2η διάλεξη- Πρωτεΐνες Flashcards
Τι είναι οι πρωτεΐνες και ποιος ο ρόλος τους ;
Είναι πλέον πολυδύναμα μακρομόρια στους ζωντανούς οργανισμούς. Έχουν ρόλο ώς ένζυμα (καταλύτες), μεταφορά και αποθήκευση(άλλων μικρότερων μορίων όπως Ο2), μηχανική στήριξη , ανοσοπροστασία, κίνηση, διαβίβαση ώσεων (μηνήματα), ρύθμιση ανάπτυξης και διαφοροποίηση
Ποιά η δομή και διάταξη της πρωτεΐνης ;
Πρόκειται για γραμμικά πολυμερή (πολυπεπτίδια) που δομούνται από μονομερή αμινοξέων. Η αλληλουχία αποτελεί την 1ο-ταγή δομή. Η αναδίπλωση σε 3D δομή (β-πτυχωτές επιφάνειες, α-έλικες) λόγω ΔΗ μεταξύ γειτονικών αμινοξέων (2ο-ταγής, καθορίζεται από την Α-ταγή δομή). Αλληλεπίδραση μεταξύ απομακρυσμένων αμινοξέων (αναδίπλωση 2ο-ταγούς δομής) σχηματίζοντας την 3ο-ταγή (ΔΗ, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις). Μια πρωτεΐνη μπορεί να αποτελείται από αλληλεπίδραση διακριτών πολυπεπτιδικών (υπομονάδες) και σχηματίζουν την 4ο-ταγή δομή
Από τι εξαρτάται η αλληλουχία των πρωτεϊνών και ποιες οι λειτουργικές ομάδες των αμινοξέων ;
Η λειτουργία της πρωτεΐνης εξαρτάται άμεσα από την 3Δ δομή της και έχει μια μοναδική και καθορισμένη αλληλουχία οι οποίες αμινοξικές αλληλουχίες καθορίζονται από τις αλληλουχίες νουκλεοτιδίων (DNA σε RNA) των γονιδίων
Τα αμινοξέα περιέχουν λειτουργικές ομάδες χημικώς δραστικές και απαραίτητες για την λειτουργία των ενζύμων : αλκοόλες, θειόλες, καρβοξυλομάδες, καρβαμίδια , αμινομάδες, θειοαιθέρες, γουανιδινομάδες
Με τι μπορούν να αντιδράσουν οι πρωτεΐνες και σε ποιες κατηγορίες χωρίζονται με βάση της ευκαμπτότητα τους ;
Οι πρωτεϊνες εκτός από μεταξύ τους μπορούν να αντιδράσουν και με άλλα βιολογικά μακρομόρια, δημιουργόντας πολύπλοκα λειτουργικά συστήματα. (π.χ. οι πρωτεΐνες στην αντιγραφή του DNA)
Χωρίζονται σε ημιακαμπτες(περιορισμένης ευκαμψίας ώς αρθρωτά τμήματα, ελατήρια ή μοχλοί) ή άκαμπτες (δομικά συστατικά κυτταρικού σκελετού ή συνδετικού ιστού) και εύκαμπτες (λακτοφερίνη) (πρωτεΐνες)
Ποιά η στερεοδιάταξη των αμινοξέων ; (D/L, R/S)
Τα αμινοξέα είναι α-αμινοξέα γιατί περιέχει α-άνθρακες οι οποίοι κάνουν δεσμούς με μια αμινομάδα, ένα καρβοξύλιο, ένα Η και μια ομάδα R. Σε 19/20 αμινοξέα το R δεν είναι Η (άρα ασύμμετρο άτομο C -> χειρόμορφα) ενώ στην γλυκίνη είναι Η. Χωρίζονται σε L και D (κατοπτρικά είδωλα) αν και στην φύση είναι L.
