Biochémia Nukleových kyselín I

Úvod do molekulovej biológie

Proteíny

P1

Peter Javorský

email: javorsky@saske.sk

http://www2.saske.sk/javorskyÚstav fyziológie hospodárskych zvierat SAV, KošiceÚstav fyziológie hospodárskych zvierat SAV, Košice

ČČo je molekulárna biológia?o je molekulárna biológia?

„Molekulárna biológia študuje vzťah štruktúry a interakcií biolo„Molekulárna biológia študuje vzťah štruktúry a interakcií biologických gických makromolekúl (fyzikálna a chemická úroveň) k funkciám a vlastnosmakromolekúl (fyzikálna a chemická úroveň) k funkciám a vlastnostiam tiam

živých sústav (biologická úroveň)“živých sústav (biologická úroveň)“

J. D. J. D. WatsonWatson a F. H. a F. H. CrickCrick (1953) (1953) –– návrh modelu DNAnávrh modelu DNA

Fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami molekuly DNA vysvetlili jFyzikálnymi a chemickými vlastnosťami molekuly DNA vysvetlili jej ej biologickú funkciu ako génu, zdvojovanie pred delením, biologickú funkciu ako génu, zdvojovanie pred delením,

semikonzervatívnusemikonzervatívnu replikáciureplikáciu, schopnosť kódovať genetickú informáciu , schopnosť kódovať genetickú informáciu vysvetlili primárnou štruktúrou DNA a vysvetlili primárnou štruktúrou DNA a mutabilitumutabilitu tautomérnymitautomérnymi

vlastnosťami báz.vlastnosťami báz.

„„Molekulárna biológia významne dopomohla Molekulárna biológia významne dopomohla kk poznaniu, že začiatky života sú úzko spojené poznaniu, že začiatky života sú úzko spojené s s interakciami bielkovín a nukleových kyselín“interakciami bielkovín a nukleových kyselín“

Molekulárna biológia ako vedný odborMolekulárna biológia ako vedný odbor(začiatok šesťdesiatych rokov)(začiatok šesťdesiatych rokov)

••medzinárodné časopisy smedzinárodné časopisy s uvedeným názvomuvedeným názvom••zakladanie ústavov a podporovanie výskumu pod týmto zakladanie ústavov a podporovanie výskumu pod týmto menommenom••vydávanie učebníc a monografií pod týmto názvomvydávanie učebníc a monografií pod týmto názvom••„teória „teória proteosyntézyproteosyntézy vv organizmoch na princípe organizmoch na princípe centrálnej dogmy molekulárnej biológie“centrálnej dogmy molekulárnej biológie“

molekulárna biológia: molekulárna genetika, génové inžinierstvo, molekulárna genetika, génové inžinierstvo, molekulárna biológia vírusov, onkológia, molekulárna biológia vírusov, onkológia, eukaryotoveukaryotov, imunológia, , imunológia, neurobiológianeurobiológia, evolúcia, molekulárna taxonómia........, evolúcia, molekulárna taxonómia........

BiomakromolekulyBiomakromolekulynukleové kyseliny, proteíny, polysacharidy (nukleové kyseliny, proteíny, polysacharidy (m.hm.h. 100 000 . 100 000 –– 1 000 1 000 000000 DaDa))

Informačné Informačné biomakromolekulybiomakromolekuly (NK, P) zabezpečujú prenos genetickej (NK, P) zabezpečujú prenos genetickej informácie, majú polymérny charakter (informácie, majú polymérny charakter (monomérmonomér, , homopolymérhomopolymér -- poly(X), poly(X), heteropolymérheteropolymér -- poly (XY), poly (XYZ).poly (XY), poly (XYZ).

Nukleové kyseliny: Nukleové kyseliny: Kyselina ribonukleová (RNA), jedno alebo dvojvláknové komplementKyselina ribonukleová (RNA), jedno alebo dvojvláknové komplementárne árne polyribonukleotidovépolyribonukleotidové reťazce zložené zreťazce zložené z monomérnychmonomérnych jednotiek: UMP jednotiek: UMP uridínuridín --5´5´--monofosfát, CMP monofosfát, CMP cytidíncytidín --5´5´--monofosfát, AMP monofosfát, AMP adenozínadenozín --5´5´--monofosfát, GMP monofosfát, GMP guanozínguanozín --5´5´--monofosfát. monofosfát.

