Најважније из лекције
Амино-киселине: Основне јединице протеина; садрже амино-групу (\(-\text{NH}_2\)) и карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\)) на \(\alpha\)-угљенику. Општа формула: \(\text{R}-\text{CH}(\text{NH}_2)-\text{COOH}\).
Пептидна веза: Ковалентна веза \(-\text{CO}-\text{NH}-\) настала кондензацијом две амино-киселине уз издвајање \(\text{H}_2\text{O}\). За \(n\) повезаних амино-киселина формира се \(n-1\) пептидна веза.
Улоге протеина: Каталитичка (ензими), транспортна (хемоглобин), структурна/градивна (кератин, колаген), заштитна (антитела).
Денатурација: Губитак природне просторне структуре и биолошке активности под дејством температуре, промене \(\text{pH}\) или соли, при чему пептидне везе остају нетакнуте.
Пептидна веза: Ковалентна веза \(-\text{CO}-\text{NH}-\) настала кондензацијом две амино-киселине уз издвајање \(\text{H}_2\text{O}\). За \(n\) повезаних амино-киселина формира се \(n-1\) пептидна веза.
Улоге протеина: Каталитичка (ензими), транспортна (хемоглобин), структурна/градивна (кератин, колаген), заштитна (антитела).
Денатурација: Губитак природне просторне структуре и биолошке активности под дејством температуре, промене \(\text{pH}\) или соли, при чему пептидне везе остају нетакнуте.
Протеинске \(\alpha\)-амино-киселине су органска једињења са две функционалне групе: базном амино-групом (\(-\text{NH}_2\)) и киселом карбоксилном групом (\(-\text{COOH}\)), при чему су обе групе везане за исти, \(\alpha\)-угљеников атом.
Општа формула \(\alpha\)-амино-киселина:
\[ \text{R}-\underset{\begin{subarray}{c}|\\\text{NH}_2\end{subarray}}{\text{CH}}-\text{COOH} \]
\(\text{R}\) представља бочни низ (остатак) који се разликује код различитих амино-киселина.
Есенцијалне амино-киселине су оне које људски организам не може сам да синтетише, па се морају уносити свакодневно путем исхране.
Најједноставнија амино-киселина је глицин (\(\text{R} = -\text{H}\), формула: \(\text{H}_2\text{N}-\text{CH}_2-\text{COOH}\)), док је код аланина бочни низ метил-група (\(\text{R} = -\text{CH}_3\)).
Које функционалне групе улазе у састав молекула аланина?
Аланин као \(\alpha\)-амино-киселина садржи:
1. Амино-групу (\(-\text{NH}_2\))
2. Карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\))
1. Амино-групу (\(-\text{NH}_2\))
2. Карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\))
Пептидна веза је ковалентна веза која настаје реакцијом између карбоксилне групе (\(-\text{COOH}\)) једне амино-киселине и амино-групе (\(-\text{NH}_2\)) друге амино-киселине, при чему се издваја молекул воде (\(\text{H}_2\text{O}\)).
\[ \sim \text{C}(=\text{O})-\text{OH} + \text{H}-\text{N}(\text{H})\sim \;\longrightarrow\; \sim \text{C}(=\text{O})-\text{NH}\sim + \;\text{H}_2\text{O} \]
Пептидна група има структуру:
\[ -\text{CO}-\text{NH}- \]
Повезивањем два молекула амино-киселина настаје дипептид. На једном крају дипептида остаје слободна амино-група (\(\text{N}\)-терминални крај), а на другом слободна карбоксилна група (\(\text{C}\)-терминални крај).
За полипептидни ланац који се састоји од \(n\) остатака амино-киселина, укупан број пептидних веза је \(n - 1\).
Колико пептидних веза и колико слободних карбоксилних група садржи трипептид сачињен од једног линеарног низа амино-киселина?
Трипептид чине 3 амино-киселине (\(n = 3\)).
• Број пептидних веза је \(n - 1 = 3 - 1 = 2\).
• Садржи једну слободну карбоксилну групу (на свом крају) и једну слободну амино-групу.
• Број пептидних веза је \(n - 1 = 3 - 1 = 2\).
• Садржи једну слободну карбоксилну групу (на свом крају) и једну слободну амино-групу.
Протеини (беланчевине) су сложени природни макромолекули изграђени од дугих ланаца \(\alpha\)-амино-киселина (обично више од 50) повезаних пептидним везама.
| Биолошка улога | Функција у организму | Пример |
|---|---|---|
| Каталитичка | Убрзавају биохемијске реакције у организму (биокатализатори) | Ензими (нпр. амилаза, пепсин) |
| Транспортна | Преносе специфичне молекуле и јоне кроз тело | Хемоглобин (преноси кисеоник) |
| Градивна (структурна) | Дају чврстину и облик ћелијама и ткивима; граде косу, кожу, нокте | Кератин, колаген |
| Одбрамбена (заштитна) | Штите организам од патогена и токсина | Антитела (имуноглобулини) |
Којој класи протеина према улози припада хемоглобин и шта он транспортује?
Хемоглобин има транспортну улогу јер преноси молекуле кисеоника кроз крвоток.