Διαμορφώσεις R/S: Βάζω τον υποκατάστατη με την μικρότερη προτεραιότητα πίσω και μετά ταξινομώ τους άλλους 3 με βάση προτεραιότητας. Εάν για να πάω από τον πρώτο σε προτεραιότητα στον δεύτερο και μετά στον τρίτο κάνω κίνηση ρολογιού τότε η διαμόρφωση είναι R αλλιώς εάν αντίστροφα από την φορά του ρολογιού τότε S. Τα περισσότερα L-αμινοξέα είναι S στην φύση
Γιατί τα αμινοξέα είναι διπολικά -αμφοτερικά ιόντα ;
Σε ουδέτερο pH: Pka=2, PKb=9. Έτσι σε τιμές pH κάτω του 2 πρωτονιώνεται η καρβοξυλομάδα και χάνεται ένα φορτίο και σε τιμές πάνω του 9 αποπρωτονιώνεται η αμινομάδα άρα πάλι χάνω ένα από τα δύο φορτία. Έτσι, η μορφή αμφοτερικού ιόντος υπερισχύει σε pH (φυσιολογικό)
Πως γίνεται η κατηγοριοποίηση των αμινοξέων ;
Η κατηγοριοποίηση των αμινοξέων γίνεται ανάλογα με το: μέγεθος, σχήμα, φορτίο, ικανότητα σχηματισμού ΔΗ, υδροφοβικότητα, χημική αντιδραστικότητα (κυρίως των ομάδων R)
Πότε τα αμινοξέα είναι υδρόφοβα, θετικά και αρνητικά φορτισμένα και ποια είναι αυτά;
Υδροφοβικότητα: υδρόφοβα με μη πολικές ομάδες R, πολικά με ουδέτερες R και ανισοκατανομή ηλεκ.φορτίου , θετικά φορτισμένα με ομάδες R θετικά φορτισμένες σε φυσιολοογικό pH, αρνητιικά φορτισμένα με ομάδες R με αρνητικό φορτίο σε φυσιολογικό pH.
Όλα τα αμινοξέα λόγω των φορτίων αποκτούν μια πολικότητα. Όμως η πλευρική αλυσίδα μπορεί να καθορίσει ένα αμινοξύ από υδρόφιλο σε υδρόφοβο
Υδρόφοβα αμινοξέα: Gly, Ala, Pro, Val, Leu, Ile, Met, Trp, Phe Πολικά αμινοξέα με αντιδραστικές ομάδες: Ser, Thr, Tyr, Asn, Gln, Cys Θετικά φορτισμένα (υδρόφιλα) : Lys, Arg, His Αρν.φορτ: Asp, Glu (SOS ονόματα και κατηγορία)
Η ιστιδίνη μπορεί να δεσμεύσει και να απελευθερώσει πρωτόνια κοντά στο φυσιολογικό pH.
Γιατί έχουν επικρατήσει τα συγκεκριμένα 20 αμινοξέα ;
Επειδή μερικά αμινοξέα έχουν την τάση να κυκλοποιούνται (π.χ. ομοσερίνη που όταν κυκλοποιείται διασπά τον πεπτιδικό δεσμό) και να χάνουν την δραστικότητα τους ως αμινοξέα. Αντιθέτως η απλή σερίνη δεν θα μπορούσε να κυκλοποιηθεί (δακτύλιος 4 ατόμων άνθρακα με δεσμούς υπο ένταση που δεν ευνοούνται)
Τι είναι το πολυπεπτίδιο και τι πεπτιδικός δεσμός ;
Πεπτιδικός δεσμός: παραγωγή διπεπτιδίου και απελευθέρωση νερού. Η θέση της ισορροπίας του σχηματισμού ευνοεί την υδρόλυση αλλά είναι μια άρα πολύ αργή διαδικασία (διάρκεια ζωής δεσμού έως 1000 χρόνια).
