funkcije proteinov l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Funkcije proteinov PowerPoint Presentation
Download Presentation
Funkcije proteinov

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 39

Funkcije proteinov - PowerPoint PPT Presentation


  • 188 Views
  • Uploaded on

Funkcije proteinov. Transport/skladiščenje določenih molekul (ligandov, npr. Hb, Mb) Uravnavanje procesov (DNA-vezavni proteini) Oporna funkcija (strukturni proteini, npr keratini, kolagen ...) Kontraktilni proteini

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Funkcije proteinov' - makaila


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
funkcije proteinov
Funkcije proteinov
  • Transport/skladiščenje določenih molekul (ligandov, npr. Hb, Mb)
  • Uravnavanje procesov (DNA-vezavni proteini)
  • Oporna funkcija (strukturni proteini, npr keratini, kolagen ...)
  • Kontraktilni proteini
  • Membranski proteini, vključeni v transport molekul/ionov preko bioloških membran
  • Proteini, vključeni v prenos signala (receptorji, G-proteini, kinaze ...)
  • Obramba pred tujki/invazivnimi organizmi (Ig)
  • Kataliza biokemijskih reakcij (encimi)
biolo ke membrane in transport
Biološke membrane in transport
  • Membrane ločujejo celico od okolja in znotraj celice v različne celične predele
  • Osnovni gradniki membran – bipolarni lipidi
  • Komunikacije med celicami omogočajo membranski proteini:

- skozi celično membrano prenašajo organske molekule in ione

- receptorji na celični površini zaznajo ekstracelularne signale in sprožijo specifične poti v

celici

- adhezijske molekule skrbijo za stik med celicami

  • Znotraj celic membrane vzdržujejo prostorsko ločitev različnih procesov (sinteza lipidov in proteinov, prenos energije v mitohondrijih...)
  • Strukturne lastnosti membranskih proteinov pogojujejo njihovo funkcijo
  • Prenos (transport) topljenca skozi biološko membrano

- pasivni transport

- aktivni transport

- nekaj primerov

model teko ega mozaika strukture membrane
Model tekočega mozaika strukture membrane

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

sestavine plazemske membrane nekaterih organizmov
Sestavine plazemske membrane nekaterih organizmov

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

periferni in integralni proteini izolacija iz membran
Periferni in integralni proteini – izolacija iz membran

Periferne membranske proteine izoliramo

z blagimi postopki: sprememba pH ali

ionske moči medija, dodatek uree ...

Integralne membranske proteine

ekstrahiramo z detergenti – porušijo se

hidrofobne interakcije med lipidi,

nastanejo miceliji okrog proteinske

molekule.

Membranski protein, kovalentno vezan

na lipide, sprostimo z delovanjem encima

fosfolipaze C

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

intergralni transmembranski protein glikoforin v membrani eritrocitov
Intergralni transmembranski protein – glikoforin v membrani eritrocitov

Sladkorji so vezani na ostanke

Thr in Ser z O-glikozidno vezjo

in na Asn z N-glikozidno vezjo.

Sladkorna komponenta služi

medceličnemu prepoznavanju

30 Á

30

Ser

Thr

V -vijačnici zavzema 1 ak 1,5 Á→ 20 ak leži v

transmembranskem delu polipeptidne verige

Asn

vrste integralnih membranskih proteinov
Vrste integralnih membranskih proteinov

transmemebranski del (~20 ak)

polipeptidne verige vpet s

hidrofobnimi interackcijami z

lipidi v membrano

zunanji deli popipeptidne

verige sestavljajo predvsem

ak s hidrofilnimi -R

Nelson DL, Cox MM, Lehninger

Principles of Biochemistry, 2005

znotraj

zunaj

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

primer transmembranskega proteina bakteriorodopsin bakterije halobacterium salinarum
Primer transmembranskega proteina: bakteriorodopsin bakterije Halobacterium salinarum

Amino konec

zunaj

znotraj

Funkcija: črpanje protonov na račun energije svetlobe

porini transmembranski proteini ki prepu ajo nabite delce skozi membrane
Porini - transmembranski proteini, ki prepuščajo nabite delce skozi membrane

Supersekundarna struktura “sodčka”

transmembranskih proteinov

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

periferni membranski proteini kovalentna vez med proteini in membranskimi lipidi
Periferni membranski proteini – kovalentna vez med proteini in membranskimi lipidi

tioestrsa vez

Cys

amidna/peptidna vez

Gly

znotraj

zunaj

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

periferni membranski proteini kovalentna vez med proteini in membranskimi lipidi nadaljevanje
Periferni membranski proteini – kovalentna vez med proteini in membranskimi lipidi(nadaljevanje)

etanolamin

GPI - glikozil-fosfatidil

inozitol

C-konec

polipeptidne

verige

znotraj

zunaj

slide12

Lipidi in proteini difundirajo lateralno v membranskem dvosloju – primer omejenega gibanja anionskega izmenjevalca in glikoforina v membrani eritrocita

