peptydy i białka
DESCRIPTION
Peptydy i białka. Biofizyka makrocząsteczek. Biologiczne układy koloidalne. Układ koloidalny. Układ koloidalny (koloid, układ koloidowy) – niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona (zawieszona) w drugiej. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/1.jpg)
Peptydy i Peptydy i białkabiałka
Biofizyka makrocząsteczekBiofizyka makrocząsteczek
![Page 2: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/2.jpg)
Biologiczne układy Biologiczne układy koloidalnekoloidalne
![Page 3: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/3.jpg)
Układ koloidalny Układ koloidalny
• Układ koloidalny (koloid, układ koloidowy)Układ koloidalny (koloid, układ koloidowy) – – niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona jedna z substancji jest rozproszona (zawieszona) w drugiej. (zawieszona) w drugiej.
• Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.poziomie pojedynczych cząsteczek.
![Page 4: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/4.jpg)
Właściwości Właściwości
• W koloidach W koloidach stopień dyspersjistopień dyspersji wynosi od 105 wynosi od 105 do 107 cmdo 107 cm-1-1 – wówczas wielkość cząstek – wówczas wielkość cząstek fazy fazy zawieszonej (zdyspergowanej)zawieszonej (zdyspergowanej) sprawia, że sprawia, że ważne są zarówno oddziaływania pomiędzy nią ważne są zarówno oddziaływania pomiędzy nią i fazą dyspergującą, jak i oddziaływania i fazą dyspergującą, jak i oddziaływania wewnątrz obu faz. wewnątrz obu faz.
• Układ dyspersyjnyUkład dyspersyjny jest układem koloidalnym, jest układem koloidalnym, gdy rozmiary cząstek fazy rozproszonej gdy rozmiary cząstek fazy rozproszonej (cząsteczek chemicznych lub ich agregatów) (cząsteczek chemicznych lub ich agregatów) albo rozmiary nieciągłości układu koloidalnego albo rozmiary nieciągłości układu koloidalnego są w zakresie od 1 nm do 1 są w zakresie od 1 nm do 1 m przynajmniej w m przynajmniej w jednym kierunku.jednym kierunku.
![Page 5: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/5.jpg)
Składniki układu Składniki układu koloidalnegokoloidalnegoTypowy układ koloidalny (tzw. koloid Typowy układ koloidalny (tzw. koloid
fazowy)fazowy) składa się z dwu faz: składa się z dwu faz:
• fazy ciągłejfazy ciągłej, czyli , czyli substancji substancji rozpraszającejrozpraszającej, zwanej też , zwanej też ośrodkiem ośrodkiem dyspersyjnym albo dyspergującymdyspersyjnym albo dyspergującym
• fazy rozproszonejfazy rozproszonej, czyli , czyli substancji substancji zawieszonej (zdyspergowanej)zawieszonej (zdyspergowanej) w w ośrodku dyspersyjnym i w nim ośrodku dyspersyjnym i w nim nierozpuszczalnej (liofobowej, nierozpuszczalnej (liofobowej, hydrofobowej). hydrofobowej).
![Page 6: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/6.jpg)
Koloidy cząsteczkoweKoloidy cząsteczkowe• koloidy cząsteczkowekoloidy cząsteczkowe, gdzie fazą , gdzie fazą
rozproszoną są makrocząsteczki, np. polimery rozproszoną są makrocząsteczki, np. polimery tj. żelatyna, skrobia, białka – nie występuje tj. żelatyna, skrobia, białka – nie występuje wówczas wyraźna granica fazowa, bo wówczas wyraźna granica fazowa, bo cząsteczki rozpuszczalnika mogą wnikać do cząsteczki rozpuszczalnika mogą wnikać do wewnątrz makrocząsteczki wewnątrz makrocząsteczki
• większość koloidów cząsteczkowych powstaje większość koloidów cząsteczkowych powstaje w sposób samorzutny w wyniku rozpuszczania w sposób samorzutny w wyniku rozpuszczania w rozpuszczalniku (koloidy liofilowe, w rozpuszczalniku (koloidy liofilowe, hydrofilowe). Niektóre ich właściwości są inne hydrofilowe). Niektóre ich właściwości są inne niż właściwości koloidów fazowych.niż właściwości koloidów fazowych.
