H01 Oppgave II 2.a) Primærstruktur, aminosyre sekvensen til proteinet.

Presentasjon om: "H01 Oppgave II 2.a) Primærstruktur, aminosyre sekvensen til proteinet."— Utskrift av presentasjonen:

1 H01 Oppgave II 2.a) Primærstruktur, aminosyre sekvensen til proteinet. Sekundærstruktur, lokal og stabil arrangering av aminosyrene som gir en definert struktur (for eksempel α-heliks eller ß-plate). Tertiærstruktur, den tredimensjonale foldingen av en hel peptidkjede til en subenhet/protein. Kvartærstruktur, sammensetningen av flere subenheter til proteiner som består av to eller flere subenheter.

2 3.a) Interne hydrogenbindinger mellom peptidbindingene hos hver fjerde aminosyre sørger for maksimalt antall intern hydrogenbinding. Mulighet for sidegrupper, som stikker ut i fra heliksen, kan interagere med hverandre og tilføre strukturen stabilitet. b) Prolin har ikke mulighet til dreining rundt bindingen mellom Cα og N på grunn av sidekjedens ringstruktur. Dette fører til et knekkpunkt på heliksen. Samtidig har ikke prolin ledig H i peptidbindingen som kan delta i intern hydrogenbinding. Glycin har ingen sidegruppe og er derfor mer strukturelt fleksibel enn andre aminosyrer. Polymerer av glycin foreligger ikke som α-heliks.

3 c) Glu og Asp vil være negativt ladet ved pH 7 (fysiologisk). Lys og Arg vil være positivt ladet ved pH 7. Sidekjeder med lik ladning vil frastøte hverandre og destabilisere heliksen. Asn, Ser, Thr og Cys kan destabiliser en α-heliks på grunn av sidegruppenes størrelse og form hvis de ligger nær hverandre i kjeden. d) De interne hydrogenbindingene i heliksen er alle rettet i en retning. Dette medfører en polarisering av hele heliksen. I carboksyl enden vil det være en negativ ladning som vil stabiliseres av positive aminosyrer (Lys, Arg). I amino enden vil det være en positiv ladning som vil stabiliseres av negative aminosyrer ( Glu, Asp).

4 4.a) Ved denaturering forandres proteinets tredimensjonale struktur seg slik at biologisk funksjon mistes. Betingelsene for en korrekt folding er endret i større eller mindre grad (foreligger ofte i delvis foldet struktur). b) Temperatur pH Organiske løsningsmidler Urea, guanidin hydroklorid Tungmetaller

5 H97 Oppgave I A i) Hydrogenbindinger Peptidbindingene i proteinets ”ryggrad” vil søke maksimal intern h-binding. Dette oppnås i alfaheliks eller betaplate. Peptidbindingene danner h-binding med vann i utfoldet form. Det er ingen gevinst ved folding. Hydrofobe interaksjoner Hydrofobe områder i vanding miljø søker sammen fordi hydrofob overflate ”påtvinger” vannet en mer ordnet struktur. Gevinst ved folding, ∆S > 0, og ∆G < 0. Dette gir drivkraft for folding og stabilitet. Van der Waals interaksjoner Induserte dipoler som er svake men veldig mange. Gir til sammen viktig bidrag til stabilitet. Ionebinding Tiltrekning mellom to grupper med motsatt ladning. Stabiliserer struktur.

6 ii)

7 Del II Oppgave 1 Enzym Biomolekyl (protein/RNA) som katalyserer kjemisk reaksjon. Endrer ikke reaksjonslikevekten, og blir ikke forbrukt i reaksjonen. Senker aktiveringsenergien (∆G‡), og dermed øker reaksjonshastigheten (V). Substrat Reaktant som inngår i enzymkatalysert reaksjon. Passer i katalytisk sete og omdannes til produkt. Optimal pH pH hvor enzymet har maksimal katalytisk aktivitet. Optimal temperatur Temperatur hvor enzymet har maksimal katalytisk aktivitet. Vmax Maksimalhastighet for en enzymatisk reaksjon Katalytisk sete er mettet med substrat. Aktiveringsenergi (∆G‡) Mengde energi nødvendig for å omdanne 1 mol substrat fra grunntilstand til overgangstilstand.

