F3 Flashcards
(44 cards)
1
Q
Aminosyror: principiell struktur och kännetecken
A
- Gemensam struktur: α-kolatom med fyra substituenter:
– En karboxylgrupp (-COOH)
– En aminogrupp (-NH₂)
– En väteatom (H)
– En R-grupp (unik sidokedja) - Tetraedrisk geometri; α-kolet är oftast kiralt (utom i glycin)
- Glycin är icke-kiralt (har två väteatomer vid α-kolet)
2
Q
Kiralitet i aminosyror
A
Kirat kol: Det centrala α-kolet i de flesta aminosyror är bundet till fyra olika grupper → kiralt centrum.
Undantag: Glycin – har två väteatomer vid α-kolet → inte kiral.
Stereoisomerer: Kirala aminosyror förekommer som två spegelbildsisomerer:
- L-form (levo) – används i alla naturliga proteiner.
- D-form (dextro) – förekommer sällsynt, t.ex. i vissa bakteriella cellväggar och antibiotika.
Optisk aktivitet: L- och D-former vrider planpolariserat ljus åt olika håll.
D/L-systemet: Anger den absoluta konfigurationen utifrån glyceraldehyd som referens, inte direkt ljusets riktning.
3
Q
De 5 klasser av aminosyror
A
- Icke-polära, alifatiska (hydrofoba)
- Har opolära, kolvätebaserade sidokedjor
- Deltar i hydrofoba interaktioner - Aromatiska
- Har ringstrukturer som kan absorbera UV-ljus (270–280 nm)
- Bidrar till hydrofoba interaktioner - Polära, oladdade
- Har sidokedjor som kan bilda vätebindningar
- Lösliga i vatten, ej laddade vid fysiologiskt pH
- Cystein kan bilda disulfidbryggor - Positivt laddade (basiska)
- Har sidokedjor med positiv laddning vid pH 7.0
- Interagerar med negativt laddade molekyler - Negativt laddade (sura)
- Har sidokedjor med negativ laddning vid pH 7.0
- Kallas även dikarboxylsyror
4
Q
Glycin
A
Gly
G
Icke-polär, alifatisk
H (inte kiral)
5
Q
Alanin
A
Ala
A
Icke-polär, alifatisk
CH₃
6
Q
Valin
A
Val
V
Icke-polär, alifatisk
CH(CH₃)₂
7
Q
Leucin
A
Leu
L
Icke-polär, alifatisk
CH₂CH(CH₃)₂
8
Q
Isoleucin
A
Ile
I
Icke-polär, alifatisk
CH(CH₃)CH₂CH₃
9
Q
Metionin
A
Met
M
Icke-polär, alifatisk
CH₂CH₂SCH₃
10
Q
Prolin
A
Pro
P
Icke-polär, cyklisk CH₂–CH₂–CH₂– (binder tillbaka till aminogrup
11
Q
Fenylalanin
A
Phe
F
Aromatisk
CH₂–fenylring
12
Q
Tyrosin
A
Tyr
Y
Aromatisk/polär
CH₂–fenyl–OH
13
Q
Tryptofan
A
Trp
W
Aromatisk
CH₂–indolring
14
Q
Serin
A
Ser
S
Polär, oladdad
CH₂OH
15
Q
Treonin
A
Thr
T
Polär, oladdad
CH(OH)CH₃
16
Q
Cystein
A
Cys
C
Polär oladdad
CH₂SH (kan bilda disulfidbryggor)
17
Q
Asparagin
A
Asn
N
Polär, oladdad
CH₂CONH₂
18
Q
Glutamin
A
Gln
Q
Polär, oladdad
CH₂CH₂CONH₂
19
Q
Lysin
A
Lys
K
Positivt laddad (basisk)
(CH₂)₄NH₃⁺
20
Q
Arginin
A
Arg
R
Positivt laddad (basisk)
(CH₂)₃NHC(NH₂)⁺NH₂ (guanidinogrupp)
21
Q
Histidin
A
His
H
Positivt laddad (basisk)
CH₂–imidazolring
22
Q
Asparaginsyra
A
Asp
D
Negativt laddad (sur)
CH₂COO⁻
23
Q
Glutaminsyra
A
Glu
E
Negativt laddad (sur)
CH₂CH₂COO⁻
24
Q
Aromatiska aminosyrors egenskaper
A
De tre aromatiska aminosyrorna är:
- Fenylalanin (Phe, F)
- Tyrosin (Tyr, Y)
- Tryptofan (Trp, W)
Gemensamma egenskaper
- Innehåller en aromatisk ringstruktur i R-gruppen:
– Fenylring (Phe)
– Fenolgrupp (Tyr)
– Indolring (Trp)