Kyselina Kyselina deoxyribonukleovádeoxyribonukleová (DNA), jedno alebo dvojvláknové (DNA), jedno alebo dvojvláknové komplementárne komplementárne polydeoxyribonukleotidovépolydeoxyribonukleotidové reťazce zložené reťazce zložené zz monomérnychmonomérnych jednotiek: jednotiek: dTMPdTMP 2´2´--deoxytymidíndeoxytymidín--5´5´--monofosfát, monofosfát, dCMPdCMP2´2´--deoxytcytidíndeoxytcytidín--5´5´--monofosfát, monofosfát, dAMPdAMP 2´2´--deoxyadenozíndeoxyadenozín--5´5´--monofosfát, monofosfát, dGMPdGMP 2´2´--deoxyguanozíndeoxyguanozín--5´5´--monofosfát.monofosfát.

ProteínyProteíny--bielkovinybielkoviny, jeden alebo viac , jeden alebo viac polypeptidovýchpolypeptidových reťazcov zložených reťazcov zložených zo štandardných aminokyselín (21).zo štandardných aminokyselín (21).

Informácia, podľa ktorej sa vInformácia, podľa ktorej sa v bunke tvorí primárna štruktúra bunke tvorí primárna štruktúra proteínov (proteínov (sekvenciasekvencia aminokyselín vaminokyselín v polypeptidovompolypeptidovom reťazcireťazci) je ) je

obsiahnutá vobsiahnutá v poradí poradí nukleotidovnukleotidov DNA a RNADNA a RNA(v primárnej štruktúre DNA a RNA (v primárnej štruktúre DNA a RNA -- nukleotidovejnukleotidovej sekvenciisekvencii DNA a RNA).DNA a RNA).

KonformáciaKonformácia

priestorové usporiadanie priestorové usporiadanie makromolekuly, ktoré je pre ňu makromolekuly, ktoré je pre ňu

za daných podmienok za daných podmienok energeticky najvýhodnejšieenergeticky najvýhodnejšie

„„TheThe aimaim ofof modernmodern biology biology isis to interpret to interpret thethepropertiesproperties ofof thethe organismorganism by by thethe structurestructure ofof itsits

constituentconstituent moleculesmolecules""Francois Francois JacobJacob, Nobel , Nobel laureatelaureate

CentrálnaCentrálna dogma dogma molekulárnejmolekulárnej biológiebiológie

DNA RNA PROTEÍNYDNA RNA PROTEÍNY

VšetkyVšetky viditeľnéviditeľné prejavyprejavy života života súsú sprostredkovanésprostredkované pomocoupomocouproteínovproteínov

reprodukciareprodukcia, vývoj, metabolizmus, pohyb, , vývoj, metabolizmus, pohyb, správaniesprávanie ……

VšetkyVšetky ostatnéostatné bunkovébunkové komponenty komponenty súsú tiežtiež syntetizované syntetizované aleboalebo kumulované kumulované zozo životného životného prostrediaprostredia pomocoupomocou proteínovproteínov

SYNTÉZA ORGANICKÝCH MOLEKÚLSYNTÉZA ORGANICKÝCH MOLEKÚL DEGRADÁCIADEGRADÁCIAanabolizmus anabolizmus katabolizmuskatabolizmus

AminoAmino kyseliny, kyseliny, peptidypeptidy a ich štruktúrya ich štruktúry

Štruktúra aminokyselín

Amino skupina - karboxylová skupinaalfa uhlík

VšetkyVšetky prírodneprírodne sasa vyskytujúcevyskytujúce proteínyproteínyobsahujúobsahujú L L -- AMKAMK