8 K1 K2 E + S ES E + P K-1 K-2 K1 K2 E + S ES E + P fordi V = K2[ES] K-1

9 Vi regner med at [ES] er like stor hele tiden, steady state
Vi regner med at [ES] er like stor hele tiden, steady state. Det betyr at dannelse og nedbrytning av [ES] er det samme. [ES]dannelse= K1[E][S] [ES]nedbrytning= K-1[ES] + K2[ES] Mengde enzym: [Et] =[E] +[ES] Setter utifra dette: [ES]dannelse= [ES]nedbrytning K1[E][S] = K-1[ES] + K2[ES] [ES] = K1[Et][S] K-1 + K2 + K1[S] K1([Et] - [ES])[S] = K-1[ES] + K2[ES] [ES] = [Et][S] K1[Et][S] - K1[ES][S] = K-1[ES] + K2[ES] (K-1 + K2)/K1 +[S] K1[Et][S] = K-1[ES] + K2[ES] + K1[ES][S] [ES] = [Et][S] KM + [S] K1[Et][S] = [ES] (K-1 + K2 + K1[S])

10 [ES] = [Et][S] og V = K2[ES]
KM + [S] V = K2[Et][S] = Vmax[S] KM + [S] KM + [S]

11 Del II Oppgave 2 [S] [V0] 1/ 0,1 0,11 10,0 9,09 0,3 0,25 3,3 4,00 0,5 0,34 2,0 2,94 1 0,45 1,0 2,22 3 0,58 1,72 5 0,61 0,2 1,64

12 Dataene fra forsøket passer med en hyperbolsk kurve, og det resiproke plottet, Lineweaver-Burk plot, gir en rett linje. Dette passer med Michaelis-Menten kinetikk. KM for reaksjonen kan bestemmes nøyaktig utifra Lineweaver-Burk plottet. Den rette linjen skjærer x-aksen i -1/KM Benytter regresjonslinjens ligning, og løser den for y lik 0. Det gir x = -1,4602 / 0,7623 = -1,916. Dette er lik -1/KM. KM blir da: KM = -1/-1,916 = 5, M Vmax bestemmes på samme måte. Y-aksen skjæres i 1/Vmax. Setter x lik null. Det gir y = 1,4602. Dette er lik 1/Vmax. Vmax blir da: Vmax = 1/1,4602 = 6, mol/min. I løpet av et minutt hydrolyseres 6, mol, dvs per sekund: , / 60 sek = 1,14 *10-11 mol/sek mol substrat hydrolysert tilsvarer 1 mol enzym, da det er 1 aktivt sete per enzym molekyl. Antall mol enzym: 10-9 g / g/mol = 3,38 *10-14 mol For hvert molekyl enzym hydrolyseres: 1, mol / 3, mol = 338 molekyler av penicillin per sekund. a) b) c) d)

13 Del II Oppgave 3 a) Virkemåten til en hemmer i en enzymatisk reaksjon kan leses utifra hvordan den påvirker Lineweaver-Burk plottet. En kompetetiv hemmer gir samme Vmax, altså samme skjæringspunkt med y-aksen som i reaksjon uten hemmer, mens KM øker og skjæringspunktet med x-aksen endres. En non-kompetitiv hemmer er et spesial tilfelle av miksed-kompetitiv hemmer. I non-kompetitiv endres ikke KM, men Vmax øker. Lineweaver-Burk plottet endrer skjæringspunkt med y-aksen i forhold til reaksjonen uten hemmer. 1/V0 1/V0 hemmer hemmer 1/[S] 1/[S]

14 b) Temperatur pH in vitro Substrat mengde Inhibitorer Enzym mengde Allosteri Kovalent modifisering in vivo Produktmengde Initiale reaksjonshastigheter gir grunnlag for kinetikk beregningene. Reaksjonen er 1.ordens, V0 = k[S]. Senere i reaksjons forløpet er enzymet mettet med substrat, og hastigheten er tilnærmet konstant uansett substrat mengde. c)

15 d) Allosteriske enzymer er regulert ved ikke-kovalent binding av spesifikk metabolitt et annet sted en aktivt sete. Modulator K K R R Substrat V0 K R [S]

16 e) Varme Ekstrem pH Ekstrem saltkonsentrasjon Urea Organiske løsemidler/detergenter Tungmetaller

17 V00 Oppgave 1 C 2. a. Feil, påvirker ikke reaksjonslikevekt b. Riktig, aktiveringsenergien er den energien som investeres for at reaksjonen kan oppnå overgangstilstand (energetisk ugunstig). Lavere aktiveringsenergi betyr at mindre energi er nødvendig for å oppnå overgangstilstand, og dermed raskere reaksjon. c. Feil, enzymer forandres ikke i reaksjonen. d. Feil, enzymer har pH og temperatur hvor de fungerer best (optimum). For humane enzymer vil det ofte være pH 7 og 37 ºC. e. Feil, enzymer påvirker ikke endrigne i Gibbs fri energi og likevekten, men aktiveringsenergien og reaksjonshastigheten.

18 3. a. Kofaktor Uorganisk ion eller koenzym nødvendig for enzym aktivitet. b. Koenzym Organisk molekyl nødvendig for enzym aktivitet. Kan være vitamin. c. Prostetisk gruppe Kofaktor som er kovalent bundet til peptidkjeden. d. Apoenzym Kun peptiddelen av et enzym (ikke kofaktor og prostetisk gruppe). e. Holoenzym Alle delene av et aktivt enzym (peptiddel, kofaktor og prostetisk gruppe).