- Plan struktur → delokaliserade π-elektroner → möjliggör π–π-interaktioner
- Hydrofoba i grunden, men Tyrosin är mer polär p.g.a. hydroxylgruppen (-OH)
- Bidrar till proteinveckning via hydrofoba interaktioner och ibland vätebindningar (Tyr)
UV-absorption
- Alla tre absorberar ultraviolett (UV) ljus, särskilt kring 280 nm:
– Tryptofan → starkast absorption
– Tyrosin → måttlig absorption
– Fenylalanin → svagast absorption
- Används för att mäta proteinkoncentration (spektrofotometri vid 280 nm)
Poläritet
- Phe Icke-polär Mycket hydrofob
- Tyr Polär, oladdad Har OH-grupp som kan vätebinda
- Trp Svagt polär Indolringen kan delta i vätebindning
25
Positivt laddade aminosyrors egenskaper
Positivt laddade (basiska) aminosyror:
- Lysin, Arginin, Histidin
Egenskaper:
- Basisk karaktär: fungerar som protonacceptorer
- Interagerar med negativa grupper (t.ex. DNA, fosfatgrupper)
- Viktiga i aktiva centra hos enzymer (särskilt histidin)
- Histidin: ofta involverad i enzymkatalys tack vare sitt pKa nära fysiologiskt pH
26
Negativt laddade aminosyrors egenskaper
Asparaginsyra, Glutaminsyra
Egenskaper:
- Sur karaktär: fungerar som protondonatorer
- Viktiga i elektrostatiska interaktioner och proteiners laddningsbalans
- Ofta involverade i jonbindningar (saltbryggor) inom proteiner
- Kan delta i katalytiska reaktioner i enzymaktiva säten
27
Cystein och disulfidbryggor
Cystein (Cys, C)
- Polär, oladdad aminosyra
- Sidokedja: –CH₂–SH (tiolgrupp)
- Innehåller svavel, vilket gör den unik
- Kan bilda kovalenta bindningar med en annan cystein
Disulfidbryggor (S–S-bindningar)
- Bildas genom oxidation av två cysteinmolekyler: 2Cystein → Cystin + 2H⁺ + 2e⁻
- Typ av kovalent bindning
- Kallas även disulfidbindningar
- Viktiga för att stabilisera proteiners tertiär- och kvartärstruktur
- Vanliga i extracellulära proteiner (t.ex. insulin, antikroppar)
28
Titrering av aminosyror, pKa, pI
Aminosyrors joniserbara grupper
- De flesta aminosyror har två titrerbara grupper:
-- Karboxylgrupp (–COOH) → surt, pKa ≈ 2
-- Aminogrupp (–NH₃⁺) → basiskt, pKa ≈ 9–10
- Vissa har en tredje pKa från sidokedjan (om den är laddningsbar, t.ex. Asp, Lys, His)
Zwitterjon-form
- Vid fysiologiskt pH (~7) förekommer aminosyror som zwitterjoner:
-- –COO⁻ och –NH₃⁺ → nettoladdning = 0
- Zwitterjonen är mest stabil i vattenlösning
Titreringskurva
- Visar hur nettoladdningen förändras med pH
- Buffertzoner finns runt varje pKa → pH ändras långsamt där
- Platåer i kurvan = där syra/bas är i jämvikt (pKa-punkter)
pKa-värde
- pH där halva mängden av en joniserbar grupp är deprotonerad
- Varje joniserbar grupp har sin egen pKa:
-- Karboxylgruppen → pKa₁ ≈ 2
-- Aminogruppen → pKa₂ ≈ 9–10
-- Eventuellt en tredje pKa från sidokedjan
Isoelektrisk punkt (pI)
- pH vid vilket aminosyran har nettoladdning = 0
- För aminosyror utan laddad sidokedja:
pI = (pKa1 + pKa2)/2
- För aminosyror med laddad sidokedja:
-- Använd de två pKa-värden som omger den zwitterjoniska formen
29
Vad är peptider?
