====== Biokémia ====== == a tárgy honlapja == * [[http://www.biokemia.sote.hu/]] * user: file * pass: kitarul2 ====== Előadások ====== {{:gytk:targyak:biokemia:biokemia_1.felev_ea.zip|Első féléves előadás diák}} {{:gytk:targyak:biokemia:biokemia_2.felev_ea.zip|Második féléves előadás diák}} {{:gytk:targyak:biokemia:g0301_en_ama_20121230_szigorlati_telelsor.pdf|2012-2013as szigorlati tételsor}} ^A tárgy adatlapja^^^ ^ Típus | előadás, gyakorlat | ^Intézet | Orvosi Biokémia Intézet | ^ Intézet honlap | www.biokemia.sote.hu | ^ Oktatási felelős | Maróthyné dr. Tóth Erzsébet | ^Elérhetősége | 36 / 1 4591500 (60061-es mellék) | ^Jegymegajánlás | a kollokviumra jegymegajánló versenyre, a szigorlatra plusz pontokért tanulmányi versenyre lehet jelentkezni | ^ Félévek száma | 2 | ^ Vizsga | írásbeli a kollokvium és a szigorlat is | ====== Képletek ====== {{:gytk:targyak:biokemia:g0301_hu_mae_20121004_kepletlista.pdf|2012-2013as képletlista }} {{:gytk:targyak:biokemia:bikem.kepletek.pdf|Képletgyűjtemény}} ===== fehérjék ===== ==== aminosavak ==== === szerkezete === * az emberi szervezet fehérjéi 20 L,α-aminosavból képződnek * bizonyos aminosavak a szintézis során tovább módosulhatnak * valamennyi aminosav **karboxil**- és **amino**csoportot tartalmaz az α-szénatomon * a közös alapszerkezet mellett különböző oldalláncokkal rendelkeznek, ami a glicinen kívül optikailag aktívvá teszi a molekulát * pH~7,4 körül teljesen ionizált állapotban vannak jelen a szervezetben **ikerionok** === csoportosítása oldallánc szerint === == apoláros == ^ glicin ^ alanin ^ valin ^ leucin ^ izoleucin ^ prolin ^ fenilalanin ^ tirozin ^ triptofán ^ | Gly | Ala | Val | Leu | Ile | Pro | Phe | Tyr | Trp | * van der Waals kölcsönhatások, hidrofób kölcsönhatások * a glicin teszi lehetővé a polipeptidlánc legnagyobb flexibilitását * a prolin gátolja leginkább a flexibilitást * a tirozin hidroxilcsoportja H-hidakat alakíthat ki == poláros, töltés nélküli == ^ szerin ^ treonin ^ cisztein ^ metionin ^ aszparagin ^ glutamin ^ | Ser | Thr | Cys | Met | Asn | Gln | * H-híd kialakítására képes aminosavak * hidrofilok * a metionin inkább apoláros (a kén a szénláncban) * a cisztein könnyen oxidálódik cisztinné (diszulfidhíd), ez képes egyedül kovalens kötés kialakítására * a szerin és a cisztein részt vehet enzimkatalízisekben == poláros, savas (-) == * aminodikarbonsavak ^ aszparaginsav ^ glutaminsav ^ | (aszpartát) | (glutamát) | | Asp | Glu | == poláros, bázikus (+) == ^ lizin ^ arginin ^ hisztidin ^ | Lys | Arg | His | ==== fehérjék szerkezete ==== * az egyik aminosav α-karboxil-csoportja egy másik aminosav α-amino-csoportjához peptidkötéssel (amidkötés) hozzákapcsolódik * a polipeptidlánc szabályosan ismétlődő része a főlánc, amelyhez az oldalláncok kapcsolódnak * az első beépülő aminosav amino-csoportja szabad marad (N-terminális) * az utolsó beépülő aminosav karboxil-csoportja is szabad (C-terminális) * a peptidkötések víz jelenlétében spontán hidrolizálnak, de a hidrolízis sebessége rendkívül kicsi (bizonyos katalizátorok hatására azonban extrém módon fölgyorsul) * megkülönböztetünk egyszerű és összetett fehérjéket * az 50-nél több aminosavból álló fehérjék a polipeptidek. === elsődleges szerkezet === * a fehérjék elsődleges sorrendje **az aminosavak kapcsolódási sorrendje** * a peptidkötésben a szén-nitrogén atom kötéstávolsága az egyes és a kettős kötés közé esik, ez