of 33 /33
27.9.2015. 1 PROTEINI PROTEINI proteos (grč.) - prvi, najvažniji prisutni u svim živim organizmima od virusa do biljaka i životinja ulaze u sastav svake ćelije: protoplazama, jedro (nukleoproteini), membrana uloga u organizmu: gradivna (primarna funkcija) kontraktilna (miogen) katalitička (enzimi) regulatorna (hormoni) transportna (hemoglobin) imunološka (antitela) puferska energetska (17 kJ/g)

PROTEINI - Samostalni studijski program Farmacija ... · PDF file27.9.2015. 8 otpuštanjem protona anjonski oblik aminokiseline stiče odlikebaze jermožedapriminatragproton,aistotako,

Embed Size (px)

Text of PROTEINI - Samostalni studijski program Farmacija ... · PDF file27.9.2015. 8...

  • 27.9.2015.

    1

    PROTEINI

    PROTEINI proteos (gr.) - prvi, najvaniji prisutni u svim ivim organizmima od virusa do biljaka i

    ivotinja ulaze u sastav svake elije: protoplazama, jedro

    (nukleoproteini), membranauloga u organizmu: gradivna (primarna funkcija) kontraktilna (miogen) katalitika (enzimi) regulatorna (hormoni) transportna (hemoglobin) imunoloka (antitela) puferska energetska (17 kJ/g)

  • 27.9.2015.

    2

    elementarni sasatav: C, O, H, N, S, (P)

    hemijska definicija: Proteini su makromolekulska jedinjenja izgraena od

    polipeptidnih lanaca koji se sastoje iz -L-aminokiselinapovezanih peptidnom vezom.

    Proteini omoguavaju rast i regeneraciju organizma, kao i pravilan tok metabolikih procesa.

    Ljudski organizam moe da izgrauje sopstvene proteine iz proteina hrane, odnosno aminokiselina.

    Distribucija proteina u organizmu (% ukupnih telesnih proteina)

    tkivo %

    krv 10

    masno tkivo 3-4

    koa 9-9.5

    kosti 18-19

    miii 46-47

  • 27.9.2015.

    3

    Sadraj proteina u namirnicama

    namirnica sadraj (%)

    meso 18-20

    ribe 18-20

    jaja 12.5

    mleko 3.5

    itarice 10-12

    suve leguminoze 25-37

    svee povre 1-3

    svee voe oko 1

    masno voe (lenik, orah, badem i dr.) 15-50

    AMINOKISELINE osnovne gradivne jedinice proteina Od osobina aminokiselina zavise osobine proteina aminokiseline su jedinjenja koja sadre najmanje jednu amino i jednu

    karboksilnu grupu (prolin i hidroksiprolin sadre imino grupu koja takoegradi peptidnu vezu)

    sve aminokiseline koje ulaze u satav proteina su -amino-kiseline i mogu dase prikau formulom:

    sve aminokiseline biljnih i ivotinjskih proteina su L-konfiguracije kapsule nekih bakterija izgraene su od D-aminokiselina, koje digestivni

    sokovi ne mogu da hidrolizuju zbog hiralnog C atoma aminokiseline su optiki aktivne i mogu da budu

    dekstrogirne (+) ili levogirne (-)

  • 27.9.2015.

    4

    -L-AMINOKISELINE PROTEINA (oko 20 aminokiselina)

  • 27.9.2015.

    5

    Podgrupa aminokiselina razgranate aminokiseline

    Valin

    Leucin

    Izoleucin

    ine oko 35-40% miiaEsencijelne su

  • 27.9.2015.

    6

    Najvanija podela aminokiselina u nutritivnom smislu je prema mogunosti sinteze u organizmu:1. esencijalne - u organizmu ne mogu da se sintetiu i moraju da se unose hranom2. poluesencijalne - pod odreenim uslovima mogu da zameneesencijalne aminokiseline, neophodne su u deijem uzrastu3. neesencijalne - organizam ih sintetie

    esencijalneaminokiseline

    poluesencijalne aminokiseline

    neesencijalne aminokiseline

    metionin arginin alaninvalin histidin

    (esencijelne za decu i u specijalnim stanjima traume, rane, sepsa)

    taurin kod novoroenadi i tokom rasta

    glutamin kod trauma, kancera, u imunodeficitnim stanjima

    asparaginfenilalanin asparaginska kiselina

    treonin cistein

    triptofan cistin

    izoleucin glutamin

    leucin glutaminska kiselina

    lizin glicin

    prolin

    serin

    tirozin

  • 27.9.2015.

