różnych czynników:1. Pod wpływem czynników zrywających mostki wodorowe (wysoka temperatura, stężone kwasy i zasady, mocznik, guanidyna).2. Pod wpływem metali ciężkich (zrywanie mostków dwusiarczkowych), rozpuszczalników organicznych (zniszczenie interakcji hydrofobowej)3. Pod wpływem promieni UV (utleniające działanie wolnych rodników).Denaturacja to proces nieodwracalny. Towarzyszą jej zmiany właściwości fizykochemicznych białka. Przez zniszczenie struktur II – IV nie dochodzido zmiany masy cząsteczkowej białka.Kwas trójchlorowy (TCA) czy kw. nadchlorowy (PCA) są czynnikami denaturacyjno – koagulacyjnymi. Używane są do usuwania białka z materiałubiologicznego (tzw. proces odbiałczania).W biologii molekularnejrenaturacjąnazywamy proces odwrotny do denaturacji. Polega na przywracaniu II- i III-rzędowej budowy prostych białek,poprzez powolne powracanie do warunków przed denaturacją (np. ochładzania) i dotyczy wielu małych cząsteczek białek. Renaturacja stanowi dowódna to,żecała informacja o budowie białka (II- i III-rzędowa) jest zawarta w sekwencji aminokwasów, która nie ulega zmianie podczas denaturacji.Struktura IV rzędowa nie jest podczas tego procesu odtwarzana.Proinsulina(81 aminokwasów) to peptyd, nieaktywny prekursor insuliny. Proinsulina powstaje w trzustce, w komórkachβwysepek Langerhansa.Preproinsulina(104 aa.) zawiera fragment sygnałowy złożony z 23 aminokwasów, który w siateczceśródplazmatycznejpod wpływemodpowiedniego enzymu proteazy zostaje odcięty i w ten sposób powstaje proinsulina.Proinsulina składa się z 81 aminokwasów. Łańcuch proinsuliny przyjmuje charakterystyczną konformację z mostkami dwusiarczkowymi (międzycysteinami 7-7 i 20-19) łączącymi łańcuchy A i B (dodatkowo w łańcuchu A mostek między cysteinami w pozycji 6 i 11). Podczas wydzielaniainsuliny w komórkachβ35 aminokwasowy fragment - peptyd C - jest odcinany i powstaje właściwy hormon. Najpierw endopeptydaza 1 przerywapołączenie peptydu C z łańcuchem B, potem endopeptydaza 2 powoduje przerwanie połączenia pomiędzy peptydem C a łańcuchem A.Struktura spinki do włosów(zakrętβ)to element struktury drugorzędowej łańcucha polipeptydowego zapewniający zmianę – odwrócenie kierunkuw jego przebiegu. Ma postać ciasnej pętli, w której powstaje wiązanie wodorowe między grupą-CO-resztyni grupą-NH-resztyn+3.Zwroty betaczęsto łączą antyrównoległe nici beta, dlatego też je tak nazwano. Najczęściej w obrębieβzakrętu występują glicyna (dosyć giętka i może służyć jakoruchomy zawias między regionami łańcucha) i prolina.Struktury te niezbędne są do zwinięcia łańcucha w formę kulistą.Struktury białek:•I rzędowa struktura– sekwencja aminokwasów. Zdeterminowana genetycznie i formowana jest w procesie translacji. Warunkowana przezwiązania peptydowe (kowalencyjne).