![Page 7: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/7.jpg)
Rodzaje układów Rodzaje układów koloidalnych koloidalnych
Ośrodek rozpraszający
Substancja rozpraszana Rodzaj Przykład
Gaz
Gaz – –
Ciecz aerozol ciekły mgła
Ciało stałe aerozol stały dym
Ciecz
Gaz piana piana mydlana
Ciecz emulsja lakier do paznokci, mleko, majonez
Ciało stałe zol, zawiesina koloidalna (suspensja), roztwór koloidalny
Ag kol w H2O
Ciało stałe
Gaz piana stała pumeks, styropian
Ciecz emulsja stała opal
Ciało stałe zol stały (pirozol) szkło rubinowe
![Page 8: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/8.jpg)
Makrocząsteczki białkoweMakrocząsteczki białkowe
![Page 9: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/9.jpg)
Fizyczne metody badań Fizyczne metody badań dostarczają informacji na dostarczają informacji na temat:temat:
![Page 10: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/10.jpg)
Fizyczne metody badań Fizyczne metody badań dostarczają informacji na dostarczają informacji na temat:temat:
- struktury makrocząsteczek - struktury makrocząsteczek
![Page 11: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/11.jpg)
Fizyczne metody badań Fizyczne metody badań dostarczają informacji na dostarczają informacji na temat:temat:
- struktury makrocząsteczek - struktury makrocząsteczek
- ich konformacji przestrzennej- ich konformacji przestrzennej
![Page 12: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/12.jpg)
Pojęcia podstawowePojęcia podstawoweSTRUKTURA – rozmieszczenie STRUKTURA – rozmieszczenie atomów w przestrzeni uporządkowane atomów w przestrzeni uporządkowane w sposób periodyczny w sposób periodyczny
![Page 13: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/13.jpg)
Pojęcia podstawowePojęcia podstawoweSTRUKTURA – rozmieszczenie STRUKTURA – rozmieszczenie atomów w przestrzeni uporządkowane atomów w przestrzeni uporządkowane w sposób periodyczny w sposób periodyczny
BAZA STRUKTURY – niezmienny zespół BAZA STRUKTURY – niezmienny zespół atomów, który periodycznie powtarzając atomów, który periodycznie powtarzając się tworzy strukturę. Może składać się z się tworzy strukturę. Może składać się z jednego (w strukturach prostych) lub z jednego (w strukturach prostych) lub z wielu (w makrocząsteczkach) atomówwielu (w makrocząsteczkach) atomów
![Page 14: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/14.jpg)
Poziomy uporządkowania Poziomy uporządkowania strukturystruktury
Wewnętrzny - bazy strukturyWewnętrzny - bazy struktury
![Page 15: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/15.jpg)
Poziomy uporządkowania Poziomy uporządkowania strukturystruktury
Wewnętrzny - bazy strukturyWewnętrzny - bazy struktury
Zewnętrzny - pomiędzy bazamiZewnętrzny - pomiędzy bazami
![Page 16: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/16.jpg)
Pojęcia podstawowePojęcia podstawoweKONFORMACJA(1) – względny KONFORMACJA(1) – względny rozkład atomów w przestrzeni rozkład atomów w przestrzeni wynikający z obrotu lub skręcenia wynikający z obrotu lub skręcenia wiązań kowalencyjnychwiązań kowalencyjnych
![Page 17: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/17.jpg)
Pojęcia podstawowePojęcia podstawoweKONFORMACJA(1) – względny KONFORMACJA(1) – względny rozkład atomów w przestrzeni rozkład atomów w przestrzeni wynikający z obrotu lub skręcenia wynikający z obrotu lub skręcenia wiązań kowalencyjnychwiązań kowalencyjnych
KONFORMACJA(2) – przestrzenna KONFORMACJA(2) – przestrzenna struktura cząsteczki przy praktycznie struktura cząsteczki przy praktycznie stałych wartościach:stałych wartościach:
- długości wiązań,długości wiązań,
- kątów między wiązaniamikątów między wiązaniami