pí-delokalizáció * a kötésben részt vevő hat szénatom egy síkban helyezkedik el, ezek a síkok rotálnak az α-szénatom körül. === másodlagos szerkezet === * a **karbonil- és aminocsoportok között kialakuló hidrogénhidak** stabilizálják a szerkezetet * egyik formája az alfa-hélix * másik formája a béta-redő * egy fehérje nem feltétlenül csak alfa-hélix vagy béta-redő szerkezetű, hanem ezek, és más szabályos (B-turn) és szabálytalan struktúrák (random coil) keveredhetnek egymással == alfa hélix == * a RTG-diffrakciós vizsgálatok szerint két periodicitást mutatnak (0,15 és 0,54 nm) * két alfa szénatom között a távolság 0,15 nm * egy spirál 3,6 aminosavból áll, így mire a következő alfa szénatom az előző fölé kerül >> 0,15 * 3,6 = 0,54 nm * az NH és C=O csoportok ellentétes orientációval egymás fölé kerülnek, ez stabilizálja a szerkezetet * egymástól négy peptidkötésnyire lévő aminosavak amid nitrogén és karbonil oxigénatomja között jön létre * az oldalláncok kilógnak, a peptidkötések körüli atomok pedig olyan közel kerülnek egymáshoz, hogy a hélix belseje kitöltött * nem alakulhat ki a helikális szerkezet, ha a láncban * prolin * vagy sok negatív töltés található (az apoláros oldalláncok kiszorítják a vizet, hogy ne azzal lépjenek H-hidas kölcsönhatásba) * alfa-helikális szerkezet esetén csökken a forgatási szög == béta redő == * ha két lánc kerül egymás mellé, kialakul a H-híd * lehet paralel és antiparalel * a prolin képes arra, hogy olxan mértékben megtörje a láncot, hogy az önmagával képezzen béta-redőt (béta-turn) === harmadlagos szerkezet === * az **aminosav oldalláncok között kialakuló kölcsönhatások stabilizálják**, hozzák létre * hidrogénkötések * elektrosztatikus kölcsönhatások (ionpárok) * apoláros kölcsönhatások (London-féle erők) * ezeket kiegészíti a ciszteinek között létrejövő diszulfidhíd (kovalens kötés) * az így kialakuló konformáció felelős a fehérje funkciójáért * egymástól távol lévő aminosavak oldalláncai kerülhetnek olyan közel egymáshoz, hogy kölcsönhatásba léphetnek * a fehérjék nagy mennyiségű vizet képesek megkötni, általában rendezett hidrátburok alakul ki körülöttük * az apoláros részletek egymás közelébe kerülnek és a fehérjegomolyag belseje felé orientálódnak * **izoelektromos pont**: amikor a fehérje összes negatív és pozitív töltése megegyezik, a hidrátburok szétesik és a fehérje oldékonysága a minimumra csökken. azt a pH értéket, ahol ez bekövetkezik, a fehérje izoelektromos pontjának nevezzük === negyedleges szerkezet === * egy fehérjemolekulán belül **több polipeptidláncot másodlagos kötőerők tartanak össze** (diszulfidhíd esetén nem beszélünk negyedleges szerkezetről) * az oxigénkötő hely kialakításában meghatározó funkciója van egy másik hisztidinnek, amely nem kötődik a vasatomhoz * de ezt is az aminosavak kapcsolódási sorrendje határozza meg === multienzim komplexek === * bizonyos enzimek, amelyek külön-külön is jól definiált funkciót töltenek be, összekapcsolódhatnak és összehangoltan működhetnek === szupramolekuláris struktúrák === * multienzim komplexek tovább kapcsolódhatnak === a fehérjék denaturációja === * **natív szerkezet**: az a szerkezet, amelyben a fehérje működőképes * **fehérjedenaturáció** során megszűnnek a gyenge kölcsönhatások és elveszik a hidrátburok az elsődleges szerkezet megváltozása nélkül. lehet: * reverzibilis * könnyűfémsók (ammónium-szulfát, nátrium-klorid, magnézium-klorid) * szerves