AminoAmino kyseliny kyseliny súsú ""zwitteriónyzwitterióny", ", priprineutrálnomneutrálnom pHpH nesúnesú kladný kladný ajaj záporný záporný

náboj (náboj (AmfolytyAmfolyty-- amfoternéamfoterné látkylátky))

určuje chemické vlastnosti AMK určuje chemické vlastnosti AMK

((prolínprolín, , --NHNH--) )

enantiomérneenantiomérne izoméryizoméry

pH ~ 2pH ~ 2 pH ~ 9.5pH ~ 9.5

„„ZwitterionZwitterion““

pH ~ 7pH ~ 7

RozdelenieRozdelenie AMK do AMK do skupínskupín (20)(20)

∗

∗

∗

SelenocSelenocyystesteínín –– glycínglycín reduktázareduktáza, bakteriálna , bakteriálna hydrogenázahydrogenáza, , glutatiónglutatión reduktázareduktáza (21 A(21 AMKMK))

Polárne AMK s postranným reťazcom kladne alebo záporne nabitým

Tieto aminokyseliny prispievejú k celkovému povrchovému náboju proteínov

HydrofilnéHydrofilné AMKAMK

často často sasa nachádzajúnachádzajú v beta v beta štruktúrachštruktúrachskladanéhoskladaného listu listu obsahujúobsahujú

dvedve karboxylové skupiny karboxylové skupiny ((AspAsp, , GluGlu)), , aminoamino aleboalebo iminoimino skupinu skupinu

((LysLys, , ArgArg, His, His))

Polárne AMK s postranným reťazcom bez náboja

HHydroydrofilnéfilné AMKAMK

majú krátky postranný reťazecmajú krátky postranný reťazec,,väčšinou sa nachádzajú na väčšinou sa nachádzajú na povrchu proteínovpovrchu proteínov, kde , kde sasa

zúčastňujúzúčastňujú interakciíinterakcií s s rozpúšťadlamirozpúšťadlami

Ser, Ser, ThrThr, , CysCys, , AsnAsn, , GlnGln

Nepolárne aminokyseliny

Sú dôležité pre správne zbalenie proteínov často sa nachádzajú

v ich centre

Mutácia v géne, pričom sa zmení jedna hydrofóbna AMK na druhú

neovplyvní funkciu proteínu

HydrofóbneHydrofóbne AMKAMK

majúmajú nepolárnenepolárne postranné postranné reťazcereťazceAla, Val,Ala, Val, IleIle, Leu, Met,, Leu, Met, PhePhe, , TyrTyr,Trp,,Trp,

Špeciálne nepolárne AMK *

CysteínGlycín

najkratší postranný reťazec (H) mu poskytuje väčšiu flexibilitu

Prolín

ŠŠpecipeciálneálne nepolárne AMKnepolárne AMK **

ProlProlínín -- iminoimino aaminokyselinaminokyselina –– prerušuje sekundárnu štruktúruprerušuje sekundárnu štruktúru

ŠŠpecipeciálneálne nepolárne AMKnepolárne AMK **

disulfidickádisulfidická väzbaväzba

Esenciálne AMKEsenciálne AMK

Z 20 Z 20 šštandardtandardnýchných aminoaminokyselkyselíínn, , je 8 tzv.je 8 tzv. esenciesenciáálnych AMKlnych AMK, , pretopretožže e ľľudskudskéé telo ich nedoktelo ich nedokáážže syntetizovae syntetizovaťť z iných zlz iných zlúúččeneníín na n na takej takej úúrovni, ktorrovni, ktoráá je potrebnje potrebnáá pre normpre normáálny rast, taklny rast, takžže musia bye musia byťťzzíískanskanéé z potravy. z potravy.

EsenciEsenciáálne AMK:lne AMK: IzoleucIzoleucíínn, , leucleucíínn, , lyzlyzíínn, , metionmetioníínn, , fenylalanfenylalaníínn, , treontreoníínn, , tryptoftryptofáánn, , valvalíínn..

NeesenciNeesenciáálne AMK:lne AMK: AlanAlaníínn, , asparagasparagíínn, kyselina , kyselina asparasparáágovgováá, kyselina , kyselina glutglutáámovmováá, , glutamglutamíínn**,, glyclycíínn **, , prolprolíínn **, , serseríínn **, , cystecysteíínn** tyroztyrozíínn **, , arginarginíínn **, , histidhistidíínn **..