![Page 18: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/18.jpg)
Fizyczne metody badania Fizyczne metody badania makrocząsteczekmakrocząsteczek
• metody rentgenograficzne (analiza metody rentgenograficzne (analiza rentgenostrukturalna),rentgenostrukturalna),
![Page 19: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/19.jpg)
Fizyczne metody badania Fizyczne metody badania makrocząsteczekmakrocząsteczek
• metody rentgenograficzne (analiza metody rentgenograficzne (analiza rentgenostrukturalna),rentgenostrukturalna),
• metody hydrodynamiczne,metody hydrodynamiczne,
![Page 20: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/20.jpg)
Fizyczne metody badania Fizyczne metody badania makrocząsteczekmakrocząsteczek
• metody rentgenograficzne (analiza metody rentgenograficzne (analiza rentgenostrukturalna),rentgenostrukturalna),
• metody hydrodynamiczne,metody hydrodynamiczne,• dyfuzja makrocząsteczek w dyfuzja makrocząsteczek w
roztworze,roztworze,
![Page 21: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/21.jpg)
Fizyczne metody badania Fizyczne metody badania makrocząsteczekmakrocząsteczek
• metody rentgenograficzne (analiza metody rentgenograficzne (analiza rentgenostrukturalna),rentgenostrukturalna),
• metody hydrodynamiczne,metody hydrodynamiczne,• dyfuzja makrocząsteczek w dyfuzja makrocząsteczek w
roztworze,roztworze,• metody optycznemetody optyczne
![Page 22: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/22.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Wykorzystuje zjawisko rozproszenia rozproszenia (dyfrakcji) promieni X(dyfrakcji) promieni X przez kryształkryształ
![Page 23: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/23.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Wykorzystuje zjawisko rozproszenia rozproszenia (dyfrakcji) promieni X(dyfrakcji) promieni X przez kryształkryształ
Dyfrakcję promieni X powodują tylko elektrony, stąd rentgenogram pozwala na uzyskanie mapy gęstości elektronowejmapy gęstości elektronowej
![Page 24: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/24.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Wykorzystuje zjawisko rozproszenia rozproszenia (dyfrakcji) promieni X(dyfrakcji) promieni X przez kryształkryształ
Wymaga substancji oczyszczonych, substancji oczyszczonych, jednorodnychjednorodnych, występujących w postaci krystalicznej
Dyfrakcję promieni X powodują tylko elektrony, stąd rentgenogram pozwala na uzyskanie mapy gęstości elektronowejmapy gęstości elektronowej
![Page 25: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/25.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ryc. Schemat otrzymywania rentgenogramu: 1 – promień pierwotny, 2 – kryształ, 3 – promienie dyfrakcyjne, 4 - błona fotograficzna 1
2 3
4
![Page 26: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/26.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Możliwa do zastosowania w badaniach struktur biologicznych dzięki zdolności do krystalizacji białek, kwasów nukleinowych i wirusów.
![Page 27: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/27.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Atomy kryształu tworzą układy częściowo odbijających płaszczyzn – tzw. płaszczyzny sieciowe
Ponieważ rozkład refleksów promieniowania x zależy od parametrów geometrycznych sieci krystalicznej, analizę rentgenostrukturalną wykorzystuje się do badania struktury kryształów nisko- i wysokocząsteczkowych
![Page 28: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/28.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ryc. Rentgenogram procesyjny oksyhemoglobiny ludzkiej wykonany w Zakładzie Krystalografii Instytutu Chemii UŁ.
