1 Biofizyka białek Białka - liniowe kopolimery złożone z aminokwasówLiczba rodzajów białek - nieznana

2 Biofizyka białek Cechy wspólne białek 1. wielkocząsteczkowy charakter niedializują, roztwory koloidalne 2. wywierają ciśnienie osmotyczne 3. zdolność wiązania jonów 4. posiadają ładunek – wędrują w polu elektrycznym 5. ulegają wysalaniu 6. skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego -refraktometria 7. ulegają denaturacji

3 Jedynie pewne określone ugrupowania spełniają funkcje biologiczneBiofizyka białek Jedynie pewne określone ugrupowania spełniają funkcje biologiczne Konserwatywność budowy Powtarzalność struktur

4 Biofizyka białek Białka (podział wg funkcji) - strukturalne - transportujące - magazynujące - enzymy - obronne

5 Biofizyka białek Białka (podział wg funkcji) - strukturalne - transportujące - magazynujące - enzymy - obronne

6 Biofizyka białek Białka (podział wg funkcji) - strukturalne - transportujące - magazynujące - enzymy - obronne

7 Biofizyka białek Białka (podział wg funkcji) - strukturalne - transportujące - magazynujące - enzymy - obronne

8 Biofizyka białek Białka (podział wg funkcji) - strukturalne - transportujące - magazynujące - enzymy - obronne

9 Biofizyka białek Białka (podział wg budowy) - proste - złożone - histony - protaminy - albuminy - globuliny

10 Białka (podział wg budowy) - proste - złożoneBiofizyka białek Białka (podział wg budowy) - proste - złożone - fosfo- - metalo- - lipo- - gliko- - nukleo- - chromo- proteiny

11 Chromoproteina – (hemoglobina)Biofizyka białek Chromoproteina – (hemoglobina)

12 Aminokwasy --- Peptydy --- BiałkaBiofizyka białek Aminokwasy --- Peptydy --- Białka Hierarchiczność budowy struktury I rzędu II rzędu III rzędu IV rzędu

13 Struktura I rzędu - kolejność aminokwasówBiofizyka białek Struktura I rzędu - kolejność aminokwasów

14 Aminokwasy Biofizyka białek -COOH -NH2 g. karboksylowa reszta specjalna g. aminowa Reakcje uwarunkowane grupami funkcyjnymi - tworzenie soli - estryfikacja - acylacja

15 Biofizyka białek

16 Aminokwasy -NH2 -COOH Ładunek zależny od pH środowiska + obojętny -Biofizyka białek Aminokwasy -NH2 -COOH Ładunek zależny od pH środowiska + obojętny - Aminokwasy: zasadowe, obojętne, kwaśne

17 Biofizyka białek Punkt izoelektryczny pI pH, przy którym cząsteczka nie jest obdarzona żadnym ładunkiem i nie porusza się w polu elektrycznym

18 Biofizyka białek

19 Biofizyka białek

20 Biofizyka białek

21 Biofizyka białek

22 Widmo absorpcyjne aminokwasów aromatycznych w UVBiofizyka białek Widmo absorpcyjne aminokwasów aromatycznych w UV

23 Biofizyka białek

24 Biofizyka białek

25 Biofizyka białek

26 Biofizyka białek

27 Biofizyka białek

28 Biofizyka białek

29 charakter w. częściowo podwójnego (88 kJ/mol)Biofizyka białek charakter w. częściowo podwójnego (88 kJ/mol) -0,015 +0,002

30 Kąty torsyjne wiązania peptydowegoBiofizyka białek Kąty torsyjne wiązania peptydowego Konformacja kątów i i i decyduje o strukturze II rzędu

31 Biofizyka białek Kąty torsyjne w kolejnych wiązaniach peptydowych 1. stałe wartość – konformacja regularna -helisa lub struktura  wartości nieregularne – konformacje nieregularne

32 n - liczba jednostek peptydowych przypadających na skrętBiofizyka białek -helisa najtrwalsza i najczęściej występująca w białkach konformacja II rzędu Zazwyczaj prawoskrętna  = - 58º  = - 47º n = 3,6 n - liczba jednostek peptydowych przypadających na skręt

33 Biofizyka białek

34 n - liczba jednostek peptydowych przypadających na skrętBiofizyka białek n - liczba jednostek peptydowych przypadających na skręt p – odległość między sąsiednimi skrętami mierzonymi wzdłuż osi (skok śruby) p = 0,15 * 3,6 = 0,54 nm t – 360º/n – jednostkowy skręt (kąt obrotu przypadających na jedną resztę aa h – jednostkowa wysokość przypadająca na jedną resztę aa mierzoną wzdłuż osi helisy