Πολυπεπτίδιο: κάθε αμινοξύ είναι κατάλοιπο και το πολυπεπτίδιο διαβάζεται ξεκινόντας από την θετικά φορτισμένη αμινομάδα προς την αρνητικά φορτισμένη καρβοξυλομάδα. Η αλυσίδα σε περιοχές φυσιολογικού pH έχουμε πολικότητα
Από τι αποτελείται η πολυπεπτιδική αλυσίδα και πως ονομάζεται με βάση το πλήθος των αμινοξέων που περιέχει ;
Η πολυπεπτιδική αποτελείται από τον κορμό και από τις πλευρικές αλυσίδες. Δυνατότητα σχηματισμού ΔΗ και από τον σκελετό και από τις πλευρικές ομάδες. Εάν <50 αμινοξέα έχουμε πεπτίδια (ολιγοπεπτίδια) αλλιώς έχουμε πρωτεΐνη (>50). Το ΜΒ ενός καταλοίπου 110g/mol (Μ.Ο) και οι μονάδες ατομικής μάζας σε Dalton (kDalton)
Τι είναι και πότε προκύπτουν οι δυσουλφιδικοί δεσμοί ;
Όταν βρεθούν δύο κυστεΐνες σε αρκετά κοντινή απόσταση και σε συνθήκες που ευνοούν την οξείδωση τότε η οξείδωση αυτή των δύο σουλφιδριδικών δεσμών μας δίνει έναν σταθερό δεσμό μεταξύ 2 μορίων κυστεΐνης και προκύπτει η κυστίνη απελευθερώνοντας 2Η+ και 2e-. Αυτοί οι δεσμοί μπορούν να γίνουν είτε μεταξύ κυστεϊνών στο ίδιο ή διαφορετικά αμινοξέα.
Ποιά η στερεοδιάταξη των πολυπεπτιδικών αλυσιδών ;
Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες είναι εύκαμπτες , ο πολυπεπτιδικός δεσμός είναι επίπεδος με 6 άτομα στο ίδιο επίπεδο, συντονίζεται μεταξύ απλού και διπλού δεσμού αποτρέποντας την περιστροφή του με απόσταση μεταξύ C-N (1,49Å)
Σε αυτούς τους δεσμούς δεν έχουμε φορτία άρα ούτε απώσεις άρα μπορούν να πλησιάζουν (συμπαγείς σφαιρικές διευθετήσεις)
Ποιά ισομερής δομή Cis/Trans επικρατεί στα αμινοξέα και γιατί ;
Για τα αμινοξέα που συζητάμε η trans διαμόρφωση ευνοείται λόγω στερικών (πολύ κοντά οι υποκαταστάτες του κάθε αμινοξέως ) συγκρούσεων στην cis και είναι σε σχέση με τους α-άνθρακες των δύο αμινοξέων
Τι προκαλεί στις πρωτεΐνες η ελευθερία περιστροφής των αμινοξέων και τι είναι οι γωνίες στρέψης ;
Η ελευθερία περιστροφής κάθε αμινοξέως γύρω από τους απλούς δεσμούς C(α)-N, C(α)-C=O επιτρέπει στις πρωτεΐνες να αναδιπλωθούν με πολλούς και διαφορετικούς τρόπους. Φ είναι η γωνία μεταξύ C-N ενώ Ψ είναι η γωνία μεταξύ C(α)-C=O. Οι τιμές που παίρνει είναι από 0 έως 180 (θετική τιμή) όταν η γωνία είναι δεξιόστροφη και από 0 έως -180 όταν η γωνία είναι αριστερόστροφη .
Άρα η διευθέτηση μιας πολυπετιδικής αλυσίδας καθορίζεται από τις τιμές που παίρνουν οι Φ,Ψ και η περιστροφή του δεσμού δείχνει τις δίεδρες γωνίες ή γωνίες στρέψης που φανερώνουν την περιστροφή γύρω από ένα δεσμό (από -180 έως +180)
Οι γωνίες στρέψης είναι η γωνία μεταξύ δύο επιπέδων, μεταξύ δύο ατόμων που σχηματίζουν δεσμό.