Uvedené rozdelenie nUvedené rozdelenie nie ie úúplne jednoznaplne jednoznaččnnéé, preto, pretožže e napr. napr. cystecysteíínn, , tyroztyrozíínn, , histidhistidíínn a a arginarginíínn momožžno povano považžovaovaťť za za semiesencisemiesenciáálnelne AMK AMK hlavne hlavne pre deti, pretopre deti, pretožže metabolicke metabolickéé cesty, ktorcesty, ktorými sa ými sa tieto AMK tieto AMK syntetizujsyntetizujúú nie snie súú u deti eu deti eššte te uplneuplne vivinutvivinutéé. . Množstvo AMKMnožstvo AMKpotrebnpotrebnýchých pre organizmuspre organizmus zzáávisvisíí tiež tiež od veku a zdravotnod veku a zdravotnéého stavu, ho stavu, taktakžže je e je ťťaažžkkéé jednoznajednoznaččne stanovine stanoviťť, ktor, ktoréé AMK musia byAMK musia byťť prijprijíímanmanéépotravou.potravou.

Chemická modifikácia

štandardných aminokyselín

1.1. FosforyláciaFosforylácia:: pripojenie fosfátovej skupiny kpripojenie fosfátovej skupiny k hydroxylovejhydroxylovej skupine skupine serínuserínu, , tyrozínutyrozínu alebo alebo treonínutreonínu ((fosfoproteínyfosfoproteíny).).

2.2. AcetyláciaAcetylácia:: zavedenie zavedenie acetylovejacetylovej skupiny do skupiny do lyzínulyzínu

3.3. MetyláciaMetylácia:: zavedenie zavedenie metylovejmetylovej skupiny do skupiny do lyzínulyzínu, , histidínuhistidínu

4.4. GlykozyláciaGlykozylácia:: pripojenie pripojenie oligosachariduoligosacharidu alebo alebo heteropolysachariduheteropolysacharidu kk amidovejamidovej skupine skupine asparagínuasparagínu, , serínuserínu alebo alebo glutamínuglutamínu ((glykoproteínyglykoproteíny), ), NN--glykozidováglykozidová alebo alebo OO--glykozidováglykozidováväzbaväzba

5.5. HydroxyláciaHydroxylácia:: uplatňuje sa pri modifikácii uplatňuje sa pri modifikácii prolínuprolínu a a lyzínulyzínuvv kolagéne za vzniku 3kolagéne za vzniku 3--hydroxyprolínu alebo 4hydroxyprolínu alebo 4--hydroxyprolínu, hydroxyprolínu, prípadne 5prípadne 5--hydroxylyzínu hydroxylyzínu

Peptidová väzba

Aminoskupina jednej AMK môže reagovať s karboxylovou skupinou druhej AMK za

vzniku peptidovej väzby

oligopeptidy < 10 AMK, polypeptidy > 10 AMKPolypeptidový reťazec obyčajne obsahuje viac

ako 100 alebo viac AMK

peptidovápeptidová väzbaväzba má charakter má charakter dvojitejdvojitej väzbyväzbyčo jej neumožňuje voľnú rotáciučo jej neumožňuje voľnú rotáciu

Peptidová väzba

KonfiguráciaKonfigurácia peptidpeptidovej ovej väzby je väzby je transtrans

VšetkýchVšetkých 6 at6 atómovómov leží v jednej leží v jednej rovinerovine

PeptidovéPeptidové väzby naviazané na väzby naviazané na alfaalfa--uhlíkuuhlíku majú značnú voľnosť majú značnú voľnosť

otáčania otáčania

Primárna štruktúra proteínovPrimárna štruktúra proteínov

AminoAminokyseliny sú zoradené prostredníctvom kyseliny sú zoradené prostredníctvom peptidovejpeptidovej väzby do reťazca , väzby do reťazca , ktorý predstavuje primárnu štruktúru proteínovktorý predstavuje primárnu štruktúru proteínov

Môže byť tvorená z Môže byť tvorená z 2211 rôznych AMK, každá s unikátnym postranným rôznych AMK, každá s unikátnym postranným reťazcomreťazcom

