FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Aminosyrer, Polypeptider, Proteiner

Transkript

1 FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, Aminosyrer, Polypeptider, Proteiner Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

2 sp n -hybridisering: for hovedkvantetall N=2 er de fire valensorbitalene 2s, 2p x, 2p y, 2p z. 2s og n ϵ [1-3] 2p orbitaler lineærkombineres under føringen av orthonormale hybridorbitaler ϕ n. Eksempel på LCAO-MO metoden. sp 3 hybridisering sp 2 hybridisering z y sp hybridisering

3 EUKARYOT CELLE Cellekjerne (nucleus) Endoplastisk Retikulum (ER) Ribosom DNA RNA Aminosyrer Proteiner RIBOSOM

4 AMINOSYRER - proteinenes byggesteiner 20 naturlige aminosyrer, enklest er R=H Glysin R=CH 3 Alanin R=CH-(CH 3 ) 2 Valin Zwitterion sp 3

5 Aminosyrer (unntatt glysin) er optisk aktive enten høyredreiende (d - dextero) eller venstredreiende (l leuvo) mhp rotasjon av polarisasjonretningen til lineært polarisert lys. De chirale stereo-isomerene kan ikke sammenfalle ved andre symmetrioperasjoner enn speiling. Det sentrale karbonatomet kalles asymmetrisk når det har fire ulike grupper bundet til seg. Slike karbonatomer er alltid optisk aktive

6 Essensielle aminosyrer (8+2) Arginin Arg - R (essensielle for barn) Fenylalanin Phe - F Histidin His - H (essensielle for barn) Isoleucin Ile - I Leucin Leu - L Lysin Lys - K Metionin Met - M Treonin Thr - T Tryptofan Trp - W Valin Val - V Ikke-essensielle aminosyrer (10) Alanin Ala A R=CH 3 Asparagin Asn - N Aspartat Asp - D Cystein Cys - C Glutamin Gln - Q Glutamat Glu - E Glycin Gly G R=H Prolin Pro - P Serin Ser - S Tyrosin Tyr - Y

7 POLYMERISERING av AMINOSYRER enzym PEPTIDBINDING

8 PEPTIDBINDING sp 2 hybridisert Alle vinkler er 120 Plan α α Ingen rotasjon om C-N-bindingen PEPTIDBINDING delvis dobbeltbindingsstruktur

9 Summe-oppgaver: 1) Hva er en aminosyre? 2) Hva menes med en essensiell aminosyre? 3) Beskriv elektronstrukturen for en peptidbinding

10 INSULIN - første protein som fikk sin primærstruktur bestemt (1955) Frederick Sanger Nobelprisen i Kjemi 1958 "for his work on the structure of proteins, especially that of insulin"

11 Ψ: rotasjon om C α -C bindingen Φ: rotasjon om N-C α bindingen IKKE rotasjon om C-N peptidbindingen Ψ Φ R

12 PEPTIDBINDING - foldingsstruktur Gopalasamundram Narayana Ramachandran ( ) Ramachandran-kart, Simulerte stabile proteinstrukturer (1963)

13 Protein Sekundærstruktur α-helix og β-sheet Linus Carl Pauling Nobelprisen i kjemi, 1954 for his research into the nature of the chemical bond and its application to the elucidation of the structure of complex substances. Linus Pauling ( ) Robert Corey ( ) Herman R. Branson ( ) Nobels fredspris,

14 β-sheet Protein Sekundærstruktur Antiparallelle peptidkjeder Parallelle peptidkjeder Hydrogenbindinger N-H... O - mellom peptidbindingene

15 α-helix Protein Sekundærstruktur Den vanligste α-helix formen: Aminosyrer pr omdreining: 3,6 Høyde pr omdreining: 5,4 Å Diameter til helixen: 6,8 Å Vertikale hydrogenbindinger N-H... O - mellom peptidbindingene i hver 4. aminosyre 6,8 Å

16 Protein Tertiærstruktur - superfolding α-helix og β- sheets i samme protein S-S bindinger Hydrogenbindinger Van der Waals bindinger Myoglobin, 153 aminosyrer, Kendrew, 1958, X-ray diffraction Hemoglobin, (Perutz, 1958, X-ray diffraction) Max Ferdinand Perutz John Cowdery Kendrew Nobelprisen i kjemi, 1962 "for their studies of the structures of globular proteins

17 Nukleosomet 8 histonproteiner og nesten 2 omdreininger av DNA

18 Protein Tertiærstruktur Doméne -funksjonelle sub-enheter av tertiærstrukturen

19 Denaturering -oppløsing av høyere ordens struktur -fører til tap av funksjon -kan initeres av bl.a. : varme, kjemiske stoffer ioniserende stråling metabolismen

20 Protein Kvartærstruktur Flere proteinkomponenter (doméner) danner store komplekser Pyruvate kinase, et protein fra tre doméner er en grei link for å se en annen slide-show variant over 20 dette temaet.

21 Summe-oppgaver: 1) Hvilke muligheter for geometriske foldinger har et polypeptid? 2) Diskuter strukturene til beta-sheets og alfa-heliksen