Proteinenes byggesteiner Aminosyrer Proteinenes byggesteiner

Aminosyrer Alle proteiner er dannet ved sammenkopling av 20 forskjellige aminosyrer Alle levende organismer benytter de samme aminosyrene Aminosyrene er proteinspråkets alfabet Benevnes med trebokstavs- og enbokstavsforkortelser F.eks. Alanin = Ala = A Andre aminosyrer brukes ikke i proteinsyntese Et fåtall aminosyrer modifiseres etter innkorporering i proteiner

Aminosyrenomenklatur Aminosyrenes navne presenteres ofte som forkortelser

Proteinenes aminosyrer Alle er a-aminosyrer De adskiller seg ved sin R-gruppe To systemer til nummerering av C-atomene Med et unntak (glycin) har alle aminosyrer et chiral senter, nemlig a-C-atomet To speilbildeisomere: D- og L- Bare L-aminosyrer i proteiner Chiralt senter Asymmetrisk C

Bestemmelse av konfigurasjon

Aminosyrenes klassifisering Basert på R-gruppenes/sidekjedenes kjemiske egenskaper 1) upolare, alifatiske sidekjeder 2) aromatiske sidekjeder (ofte upolare) 3) polare, uladede sidekjeder 4) positivt ladede 5) negativt ladede

Upolare, alifatiske sidekjeder Prolin har syklisk sidekjede => begrensninger i proteinstruktur Glycin er den minste aminosyren, ikke asymmetrisk a-C-atom Glycin er viktig, liten størrelse gir strukturell fleksibilitet Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin inngår i hydrofob interaksjon Methionin har S-atom

Aromatiske sidekjeder Hydrofob interaksjon Tyrosin inngår i hydrogenbindinger Absorberer ultrafiolett lys

Polare, uladete sidekjeder Polaritet skyldes: -OH i Ser, Thr -SH i Cys -NH2 i Asn, Gln Slide 13 Slide 13 Cystein danner disulfidbroer

Positivt ladete sidekjeder

Negativt ladede sidekjeder

Uvanlige aminosyrer Kan forekomme i proteiner Modifiseres etter innkorporering i protein Har andre funksjoner

Hydroksyprolin Finnes i: plantens cellevegg kollagen

Hydroksylysin Finnes i kollagen

Selenocystein Dannet ut fra serin Dannet før innkorporering i protein Finnes i noen få proteiner

Intermediater i metabolismen Inngår i nedbrytningen av aminosyrenes aminogruppe

Aminosyrenes syre-base egneskaper I vanndig løsning er aminosyrene dipolare ioner, zwitterioner Disse kan fungere både som syrer og baser Amfotere forbindelser Amfolytter (amfotere elektrolytter)

Titrering av glycin Titrering med en sterk base Glycin har neutral sidekjede, bare NH+3- og COOH-gruppen titreres Ved lav pH er både amino-gruppen og karboksylgruppen er protoniserte Ved tilsetning av base øker pH kraftig, men dernest flater kurven ut I denne fasen er forholdet +H3NCH2COOH/+H3NCH2COO- < 1 Når tilsatt base er lik 50% av glycin, har vi at +H3NCH2COOH = +H3NCH2COO- Titreringskurvens vendepunkt er pK1, for glycin er det pH 2,34 Figur 5-10

Titrering av glycin Omkring pK1, ca 1 pH-enhet på hver side har glycin bufferkapasitet De fleste aminosyrer har sitt pK1 i området pH 1,8 - pH 2,5 Basetilsettning fortsetter og pH stiger igjen rask Når tilsatt base er lik mengden glycin inntreffer neste vendepunkt, pI, som er glycins isoelektriske punkt Ved pI har glycin ingen nettoladning og vil ikke bevege seg i et elektrisk felt Her er all glycin på formen +H3NCH2COO- Figur 5-10

Titrering av glycin Ved videre basetilsetting stiger pH først for så å flate ut igjen Her har glycin sitt andre bufferområde Når basetilsetting tilsvarer 150% av glycinmengden inntreffer tirtrerings-kurvens 3. vendepunkt, pK2 ,for glycin er dette ved pH 9,60 Her er H2NCH2COO- = +H3NCH2COO- De fleste aminosyrer har pK2 i området pH 8,8-11,0 Ytterligere tilsetting av base fører til rask pH økning og tilslutt er all glycin på formen H2NCH2COO- Figur 5-10

Titrering av glycin En aminosyres titreringskurve gir mange viktige opplysninger De to pKa verdier, dvs de pH-områder hvor aminosyren har bufferkapasitet Ut fra de to pKa verdier kan pI regnes ut: pI = (pK1 + pK2)/2 Figur 5-10

Titrering av aminosyrer med ioniserbar sidekjede Disse har mere komplekse titreringskurver Histidin er den eneste aminosyre med bufferkapasitet i fysiologisk pH område Ved pH 7,0 er mengden protoniserte sidekjeder litt mindre enn dissosierte Histidinsidekjeden har pKa ved pH 6,0 Figur 5-12

Polypeptider/proteiner Aminosyrer koples sammen til liniære polymerer Minste polymerer kalles oligopeptider Små polymerer (< 10 kD) kalles polypeptider Store polymerer kalles proteiner Proteinene er den gruppe makromolekyler med størst variasjon i egenskaper og funksjoner Proteiners kjemiske egneskaper er summen av aminosyrenes egenskaper

Peptidbindingen Proteiner er liniære polymerer av aminosyrer koplet sammen med peptidbindinger Dannes ved kondensering av den ene aminosyres karboksyl-gruppe med neste aminosyres aminogruppe

Peptidbindingen Peptidbindingene + a-C-atomet danner proteinets ryggrad Peptidbindingen er stiv fordi C-N bindingen er en delvis dobbelbinding Danner viktig dipol som inngår i hydrogenbindinger og stabiliserer proteinet Peptidbindinger er svært stabile under cellulære forhold

Aminoterminal og karboksylterminal N-terminal og C-terminal Peptiders aminosyrer nevnes fra N-terminal Serin-glycin-tyrosin-alanin-leucin = Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu = SGYAL Amino-terminal N-terminal Karboksyl-terminal C-terminal

Proteiners nettoladning I proteiner er både amino- og karbosylgruppen bundet opp i peptidbindingen og bidrar ikke til nettoladning, bortsett fra første og siste aminosyre Aminosyrenes sidekjeder bestemmer da nettoladningen I praksis er dette Asp, Glu, Lys, Arg og tildels His I tilleg har Cys (pKr 8,18) og Tyr (pKr 10,07) potensielt ioniserbare sidekjeder, men ved fysiologisk pH bidrar disse ikke

Disulfidbroer stabiliserer proteinstrukturer, holder subenheter sammen Figur 5-7

Disulfidbroer Kovalente bindinger mellom forskjellige områder av samme polypeptidkjede Kovalente bindinger mellom uavhengige polypeptidkjeder Insulin

Absorbsjon av ultrafiolett lys Tryptofan og tyrosin absorberer lys i området 200-310 nm Sidekjedene med ringstruktur absorberer lys Vanlig å estimere protein-konsentrasjon ved måling av absorbsjon ved 280 nm Måleresultatet er avhengig av Tyr- og Trp-innholdet, derfor upresist Figur 5-6

Proteiner varierer i størrelse og antall subenheter Tablee 5-2

Proteiners aminosyre- sammensetning varierer Tabell 5-3

Konjugerte proteiner Tabell 5-4