![Page 29: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/29.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ryc. Fragment mapy gęstości elektronowej mioglobiny. Widoczne jest otoczenie hemu (wg. M.F.Perutz)
![Page 30: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/30.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Parametry położenia atomów w strukturzeParametry położenia atomów w strukturze
xj, yj, zj
![Page 31: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/31.jpg)
Parametry położenia atomów Parametry położenia atomów w strukturzew strukturze
jef ij
Amplituda j-tego atomu:
gdzie: fj – wielkość zależna od rodzaju atomu, a
- kąt fazowy zależny od pozycji atomu
![Page 32: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/32.jpg)
Parametry położenia atomów Parametry położenia atomów w strukturzew strukturze
Amplituda promieni dyfrakcyjnych:
jefeFF ji
ij
i
gdzie: - moduł amplitudyFFoblicza się z równania I = FF22
![Page 33: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/33.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ryc. Odbicie promieni x od płaszczyzn sieciowych w krysztale
![Page 34: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/34.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ograniczenia:Ograniczenia:
Długość fal x musi spełniać warunek Wulfa-
Bragga:
gdzie: λ – długość fali, m – rząd odbicia, θ – kąt pomiędzy kierunkiem padania promieni a płaszczyzną kryształu, d – odległość między sąsiednimi płaszczyznami sieciowymi
md sin2
![Page 35: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/35.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ograniczenia:Ograniczenia:
Warunek konieczny do spełnienia przez fale ulegające dyfrakcji na siatkach przestrzennych
12
sin d
m , tzn. dm 2
![Page 36: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/36.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
Ograniczenia:Ograniczenia:
Warunek Wulfa-Bragga i długość fali różnych zakresów promieniowania elektromagnetycznego powodują, że kryształy przepuszczają promienie UV i Vis oraz uginają promienie x, γ oraz elektrony i neutrony.
![Page 37: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/37.jpg)
Analiza rentgenostrukturalnaAnaliza rentgenostrukturalna
METODA IZOMORFICZNYCH METODA IZOMORFICZNYCH PODSTAWIEŃ:PODSTAWIEŃ:
Jednoczesne wykorzystanie danych dyfrakcyjnych otrzymanych z kryształów kilku pochodnych oznaczanego związku
![Page 38: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/38.jpg)
Metody hydrodynamiczneMetody hydrodynamiczne
Dostarczają przybliżonych danych o przybliżonych danych o wielkości i kształcie makromolekułwielkości i kształcie makromolekuł w oparciu o właściwości ich roztworówwłaściwości ich roztworów
![Page 39: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/39.jpg)
Metody hydrodynamiczneMetody hydrodynamiczne
Dostarczają przybliżonych danych o przybliżonych danych o wielkości i kształcie makromolekułwielkości i kształcie makromolekuł w oparciu o właściwości ich roztworówwłaściwości ich roztworów
Są mniej dokładnemniej dokładne, ale łatwiejsze do łatwiejsze do wykonaniawykonania od metod rentgenograficznych
![Page 40: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/40.jpg)
Metody hydrodynamiczneMetody hydrodynamiczne
• lepkość,lepkość,
![Page 41: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/41.jpg)
Metody hydrodynamiczneMetody hydrodynamiczne
• lepkość,lepkość,• dyfuzja makrocząsteczek w dyfuzja makrocząsteczek w
roztworze,roztworze,
![Page 42: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/42.jpg)
Metody hydrodynamiczneMetody hydrodynamiczne
• lepkość,lepkość,• dyfuzja makrocząsteczek w dyfuzja makrocząsteczek w
roztworze,roztworze,• sedymentacja w wirówce.sedymentacja w wirówce.
