9. Fehérjék

A fehérjék az élőlények alapvető molekulái, változatosságuk és specifikusságuk az élet számos kis részletében megjelenik. Főbb funkcióikat részletesebben a későbbiekben tárgyaljuk itt csupán felsoroljuk azokat. Fehérjék építik fel a hajszálakat, a szarut, az izmokat, funkcionálnak enzimként (biokatalizátor), hormonként és különböző szállítóanyagként (hemoglobin).

Az aminosavak

9.1. Ismételd át mit tanultál a karbonsavakról és az aminokról! A témáról bővebben és kicsit másképp itt és itt.

 

A fehérjék aminosavakból épülnek fel, amelyek molekuláiban amino- és karboxilcsoport egyaránt előfordul. Ezért aminokarbonsavaknak is nevezzük őket. Egy-egy aminosav több amino- és karboxilcsoportot is tartalmazhat. A természetben nagyon sokféle aminosav fordul elő, de az élőlények szempontjából fontos fehérjék felépítésében csupán húsz vesz részt.

Itt a fehérje eredetű aminosavak általános képlete látható. Könnyen beazonosítható az amino- (bal szélen) és a karboxilcsoport (jobb szélen). A két csoportot egy szén köti össze, amelyhez a hidrogénen kívül kapcsolódik még valamilyen molekularész. Ezt a molekularészt jelöltük R betűvel (R betű helyett a Q betű használata is elfogadott).

A legegyszerűbb aminosav a glicin, amelyben a központi szénatomhoz két hidrogén atom kapcsolódik.

 

 

Az aminosavak tulajdonságai

Az aminosavak funkciós csoportjai (amino- és karboxil-) igen eltérő sajátságú. Az aminocsoport bázikus, míg a karboxilcsoport savas jellegű. Így, ha egy aminosav ugyanannyi aminocsoportot tartalmaz, mint karboxilt amfoter tulajdonságú. A karbonsavaknál, illetve az aminoknál már megtanultad, hogy előbbiek könnyen adnak le hidrogént, míg utóbbiak könnyen vesznek fel. A két funkciós csoport az aminosav-molekulán belül reakcióba lép egymással, a karboxilcsoportot átadja egy hidrogénjét az aminocsoportnak és egy ún. ikerionos szerkezet jön létre. Ezt szemlélteti az ábra. A töltéseket piros színnel jelöltük.

A fehérje eredetű aminosavakban a karboxil- és az aminocsoport mineden esetben ugyanazon szénatomhoz kapcsolódik. Az ilyen aminosavaka alfa-aminosavaknak nevezzük.

Az aminosavak csoportosítása

Az aminosavak tulajdonságait az oldalláncok (R) határozzák meg. A fehérjék felépítésében részt vevő aminosavak az alábbiak szerint csoportosíthatók:

1. apoláris oldalláncú; 2. poláris oldalláncú, semleges; 3. poláris oldalláncú,, gyengén savas, illetve bázisos viselkedésű; 4. poláris oldalláncú, savas, illetve lúgos kémhatású.

Természetes aminosavak neve és rövidítése
Aminosavakról egy kiváló ppt
Aminosavak az SDT-n

9.2. Tanulmányozd az alábbi ábrán az aminosavak nevét, jelölését és szerkezeti képletét!
9.3. Karikázd be az alábbi három aminosav oldalláncát!

alanin (Ala)	leucin (Leu)	szerin (Ser)

9.4. Állapítsd meg az alábbi aminosavakról, hogy apoláris vagy poláris!

valin (Val)	treonin (Thr)	aszparagin (Asn)	fenilalamim (Phe)

9.5. Állapítsd meg az alábbi aminosavak közül melyik savas és melyik bázikus!

aszparaginsav (Asp)	lizin (Lys)	glutaminsav (Glu)	arginin (Arg)

 

A fehérjék

A peptidkötés

Az aminosavak ún. peptidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A reakció során a karboxilcsopor hidroxil része és az aminocsoport egy hidrogénje egyesül, vízkeletkezik, vízkilépésközben a két aminosav-molekula egyesül. A kilakuló kötést peptidkötésnek nevezzük. A több aminosavból álló molekulát peptidnek nevezzük. A fehérjék tulajdonképpen sok aminosav összakapcsolódásával létrejövő polipeptidek.

