Lehninger Principles of Biochemistry - [PPT PowerPoint] (2023)

Lehninger Principles of Biochemistry fjerde utgave

Aminosyrer, peptider og proteiner Copyright 2004 av W. H. Freeman & Company David L. Nelson og Michael M. Cox

Kjemisk

Stereokjemi Konfigurasjon og konformasjon

Stereokjemi: Rangeringen av atomene til molekyler i 3D -rom.

Konfigurasjon: Fast strukturell rangering av atomer i et molekyl.

Konformasjon: Romlig rangering av atomer i et molekyl som kan oppstå ved fri rotasjon av atomene rundt en enkelt binding (uten å bryte bindinger).

R versus sd d versus l cis (z) versus trans (e)

CIS/trans -isomer er forskjellige forbindelser med forskjellige egenskaper.R/L -isomerer har lignende kjemiske, men forskjellige biologiske egenskaper.

Interaksjoner mellom biomolekyler er stereo -spesifikke.

Stereoisomerer: molekyler med de samme kjemiske bindinger (kjemisk formel), men forskjellig stereokjemi (konfigurasjon).

Vitamin A (Trans-Retinol) CIS-Retinol10-12 SecconformationElverandering Van Rhodopsine (Fotoreceptor) http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/labtutorials/vision/vision.htmlelectricalimpulsesbain (ISE!

Chiralitet

Et molekyl med n chirale sentre 2n stereoisomer.

Konformere ingen isomerer.I forskjellige konformere tilstander: (1) mørklagt versus spredning (gauche, anti),

(2) Stolform versus båtform

EiwitConformers:

Et protein (trypsin, etc.) kan eksistere i forskjellige konformasjoner som et resultat av samsvarende endring forårsaket av binding av en ligand (aktivator, hemmer) etc.

Regulering av enzymaktivitet

Interaksjoner mellom biomolekyler er stereo -spesifikke.

[1] Aminosyrer

(1) Beskrivelse Standard aminosyrene er -aminosyrer.Primær aminogroup (NH2) karboninsyregruppe (COOH)

Proline er et unntak med en sekundær aminogruppe, men kalles fremdeles en -aminosyre.

Aminosyrer forekommer også i en zwitterionisk form ved pH 7. Aminogruppen er beskyttet (PKA ~ 9.4).Kullsyregruppen er deprotonert (karboksylat; PKA ~ 2,2).

Aminosyrestrukturer er forskjellige på sidekjeden (R -grupper).Forkortelser: Koder for tre eller en bokstav.Aminosyrer (unntatt glycin) har chirale sentre: roter planet med flat polarisert lys og er optisk aktive.

Aminosyre -karbonatomer er nevnt i rekkefølge ved hjelp av det greske alfabetet (,,,,) som starter med karbonatomet mellom karboksyl og aminogroups.

Konfigurasjon av organiske chirale tilkoblinger er definert i forhold til glyseraldehyd (L- & d-) D - Høyre vending (lys til høyre) l - venstre sving (sving lys til venstre)

Men L- eller D -betegnelse for en aminosyre gjenspeiler ikke evnen til å vri flatt polarisert lys i en viss retning!

Aminosyrene i proteiner er L-isomerer.

(2) Aminosyrer: Strukturell klassifisering (tabell 3-1, s.78)

Cystinesiduen sikrer strukturell stabilitet av proteiner via intramolekylære eller intermolekylære disulfidbindinger.Oksidasjonsreduksjon

Disulfidbindinger og permanente bølger.

Kader 4-2, Blz.127

Ikke-standard (ikke-kanoniske) aminosyrer: Disse produseres ved post-translasjonell modifisering og er ikke genetisk kodet, bortsett fra selenocystein (SEC), som nå er akseptert som de 21. aminosyrene.

D-aminosyrer finnes i noen få små peptider, inkludert noen peptider av bakteriecellevegger og visse antibiotika (for eksempel aspenicillin).

D-glud-ala

Alexander Fleming oppdager Penicillin: http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/enties/dm28pe.html

Penicillin binder seg på det aktive stedet for perspeptidase-enzymet som deler D-Ala-D-Ala og dermed krusninger peptidoglykanstrengene til bakteriecelleveggen.Penicillin binder enzymet ved å simulere D-Ala-D-Ala-Rerssiduen som normalt vil binde seg til dette stedet.Det er grunnen til at bakteriecelleveggen mister sin integritet og blir ufølsom for forsvar fra verten, eller bare sprenger.