![Page 43: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/43.jpg)
LepkośćLepkość – gradient prędkości – gradient prędkości cząsteczek w cieczy rzeczywistejcząsteczek w cieczy rzeczywistej
Ryc. Zachowanie się makrocząsteczki w cieczy, w której występuje gradient prędkości: a – prędkości warstw cieczy względem nieruchomego układu odniesienia, b – prędkość cieczy względem makrocząsteczki M
![Page 44: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/44.jpg)
LepkośćLepkość – siły wprawiające w ruch – siły wprawiające w ruch obrotowy makrocząsteczki, którego obrotowy makrocząsteczki, którego utrzymanie wymaga dodatkowej energii, utrzymanie wymaga dodatkowej energii, pochodzącej ze wzrostu lepkości roztworupochodzącej ze wzrostu lepkości roztworu
Ryc. Pary sił działające na cząsteczki o różnych kształtach w gradiencie prędkości cieczy
![Page 45: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/45.jpg)
LepkośćLepkość• dla cząsteczek kulistych (równanie dla cząsteczek kulistych (równanie
Einsteina)Einsteina)
gdzie gdzie 00 – lepkość rozpuszczalnika, a – lepkość rozpuszczalnika, a - stosunek - stosunek objętości cząsteczki do objętości całego roztworuobjętości cząsteczki do objętości całego roztworu
)5,21(0
![Page 46: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/46.jpg)
• dla cząsteczek kulistych (równanie dla cząsteczek kulistych (równanie Einsteina)Einsteina)
gdzie gdzie 00 – lepkość rozpuszczalnika, a – lepkość rozpuszczalnika, a - stosunek - stosunek objętości cząsteczki do objętości całego roztworuobjętości cząsteczki do objętości całego roztworu
• dla cząsteczek o innych kształtach dla cząsteczek o innych kształtach lepkość wzrasta co można wykorzystać lepkość wzrasta co można wykorzystać do określania przybliżonego kształtu do określania przybliżonego kształtu makromolekułmakromolekuł
LepkośćLepkość
)5,21(0
![Page 47: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/47.jpg)
Dyfuzja makrocząsteczek w Dyfuzja makrocząsteczek w roztworzeroztworzeWykorzystuje zależność współczynnika dyfuzji od kształtu i rozmiaru makrocząsteczek
rkT
D6
gdzie: NA – liczba cząsteczek w jednym molu substancji, η- lepkość i r – promień cząsteczki.
ANRk
KmolJ
TpVR
31,8
15,2730224,0101300
![Page 48: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/48.jpg)
Sedymentacja w wirówceSedymentacja w wirówce
Sedymentacja - osiadanie cząsteczek zawieszonych w ośrodku dyspersyjnym (rozpuszczalniku) w polu grawitacyjnym lub odśrodkowym
![Page 49: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/49.jpg)
Sedymentacja w wirówceSedymentacja w wirówce
Przeciwwaga
Rotor
Oś obrotuKuweta analityczna
Badany roztwór
Ryc. Schemat rotora wirówki analitycznej
X
![Page 50: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/50.jpg)
gdzie: - gęstość rozpuszczalnika
współczynnik sedymentacji: ,
przyspieszenie jednostkowe: ,
stosunek objętości cząsteczki do jej masy
Sedymentacja w wirówceSedymentacja w wirówce
)1( VDRTs
M
xdtdx
s 2
22 1
smxa
mVV
Umożliwia wyznaczenie mas molowych w oparciu o równanie Svenberga
![Page 51: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/51.jpg)
Metody optyczneMetody optyczne
Rozpraszanie światłą (efekt Tyndalla)
![Page 52: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/52.jpg)
Metody optyczneMetody optyczne
Rozpraszanie światłą (efekt Tyndalla)
Rozpraszanie promieni Rentgena
![Page 53: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/53.jpg)
Metody optyczneMetody optyczne
Rozpraszanie światłą (efekt Tyndalla)
Rozpraszanie promieni Rentgena
Metody spektrofotometryczne
![Page 54: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/54.jpg)
Poziomy organizacji Poziomy organizacji cząsteczki białkacząsteczki białka
Struktura pierwszorzędowa (sekwencja aminokwasów)
![Page 55: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/55.jpg)
Poziomy organizacji Poziomy organizacji cząsteczki białkacząsteczki białka
Struktura pierwszorzędowa (sekwencja aminokwasów)
Struktura drugorzędowa (układ przestrzenny głównego łańcucha polipeptydowego, np. -helix, struktura )
![Page 56: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/56.jpg)
Poziomy organizacji Poziomy organizacji cząsteczki białkacząsteczki białka
Struktura pierwszorzędowa (sekwencja aminokwasów)