•II rzędowa struktura– lokalne uorganizowanie w przestrzeni łańcucha peptydowego bez uwzględniania łańcuchów bocznych resztaminokwasowych. Jest uwarunkowana płaskością wiązania peptydowego oraz wiązaniami wodorowymi głównie między grupami karbonylowymi iaminowymi łańcucha polipeptydowego. Wyróżniamy:−α–helisę−β–kartkę−γ–helisę−zakrętβα–helisa– kształt wydrążonego cylindra i stanowi łańcuch polipeptydowy płaszczyznowo nawijający się na hipotetyczny walec w sposóbzapewniający maksymalne utworzenie wewnątrzłańcuchowych wiązań wodorowych. Na jeden skok spirali przypada 3,6 aminokwasów. Każdenastępne wiązanie peptydowe ustawione jest o 0,15 nm wyżej (jeden skok spirali to 0,54 nm). Struktura ta powoduje asymetrię cząsteczki, skręcapromień spolaryzowanegoświatław prawo. Im dłuższa helisa tym większy kąt skręcenia. Pomiędzy grupami CO i NH w sąsiadujących skrętachtworzą się wiązania mostków wodorowych, równoległe do osi długiej cząsteczki. Powoduje tościśnięciespirali i większy stopień upakowaniaposzczególnych skrętów. Łańcuchy boczne aminokwasów skierowane są od osi spirali na zewnątrz, oddziałując ze sobą lub z otoczeniem.Do aminokwasów, które bardzo negatywnie wpływają na stabilność helisy należąprolina, hydroksyprolinaiglicyna.Aminokwasy destabilizujące tokwas asparaginowy, kwas glutaminowy, lizyna, arginina.Są one zjonizowane wśrodowiskuobojętnym i powodują odpychanie się jednoimiennychładunków. Helisę destabilizują teżseryna, treonina, izoleucynaiwalina(ze względu na stopień rozbudowania cząsteczki).Kłębek statystyczny– struktura utworzona przy próbie wytworzenia helisy tylko z lizyny. Nazwy tej używa się do struktury giętkiej i podlegającejzmianom, a więc statystycznie przypadkowej.β–kartka– inaczej struktura harmonijkowa, dywanowa. Okres identyczności to ok. 0,65 – 0,67 nm, który odpowiada odstępowi zajętemu przez dwiereszty aminokwasowe. Rozciągnięte łańcuchy polipeptydowe z zagięciami pod odpowiednim kątem przy węglachαukładają się równolegle oboksiebie, tworząc strukturę warstwową stabilizowaną przez międzyłańcuchowe wiązania wodorowe. Reszty aminokwasowe skierowane są niemalpionowo w górę albo w dół, co powoduje powstanie modelu pofałdowanej kartki – zapewnia to dosyć miejsca dla łańcuchów bocznych tych reszt.Struktura ta nie ulega rozciągnięciu jakα-helisa,ale daje się rozwarstwiać i złuszczać.•III rzędowa struktura– upakowanie wszystkich atomów łańcucha polipeptydowego, mającego określoną strukturę I i II rzędu, w przestrzenistojącej do dyspozycji danej cząsteczki białkowej. Spowodowane to jest wewnątrzcząsteczkowym wzajemnym oddziaływaniem łańcuchówbocznych aminokwasów. Warunkują to wiązania chemiczne wszystkich typów, a głównie mostki dwusiarczkowe, oddziaływania jonowe ihydrofobowe.•IV rzędowa struktura– dotyczy tylko białek zbudowanych z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego i ich trójwymiarowej konfiguracji.Warunkują ją różne typy wiązań chemicznych: od atomowych do wodorowych. Reprezentuje ona sobą upakowanie w przestrzeni co najmniej dwóchłańcuchów polipeptydowych, tworzących cząsteczkę białka i stanowiących jego podjednostki.Wysalanie białek– strącanie białek z roztworów poprzez dodanie stężonego roztworu soli. Proces jest wynikiem zaburzenia otoczki solwatacyjnej iagregacji cząsteczek białek w wyniku łatwiejszego kontaktu pomiędzy polarnymi grupami sąsiadujących cząsteczek. Do wysalania stosuje się solemetalu lekkiego (oprócz KCl) lub amonu, np. siarczanu amonu. Proces ten jest przejściem zolu wżel(koagulacja), nie narusza struktury białka (takżeczwarto- i trzeciorzędowej) i jest odwracalny (nie powoduje denaturacji).Białko najłatwiej wysolić w pH równym jego punktowi izoelektrycznemu.