Predn

1
Prednášky z biochemie

• Prednášející
• Mgr. Irena Šlamborová, Ph.D.
• Tel. [phone]
• E-mail irena.slamborova_at_tul.cz

2
LITERATURA

• Ferencík, M., Škárka, B. Biochémia, 1.vyd.
  Bratislava Slovak Academic Press s.r.o. 2000.
• Vodrážka, Z. Biochemie, 1.vyd. Praha
  Academia, 1996.
• Vodrážka, Z., Rauch,P., Káš, J. Enzymologie.
  Praha, VŠCHT, 1998.

3
LITERATURA

• Elliot, W.H., Elliot, D.C. Biochemistry and
  Molecular Biology, Oxford University press,
  2001.
• Kalous, V., Pavlícek, Z. Biofyzikální chemie,
  Praha, SNTL, 1980.

4
HISTORICKÉ MEZNÍKY BIOCHEMIE

• 1770 izolace glycerolu, kys. citrónové a mlécné
  (Scheele, Rouelle)?
• 1783 Spalanzani trávení je chemický proces
• 1806 izolace první aminokyseliny (Asp)
  Vanquelin
• 1833 izolace prvního enzymu amylasy - Payen

5

• 1869 objev DNA Miescher
• 1893 enzymy jsou katalyzátory Ostwald
• 1905 izolace prvního koenzymu NAD
• - Lynenova spirála
• 1937 Krebsuv cyklus
• 1969 první syntéza enzymu Rnasy Merrifield,
  Denkenwater
• 1953 první sekvence insulinu - Sanger
• - struktura DNA Watson, Crick, Vilkinson
• 1970 první syntézy genu
• 1971 model struktury biologické membrány

6
ROZDELENÍ BIOCHEMIE

• Statická biochemie
• 1. Proteiny
• 2. Lipidy
• 3. Sacharidy
• 4. Enzymy
• 5. Biologická membrána
• 6. Alkaloidy a isoprenoidy

7

• Dynamická biochemie
• 1. Proteosyntéza, biodegradace
• 2. Glykolýza
• 3. Lynnenova spirála
• 4. Citrátový cyklus
• 5. Dýchací retezec
• 6. Ornitinový (mocovinový) cyklus

8
OTÁZKY, NA KTERÉ BIOCHEMIE ODPOVÍDÁ

• 1. Z jakých látek jsou organismy složeny?
• 2. Jak tyto látky vznikají, jak zanikají, jaké
• jsou meziprodukty techto reakcí?
• 3. Jak tyto zmeny souvisejí z fyziologickými
  funkcemi organismu?
• 4. Jak jsou tyto pochody v organismu usporádány a
  rízeny?

9
METODY BIOCHEMIE

• 1. Chromatografie, elektroforéza, IEF
• 2. Centrifugacní a ultracentrifugacní m.
• 3. Optické mikroskopie rastrovací,
  konfokální, elektronová mikroskopie,
  spektrofotometrie, IC
• 4. Imunohistochemické metody

10
PROTEINY

• - prítomny ve všech bunkách
• - podíl proteinu až 80
• - živocichové príjem potravou
• - chemické složení 50 C, 24 O, 18 N,
• 6 H, síra a další prvky
• - vlastnosti
• dle funkce, kterou v organismu zastávají
  (rozpustnost ve vode, odolnost vuci fyzikálním a
  chemickým vlivum)?

11
FUNKCE PROTEINU

• Stavební
• - nerozpustné ve vode (vláknité), tvorí
  základ extracelulárních struktur
• kolageny, elastiny, keratiny, fibroin
• 2. Transportní
• hemoglobin, myoblobin, feritin

12

• 3. Proteiny zajištující pohyb
• - premena chemické energie na mechanickou
  práci
• myosin, aktin, tropomyosin, troponin
• 4. Katalytické, rídící a regulacní funkce
• - enzymy, bílkovinné hormony
• 5. Obranné funkce
• - imunoglobuliny

13
STAVBA PROTEINU

• Aminokyseliny
• - substitucní deriváty karboxylových kyselin
• - více než 300 AK
• - pouze 20 AK proteinogenní AK
• - 2 optické izomery L- a D-, proteinogenní
• výhradne L- izomery

14
STRUKTURA AMINOKYSELIN
15
(No Transcript)
16
ROZDELENÍ AK

• NEESENCIÁLNÍ AK
• (postradatelné)?
• Cys, Tyr, Ala, Ser, Pro, Gly, Glu, Asp, Trp

• ESENCIÁLNÍ AK
• (nepostradatelné)?
• Val, Leu, Ile, Thr, Trp, Met, Lys
• u malých detí ješte
• His a Arg

17
BIOLOGICKÁ HODNOTA

• O biologické hodnote bílkovin rozhoduje obsah
  esenciálních aminokyselin.

18
(No Transcript)
19
VZIK PEPTIDICKÉ VAZBY
20
(No Transcript)
21
Dipeptid Gly-Ala
22
Gly-Ala
23
PEPTIDY

• Chemickou povahou amidy kyselin
• 2 AK dipeptid
• 3 AK tripeptid
• n AK polypeptid polypeptidický retezec
• Charakteristika peptidu POCET a PORADÍ AK v
  retezci
• Prodlužování polypeptidického retezce proteiny
  jejich molekuly jsou tvoreny sty až tisíci AK
  zbytku

24
IZOLACE BÍLKOVIN

• A) chemické metody
• - izoelektrické
• - vysolovací
• - srážení org. rozpouštedly
• - tvorba rozpustných bílkovin
• Tyto metody nevedou k získání cistých
  bílkovin, pouze príprava surových preparátu.