Struktura drugorzędowa (układ przestrzenny głównego łańcucha polipeptydowego, np. -helix, struktura )
Struktura trzeciorzędowa (sposób zwinięcia w przestrzeni łańcucha o określonej strukturze drugorzędowej)
![Page 57: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/57.jpg)
Poziomy organizacji Poziomy organizacji cząsteczki białkacząsteczki białka
Struktura pierwszorzędowa (sekwencja aminokwasów)
Struktura drugorzędowa (układ przestrzenny głównego łańcucha polipeptydowego, np. -helix, struktura )
Struktura trzeciorzędowa (sposób zwinięcia w przestrzeni łańcucha o określonej strukturze drugorzędowej)
Struktura czwartorzędowa (układ przestrzenny podjednostek oraz zespół oddziaływań i kontaktó między nimi
![Page 58: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/58.jpg)
Poziomy Poziomy organizacji organizacji cząsteczki białkacząsteczki białka
![Page 59: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/59.jpg)
Geometria wiązania Geometria wiązania peptydowegopeptydowego
a. Sprzężenie wiązań i częściowe pokrywanie się powłok elektronowych
a. Wymiary kątów i poszczególnych wiązań w ugrupowaniu peptydowym
![Page 60: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/60.jpg)
Geometria wiązania Geometria wiązania peptydowegopeptydowego
![Page 61: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/61.jpg)
Mechanizm sprzęgania Mechanizm sprzęgania wiązań wiązań
C' N+
H
C2
C2
O+ C' N
H
C2
C2
O
C' NH
C2
C2
O
![Page 62: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/62.jpg)
Cechy wiązania peptydowegoCechy wiązania peptydowegoPodwójny charakter wiązań C’ = N umożliwia swobodną rotację atomów, która wymaga jednak pewnych nakładów energii. Kąt obrotu wokół C’ = N, czyli kąt deformacji oznaczany jest symbolem
![Page 63: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/63.jpg)
Cechy wiązania peptydowegoCechy wiązania peptydowegoPodwójny charakter wiązań C’ = N umożliwia swobodną rotację atomów, która wymaga jednak pewnych nakładów energii. Kąt obrotu wokół C’ = N, czyli kąt deformacji oznaczany jest symbolem
Polarność ugrupowania peptydowego stwarza możliwość występowania konfiguracji cis i trans. Konfiguracja trans jest korzystniejsza energetycznie i bardziej typowa dla otwartych łańcuchów peptydowych
![Page 64: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/64.jpg)
Cechy wiązania peptydowegoCechy wiązania peptydowegoPodwójny charakter wiązań C’ = N umożliwia swobodną rotację atomów, która wymaga jednak pewnych nakładów energii. Kąt obrotu wokół C’ = N, czyli kąt deformacji oznaczany jest symbolem
Polarność ugrupowania peptydowego stwarza możliwość występowania konfiguracji cis i trans. Konfiguracja trans jest korzystniejsza energetycznie i bardziej typowa dla otwartych łańcuchów peptydowych
Ugrupowania peptydowe mogą się ze sobą łączyć wiązaniami wodorowymi
![Page 65: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/65.jpg)
Konformacja polipeptydów Konformacja polipeptydów (założenie podstawowe)(założenie podstawowe)
Cząsteczki w stanie równowagi termodynamicznej przyjmują konformację najbardziej korzystną energetycznie
![Page 66: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/66.jpg)
Konformacja polipeptydów Konformacja polipeptydów (założenie podstawowe)(założenie podstawowe)
Cząsteczki w stanie równowagi termodynamicznej przyjmują konformację najbardziej korzystną energetycznie
Konformację prostych związków organicznych można ustalić w oparciu o mechanikę kwantową
![Page 67: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/67.jpg)
Konformacja polipeptydów Konformacja polipeptydów (założenia podstawowe)(założenia podstawowe)
Cząsteczki w stanie równowagi termodynamicznej przyjmują konformację najbardziej korzystną energetycznie
Konformację prostych związków organicznych można ustalić w oparciu o mechanikę kwantową
Celem ustalenia konformacji makrocząsteczek (np. białek), ze względu na ich złożoność, stosuje się metody półempiryczne
![Page 68: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/68.jpg)
Energia potencjalna Energia potencjalna polipeptydupolipeptydu
Vn – suma energii oddziaływań van der Wallsa, Vt – energia oddziaływania torsyjnego (orientacji wiązań), Vel – energia oddziaływań elektrostatycznych, VH – energia tworzenia wiązania wodorowego, VW, Vk – energia deformacji długości i kątów wiązań, Vhydr – energia hydratacji.