•Globuliny wysalają się przy 50% nasyceniu (NH4)2SO4i przy 100% nasyceniu MgSO4Albuminy wysalają się przy 100% nasyceniu MgSO4.•Etanol również wysala białko. Gdy do r-ru białka dodamy stężony alkohol pojawia się osad; szybko go rozcieńczymy to widzimy,żeczęść białkawysoliła się, a stopniowo mała część zdenaturyzowała. Gdy rozcieńczymy dopiero po jakimś czasie to zachodzi przede wszystkim denaturacja.Glikoproteiny– są białkami zawierającymi związane kowalencyjnie, z reguły liczne, oligosacharydy o łańcuchu prostym, czasem rozgałęzionym,złożonym zwykle z 2-10 reszt monosacharydu (z reguły są zbudowane z N-acetyloheksozaminy, galaktozy lub mannozy, a rzadziej z glukozy).Dołączanie sacharydów następuje po pełnej syntezie łańcucha polipeptydowego w ramach tzw. modyfikacji potranslacyjnej.Skleroproteiny- białka charakteryzujące się dużą zawartością cysteiny i aminokwasów zasadowych oraz kolagenu i elastyny, odznaczają się dużązawartością proliny i hydroksyproliny, nie rozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli, natomiast wykazują dobrą rozpuszczalność walkoholu tioglikolowym.Są to typowe białka o budowie włóknistej, dzięki temu pełnią funkcje podporowe. Do tej grupy białek należy keratyna, kolagen, miozyna i fibroina.KOLAGENBudowaStruktura pierwszorzędowaNiezwykła ze względu na powtarzającą się sekwencję reszt aminokwasów, która może być zapisana, jako polimer tripletów (Gly – X – Y), gdzie każdatrzecia reszta jest glicyną, a X i Y to najczęściej prolina i hydroksyprolina. Można przyjąć,żeprzeszło 33% reszt aminokwasowych to glicyna, 22% -prolina i hydroksyprolina, 11% - alanina a 10% - asparginian i glutaminian. Zwraca uwagę brak reszt cysteinowych i wiązań dwusiarczkowych.Struktura drugorzędowaPotrójny heliks kolagenu tworzą trzy łańcuchy polipeptydowe , z których każdy ma postać rozciągniętejśrubyo skoku 0,86 nm. Tripletowa cząsteczkato trzy lewoskrętne łańcuchy nawinięte na jednym hipotetycznym walcu. Okres identyczności to 0,28 – 0,29 nm. Każdy łańcuch ma strukturęγ-helisyz licznymi mostkami wodorowymi hydroksyproliny.Synteza1.2.Wytworzenie preprokolagenu i prokolagenu. Zachodzi to na matrycy mRNA (związanego z rybosomami siateczkiśródplazmatycznej)powstająłańcuchy preprokolagenu. Po oddzieleniu od nich sekwencji sygnałowej (w momencie przejścia do cystern ER) powstaje prokolagen.Hydroksylacja łańcuchów prokolagenu. Dotyczy ona Pro i Lys, jest modyfikacją potranslacyjną, dostarczającą 4 – hydroksyproliny lub 3 –hydroksyproliny (Pro – OH, Hyp) oraz 5 – hydroksylizyny (Lys – OH, Hyl). Proces katalizują hydroksylazy (klasa I). Prolinę – 4 – dioksygenazaproliny 2 – oksoglutaranu, a Lizynę – 5 – dioksygenaza lizyny 2 – oksoglutaranu. W centrum aktywnym obu oksygenaz znajduje się jonżelazowy.Utrzymanie jego w tym stanie, nieodzowne dla aktywności enzymów, wymaga obecności Wit. C jako czynnika redukującego. Prolina ulegaHydroksylacja tylko wtedy, gdy jest usytuowana na w długim łańcuchu polipeptydowym po aminowej stronie reszty glicyny dostarczając 4 –hydroksyprolinę. Brak Wit. C powoduje zahamowanie hydroksylacji i zaburzenia w wytwarzaniu tripletowej cząsteczki tropokolagenu wywołującepatologiczne zmiany skórze i kruchość naczyń krwionośnych.Szkorbut, samoistne krwawienia, uszkodzenia naczyń krwionośnych, krwawe wybroczyny, złe