Peptid = molekyl bestående av 2 eller fler aminosyror bundna via kovalenta peptidbindningar
Nomenklatur:
- dipeptid = 2 aminosyror, 1 peptidbindning
- tripeptid = 3 aminosyror, 2 peptidbindningar
- oligopeptid = några aminosyror långa
- polypeptid = många aminosyror, molekylvikt < 10 kDa
- protein = dussintals, hundratals eller tusentals
aminosyror, molekylvikt > 10 kDa
30
Hur ser peptidbindningen ut och hur bildas den?
Bildas genom en kondensationsreaktion mellan karboxylgruppen (–COOH) på en aminosyra och aminogruppen (–NH₂) på nästa
Struktur
- Kovalent bindning mellan:
-- Karboxylgruppen (–COOH) på en aminosyra
-- Aminogruppen (–NH₂) på nästa aminosyra
- Bindningen som bildas: –CO–NH–
- Resultatet är en amidbindning, specifikt kallad peptidbindning
- Har delvis dubbelbindningskaraktär → plan struktur, ingen fri rotation
31
De 4 strukturnivåer
Primärstruktur
- Sekvensen av aminosyror i en polypeptid
- Bestäms av genetisk information (DNA)
- Hålls ihop av peptidbindningar
- Påverkar all högre struktur
Sekundärstruktur
- Lokal veckning av delar av kedjan p.g.a. vätebindningar
- Vanligaste typerna:
-- α-helix: spiralformad struktur stabiliserad av vätebindningar inom kedjan
-- β-flak (β-sheet): parallella eller antiparallella sträckor stabiliserade av vätebindningar mellan kedjor
- Stabiliseras av vätebindningar mellan ryggradens (peptidryggradens) grupper
Tertiärstruktur
- 3D-strukturen av hela polypeptiden
- Orsakas av interaktioner mellan sidokedjor (R-grupper):
-- Hydrofoba interaktioner
-- Vätebindningar
-- Jonbindningar (saltbryggor)
-- Disulfidbryggor (cystein–cystein)
- Bestämmer proteinets funktionella form
Kvartärstruktur
- Flera polypeptidkedjor (subenheter) i ett funktionellt protein
- Subenheterna hålls ihop av icke-kovalenta bindningar (och ibland disulfidbryggor)
- Subenheter kan vara identiska (homomerer) eller olika (heteromerer)
32
Proteiners primärstruktur
Primärstruktur
- Sekvensen av aminosyror i en polypeptid
- Bestäms av genetisk information (DNA)
- Hålls ihop av peptidbindningar
- Påverkar all högre struktur
33
Analytiska metoder inom proteinkemi
Syfte: Identifiera, kvantifiera eller karakterisera proteiner.
Exempel:
- SDS-PAGE – för att analysera molekylmassa och renhet.
- Western blot – för att detektera specifika proteiner.
- Masspektrometri – identifiering av proteinsekvenser.
- UV-absorbans (280 nm) – uppskattning av proteinkoncentration.
Provstorlek: Små mängder, ej avsett för vidare användning.
Noggrannhet: Hög – ger exakt information om struktur, mängd, etc.
Resultat: Används inte för att isolera utan för att analysera.
34
Preparativa metoder inom proteinkemi
Syfte: Isolera och rena proteiner för vidare användning.
Exempel:
- Affinitetskromatografi – specifik rening baserat på bindningar.
- Jonbyteskromatografi – separation baserat på laddning.
- Gelfiltrering – separation efter storlek.
- Ammoniumsulfatfällning – fraktionering av proteiner.
Provstorlek: Stora volymer.
Noggrannhet: Mindre fokus på precision, mer på avkastning och funktion.
Resultat: Ger användbara, rena proteinpreparat.
35
Hur renar man proteiner?
Steg för proteinrening
1. Extraktion
- Celler/vävnad lyseras för att frigöra proteiner (råextrakt/lysat).
2. Fraktionering
- Separation av proteiner baserat på fysikaliska/kemiska egenskaper.
Bedömning av renhet
- "Assay" används i varje steg för att följa målproteinets aktivitet.
- Specifik aktivitet (units/mg protein) ökar genom reningsstegen.
36
Hur fungerar utfällning av proteiner mha salt?
Syfte: Separera och koncentrera proteiner baserat på deras löslighet.
Princip:
- Ökande salthalt minskar proteinets löslighet.
- Saltet binder vattenmolekyler → mindre vatten tillgängligt för att lösa proteiner.
- Proteiner aggregerar och fälls ut.