hydrkWHeltn VVVVVVVV
![Page 69: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/69.jpg)
Warunki trwałości konformacji łańcucha Warunki trwałości konformacji łańcucha peptydowego peptydowego (Pouling, Carey i Branson 1951)(Pouling, Carey i Branson 1951)
Wszystkie aminokwasy wchodzące w skład łańcucha peptydowego muszą należeć do tego samego szeregu konfiguracyjnego
Każda wiązanie peptydowe ma konformację płaską (koplanarną) o parametrach typowych dla związków niskocząsteczkowych
![Page 70: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/70.jpg)
Warunki trwałości konformacji łańcucha Warunki trwałości konformacji łańcucha peptydowego peptydowego (Pouling, Carey i Branson 1951)(Pouling, Carey i Branson 1951)
Grupy C’ = O i N – H tworzą wewnętrzne wiązania wodorowe o długości 0,272nm, odchylające się od lini prostej o kąt nie większy od 30º
Ustawienie przestrzenne wiązań C’ – C i C – N odpowiada odpowiada minimalnej energii obrotu wokół tych wiązań
![Page 71: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/71.jpg)
Konformacje Konformacje polipeptydówpolipeptydów
(a) Heliks- (b) Struktura-
![Page 72: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/72.jpg)
Konformacje helikalneKonformacje helikalne
HELIX - : 5,1 reszt aminokwasowych na 1 zwój; kąt odchylenia wiązania wodorowego od osi heliksu wynosi 10º
![Page 73: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/73.jpg)
Konformacje helikalneKonformacje helikalne
HELIX - : 5,1 reszt aminokwasowych na 1 zwój; kąt odchylenia wiązania wodorowego od osi heliksu wynosi 10º
HELIX - : 3,6 reszt aminokwasowych na 1 zwój; kąt odchylenia wiązania wodorowego od osi heliksu wynosi 10º
![Page 74: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/74.jpg)
Charakterystyka Charakterystyka - heliksu - heliksu
Średnica heliksu wynosi 1,01 nm
![Page 75: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/75.jpg)
Charakterystyka Charakterystyka - heliksu - heliksu
Średnica heliksu wynosi 1,01 nm
Odległości między skrętami wynoszą 0,54 nm
![Page 76: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/76.jpg)
Charakterystyka Charakterystyka - heliksu - heliksu
Średnica heliksu wynosi 1,01 nm
Odległości między skrętami wynoszą 0,54 nm
Translacja (tzn. przesunięcie wzdłuż osi o 1 resztę aminokwasową wynosi 0,15 nm
![Page 77: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/77.jpg)
Charakterystyka Charakterystyka - heliksu - heliksu
Średnica heliksu wynosi 1,01 nm
Odległości między skrętami wynoszą 0,54 nm
Translacja (tzn. przesunięcie wzdłuż osi o 1 resztę aminokwasową wynosi 0,15 nm
Może być prawo- (dla D-aminokwasów) lub lewoskrętny (dla L-aminokwasów)
![Page 78: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/78.jpg)
Prawo- i Prawo- i lewo-lewo-skrętny skrętny -heliks-heliks
![Page 79: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/79.jpg)
Rodzaje struktury Rodzaje struktury
Struktura Struktura
RównoległaRównoległa
![Page 80: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/80.jpg)
Rodzaje struktury Rodzaje struktury
Struktura Struktura
RównoległaRównoległa
AntyrównoległaAntyrównoległa
![Page 81: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/81.jpg)
Rodzaje struktury Rodzaje struktury
Struktura Struktura
RównoległaRównoległa
AntyrównoległaAntyrównoległa
-cross-cross
![Page 82: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/82.jpg)
Struktura Struktura a)a) równoległarównoległab)b) antyrównoległaantyrównoległa
![Page 83: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/83.jpg)
Struktura Struktura -cross-cross
![Page 84: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/84.jpg)
Charakterystyka struktury - Charakterystyka struktury -