    7

    FIZIKE OSOBINE AMINOKISELINA

    jedinjenja male molekulske mase 75-240

    imaju visoku taku topljenja iznad 200oC, a neke i iznad300oC, pri emu se zagrevanjem na visokimtemperaturama esto i raspadaju

    rastvorljivost u vodi je razliita i zavisi od njihoveizoelektrine take i polarnosti radikala

    optiki aktivne (+) i (-) zbog hiralnog C atoma (treoninima 2 hiralna C atoma)

    veina aminokiselina je slatkog ukusa, leucin je bezukusa, a arginin i izoleucin su gorki. Glutaminska kiselinai njene soli su prijatnog ukusa i koriste se kao pojaivaiaroma.

    HEMIJSKE OSOBINE AMINOKISELINA

    I Amfoternost aminokiselina kisela (karboksilna) i bazna (amino) grupa u molekuli

    aminokiselina odgovorne su za njihovo ponaanje kao organskih kiselina i baza

    prema Bronsted-u kiselina je svako jedinjenje koje moe da poslui kao donor, a baza je svako jedinjenje koje moe da bude akceptor protona.

    aminokiseline sadre kiselu karboksilnu grupu koja moe da otputa proton i baznu amino grupu koja moe da ga primi.

  • 27.9.2015.

    8

    otputanjem protona anjonski oblik aminokiseline stieodlike baze jer moe da primi natrag proton, a isto tako,primanjem protona u amino grupu katjonski oblikaminokiseline stie odlike kiseline jer taj proton moe daotpusti.H2N-CHR-COOH H2N-CHR-COO- + H+

    kiselinaH2N-CHR-COO- + H+ H2N-CHR-COOH

    bazaH2N-CHR-COOH + H+ +H3N-CHR-COOH

    baza+H3N-CHR-COOH H2N-CHR-COOH + H+

    kiselina

    U kristalnom stanju monoamino monokarbonske kiselineimaju oblik dvopolnog, hibridnog jona - zwitter jon

    +H3N-CHR-COOH +H3N-CHR-COO- H2N-CHR-COO-

    H2N-CHR-COOH(pH < pI) (pH = pI) (pH > pI)

    zwitter jon je oblik koji sadri isti broj pozitivnog inegativnog naelektrisanja, a dipolnost molekule jeizraena samo unutranjim premetanjem protona

    zwitter jon se ne kree u elektrinom polju i taloi se izrastvora. Ima odlike slabe kiseline zbog jae kiselostikarboksilne grupe (Ka = 1.6x10-9)

    nejonizovani oblik se nalazi samo u tragovima, dokjonizacija zavisi od pH rastvora.

  • 27.9.2015.

    9

    dodatkom kiseline u vodeni rastvor aminokiseline suzbijase disocijacija NH3+ grupe zwitter jona i pomera seravnotea u smeru stvaranja katjonskog oblikaaminokiseline:

    +H3N-CHR-COO- + HCl +H3N-CHR-COOH + Cl-

    dodatkom baze oslobaa se H+ jon iz NH3+ grupe iravnotea se pomera u pravcu nastajanja anjonskogoblika aminokiseline:

    +H3N-CHR-COO- + NaOH H2N-CHR-COO- + Na+ + H2O

    izoelektrini pH aminokiselina: neutralne: 4.8-6.3 kisele: 2.7-3.2 bazne: 7.8-10.8

    poznavanje vrednosti izoelektrinog pH proteina jeznaajno za njihovo odvajanje taloenjem ielektroforetskim tehnikama

    Hemijske osobine aminokiselina ne zavise samo od NH2i COOH grupe ve i od R

  • 27.9.2015.

