Struktura

Vlastnosti a rozdělení bílkovin

Vlastnosti a rozdělení bílkovin

Se strukturou bílkovin úzce souvisí jejich vlastnosti jako rozpustnost a změna prostorového uspořádání účinkem fyzikálních a chemických vlivů.

Proteiny jsou vysokomolekulární látky obsahující mnoho kyselých a zásaditých funkčních skupin, které mohou v roztoku disociovat. Chovají se jako amfolyty. Jejich rozpustnost ve vodě závisí na struktuře celé molekuly a na pH roztoku. Nejmenší rozpustnost je při pH izoelektrického bodu, kdy protein nemá náboj, rozpustnost se zvyšuje okyselením nebo alkalizací. Proteiny vytvářejí koloidní roztoky, v nichž se koloidní částice mohou samostatně shlukovat (koagulovat) do větších agregátů. Koagulaci brání elektrický náboj částic a hydratační obal.          

                                                                                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 1: Koloidní roztok bílkoviny

Účinkem fyzikálních vlivů (teplem, ozářením) nebo chemických vlivů (kyselinami, ionty těžkých kovů) dochází ke změně prostorového uspořádání molekul proteinů. Tyto vlivy naruší nekovalentní vazby tvořící sekundární a terciární strukturu proteinu (vodíkové můstky a další typy interakcí) a mění se tak zásadně konformace molekuly. Peptidový řetězec se rozvine, mění se rozpustnost a protein se vysráží. Takovéto srážení proteinu se nazývá denaturace a je nevratné (ireverzibilní).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 2: Denaturovaná bílkoviny v roztoku

Srážení proteinů, které je vratné, lze dosáhnout přidáním některých solí do roztoku, např. chloridu sodného nebo síranu amonného.

 

Rozdělení bílkovin

Podle složení se dělí na:

  • jednoduché proteiny,

  • složené proteiny.

 

Jednoduché proteiny:

  • Histony – jsou to bazické proteiny vyskytující se v buněčných jádrech, váží se s nukleovými kyselinami.

  • Albuminy – jsou to globulární proteiny většinou kyselé povahy, rozpustné ve vodě. Asi 40% albuminu je přítomno v plazmě a tvoří hlavní část plazmatických bílkovin.

  • Globuliny – jsou to slabě kyselé globulární proteiny, ve vodě špatně rozpustné. Rozdělují se na α-,β-,γ-globuliny. Mají obrannou, transportní i enzymovou funkci.

  • Skleroproteiny – jsou to vláknité (fibrilární) proteiny, značně chemicky odolné, nerozpustné ve vodě. Patří sem kolagen a elastin, hlavní bílkoviny pojivových tkání.

 

Složené proteiny:

  • Metaloproteiny – obsahují v molekule kromě proteinové části ještě kovový iont. Např. resorbované železo se ukládá v bílkovině feritin v játrech, slezině a v kostní dřeni. Transferin transportuje ve své molekule dva ionty Fe3+ na místo potřeby.

  • Fosfoproteiny – mají v molekule esterově vázanou kyselinu trihydrogenfosforečnou. Typickým fosfoproteinem je mléčná bílkovina kasein.

  • Lipoproteiny – tvoří velice rozsáhlou skupinu látek, vyskytujících se v krevní plazmě. Jsou transportními systémy hydrofobních lipidů. Klasifikují se podle specifické hustoty, která závisí na obsahu bílkovinné a lipidové složky. Lipoproteiny se dělí na několik frakcí o různém složení: chylomikrony, lipoproteiny o velmi nízké hustotě (VLDL), lipoproteiny o nízké hustotě (LDL), lipoproteiny o vysoké hustotě (HDL).

Obr. 3: Schéma lipoproteinu - protein se nalézá na povrchu částice, je "rozpoznávací jednotkou částice"

 

  • Nukleoproteiny – jsou komplexy, v nichž je proteinová složka (histony) vázána na nukleové kyseliny.

  • Glykoproteiny – mají na proteinovou složku vázány oligosacharidy. Některé glykoproteiny tvoří velice viskózní roztoky, které jsou základní složkou hlenů a slizů. Glykoproteiny jsou odpovědné za specifičnost krevních skupin. Glykoproteinový charakter mají některé enzymy a hormony.