25
IZOLACE BÍLKOVIN

• B) fyzikální metody
• - chromatografie (papírová Whatman, na pevném
  nosici Al folie, na skle mikrocelulóza,
  sloupcová dle náplne, kapalinová ch.)?
• elektroforéza
• separacní a identifikacní metody rozdílné
  molekulové hmotnosti.

26
STRUKTURA BÍLKOVIN

• Primární struktura
• Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys HMGL
• Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys patol.
• 
  HMGL
• Srpkovitá anémie.

27
Primární struktura
28
STRUKTURA BÍLKOVIN

• 2. Sekundární struktura
• Polypeptidický retezec usporádán do
• formy skládaného listu papíru
• formy alfa-helix (šroubovice)?
• 3. Terciální struktura
• fibrilární struktura (tvar vlákna)?
• globulární struktura (tvar klubícka)?

29
Sekundární struktura
30
Terciální struktura globulární
31
Terciální struktura - fibrilární
32
STRUKTURA BÍLKOVIN

• 4. Kvarterní struktura
• vzájemné prostorové usporádání polypeptidických
  retezcu
• Výskyt enzymy, HMGL, MYOGL, další bílkoviny.

33
Kvarterní struktura - HMGL
34
(No Transcript)
35
VAZBY V PROTEINECH1. Peptidická vazba
36
2. Disulfidická vazbaCystein, Cystin, Methionin
37
3. Vodíková vazba spojuje polypeptidické retezce
38
4. Iontové vazbysouvislost s pH
39
CAPERONY

• Pomocné molekulární proteiny CAPERONY tzv.
  stresové proteiny stresové podmínky.
• - regulacní fce
• - úcast v normálních fyziologických procesech
  bunky
• (b. cyklus, diferenciace, hormonální
  regulace)?
• Význam pomáhají nove vzniklým proteinum
  správne usporádat a sestavit jejich sekundární a
  terciální struktury.
• - nejlépe prozkoumané
• A) proteiny teplotního šoku (heat shock proteins
  HSP)?
• B) proteiny regulované glukózou

40
ROZDELENÍ PROTEINU

• 1. Jednoduché proteiny
• a) skleroproteiny (fibrilární) nerozpustné ve
  vode
• FIBROIN, KOLAGEN, KERATIN
• b) sferoproteiny (globulární) - rozpustné ve vode
• HISTONY, ALBUMINY, GLOBULINY,
• MÉCNÉ PROTEINY - KASEIN
• 
  LAKTALBUMINY
  

41
FIBROIN
42
KERATIN
43
KOLAGEN
44
HISTONY
45
ALBUMIN
46
GLOBULINY
47
KASEIN
48
ROZDELENÍ PROTEINU

• 2. Složené proteiny
• METALOPROTEINY
• LIPOPROTEINY
• NUKLEOPROTEINY
• GLYKOPROTEINY
• CHROMOPROTEINY
• PROTEINY KREVNÍ PLASMY
• HEMOGLOBIN
• MYOGLOBIN

49
ESENCIÁLNÍ AMINOKYSELINY

• Histidin (His)?
• - výchozí látka nervového prenašece histaminu a
  dipeptidu
• - tvorí katalytické skupiny v aktivních centrech
  enzymu
• Isoleucin (Ile)?
• - soucást svalu krytí zvýšené energetické
  potreby - ochrana svalu pred jejich vlastním
  odbouráváním

50

• Leucin (Leu)?
• - soucást svalu viz Ile
• - výchozí látka enkefalinu (snižuje bolest
  obdobne jako endorfiny)?
• - výchozí látka k syntéze nervových prenašecu
• - urychluje hojení pokožky a zlomenin kostí

51

• Lysin (Lys)?
• stimuluje tvorbu kolagenu, chrupavek a pojiv
• nízké hladiny Lys brzdí proteosyntézu ve svalech
  a pojivových tkáních
• Methionin (Met)?
• výchozí látka pro Cys, AK spouštející
  proteosyntézu
• zvyšuje celkový cholesterol a LDL
  cholesterol

52

• Fenylalanin (Phe)?
• zlepšuje náladu, bdelost, zvyšuje hladinu
  enkefalinu
• lécba depresí
• terapie bolesti
• hlavní látka pro syntézu kolagenu
• zvýšení chuti
• Threonin (Thr)?
• složka kolagenu
• nedostatek ukládání tuku v hepatocytech
• posiluje imunitní systém

53

• Tryptofan (Trp)?
• - výchozí látka nervového prenašece serotoninu
  (uklidnující funkce)?
• lécba nespavosti, stresu, úzkostí a deprese
• Valin (Val)?
• ovlivnuje absorpci nekterých nervových prenašecu
  v mozku
• D-Val je soucástí molekuly penicilinu

54
Podmínene esenciální AK

• Tyrosin (Tyr)?
• - prekurzor katecholaminu ( dopamin, adreanlin,
  nordadrenalin)?

55
NEESENCIÁLNÍ AK

• Gylcin (Gly)?
• nutný k syntéze proteinu, purinu, porfyrinu,
  kreatininu
• soucástí kolagenu, hedvábí a ovcí vlny
• pusobí jako tzv. dodatkový neurotransmiter