gojenie i odnawianie się ran, rozpulchnieniedziąseł, zmiany w zębach (np. zgorzel), bolesność stawów i mięśni, obrzęki kończyn, osłabienie, utrata apetytu, obniżenie wydolności fizycznej,depresja, osteoporoza, niedokrwistość mikrocytarna niedobarwliwa, nadczynność gruczołu tarczowego, zaburzenia neurologiczne, wtórne infekcje,schorzeniażołądka,zapalenie błonyśluzowej,przedłużenie okresu zaziębienia organizmu i trudności w leczeniu zakażeń. Ostatecznie możeprowadzić dośmierci.3.4.5.6.7.Glikozylacja łańcuchów prokolagenu. Odbywa się za pomocą enzymów klasy II – transferaz (glukozylotransferazy, galaktozylotransferazy).Reszty cukrowe związane z kolagenem to glukoza i galaktoza. Disacharydowe reszty (glukoza – galaktoza) zespolone są ze sobą wiązaniemα,12-glikozydowym, są połączone O – glikozydowo z grupą hydroksylową przy węglu 5 lizyny i 4 proliny. Proces ten kończy się w momencieutworzenia potrójnego heliksu cz. prokolagenu.Utworzenie tripletowej cząsteczki. Jest to ostatnie wydarzenie mające miejsce wewnątrz komórki. Połączenie odbywa się za pomocą wiązańwodorowych i mostków dwusiarczkowych (zachodzących w obrębie N- i C – terminalnych telopeptydów). Istotne łańcuchy zawierają 100nadliczbowych aminokwasów przy N – końcu i ok. 300 przy C – końcu.Sekrecja. Sekrecja z wnętrza komórki do macierzy zewnątrzkomórkowej.Usunięcie telopeptydów z N- i C-końców łańcuchów pro kolagenowych, zachodzące przy udziale peptydaz pro kolagenowych (hydrolazy klasaIII). Masa jednego łańcucha prokolagenu wynosi 140000. Od N – końca zostaje odczepiony peptyd o m.cz. 15000, a z C – końcowego o m. cz.30000, co dostarcza łańcuch tropokolagenu o masie 95000. Obecność telopeptydów zapobiega wczesnemu uformowaniu cząsteczektropokolagenu.Wytworzenie wiązań poprzecznych. Główną rolę odgrywa ty lizyna i produkt jej oksydacyjnej dezaminacji – allizyna. Do wytworzenia jejniezbędna jest oksydaza lizynowa katalizująca utlenienie CH2NH2do grupy aldehydowej. Powstają dwa typy wiązań kowalencyjnych: między Lysa Allizyną i między dwoma Allizynami. W pierwszym przypadku dochodzi do powstania dehydrolizynonorleucyny, ulegającej redukcji dolizynonorleucyny. W drugim zachodzi kondensacja aldolowa i wytworzenie między łańcuchami wiązania z wolna grupą aldehydową, która możebyć przyłączana do trzeciego łańcucha tropokolagenu i formowania tzw. łącznika histydynowo – aldolowego.8 i 9.Spontaniczna asocjacja cząsteczek tropokolagenu w mikrowłókienka kolagenu, a tych we włókienka ośrednicy50 nm i dalej we włókna ogrubości ok. 0,5µm.Włókna te są stabilizowane przez wiązania pomiędzy resztami lizyny, zarównośródcząsteczkowojak i międzycząsteczkowo.Grupą prostetyczną mioglobiny i hemoglobiny jest hem (cykliczny tetra pirol). W tetrapirolu 4 pierścienie pirolowe są połączone mostkamiα–metioninowymi tworząc płaski układ cykliczny. Podstawniki w pozycjachβpierścieni pirolowych to grupy metioninowe (M), winylowe (W) ipropionianowe (P) ułożone w kolejności: MVMVMPPM. W centrum tego układu znajduje siężelazo(Fe+2). Utlenienie jonużelazawegowiąże się zutratą aktywności biologicznej tych białek.MIOGLOBINAMagazynuje tlen w mięśniach czerwonych, który w warunkach niedoboru wykorzystywany jest w mitochondriach do syntezy ATP na drodzefosforylacji