Integralni membranski

proteini so pričvrščeni na

proteina citoskeleta, spektrin

in ankirin, kar omejuje njihovo

lateralno gibanje

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

integralni membranski proteini povezava med celicami
Integralni membranski proteini – povezava med celicami

18  podenot

8  podenot

zunaj

N-CAM = neuronal cell adhesion molecule

znotraj

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

povezava celice preko membranskega proteina integrina z ekstracelularnim matriksom
Integrin – receptor signala

Integrini uravnavajo različne procese: zbiranje levkocitov na mestu poškodbe, celjenje tkiva, aktivnost imunskega sistema, invazivnost tumorja

Mutacija gena za adhedrin – dedna bolezen (CD18) – levkociti ne pridejo do inficiranih celic, otrok umre zaradi infekcije

Povezava celice preko membranskega proteina integrina z ekstracelularnim matriksom

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

mikrodomene rafti v plazemski membrani
Mikrodomene (rafti) v plazemski membrani

li

Model strukture lipidnega rafta

Posnetek lipidnega rafta z metodo

“atomic force microcsopy”

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

protein kaveolin prisili membrano da se uvije navznoter endocitoza
Protein kaveolin prisili membrano, da se uvije navznoter - endocitoza

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

slide17

Biološke membrane in transport:Prenos (transport) topljenca skozi biološko membrano - pasivni transport - aktivni transport- nekaj primerov

*H2O prehaja skozi membrane tudi preko porinov

transport topljencev skozi membrano vrste transporta
Transport topljencev skozi membrano – vrste transporta

olajšana difuzija

difuzija

primarni

aktivni

transport

Ionofor

npr. valinomicin

sekundarni

aktivni

transport

ionski kanalček

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

vrste transportnih sistemov glede na tevilo in smer prene enih molekul
Vrste transportnih sistemovglede na število in smer prenešenih molekul

Vrsta transporta glede

na porabo energije

glukoza

Na+

  • pasivni transport: spontan
  • tok topljenca v smeri konc.
  • gradienta
  • aktivni transport: prehod
  • topljenca proti konc. gradientu
  • ob porabi energije

Cl-

HCO3-

glukoza

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

pasivni transport s pontan prehod topljencev skozi prepustno membrano
Pasivni transport: spontan prehod topljencev skozi prepustno membrano

Gibanje el. nabitih topljencev –

na prehod skozi membrano vplivata

koncentracija in naboj na topljencu.

Topljenec prehaja skozi membrano

dokler elektrokemijski potencial,

topljenca ni enak nič.

Gibanje el. nevtralnih topljencev –

na prehod skozi membrano vpliva

koncentracija topljenca v obeh predelih.

Topljenec prehaja skozi membrano,

dokler kemijski potencial topljenca

ni enak nič.

slide21
Pasivni transport: energijske spremembe med prehodom hidrofilnega topljenca skozi lipidni dvosloj membrane

enostavna difuzija

brez transporterja

difuzija s

transporterjem

Membranski proteini znižajo aktivacijsko energijo za transport polarnega

topljenca/iona s tem, da ponudijo drugo pot skozi dvosloj za specifični topljenec

pasivni transport hidrofilnega topljenca membranski proteini transporterji ali permeaze
Pasivni transport hidrofilnega topljenca-membranski proteini – transporterji ali permeaze
  • Membranski proteini – transporterji - omogočajo prehod topljenca skozi lipidno membrano - olajšana difuzija
  • Transporterji so široko razširjeni proteini - v človeškem genomu zapis za ~1000 transporterjev
  • Glede na strukturne in funkcijske lastnosti jih razdelimo v naddružine; znotraj naddružine več družin (podobnost v 3D strukturi).
  • Glede na mehanizem delovanja razdelimo transporterje:

- ionski kanalčki

- prenašalci

razdelitev transporterjev
Razdelitev transporterjev

transporterji

prenačalci

kanalčki

primarni

aktivni

transport

sekundarni

aktivni

transport

uniporterji

lastnosti transporterjev prena alci in kanal ki
Prenašalci

Stereospecifična vezava substrata

Hitrost transporta manjša kot pri difuziji

Pride do nasičenja

Običajno monomerni proteini

Kanalčki

Niso stereospecifični

Visoka hitrost transporta (kot pri difuziji)

Ne pride do nasičenja

Običajno multimerni proteini (pogosto iz ene vrste podenot)

Lastnosti transporterjev: prenašalci in kanalčki
pasivni transport primer 1 prenos glukoze v eritrocit uniport
Pasivni transport, primer 1: prenos glukoze v eritrocit(uniport)

Transporter (GLUT 1) – dve konformaci:

- T1 z vezavnim mestom proti zunanjosti

- T2 z vezavnim mestom proti notranjosti

Kinetika prenosa glukoze v eritrocit

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

uravnavanje transporta glukoze preko glut4 v miocit in adipocit z inzulinom
Uravnavanje transporta glukoze preko GLUT4 v miocit in adipocit z inzulinom

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

slide27
Pasivni transport, primer 2 (antiport): ionski kanalček - izmenjevalec klorida in bikarbonata v eritrocitu