35 Biofizyka białek

36 Biofizyka białek

37 -helisa zawsze Ala, Leu, Met, Glu nigdy Pro, Gly, Tyr, Ser, CysBiofizyka białek -helisa zawsze Ala, Leu, Met, Glu nigdy Pro, Gly, Tyr, Ser, Cys Obecność atomów siarki w łańcuchu bocznym uniemożliwia utworzenie -helisy – wzrost oddziaływań typu dipol-dipol pomiędzy wiązaniem C-S a N-H preferowana struktura 

38 Biofizyka białek Struktura  (pofałdowanej kartki) jest zawsze kombinacją kilku sekwencji aa, czasami dość odległych na łańcuchu  = - 120º  = -140º ułożenie fragmentów może być - równoległe 0,35 nm - antyrównoległe 0,325 nm

39 Biofizyka białek

40 struktura  w większość białek nie jest planarnaBiofizyka białek struktura  w większość białek nie jest planarna

41 Biofizyka białek -wstęga 180º aa

42 Biofizyka białek  - zgięcie

43 Biofizyka białek  - zgięcie i+2 Asn Cys Asp i+3 Asn Asp Gly Trp

44 Biofizyka białek -zgięcie jedynie 3 aminokwasy

45 Biofizyka białek

46 Pętla – element nieregularny zazwyczaj 6 - 16 aaBiofizyka białek cytochrom c Pętla – element nieregularny zazwyczaj aa Pętle i zgięcia usytuowane są głównie na powierzchni białek i bogate są w aa hydrofilowe

47 Obszary wiązania antygenów zbudowane są z sześciu pętliBiofizyka białek Obszary wiązania antygenów zbudowane są z sześciu pętli

48 główna funkcja to łączenie elementów struktury II rzęduBiofizyka białek główna funkcja to łączenie elementów struktury II rzędu

49 Biofizyka białek

50 Biofizyka białek

51 Biofizyka białek

52 Biofizyka białek

53 Biofizyka białek

54 Biofizyka białek

55 Biofizyka białek

56 Białka mogą składać się z pojedynczej domeny lub tworzyć wiele domenBiofizyka białek Domeny – następny poziom w organizacji przestrzennej Stanowią podstawowe jednostki struktury II rzędowej Pojedyncza domena – 50 – 150 aa średnica  2,5 nm Białka mogą składać się z pojedynczej domeny lub tworzyć wiele domen

57 -krystalina Biofizyka białek Domena 1 Domena 2

58 Biofizyka białek Typy struktur III rzędowych 1. typ α – białka zbudowane gł. z α-helisy 2. α/β > 30% α > 20% β 3. β < 5% α > 45% β 4. α + β > 30% α > 20% β struktury α i β zlokalizowane są w odizolowanych obszarach

59 miohemoerytryna Biofizyka białek Typ  I wiązki antyrównolegle ułożonych  -helis połączonymi krótkimi obszarami pętli na powierzchni białka Struktura cylindryczna hemoglobiny -hydrofilowe łańcuchy boczne „ukrywają” hydrofobowe wnętrze

60 Biofizyka białek Typ  II kolejne sąsiadujące pary helis połączone prostopadle przy ich sekwencyjnie przylegających końcach – motyw klucza greckiego min. pięcioelementowy

61 Biofizyka białek

62 (struktura odkształconej beczki)Biofizyka białek Typ β I β segmenty w dwóch warstwach ułożonych naprzeciwko siebie tworzące strukturę zamkniętą (struktura odkształconej beczki)

63 Typ β II β segmenty w dwóch warstwach ułożonych naprzeciwko siebie tworzące strukturę zamkniętą Biofizyka białek

64 Typ α/β β segmenty tworzą wnętrze cząsteczki białka otoczone przez fragmenty o strukturze α helisy Biofizyka białek

65 tendencja do segregacji wzdłuż łańcucha peptydowegoTyp α + β tendencja do segregacji wzdłuż łańcucha peptydowego Biofizyka białek

66 Biofizyka białek

67 Biofizyka białek

68 Hemoglobina jako przykład białka o strukturze IV rzęduBiofizyka białek Hemoglobina jako przykład białka o strukturze IV rzędu