(3) Aminosyregenskaper: PKA, PI og titrasjoner i vann eksisterer aminosyre som zwitterions (hybridioner).Aminosyrer som syrer og baser.(Amfolytter)

(a) Surhet og basisitet av aminosyrer

PKA for COOH -gruppen i aminosyrer er 2 ~ 2,3, to pH -enheter lavere enn for vanlig alifatisk karboksysyre (PKA fra CH3COOH = 4,6).Glycin er 100 ganger surt enn eddiksyre.PPKA for NH3+ -gruppen i aminosyrer er 9 ~ 10, en pH -enhet lavere enn for vanlig alifatisk amin (PKA av CH3NH3+ = 10,6).Aminogruppen fra glycin er 10 ganger mindre grunnleggende enn aminogruppene til metylamin.

Forstyrret PKA -verdier av aminosyresakskjeder.

Legg merke til at disse PKA-verdiene for aminosyre R-grupper i tabell 3-1 er verdiene som måles som fri form i løsning.PKA for hver funksjonelle gruppe er sterkt påvirket av det kjemiske miljøet.Fra reaksjoner.His57 (PKA = 12) inchymotryptin (s.218, Lehninger): H-binding med Asp102His303 (PKA> 7.8) i Chalconsynnse: ionenpaar med Cys164.HMG-CoA Reductasee og D Glu-35 (PKA = 6,5) i lysozym.Lys-NH3 + (PKA = 5,9) Unitoacetatedcarboxylase Tyr og omgivende + VE-rester i dnagyrase.

COOH I et miljø med lav polaritet er ionisering ugunstig.pka COO - - +H3N ionepar ionisering er stabilisert via Zoutbrug.pka van COOH, PKA fra NH3 +.NH2 i en miljøbelastet gruppe med lav polaritet har en ugunstig PKA

(b) Aminosyrer titreringskurve

PH hvor nettladningen til et molekyl er null kalles ISO-elektriske punktet eller PI.Følgende gjelder to ioniserbare grupper: pi =?(for eksempel karboksyl og amino) PKA1 + PKA2 PI = 2

Beregn PI-verdier for aminosyrer med en ladet R-gruppe 1. Bruk kunnskapen din om titreringskurver for å finne ut i hvilket område molekylet vil være nøytralt.(Dette inkluderer å tegne titreringskurven og alle tilsvarende arter.) 2. Finn PKA -verdiene som omgir den nøytrale tilstanden.3.Pi = (pkx + pky)/2

PI er definert som punktet der det ikke er noen nettbelastning på molekylet, enten molekylet er nøytralt.

La oss ta et eksempel med en triprotisk aminosyre: glutamat: PK1 = 2,18 (-COOH), PK2 = 8,95 (-NH3+) og i dette tilfellet er det APKR = 4,25 (-COOH av R-gruppe) 1.Tegn strukturen til Glu. (2. Tegn titreringskurven (pH vs. [OH-]) for Glu.) 3.Hvor er molekylet nøytralt?4. Hvordan beregner vi PI av Glu: (2.19+4.25)/2 = 3.22.

En god buffer ved ~ pH 6. Pi =

Histidin

En midlertidig etterspørsel av aminosyren aspargesyre har tre ioniserbare grupper, med PKA -verdier på 1,9, 3,7 og 9,6.Hva er den gjennomsnittlige nettlasten av aspargesyre ved pH 4,3?

(4) Funksjoner (Lehninger 428-429) 1.Kjemiske budbringere: Nevrotransmittere er omtrent delt inn i små molekyler og peptider (nevropetider), disse er videre klassifisert som hemmende og spennende.-AMINOBOTERIC ACID (-OC- (CH2) 3-NH3+) GABA glutaminsyrederivat Mest vanlig nevrotransmitter i hjernen Huntingtons sykdom (B) Spennende nevrotransmittere glutaminsyre og aspargesyre: lær og noradalinens epinefrin-tyrosin (figur 22-29, pinalin. 860)

2. Monomer -sub -enheter av proteiner Alle proteiner er sammensatt av noen eller alle de 20 "standard" aminosyrene.To nye aminosyrer er nylig blitt oppdaget!Oppdagelse av den 21. aminosyren: (Selenocystein) Oppdagelse av den 22. aminosyren: (Pyrollysine) http://unisci.com/stories/20022/0524025.htm

Mange energimetabolitter er essensielle næringsstoffer og kan brukes som forløpere for andre molekyler.

[2] Peptider og proteiner (MW> 10.000): Polymerer av aminosyrer energisk ugunstige (g> 0) par med energisk gunstig reaksjon (er) (etterlater gruppeaktivering) (Lehninger Fig 27-14, s.1052.) Peptidyntese:

SERYLGLYCYLTYROSYLALANYLLEUCINE.SER-GLY-TYR-ALA-LEUSGTALN-TERMINUSC-TERMINUS

Navn: Fullt navn, tre -Letter koder en bokstavkoder

Pi -verdi

Peptidbindinger er stabile: T1/2 = 7 år i celler på grunn av den høye G av hydrolysevirkningen.