9.6. Fejezd be a peptidképződés reakcióegyenletét!

 

A fehérjék szerkezete

A fehérjét felépítő aminosavak kapcsolódási sorrendjét a fehérjék elsődleges szerkezetének, másnéven aminosavszekvenciának (sorrend) nevezzük. Pl: három aminosav esetén hat lehetőség.

Az így kialakuló aminosavlánc térbeli elrendeződést (konformációját) vesz fel, amely lehet alfa-hélix (spirális szerkezet) vagy béta-redő (redőzött szerkezet). Ez a fehérjék másodlagos szerkezete. Azt, hogy a lehetséges szerkezetek közül melyik alakul ki, az oldalláncok minősége határozza meg.

Vannak olyan fehérjék, amelyek számára csak az egyik vagy csak a másik konformáció kedvező. Ezek az ún. fibrilláris fehérjék. Ide tartozik pl: a hajat és a gyapjut alkotó keratin. A fehérjék másik nagy csoportját a globuláris fehérjék képezik, amelyekben az alfa-hélix és béta-redő is megtalálható, s ezeket rendezetlen szerkezetű részek kapcsolják össze. Idetartozik a hemoglobin, a globulin, az inzulin. A globuláris fehérjék egészének térszerkezetét (alfa, béta és rendezetlen szakaszok elhelyezkedését) nevezzük a fehérjék harmadlagos szerkezetének. Ld. kép.

Olyan fehérjék is léteznek, amelyek több, egymástól külön álló (kovalens kötéssel nem kepcsolódó) polipeptidláncból állnak. Egy adott fehérjemolekula más fehérjemolekulákhoz való térbeli viszonyát a fehérjék negyedleges szerkezetének nevezzük.

A fehérjék térszerkezetét másodrendű kötések biztosítják, amelyek a legkisebb környezeti változásra is felbomlenek. Nem véletlen, hogy a fehérjék nagyon érzékenyek a számtalan környezeti tényezőre (hőmérséklet, ionkoncentráció, UV-sugárzás, radioaktívsugárzás stb.). Ha a fehérjék térszerkezetének olyan megváltozását, amely biológiai aktivitásának megszűnését eredményezi denaturációnak nevezzük. A szerkezeti változás oly mértékű is lehet, hogy a fehérje kolloid állapotba kerül (kicsapódik) ezt koagulációnak nevezzük. Mindkét folyamat lehet reverzibilis és irreverzibilis.

Az egyszerű fehérjék (proteinek) hidrolízisekor csak alfa-aminosavak keletkeznek. Összetett fehérjék (proteidek) hidrolízisekor az alfa-aminosavakon kívül más jellegű vegyületek is keletkeznek (pl: szénhidrátok, lipidek).

9.7. Készítsetek kiselőadást az enzimműködésről! Az előadás az alábbi fogalmakat, illetve magyarázatokat mindenképp tartalmazza: specifikusság, szubsztrát, aktívcentrum, enzim-szubsztrát komlex. Munkátokhoz itt egy link, de ez kevés.
9.8. Készítsetek kiselőadást a stresszfehérjékről!

Kiváló ppt a fehérjékről
Fehérjék az SDT-n

aminosav, ikerion, peptidkötés, peptid, polipeptid, elsődleges szerkezet, aminosavszekvencia, másodlagos szerkezet, fibrilláris fehérje, globuláris fehérje, harmadlagos szerkezet, negyedleges szerkezet, denaturáció, koaguláció

alfa-aminosav, protein, proteid