oksydacyjnej. Ilość przyłączana do mioglobiny tlenu jest zależna od stężenia tlenu. Wartość pO2wżyłachi mięśniach wynosi odpowiednio40 i 20 mm Hg, a mioglobina nie oddaje znacznej części związanego tlenu nawet przy ciśnieniu 20 mm Hg, dlatego nie może służyć jako przenośniktlenu z płuc do tkanek. Dopiero w warunkach niedoboru tlenu, kiedy pO2w mięśniach wynosi ok. 5 mm Hg mioglobina uwalnia związany tlen.BudowaStruktura pierwszorzędowajest to pojedynczy łańcuch polipeptydowy o m.cz. 17000, zbudowany z 153 reszt aminokwasowych. Zewnętrzna część białka jest polarna, a wnętrze –niepolarne. Reszty aminokwasowe zawierające obie grupy (Thr, Trp, Tyr), są skierowane swoją niepolarną częścią do wnętrza cząsteczki. Poza dwiemacząsteczkami His, wewnątrz cząsteczki znajdują się jedynie aminokwasy niepolarne (Leu, Val, Phe, Met).Struktura drugorzędowaSilnie upakowana w przestrzeni kulista cząsteczka (4,5X3,5X2,5). Nieregularna struktura wykazująca brak symetrii. Poszczególneα– helisy, regiony ostrukturzeβ– kartki czy pętle w łańcuchu polipeptydowym określa się za pomocą liter i cyfr. 75% to 8 prawoskrętnychα– helis o długości 7 – 20aminokwasów. Licząc od końca aminowego, odcinki heliakalne są oznacza się kolejnymi literami od A do H, natomiast fragmenty międzyhelikalneliterami dwóch odcinków, które one łączą. Poszczególne aminokwasy określa się za pomocą litery oznaczającej helisę, oraz liczby wskazującej jejmiejsce od końca aminowego w tej helisie.Pierwszorzędowa struktura apomioglobinyApomioglobina to pozbawiona hemu mioglobina. Pozbawia się ją hemu obniżając pH do 3,5 (zmniejszenie strukturyα– heliakalnej), lub wpływemmocznika (całkowity zanik struktury). Usunięcie mocznika przez dializę przywraca strukturę heliakalną, a w obecności Fe+2aktywność biologiczną.Struktura pierwszorzędowa determinuję strukturę 2-rzędową i 3-rzędową białka.Histydyny F8 i E7w mioglobinie grupa hemowa znajduje się w zagłębieniu między helisami E i F. Polarne, propionianowe łańcuchy boczne hemu są skierowane na zew.Cząsteczki, a jego pozostała część znajduję się we wnętrzu białka, gdzie z wyjątkiem His F8 i E7 otaczają go reszty niepolarne. Atom Fe piątymwiązaniem koordynacyjnym wiąże się z pierścieniem imidazolowym His F8 (histydyna proksymalna). W mioglobinie pozbawionej tlenu F jestwysunięty o ok. 0,03 nm. w kierunku His F8. W przypadku utlenowanej mioglobiny, w której tlen zajmuje 6 pozycję koordynacyjną, Fe jest wysunięteo 0,01 nm. A wiec utlenowaniu mioglobiny towarzyszy ruch Fe i His F8 i reszt kowalencyjnie z nią połączonych. Skutkiem tego zjawiska jest zmianakonformacji części białka.Apomioglobina zmniejsza powinowactwo Fe do COW utlenowanej mioglobinie wiązanie między O a Fe jest prostopadłe do płaszczyzny hemu. Drugi atom O natomiast przyłącza się pod kontem 121odotej płaszczyzny z dala od His E7. CO w wyizolowanej cząsteczce hemu przyłącza się 25000 razy silniej od O. Nie dzieje się tak w organizmie zpowodu przestrzennej zawady, jaką stanowi otoczeni hemu w mioglobinie (głownie His E7 tworzy zawadę dla wiązania CO pod kątem prostopadłymdo powierzchni hemu). Co wiąże się w miej korzystnej konfiguracji, co zmniejsza silę przyłączania do cząsteczki do 200 razy.HEMOGLOBINAFunkcje biologiczne:1.2.Przenosi O2z płuc do