Poradie AMK a chemické vlastnosti postranných reťazcov predurčujPoradie AMK a chemické vlastnosti postranných reťazcov predurčujú výslednú ú výslednú štruktúru a funkciu proteínu, aj spôsob ako bude výsledný proteíštruktúru a funkciu proteínu, aj spôsob ako bude výsledný proteín zbalenýn zbalený

VV modeloch proteínových molekúl sa modeloch proteínových molekúl sa αα--závitnicezávitnice vyjadrujú valcom a vyjadrujú valcom a ββ--štruktúryštruktúry plochými šípkamiplochými šípkami

SekundSekundáárnarna štruktúraštruktúra proteínovproteínov

SekundárnaSekundárna štruktúraštruktúra polypeptidu je polypeptidu je tvorenátvorená (I) vodíkovými (I) vodíkovými väzbamiväzbami v rámci v rámci primárnehoprimárneho reťazcareťazca aleboalebo medzimedzi dvomidvomi

susednýmisusednými reťazcamireťazcami a (II) mnohými a (II) mnohými ďalšímiďalšími slabšími slabšími väzbamiväzbami medzimedzi atómamiatómami postranných postranných reťazcovreťazcov AMK AMK

Výnimku Výnimku tvorítvorí prolínprolín, , ktorýktorý nemôženemôže tvoriťtvoriťvodíkové vodíkové väzbyväzby lebolebo nemá k nemá k dispozíciidispozícii voľnývoľný

vodíkvodík

DisulfidickéDisulfidické väzbyväzby stabilizujústabilizujú sekundárnusekundárnuštruktúruštruktúru

„otáčky" „otáčky" stabilizujústabilizujú sekundárnusekundárnu štruktúruštruktúru väčšinouväčšinou na na povrchu povrchu proteínuproteínu, , tvoriatvoria juju GlyGly, Pro a , Pro a AsnAsn

In In biologicalbiological moleculesmolecules, , --OH, OH, --NHNH22 mostlymostly actact as as hydrogenhydrogen donorsdonors, =O, =N , =O, =N actact as as acceptorsacceptors

Sekundárna štruktúra proteínov

interakcia polárnych skupín sinterakcia polárnych skupín s vodou, vodou, hydratáciahydratácia

(väčšinou sú orientované smerom von (väčšinou sú orientované smerom von zz reťazca)reťazca)

VV bunke trvá tento proces len niekoľko bunke trvá tento proces len niekoľko sekúnd, sekúnd, katalyzujekatalyzuje ho enzýmho enzým

proteíndisulfidizomerázaproteíndisulfidizomeráza (PDI, EC(PDI, EC--5.3.4.1)5.3.4.1)

Pod sekundárnou štruktúrou rozumieme Pod sekundárnou štruktúrou rozumieme usporiadanie usporiadanie polypeptidovéhopolypeptidového reťazca do reťazca do

štruktúry štruktúry αα-- závitnice (závitnice (αα--helixuhelixu) ) alebo alebo ββ štruktúry (štruktúry (ββ --skladaného listu)skladaného listu)

Sekundárna štruktúra proteínov

Alpha helix

každá štvrtá AMK tvorí vodíkovú väzbumedzi karbonylovou a imino skupinou,

3,6 AMK na jednu otáčku, postranné reťazce sú nasmerované von z roviny

helixu

αα--hhelixelix: hydrogen: hydrogen--bonds within the peptide backbonebonds within the peptide backboneNiektoré proteíny ako napr.Niektoré proteíny ako napr.ccytochrytochrómóm b b sú tvorené takmer úplne z alfa sú tvorené takmer úplne z alfa helixovhelixov

Sekundárna štruktúra proteínov

ββ--skladanskladanéé listylisty

SideSide--chains perpendicular to the plane of the sheetchains perpendicular to the plane of the sheetHydrogenHydrogen--bonds within the plane of the sheetbonds within the plane of the sheet

beta sheets can be parallel or beta sheets can be parallel or antiparallelantiparallel

55--10 AMK10 AMK

Terciárna štruktúra proteínovTerciárna štruktúra proteínovpriestorové trojrozmerné usporiadanie priestorové trojrozmerné usporiadanie polypeptidovéhopolypeptidového reťazcareťazca