Peptider (og proteiner) har sine unike PI -verdier avhengig av A.A. -sammensetninger.

Organisk aktive peptider: oksytocin, bradykinin, vasopressin, etc. insulin, glukagon,

Monogamie en vasopressine andoxytocinehttp: //serendip.brynmawr.edu/bb/neuro/neuro02/web1/afarrell.htmlvasopressinoxytocin

Grovt estimat av MRS av proteiner: Nummer A. A. Residuen110

Konjugerte proteiner: inneholder permanent bekreftede (via kovalente koordinasjonsstudier), ikke-aminosyre, kjemiske grupper kalt protesegrupper.

Multisubunit proteiner.Underenheter: Ikke-kovalent assosiasjon og underenheter av hemoglobinkjeder: kovalent bundet (via disulfidbindinger), A- og B-kjeder av insulinhierarki av proteinstrukturer:

[3] Den kovalente strukturen av proteinersekvens (primærstruktur, kovalente bindinger av aminosyrer) bestemmer den tertiære strukturen (3-D-strukturen) og cellulær plassering (enzymer, transport, bevegelse, antistoffer, strukturelle roller) (1) proteinquencing ( a) N-terminal bestemmelse med FDNB (1-fluor-2,4-dinitrobenzen) eller dansylchloride (B) edmandegradation

(2) Sekvensbestemmelse av et stort protein på grunn av overlappende metode aminosyresammensetningsreduksjon av disulfidbindinger og acetylering av Cys-fragmentering: enzymatisk eller kjemisk (tabell 3-7) Rensing og sekvensbestemmelse av peptiden proteinsekvens ved overlapping av peptidsesitter.

Reduksjon av disulfidbindinger og acetylering av Cys

Enzymatisk fragmentering

(3) Avledede aminosyresekvenser fra DNA -sekvenser

Gå til: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entez/ velg for

Få 17 treff Klikk på Gen -tilgangsnummeret

6: DQ275627 (Gen Access Number) PhysComitrella Patchalcone Synthase mRNA, Complete CDSGI | 94553859 | GB | DQ275627.2 | [94553859] Søk på nettet etter nukleotid og proteinsekvenser nukleotid

PhysComitrella Chalconsynthase

Locus DQ275627 1656 BP mRNA Lineair PLN 04-MEI-2006DefinitiePhyscomitrella patens chalcone synthase mRNA, komplett CDS.accession DQ275627Version DQ275627.2 GI: 94555559

Proteinfunksjon 3D -struktursekvens

Målet er å lære så mye informasjon som mulig fra rekkefølgen om dens struktur, funksjon og evolusjonshistorie.

[4] Proteinsekvenser og evolusjonsgener og proteiner av nært beslektede organismer bør være sammenlignbare.

Sekvensene går videre og videre når den evolusjonære avstanden mellom to organismer øker.

Bevarte A.A. -rester: aminosyrerester som er essensielle for deres funksjon og struktur, beholdes under evolusjonen.

Variable rester: De mindre viktige restene varierer over tid.Polymorfisme

Proteinfamilie: En gruppe proteiner med betydelig sekvens (> 25%), og/eller med en sammenlignbar struktur og funksjon.Sannsynligvis en vanlig evolusjonær opprinnelse.Ser-proteinaser: chymotryptin, trypsin, elastase, etc. Cytokrom P450-familie.PROSITE: http://www.expasy.org/prosite/interpro: http://www.ebi.ac.uk/interpro/ Gayogists, Paralogues (Geneduplication), Ortologer (spesialisering)

Justering av flere sekvenser og konservativ substitusjon

Homologer identifiseres ved å sammenligne flere sekvenser av et protein av forskjellige organismer.

Flere sekvenser er justert for å maksimere sekvensen.

Konservativ substitusjon med en kjemisk sammenlignbar A.A. -rest (ASP og Glu, Lys og Arg, Trp og Phe, etc.) får en høy poengsum under justering i henhold til scoringssystemet som Blosum62.

Poeng er basert på hvor ofte en aminosyre er erstattet av hver av de andre aminosyrene.

Signatursekvens: Hjelper med å skille/skille en gruppe organismer fra andre.Eksempel 1) En signatur SEQ i EF-1/EF-tuproteinfamilien.

Eksempel 2) En karakteristisk sekvens (GFGPG) i planten ChalConesynthase (CHS) -familien.CHS 362 --------- GEGLEWGVLF GFGPGLTIET STS362 --------- GEGLDWGVLF GFGPGLTIET KAS II 376 DLDFVPHEA -SGMEYTLCNSFGFGGTNGS PKS KAS 427 DWAGLDIRL RPHPRRAAVS GFGYGGTVAHKAS III 380--------- VK PGNTTATS GFGAGLTWGS

Evolusjonært tre avledet fra sammenligning av aminosyresekvens