  • Chromoproteiny – obsahují skupinu, která je odpovědná za výslednou barvu. Patří sem např. červený zrakový pigment rhodopsin, který umožňuje vidění ve slabém světle, nebo hemoproteiny s navázanou hemovou skupinou.

Zdroje

  • LEDVINA, Miroslav, Alena STOKLASOVÁ a Jaroslav CERMAN. Biochemie pro studující medicíny I. díl, 2. vydání, Praha: Karolinum, 2009, ISBN 978-80-246-1416-4
  • VOET, Donald a Judith G. VOETOVÁ. Biochemie. 1. vydání, Praha: Victoria Publishing a. s., 1995. ISBN 80-85605-44-9
  • VODRÁŽKA, Zdeněk. Biochemie. 2. opravené vydání, Praha: Akademia, 2002, ISBN 80-200-0600-1

Obrázky

 

Využití

Content krvinky a protil tky

Obr. 4: Červené krvinky a protilátky

Imunochemické metody stanovení proteinů

Imunochemické metody jsou kombinací imunologických a biochemických metod. Používají se ke kvalitativní i kvantitativní analýze antigenů, tedy např. bílkovin, v různých biologických tekutinách. Základem je reakce mezi antigenem a protilátkou  za vzniku imunokomplexu .

Antigen je látka, která je schopna vyvolat v živém organismu, pro který je látkou cizorodou, tvorbu specifické protilátky. Antigeny jsou obvykle vysokomolekulární látky, např. bílkoviny, glykoproteiny, lipoproteiny, mikroorganismy, viry apod.

Protilátka je bílkovina vykazující specifickou vazebnou aktivitu vůči antigenu, na jehož podnět se vytvořila. Označuje se jako imunoglobulin (Ig). V laboratorní praxi se obvykle pracuje s komerčně vyráběnými protilátkami, které jsou obsaženy v antiséru.

Je-li antigen v rozpustné formě, říkáme reakci antigenu s protilátkou, při níž vzniká zákal v roztoku, precipitace (např. určování typu alergenu). Je-li antigen korpuskulární, částečkový nebo je navázán na buňky, tvoří se specifickou protilátkou shluky, řetízky a tato reakce se nazývá aglutinace (např. určování krevních skupin).

Kvalitativní průkaz bílkovin se provádí v roztoku nebo v agarózovém gelu. Kvantitativní stanovení bílkovin se provádí v roztoku optickými metodami zvanými nefelometrie a turbidimetrie.

 

Využití

Content aparatura elektroforeza

Obr. 5: Aparatura na elektroforézu

Elektroforéza

Elektroforetické metody se používají k dělení látek, které nesou elektrický náboj, tj. koloidních částic nebo iontů. Umožňují jejich dělení podle pohyblivosti ve stejnosměrném elektrickém poli. Tato pohyblivost závisí především na velikosti elektrického náboje, na velikosti molekuly, pH prostředí a dále na vlastnostech nosiče, iontové síle pufru a tvaru dělených částic.

Aminokyseliny, peptidy a proteiny jsou látky amfoterní povahy, a nesou tedy různý elektrický náboj podle pH prostředí, ve kterém se nacházejí. V kyselém prostředí se chovají jako zásady – jejich náboj je kladný a v elektrickém poli putují ke katodě. V alkalickém prostředí se chovají jako kyseliny – mají záporný náboj a putují k anodě. Při pH izoelektrického bodu se látka v elektrickém poli nepohybuje.

Nejpoužívanějšími nosiči jsou agarový a agarózový gel, membránové fólie, polyakrylamidový gel, acetylcelulózové fólie. Vodivost prostředí zajišťují pufry.

Proteiny se dělí podle velikosti elektrického náboje. Po ukončení dělení se jednotlivé frakce fixují např. kyselinou octovou a barví.

Elektroforeogram – záznam rozdělených proteinů – se vyhodnocuje denzitometricky: hodnotí se míra absorpce procházejícího světla zvolené vlnové délky jednotlivými frakcemi.

Obrázek

Content elfogram s rov ch b lkovin

Obr. 6: Elektroforeogram bílkovin krevního séra

Obrázek

Content elektrof nanaseni

Obr. 7: Nanášení vzorku

Logolink