F0+F1 Primærstruktur og aminosyrer (+ intro) Flashcards
Primærstruktur
definition
Kovalent struktur (eks. aminosyresekvens, disulfidmønster og posttranslationelle modifikationer)
Sekundær struktur
definition
Veldefinerede lokale konformationer af polypeptidkæden
Eks. alpha-helix, beta-foldebladsstruktur og -turn
Tertiær struktur
definition
Overordnet topologi af en enkelt polypeptidkæde
Kvarternær struktur
To eller flere peptidkæders (subunits) association
Hopp proteiner
? (mange vekselvirkninger?)
Gibbs fri energi ∆G
ligning
∆G = ∆H – T∆S
∆H
Entalpi
Hvor meget varme der produceres eller optages ved en reaktion – jo større H,
“bindingsenergi”?
∆S
Entropi
Ændring af orden i systemet – jo større S, jo mindre orden
Negativ ∆G
Energimæssig favorabel reaktion, spontan.
Energi af produkterne er mindre end energien af reaktanterne: ∆G = ∆G(prod) – ∆G(reakt)
∆G(D-N) = ?
Forskel i fri energi ml denatureret og nativt protein
∆G(D-N) = G(D) – G(N) = - RT ln Keq = ∆H – T∆S
Mange svage vekselvirkninger opvejer entropitab
Bindingsenergi for hydrogenbindinger
[kJ/mol]
- 12 kJ/mol
Bindingsenergi for elektrostatiske bindinger (ioniske interaktioner)
[kJ/mol]
- 21 kJ/mol
Bindingsenergi for hydrofobe interaktioner (?)
[kJ/mol]
- 1 kJ/mol
Proteinstabilitiet/gennemsnitlig ∆G
[kJ/mol]
25 - 60 kJ/mol
Alpha carbon benævnes relativt til hvilken funktionel gruppe i en aminosyre? (nomenklatur)
Relativt til carboxylsyregruppen
Dannelse af peptidkæden
Kondenseringsreaktion
R R
H3N – CH – C – OH + H – NH – CH – COO-
R R ––––> H3N – CH – C – NH – CH – COO- + H2O
||
O
Grupper i aminosyre (grundlæggende struktur)
Carboxylsyregruppe, aminogruppe og R gruppe
5 vigtige egenskaber ved peptidbindingen
- Dobbeltbindingskarakter via resonans/delokalisering af ladning (ca. 40%)
- Er plan
- Transkonfiguration
- Rotation omkring enkeltbindinger på hver side af α-carbon
- Stabilitet
Ligevægtskonstant favoriserer hydrolyse (faktor 10^3-10^4)
Reaktionshastigheden er dog så lav at den er fysiologisk stabil
Φ vinkel
“Phi” vinklen er mellem N og Cα
Ψ vinkel
“Psi” vinkler er mellem Cα og C
Bindingsvinkel
Defineret af fire atomer
Distale atoms vinkel ift. proximale set i retning af den centrale binding
Positiv med uret
Undtagelse for transkonfiguration
Prolin – ikke så stor forskel på cis og trans (energetisk? sterisk hindring mæssigt?)
Rotamerer
Sidekædekonformationer med lav energi
Rotation omkring Chi?
Placering af upolære aminosyrerester
Indre – stabiliseret af van der Waals
På overfladen fastfryser de vand – entropisk ufavoralt, hydrationsskal
Placering af polære rester
Overflade og indre
Hydrogenbinder med vand
Hydrogenbinder med andre rester (utilfredsstillet hydrogendonor/-acceptor er dyrt)
Placering af ladede rester
Typisk på overfladen (vekselvirker med vand o.a.)