((disulfidickédisulfidické väzby, rôznosť povahy postranných skupín AMK tvoriť väzby, rôznosť povahy postranných skupín AMK tvoriť nekovalentnénekovalentné väzby)väzby)

globulárneglobulárne bielkoviny: usporiadanie vbielkoviny: usporiadanie v ktorom sa striedajú ktorom sa striedajú αα--závitnicezávitnice a úseky a úseky ββ--skladanéhoskladaného listu s ostatnými úsekmi proteínu do výsledného guľovitého tvarlistu s ostatnými úsekmi proteínu do výsledného guľovitého tvaru u (väčšina proteínov zaujíma (väčšina proteínov zaujíma globulárnyglobulárny tvartvar))

fibrilárnefibrilárne bielkoviny: usporiadanie vbielkoviny: usporiadanie v ktorom prevládajú úseky ktorom prevládajú úseky αα--závitnicezávitnice ((αα--keratínkeratín, vlasy, nechty) alebo len úseky , vlasy, nechty) alebo len úseky ββ--skladanéhoskladaného listulistu

Terciárna štruktúra Terciárna štruktúra lyzozýmulyzozýmu

Vznik kvartérnej štruktúry proteínu, spojením Vznik kvartérnej štruktúry proteínu, spojením podjednotiekpodjednotiek vodíkovými väzbami vnikne vodíkovými väzbami vnikne dimérdimér, ktorého výsledná stabilita závisí od počtu vodíkových väzieb, ktorého výsledná stabilita závisí od počtu vodíkových väzieb

Kvartérna štruktúra proteínovKvartérna štruktúra proteínovvyjadrujevyjadruje spôsob usporiadania jednotlivých spôsob usporiadania jednotlivých polypeptidovýchpolypeptidových rereťťazcov azcov vv molekule protemolekule proteíínu, je nu, je charakterisitickcharakterisitickáá len pre len pre oligomoligoméérnerne bielkovinybielkoviny

((dimdiméérr, , trimtriméérr, , tetramtetraméérr, , pentampentaméérr))

Proteínové domény sú úseky proteínov sProteínové domény sú úseky proteínov s charakteristickou charakteristickou primárnou, sekundárnou a terciárnou štruktúrou, ktoré určujú primárnou, sekundárnou a terciárnou štruktúrou, ktoré určujú

špecifickú funkciu daného úseku bielkovinyšpecifickú funkciu daného úseku bielkoviny..

Vzájomné pôsobenie domén vVzájomné pôsobenie domén v proteínovej molekule je základom proteínovej molekule je základom jej biologickej funkciejej biologickej funkcie..

Informácie potrebné pre tvorbu vyšších štruktúr proteínov sú danInformácie potrebné pre tvorbu vyšších štruktúr proteínov sú dané už é už vv primárnej štruktúre bielkovínprimárnej štruktúre bielkovín

tetramtetraméérr

Ako proteíny pracujú?Ako pAko proteroteínyíny pracujú?pracujú?

Proteíny rozoznávajú a viažu sa k iným molekulám

Molekula, ktorá sa viaže je ligand

Oblasť proteínu, ktorá sa viaže s ligandom sa volá aktívne miesto

Proteíny sa skladajú takým spôsobom, že vytvárajú špecifické miesta, ktoré majú správnu veľkosť,

a tvar a polaritu pre svoje ligandy

Proteíny sú zložené z aminokyselín

Aminokyseliny sa viažu peptidovými väzbami pričom vytvárajú primárnu štruktúru proteínov

Existuje 21 rozličných aminokyselín, každá z unikátnym postranným reťazcom

Poradie aminokyselín a chemická povaha postranných reťazcov určuje ako sa proteíny skladajú, akú majú štruktúru a funkciu

Ako sa proteíny skladajú?AkoAko sa proteíny skladajú?sa proteíny skladajú?