Vanligt salt: Ammoniumsulfat – mycket lösligt och skonsamt mot proteinstruktur.
Steg:
- Tillsätt salt stegvis till proteinlösningen.
- Vid en viss koncentration når proteinet sin löslighetsgräns → fälls ut.
- Utfällda proteiner avskiljs genom centrifugering.
- Fällningen kan återlösas i buffert för vidare rening.
Selektivitet:
- Olika proteiner fälls ut vid olika saltkoncentrationer.
- Kan användas för grov fraktionering innan finare kromatografimetoder.
Fördelar:
- Billig och enkel metod.
- Bevarar ofta proteinets funktion.
37
3 typer av kolonnkromatografi
1. Gelfiltrering / Size-Exclusion Chromatography
- Separation baseras på storlek.
- Porösa kulor → små proteiner går in i porerna, stora passerar runt.
- Större molekyler eluerar först, mindre eluerar senare.
- Används för att bestämma ungefärlig molekylvikt och rena enligt storlek.
2. Jonbyteskromatografi / Ion-Exchange Chromatography
- Separation baseras på nettoladdning hos proteiner.
- Kolonnen innehåller laddade grupper:
-- Katjonbytare binder positiva proteiner.
-- Anjonbytare binder negativa proteiner.
- Eluering sker genom att ändra pH eller salthalt (joner konkurrerar ut proteinet).
3. Affinitetskromatografi / Affinity Chromatography
- Separation baseras på specifik bindning mellan protein och ligand.
- Ligand är bunden till kolonnens matris (t.ex. substrat, antikropp, metalljon).
- Hög selektivitet – endast målet binder.
- Eluering genom tillsats av fri ligand eller salt.
38
Gelelektrofores
Syfte: Separera proteiner baserat på laddning och/eller storlek.
Medium: Polyakrylamidgel (PAGE) – fungerar som ett molekylsiktande nätverk.
Princip:
- Proteiner laddas och appliceras i gelens övre del.
- Ett elektriskt fält får dem att migrera genom gelen.
- Migration beror på storlek, form och laddning.
39
Vad är en assay?
Definition: En assay är en metod för att mäta ett proteins aktivitet, närvaro eller funktion.
Syfte: Används för att:
- Följa målprotein under rening.
- Mäta enzymaktivitet.
- Bestämma renhet eller koncentration.
Typer av assay:
- Funktionell assay – mäter proteinets biologiska aktivitet (t.ex. enzymreaktion).
- Bindningsassay – mäter förmåga att binda till en ligand.
- Kvantitativ assay – mäter mängd protein (t.ex. via absorbans vid 280 nm eller färgreaktion).
Viktigt i reningsprocessen:
- Assay-resultat används för att beräkna specifik aktivitet (enzymunits per mg protein).
- Ökad specifik aktivitet indikerar ökad renhet.
40
Mass spektrometri för att identifiera proteiner
Syfte: Bestämma molekylmassa, aminosyrasekvens och identifiera proteiner i komplexa blandningar.
Princip:
- Proteinet bryts ner till peptider (ofta med trypsin).
- Peptiderna joniseras och analyseras baserat på deras mass-to-charge ratio (m/z).
41
Vad kan proteinsekvensen tala om för oss?
- kemiska egenskaper
Typ av aminosyror (polära, laddade, hydrofoba) → påverkar interaktioner och reaktivitet.
Förekomst av disulfidbryggor (t.ex. via cystein) → påverkar stabilitet.
pKa-värden och laddningsfördelning → påverkar löslighet och bindningsförmåga.
42
Vad kan proteinsekvensen tala om för oss?
- fysikaliska egenskaper
Sekvensen avgör veckning och därmed 3D-struktur.
Storlek och massa kan beräknas.
Prediktion av isoelektrisk punkt (pI) och löslighet.
43
Vad kan proteinsekvensen tala om för oss?
- funktionella sammanhang
Identifierar aktiva säten, bindningsdomäner, signalsignaturer.
Visar lokalisering i cellen (t.ex. sekvens för export, membraninbindning).
Möjliggör design av mutationer för funktionsstudier.
44
Vad kan proteinsekvensen tala om för oss?
- evolutionära sammanhang
Jämförelse med andra sekvenser avslöjar homologer:
- Paraloger – inom samma art (species).
- Orthologer – mellan olika arter.
Sekvensbevarande regioner tyder på funktionell vikt.
Definierar proteinfamiljer och evolutionära släktskap.