tkanekPrzenosi CO2i protony z tkanek do płuc w celu ich wydaleniaBudowaKonsekwencja 4-rzędowej struktury – jest odpowiedzialna za nowe właściwości, allosteryczne których nie posiada mioglobina.Hemoglobina jest tetramerem składającym się z par dwóch łańcuchów polipeptydowych (αβ γ δS itd.). Podobne pod względem długości polipeptydyα(141 reszt aminokwasowych) iβ(146 reszt aminokwasowych) hemoglobiny A(HbA) są kodowane przez różne geny i mają odmienną strukturępierwszorzędową , natomiast łańcuchyβγδhemoglobin ludzkich charakteryzuje duża konserwatywność ich sekwencji. Każdy hem jest połączony zbiałkiem wiązaniem koordynacyjnym odżelazado azoty histydyny.••••HbA(podstawowa prawidłowa u ludzi dorosłych)α2β2HbF(płodowa)α2γ2HbS(sierpowatych krwinek czerwonych)α2S2HbA2(prawidłowa, stanowiąca 2,5% Hb całkowitej)α2δ2Mioglobina i podjednostkiβHemoglobiny maja taka samą strukturę 2 – i 3 – rzędową.To podobieństwo dotyczy także umiejscowienia hemu i odcinków heliakalnych. Jest to po części wynikiem substytucji aminokwasów o podobnychwłaściwościach i równoznacznych pozycjach w strukturze pierwszorzędowej. Nawet występowanie 7 a nie 8 odcinków w heliakalnych łańcuchuβniezmienia zasadniczego podobieństwa strukturalnego tych polipeptydów. Tak jak w mioglobinie, zarówno podjednostkiαjak iβHbA charakteryzujeobecność hydrofobowych reszt aminokwasowych wew. Cząsteczki (z wyj. 2ch reszt His), a hydrofilowych na zew.Utlenowanie HbTetrameryczna hemoglobina wiąże w płucach 4 cz. O2, powstaje oksyhemoglobina (HbO2) Przyłączenie O2przez jeden z hemów ułatwia wiązaniekolejnych cząsteczek O2przez pozostałe grupy hemowe. Do czynników zmniejszających powinowactwo Hb do tlenu należą: obniżenie pH, wzrost st.CO2(efekt Bohra) i 2,3 – difosfogliserynianu.Hemoglobina płodowa (HbF)Ma większe powinowactw do tlenu niż HbA z krwi matki i dlatego może od niej przyjmować tlen dla organizmu płodu. Zaraz po urodzeniu stanowiona jeszcze 60 – 80% całkowitej hemoglobiny. Potem szybko rozpada się.Hemoglobina A2Odmiana HbA, obok dwóch łańcuchówαzawiera dwa łańcuchyδ.Hemoglobinopatia•Hemoglobina M (methemoglobina)•His F8Tyr, powoduje to stabilizacjeżelazahemowego w formie Fe+3. Występowanieżelazaw formie Fe+3może być powodowane różnymiczynnikami (np. sulfonamidy), dziedziczenia lub obniżonej aktywności reduktazy methemoglobinowej. Methemoglobina nie wiąże O2, dlatego niebierze ona udziału w transporcie. Nadmierne ilości MetHb mogą tworzyć się u dzieci po zatruciu związkami utleniającymi, zwłaszcza azotynami iazotanami, H2O2, ozonem, związkami nitrowymi itd. MetHb ma barwę brunatną i nawet niewielki wzrost daje objawy sinicy.•Hemoglobina SGlu A2 (6)β Val. Reszta ta znajduję się na powierzchni cząsteczki odpowiadającej za jej kontakt z H2O. Zastąpienie polarnego Glu niepolarną Valpowoduję powstanie na powierzchni łańcuchaβ„lepkich miejsc”, nie ma ich w HbA. HbS łączą się ze sobą za pomocą lepkich miejsc tworzącagregaty zniekształcające erytrocyty. Erytrocyty ukazują się, jako sierpy, w których cały barwnik krystalizuje się na obwodzie komórki.•Karboksyhemoglobina (HbCO)Powinowactwo do CO jest 200 razy większe niż do O2. Powstaje związek ożywoczerwonym zabarwieniu o dwóch smugach absorpcyjnych przy 542 i570. Człowiek zatruty CO ma zaróżowioną skórę.