Vigtige for genkendelse af modsat ladede grupper på andre molekyler
Uparret ladning er dyr
Alifatiske rester (eksl. de aromatiske)
Methionin, Isoleucin, Leucin, Valin, Prolin, Alanin (og glycin)
Glycin egenskaber
Stor bevægelsesfrihed, taber meget entropi ved fiksering
Giver hovedkædefleksibilitet og favoriserer derfor udfoldet tilstand
Glycin egenskaber
Stor bevægelsesfrihed, taber meget entropi ved fiksering
Giver hovedkædefleksibilitet og favoriserer derfor udfoldet tilstand af protein
Dårlig i alpha helix
Alanin egenskaber
Hyppig, simpel og ofte uskadelig (typisk brugt ved punktmutationsforsøg)
Valin og isoleucin egenskaber
Forgrening ved Cβ, dårlig i alpha helix
Gode kernedannere
Ala, Val, Ile og Leu pga. hydrofobe effekt
Prolin egenskaber (4 ting)
Cyklisk
Bryder alpha-helix H-bindingsmønster og laver knæk (ingen H bindingsmulighed pga. manglende amidhydrogen)
Peptidbindingen er cis (normalt typisk trans)
Kun én tilladt phi-binding (-60° ca.) – intet entropitab ved binding
X og y akse i Ramachandran plot
X: Φ (phi)
Y: Ψ (psi)
Kvadrant i Ramahandran plot, hvor stort set kun Glycin ses
Nederste til højre (positiv Φ (phi), negativ Ψ (psi))
Aromatiske rester
Phenylalanin, Tryptofan og Tyrosin
Tryptofan egenskaber
Største velkendte aminosyre
Absorbtionsmaksimum ved 280 nm
Flourescens maksimum ved 348 nm
Phenylalanin egenskaber
Mere upolær end øvrige aromater
(Absorbtionsmaksimum ved 257 nm
Flourescens maksimum ved 282 nm)
Tyrosin egenskaber
Stærkere syre end serin pga. aromatisk ring (resonans)
Absorbtionsmaksimum ved 275 nm
Flourescens maksimum ved 303 nm
Aromatiske resters egenskaber
Hydrofobe
Velbevarede - opretholder struktur pga. størrelse (kollapser hvis de fjernes, gode kernedannere)
Men ikke hyppige
– Bruges som prober for struktur (absorberer lys o. 260-270 nm?)
Polære ikke ladede rester
Serin, Threonin, Cystein, Asparagin og Glutamin
Serin og Threonin egenskaber
Hydrogenbindere, ikke kemisk reaktive
Threonin egenskaber
Cβ forgrening ⇒ dårlig i alpha helix
Asparagin og glutamin egenskaber
Hydrogenbindere, ikke reaktive, kan deamidere ved høj pH (omdannes til respektive syrer)
Deamidering via succinimid mellemled (NH i backbone angriber carbonyl ved siden af amid. Denne ring angribes af OH-) eller ved direkte hydrolyse under sure betingelser
Cystein egenskaber
Kan danne disulfidbroer (danne cystin ved oxidering – således hydrofob) – dette stabiliserer (reducerer entropi for udfoldet protein)
Ekstremt nukleofil pga. ensomme elektronpar og gode egenskaber som Lewisbase
Oxideres nemt
Skrøbelig i sig selv
Cystein egenskaber
Kan danne disulfidbroer (danne cystin ved oxidering – således hydrofob) – dette stabiliserer (reducerer entropi for udfoldet protein)
Ekstremt nukleofil pga. ensomme elektronpar og gode egenskaber som Lewisbase
Oxideres nemt (skrøbelig)
Methionin egenskaber
Delvis god (reaktiv) nukleofil pga ensomme elektronpar Oxideres nemt (skrøbelig)
Forhindrer oxidation
Reduceret glutathion
Positivt ladede rester
Lysin, Arginin og Histidin
Histidin egenskaber
pKa i fysiologisk område
Syre/base egenskaber i katalyse
NH er elektrofil og H-bindingsdonor
N er nukleofil og H-bindingsacceptor
Lysin egenskaber
Ladet del overflade eksponeret
Lang alifatisk del i hydrofobe interaktioner
Reaktiv (pKa ca. 11, baseform en reaktiv nukleofil)
Arginin egenskaber
Ladet del overflade eksponeret
Lang alifatisk del i hydrofobe interaktioner
Negativt ladede rester
Aspartat og Glutamat
Aspartat og Glutamat egenskaber
Negativt ladede ved fysiologisk pH
Ligander for metalioner
pK1 værdi
Carboxylsyregruppe
ca. 2,34 (for glycin)
pK2 værdi
Aminogruppe
ca. 9,60
Bufferligningen
pH = pKa + log [A-]/[HA]
Isoelektrisk punkt (pI)
pH hvor samlet ladning = 0
Beregning af pI
pI = (pKn + pKm)/2
pK’er omkring ladning 0
pI er vigtig for
Oprensing af protein (aggregerer hvis pH er omkring pI)
Forudsigelse af funktion
Opløselighed
Miljøets påvirkning af pKa
Hydrofobt miljø - ønsker ikke at blive ladet
Positiv ladning eller elektronegativt atom kan trække i elektronerne så protonen afgives nemmere (lavere pKa)
Negativt miljø - ønsker ikke negativ ladning men gerne positiv og vice versa
Gennemsnitsvægt for aminosyrerest
110
Leucin
Mange rotamerformer
God i alpha helix