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

pasivni transport spontan prehod topljencev skozi prepustno membrano
Pasivni transport: spontan prehod topljencev skozi prepustno membrano

Aktivni transport:

nespontan prehod topljencev

v zgoraj navedenem primeru

  • topljenec prehaja proti koncentracijskemu/elektrokemijskemu gradientu
  • poraba energije
aktivni transport
Aktivni transport
  • topljenec prehaja proti koncentracijskemu/elektrokemijskemu gradientu
  • poraba energije

Sprememba proste energije pri reakciji S→P

Sprememba proste energije pri prehodu nenabitega topljenca iz

predela s koncentracijo C1 v predel s koncentracijo C2

Sprememba proste energije pri prehodu ionov proti kemijskemu

in eklektričnemu potencialu

aktivni transport30
Aktivni transport

Primarni aktivni transport Sekundarni aktivni transport

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

koncentracije ionov v krvni plazmi in v znotraj celic
Koncentracije ionov v krvni plazmi in v znotraj celic

Znotrajcelična tekočina

Krvna plazma

Koncentracijske razlike različnih ionov znotraj in zunaj celic omogoča

aktivni tansport teh ionov

aktivni transport primer 1 na k atpaza v plazemski membrani
Aktivni transport, primer 1: Na+K+ ATPaza v plazemski membrani

Nelson DL, Cox MM, Lehninger

Principles of Biochemistry, 2005

slide33

Na+K+ ATPaza -

hipotetični

mehanizem

prenosa Na+ in K+

Na+

K+

Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

aktivni transport zna ilnosti transporterjiev atpaz
Aktivni transport: značilnosti transporterjiev - ATPaz
  • Hidroliza ATP prispeva energijo za črpanje kationov proti koncentracijskemu gradientu
  • Za prehod kationov je ključnega pomena konformacijska sprememba ATPaze
  • Konformacijska sprememba – vezava Pi (od tod ime ATPaze tipa P, angl. Phosphate → inhibitor ATPaz je analog fosfata, vanadat)
  • Različne ATPaze tipa P imajo visoko stopnjo homologije v ak zaporedju, zlasti v bližini Asp ostanka, ki se fosforilira
  • Vsaka ATPaza tipa P je transmembranski protein
  • Transporterji tipa P (antiporter za Na+/K+ in uniporter za Ca2+) so zelo razširjeni v živalskem svetu
  • Vzdržujejo razliko v koncentraciji ionov zunaj in znotraj celice
inhibitorji na k atpaze tipa p vanadat in ouabain
Inhibitorji Na+K+ATPaze tipa Pvanadat in ouabain

Ouabain (Somalci uporabljali za

zastrupljevanje puščic) – specifični

inhibitor Na+K+ATPaze – veže se na encim,

odprt proti zunajceličnemu prostoru, in

onemogoči konformacijsko spremembo,

potrebno za prehod ionov

Vanadat, strukturni analog fosfata,

tekmuje s fosfatom na ATPazi

aktivni transport primer 2 rpalka za ca 2 v sarkoplazmatskem retikulumu
Aktivni transport, primer 2: črpalka za Ca2+ v sarkoplazmatskem retikulumu
  • ATPaza tipa P
  • 1 polipeptidna veriga
  • 10 x skozi membrano
  • na citoplazemski strani
  • veže 2 Ca2+
  • hidroliza ATP
  • konformacijska sprememba
  • prehod Ca2+
  • sprostitev ionov v lumen

Vzdržuje nizko koncentracijo Ca2+ v citoplazmi (0,1 M)

Nelson DL, Cox MM, Lehninger

Principles of Biochemistry, 2005

aktivni transport primer 3 transport glukoze preko epitelijskih revesnih celic
Aktivni transport, primer 3: transport glukoze preko epitelijskih črevesnih celic

simport glukoze in Na+

uniport glukoze

Nelson DL, Cox MM, Lehninger

Principles of Biochemistry, 2005

slide38

Simport glukoze iz intestinalnega lumna v epiteljsko celico

Energija, potrebna za ta proces: kemijski potencial (Na+)out>(Na+)in in

električni transmembranski potencial

F

[Na+]out = 145 mM, [Na+]in = 12 mM, ∆E = -50 mV

Glukoza se prenaša v celice na račun kemijskega potenciala Na+

in transmembranskega potenciala, dokler ni koncentracija glukoze

v celicah 9000 x večja kot v lumnu

akvaporini aqp transporterji vode skozi memebrane 10 razli nih akvaporinov pri loveku
Akvaporini (AQP)– transporterji vode skozi memebrane (10 različnih akvaporinov pri človeku)

Tertamer iz 4 enakih

podenot - transmembranskih

proteinov - ustvari poro;

molekule vode se v kanalčku

prehodno vežejo z –H vezmi

Veliki –R ak ostankov

(Phe, His, Cys, Arg)

vzdolž pore dovoljujejo

prehod majhnih molekul

kot je H2O

  • v eritrocitu 2 x 105 AQP/celico
  • pretok molekul vode 109/s
  • smer odvisna od osmoznega tlaka

Nelson DL, Cox MM, Lehninger

Principles of Biochemistry, 2005