Struktura warstwowa, zbudowana z położonych obok siebie łańcuchów peptydowych
![Page 85: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/85.jpg)
Charakterystyka struktury - Charakterystyka struktury -
Struktura warstwowa, zbudowana z położonych obok siebie łańcuchów peptydowych
Wiązania wodorowe powstają między ugrupowaniami peptydowymi sąsiednich łańcuchów
![Page 86: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/86.jpg)
Charakterystyka struktury - Charakterystyka struktury -
Struktura warstwowa, zbudowana z położonych obok siebie łańcuchów peptydowych
Wiązania wodorowe powstają między ugrupowaniami peptydowymi sąsiednich łańcuchów
W strukturze -cross wiązania wodorowe powstają zarówno między ugrupowaniami peptydowymi sąsiednich łańcuchów jak i w obrębie tego samego łańcucha
![Page 87: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/87.jpg)
Struktura Struktura kolagenukolagenu
![Page 88: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/88.jpg)
Charakterystyka struktury kolagenuCharakterystyka struktury kolagenu
Jednostkę struktury stanowią trzy łańcuchy polipeptydowe o konformacji rozciągniętego lewoskrętnego heliksu
![Page 89: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/89.jpg)
Charakterystyka struktury kolagenuCharakterystyka struktury kolagenu
Jednostkę struktury stanowią trzy łańcuchy polipeptydowe o konformacji rozciągniętego lewoskrętnego heliksu
Parametry pojedynczego heliksu: promień heliksu 0,1 nm; skok 0,251 nm przy 3 resztach aminokwasowych na zwój
![Page 90: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/90.jpg)
Charakterystyka struktury kolagenuCharakterystyka struktury kolagenu
Jednostkę struktury stanowią trzy łańcuchy polipeptydowe o konformacji rozciągniętego lewoskrętnego heliksu
Parametry pojedynczego heliksu: promień heliksu 0,1 nm; skok 0,251 nm przy 3 resztach aminokwasowych na zwój
Wiązania wodorowe występują tylko między łańcuchami polipeptydowymi w liczbie 1 mostek na 3 jednostki peptydowe
![Page 91: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/91.jpg)
Charakterystyka struktury kolagenuCharakterystyka struktury kolagenu
Jednostkę struktury stanowią trzy łańcuchy polipeptydowe o konformacji rozciągniętego lewoskrętnego heliksu
Parametry pojedynczego heliksu: promień heliksu 0,1 nm; skok 0,251 nm przy 3 resztach aminokwasowych na zwój
Wiązania wodorowe występują tylko między łańcuchami polipeptydowymi w liczbie 1 mostek na 3 jednostki peptydowe
Małe heliksy skręcają się wokół wspólnej osi tworząc duży prawoskrętny heliks
![Page 92: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/92.jpg)
Parametry konformacji helikalnych Parametry konformacji helikalnych peptydówpeptydów
Pierścień Heliks- prawoskrętny Heliks- prawoskrętny Heliks- lewoskrętnyPłaska wstęga
n – liczba reszt aminokwasowych na 1 zwój
h(d) – translacja wzdłuż osi heliksu na 1 resztę aminokwasową
p – odległość między sąsiednimi skrętami mierzona wzdłuż osi heliksu
![Page 93: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/93.jpg)
Parametry konformacji peptydów – Parametry konformacji peptydów – kąty rotacji wokół pojedyńczych kąty rotacji wokół pojedyńczych wiązań wiązań
= 0
- kąt rotacji wokół wiązania N - C
- kąt rotacji wokół wiązania C - C
- kąt rotacji wokół wiązania N – C
- kąt rotacji wokół wiązania N – C przyjmuje wartości 0º lub 180º
W łańcuchu rozciągniętym zachodzi równość: = = = 180º
![Page 94: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/94.jpg)
Mapa konformacyjna wg. Mapa konformacyjna wg. RamachandranaRamachandrana
![Page 95: Peptydy i białka](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062502/56814b58550346895db84f0c/html5/thumbnails/95.jpg)
Mapa konformacyjna wg. Mapa konformacyjna wg. Ramachandrana c.d.Ramachandrana c.d.