    10

    II Reakcije amino grupe

    1. graenje soli2. alkilovanje3. arilovanje - koriste se za identifikaciju N-

    terminalnih aminokiselina peptida

    4. dezaminacija u organizmu u enzimski katalizovanoj reakciji nastaju ketokiseline

    III reakcije karboksilne grupe1. Sorensen-ova formol titracija Aminokiseline ne mogu da se u vodenom rastvoru

    direktno titriraju bazom jer zwitter jon sporo reaguje, adodata baza trenutno utie na promenu boje indikatora.Formaldehid dodat rastvoru aminokiselina u velikomviku vezuje se za aminogrupu i spreava vezivanjeprotona iz karboksilne grupe. Tada aminokiselina moeda se titrira bazom uz indikator na uobiajen nain.

    ova reakcija se primenjuje za odreivanje proteina u mleku

  • 27.9.2015.

    11

    2. estri aminokiselina3. hloridi aminokiselina koriste se u sintezi polipeptida4. dekarboksilacija nastaju amini5. stvaranje helata sa metalnim jonima (prelazni metali)

    IV reakcije funkcionalnih grupa sa sumporom

    funkcionalne grupe sa sumporom sadre : cistein - tiolska (sulfhidrilna) grupa (-SH) cistin - disulfidna grupa (-S-S-)metionin - metilovana tiolska grupa (-S-CH3)

    1. oksidacija tiola do disulfida

    4R-SH 2R-S-S-R + 2H2O O2

  • 27.9.2015.

    12

    2. formiranje tioestara

    3. reakcije disulfida sa tiolima

    R-S-S-R + 2R-SH 2R-SH + R-S-S-R

    4. reakcije izmene disulfida

    R-S-S-R + R-S-S-R R-S-S-R + R-S-S-R

    5. formiranje kompleksa sa metalnim jonima Co2+, Cu2+, Mn2+, Cd2+ i dr.

    6. reakcije sa sulfitima raskidanje disulfidne veze

    R-S-S-R + SO32- R-S- + R-S-SO3 veina proteina optimalno uestvuje u ovim reakcijama

    tek posle denaturacije, to se objanjava na dva naina: 1. aktivne grupe su skrivene usled konformacije nativne molekule

    2. aktivne grupe uestvuju u formiranju labilnih hemijskih veza koje se raskidaju denaturacijom

  • 27.9.2015.

    13

    PEPTIDI Peptidna veza nastaje kondenzacijom karboksilne grupe

    jedne i amino grupe druge aminokiseline.

    Karbonilna (C=O) i imino (N-H) grupa lee u istoj ravni jer peptidna veza ima delimino karakter dvogube veze ime je praktino onemoguena rotacija

    Kod veine aminokiselina kondenzacija je linearna Izuzetak je prolin peptd dobjaju onovno me prema C termnalnoj

    amnokeln, a otale amnokelne e znavu k radkal v od N termnalne amnokelne npr. trpeptd glutaton je glutaml-ctenl-glcn

  • 27.9.2015.

    14

    tidn nz da bude zltg oblka:1. linran2. rvt zbog prutva damnomonokarbonkh i monoamnodkarbonkh

    kelna3. mkln uled tvaranja ntramolekulkh vdninh veza

    4. ciklian usled stvaranja intramolekulskih peptidnih veza

    PROTEINI Proteini su makromolekulska jedinjenja izgraena od

    polipeptidnih lanaca koji se sastoje iz -L-aminokiselinapovezanih peptidnom vezom.

    Postoje milioni prtoeinskih molekula i sve su izgraene najveimdelom iz 20-tak istih aminokiselina

    Raznolikost proteina u ivom svetu je daleko vea od one kodugljenih hidrata i lipida

    Sekvenca (redosled vezivanja) aminokiselina je osnovnaodrednica osobina proteina

    Nivo organizacije proteina u prirodi je veoma sloen i obuhvataprimarnu, sekundarnu, tercijernu i kvaternernu strukturu

  • 27.9.2015.

    15

    molekule protena atoje e z jednog l v polpeptdnh ln, abroj amnokelnkh ostataka k e do nekoiko deetnahljada.

    truktura protena da e izuv n t nvoa:

    1.rmrn truktura redoled (ekvenca) amnokelnkh otataka u molekul protena odrevanje prmarne trukture

    TRUKTURA PROTENA

    N termnalna analzaa) angerov potupak (dntrofenl potupak)b) Edmanova degradacija

    Prvi protein ija je primarna struktura bila potpuno rasvetljena je hormoninsulin

    C terminalna analiza

    a) Enzimska metoda Enzim karboksipeptidazab) Sekvenci