Денатурација је процес нарушавања карактеристичне просторне структуре молекула протеина, чиме се смањује или потпуно губи његова биолошка активност.
При денатурацији не долази до раскидања пептидних веза; примарна структура (редослед амино-киселина) остаје очувана, а нарушава се виша просторна организација ланца.
Денатурацију могу изазвати:
- Висока температура (загревање);
- Промена pH вредности (јаке киселине попут \(\text{HCl}\) или јаке базе);
- Додатак соли (соли тешких метала или висока концентрација електролита као што је \(\text{NaCl}\));
- Органски растварачи и механичка дејства.
Пржење или кување јајета: прозирно и течно беланце загревањем прелази у бело, нерастворљиво и чврсто стање услед денатурације протеина албумина.
Да ли додатак разблажене хлороводоничне киселине (\(\text{HCl}\)) раствору беланцета доводи до денатурације?
Да. Додатак киселине драстично мења \(\text{pH}\) вредност средине, што ремети наелектрисања и просторну структуру протеина и доводи до његовог таложења (коагулације/денатурације).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај следеће супстанце према томе којој групи једињења припадају: глукоза, палмитинска киселина, аланин, лактоза, глицин, олеинска киселина.
Групе:
а) Угљени хидрати
б) Супстанце које улазе у састав масти и уља (више масне киселине)
в) Супстанце које улазе у састав протеина (амино-киселине)
Групе:
а) Угљени хидрати
б) Супстанце које улазе у састав масти и уља (више масне киселине)
в) Супстанце које улазе у састав протеина (амино-киселине)
• Угљени хидрати: глукоза, лактоза
• Супстанце које улазе у састав масти и уља: палмитинска киселина, олеинска киселина
• Супстанце које улазе у састав протеина: аланин, глицин
• Супстанце које улазе у састав масти и уља: палмитинска киселина, олеинска киселина
• Супстанце које улазе у састав протеина: аланин, глицин
Задатак 2 (средњи): Ако се један молекул глицина (\(\text{Gly}\)) и један молекул аланина (\(\text{Ala}\)) споје градећи дипептид:
а) На колико различитих начина се могу повезати ове две амино-киселине?
б) Да ли су добијени дипептиди идентични молекули? Обраложи одговор.
а) На колико различитих начина се могу повезати ове две амино-киселине?
б) Да ли су добијени дипептиди идентични молекули? Обраложи одговор.
а) Могу се повезати на два различита начина:
1. \(\text{Gly}-\text{Ala}\) (глицин има слободну \(-\text{NH}_2\) групу, а аланин слободну \(-\text{COOH}\) групу)
2. \(\text{Ala}-\text{Gly}\) (аланин има слободну \(-\text{NH}_2\) групу, а глицин слободну \(-\text{COOH}\) групу)
б) Нису исти молекули. Редослед везивања амино-киселина одређује структуру и особине пептида; сваки има другачији распоред атома и функционалних група на крајевима ланца.
1. \(\text{Gly}-\text{Ala}\) (глицин има слободну \(-\text{NH}_2\) групу, а аланин слободну \(-\text{COOH}\) групу)
2. \(\text{Ala}-\text{Gly}\) (аланин има слободну \(-\text{NH}_2\) групу, а глицин слободну \(-\text{COOH}\) групу)
б) Нису исти молекули. Редослед везивања амино-киселина одређује структуру и особине пептида; сваки има другачији распоред атома и функционалних група на крајевима ланца.
Задатак 3 (тежак): Синтетисан је линеарни полипептидни ланац који се састоји од тачно 100 остатака аланина.
Одреди:
а) Број пептидних веза у том молекулу;
б) Укупан број атома азота у том молекулу (сваки остатак аланина има 1 атом \(\text{N}\));
в) Број слободних карбоксилних група (\(-\text{COOH}\));
г) Шта ће се десити са бројем пептидних веза уколико се овај полипептид денатурише топлотом?
Одреди:
а) Број пептидних веза у том молекулу;
б) Укупан број атома азота у том молекулу (сваки остатак аланина има 1 атом \(\text{N}\));
в) Број слободних карбоксилних група (\(-\text{COOH}\));
г) Шта ће се десити са бројем пептидних веза уколико се овај полипептид денатурише топлотом?
а) За \(n = 100\), број пептидних веза је \(n - 1 = 100 - 1 = \mathbf{99}\).
б) Сваки од 100 молекула аланина садржи један атом азота у свом саставу, па молекул има укупно \(\mathbf{100}\) атома азота.
в) Као неразгранат линеаран ланац, молекул има само једну слободну карбоксилну групу (на \(C\)-терминалном крају).
г) Број пептидних веза остаје исти (99), јер денатурација не раскида ковалентне пептидне везе, већ нарушава само просторни облик молекула.
б) Сваки од 100 молекула аланина садржи један атом азота у свом саставу, па молекул има укупно \(\mathbf{100}\) атома азота.
в) Као неразгранат линеаран ланац, молекул има само једну слободну карбоксилну групу (на \(C\)-терминалном крају).
г) Број пептидних веза остаје исти (99), јер денатурација не раскида ковалентне пептидне везе, већ нарушава само просторни облик молекула.