Protein Folding

Some polypeptides spontaneously assume a defined three-dimensional structure during translation

chaotropicchaotropic agents and heat break weak bonds that stabilize secondary agents and heat break weak bonds that stabilize secondary and tertiary structures = and tertiary structures = denaturationdenaturation

under certain circumstances under certain circumstances denaturationdenaturation is reversible = is reversible = rrenaturationenaturation

Protein denaturation

Hydrogen bonds are broken, destroying 3-D structure, and therefore protein function

Denatured proteins are less soluble in water

Covalent peptide bonds are NOT broken

Common protein denaturants are gentle heat (100°C or less), solvents such as ethanol, even violent mechanical action such as

beating an egg white

Sometimes reversible, sometimes not

ChaperónyChaperóny sú proteíny, ktoré vsú proteíny, ktoré v bunke zabezpečujú zbaľovanie bunke zabezpečujú zbaľovanie polypeptidovýchpolypeptidových reťazcov a zostavovanie reťazcov a zostavovanie podjednotiekpodjednotiek do do oligomeróvoligomeróv a a nadmolekulárnychnadmolekulárnych štruktúr, tým spôsobom, že štruktúr, tým spôsobom, že rozoznávajú povrchy rozoznávajú povrchy interagujúcichinteragujúcich monomérovmonomérov a zabraňujú ich a zabraňujú ich spojovaniu do nefunkčných agregátov.spojovaniu do nefunkčných agregátov.

Schéma cyklu Schéma cyklu ubiktivínuubiktivínu

ProteazómProteazóm: zabezpečuje : zabezpečuje rozpoznávanie, odstránenie rozpoznávanie, odstránenie nedokončených a poškodených nedokončených a poškodených proteínových štruktúr, proteínových štruktúr, nesprávne zbalených alebo nesprávne zbalených alebo nadbytočných proteínov, ktoré nadbytočných proteínov, ktoré boli vboli v bunke označené bunke označené ubikvitínomubikvitínom pomocou pomocou proteázproteáz..

proteazómproteazóm

Biologická funkcia proteínovBiologická funkcia proteínov

Rozpoznávacia funkcia: Rozpoznávacia funkcia: proces špecifického spojenia dvoch biologických proces špecifického spojenia dvoch biologických makromolekúl alebo biologickej makromolekuly smakromolekúl alebo biologickej makromolekuly s malou molekulou, ktorý spočíva malou molekulou, ktorý spočíva vv nekovalentnýchnekovalentných interakciách (vodíkové väzby, interakciách (vodíkové väzby, enzýmenzým--substrátsubstrát, , receptorreceptor--hormónhormón, , imunoglobulínimunoglobulín--antigénantigén, stavebné , stavebné podjednotkypodjednotky pri výstavbe bunkových štruktúr, pri výstavbe bunkových štruktúr, rozpoznávanie nukleových kyselín bielkovinami). rozpoznávanie nukleových kyselín bielkovinami).

Proteíny ako enzýmy: Proteíny ako enzýmy: urýchľujú (urýchľujú (katalyzujúkatalyzujú) chemické reakcie v) chemické reakcie v živých sústavách živých sústavách a určujú ich smer a špecifickosť (živočíšna bunka obsahuje priema určujú ich smer a špecifickosť (živočíšna bunka obsahuje priemerne 4000 enzýmov).erne 4000 enzýmov).

ĎĎalšie biologické funkcie proteínovalšie biologické funkcie proteínov

••zabezpečujú transport látok cez bunkové membrányzabezpečujú transport látok cez bunkové membrány

••ako regulačné proteíny riadia rast a diferenciáciu buniekako regulačné proteíny riadia rast a diferenciáciu buniek

••kontraktilnékontraktilné proteínyproteíny--pohybovépohybové mechanizmy bunkových mechanizmy bunkových

štruktúrštruktúr

••tvoria štruktúru základnej cytoplazmy, tvoria štruktúru základnej cytoplazmy, ribozómovribozómov a iných a iných

organelorganel

••fibrilárnefibrilárne elastické elastické proteínyproteíny--podpornépodporné tkanivátkanivá

••prenášačeprenášače signálov vo vnútri buniek a medzi bunkamisignálov vo vnútri buniek a medzi bunkami

••protilátky vprotilátky v imunitnéjimunitnéj obraneobrane

••receptory vreceptory v bunkových membránachbunkových membránach