oldószerek (etanol, aceton) * denaturáló vegyületek (urea, guanidin) * detergensek (Na-dodecil-szulfát) * irreverzibilis * szerves savak (triklórecetsav) * nehézfémsók (Pb, Hg) === a natív állapot kialakulása === * a natív szerkezet az ún. protein-folding során alakul ki * a fehérjelánc föltekeredése a termodinamikailag legkedvezőbb folyamatot követi * a natív konformáció így a fehérje szerkezetének legkedvezőbb állapota * a primer szerkezet, az aminosavak sorrendje határozza meg a natív állapot konformációját * vannak kitüntetett aminosavak, amelyek a szekvenciában elfoglalt szerkezetüktől függően alapvető fontosságúak a konformáció kialakításában * a **chaperonok** speciális szerepet játszanak a funkcióképes polopeptidszerkezet kialakításában * alapvető funkciójuk a denaturált, de legalábbis nem szabályosan föltekeredett fehérjék aggregálódásának meggátlása és az alapvető konformáció kialakításának elősegítése === a fehérjeszerkezet megismerése === * tulajdonságok, amelyek alapján a fehérjék elválaszthatók egymástól: * méret * oldékonyság * töltés * kötődési affinitás == aminosav-összetétel meghatározása == * a polipeptidlánchoz * 6 N HCl-t adok * 110 fokon 24 órán át inkubálom (**savas hidrolízis**) * így az összes peptid kötés felszakad és az aminosavakat mennyiségileg meg tudom határozni. == aminosav-sorrend meghatározása == * a fehérje N-terminális aminosavat kell reagáltatni olyan vegyülettel, amely az aminosavval együtt eltávolítható * külön-külön megemésztettem a peptidláncot az endopeptidázokkal és átfedő szakaszokat keresve meg tudom határozni akármilyen hosszú polipeptidlánc aminosav sorrendjét. * Probléma: 98%-os hatásfok * mindig visszamarad ismeretlen aminosav * egy átlag polipeptid 100-150 aminosavból áll, ezt már nem tudom meghatározni * endopeptidázokra - tripszin, kemotripszin - van szükségem, melyek oldalláncspecifikusak. == kidolgozói == *** Sanger** határozta meg elsőként az inzulin aminosavszekvenciáját * dinitro-fluoro-benzollal reagáltatta * az N-terminális véghez kötődik * mindig csak egy szakadt aminosav szakadt le * egyesével meg tudta határozni a sorrendet. ***Edman** lúgos közegben fenil-izotiocinátot használt reagensként. * A közeg enyhe savanyítására leszakad az első peptidkötés * ismételt visszalúgosítással, újabb Edman-reagenssel és savanyítással minden aminosav leszakítható * A leszakadó aminosavak fenil-izohidantiont alkotnak, melyeket az oldalláncok különböztetnek meg egymástól. ***Kendrew** a ribonukleáz fehérjét vizsgálta * 124 aminosav * 8 cisztein - térben elég közel helyezkednek el egymáshoz, ezért a szulfid-csoportok O2 jelenlétében kovalens kötéssel összekapcsolják a láncot. * **fontos**: meghatározott cisztein meghatározott ciszteinnel kapcsolódhat, mert így működik csak az enzim. * másodlagos kötéseket 6 M-os urea oldattal bontotta fel * diszulfidhidakat szétbontani merkaptoetanollal lehet * ha a denaturáló ágenseket eltávolítom dialjzissel, akkor az alapszerkezetet nyerem vissza, ezzel bebizonyította, hogy az //aminosav sorrend határozza meg a térszerkezetet//. ==== enzimek ==== === katalitikus funkció === * az élő szervezetben kevés reakció megy végbe önmagától, bár a szabadentalpiaváltozása negatív érték * a reakciók önmagukban rendkívül lassúak, meggyorsításukhoz **katalízis**re van szükség * a katalízist **enzim**eknek nevezett fehérjék végzik * a reakcióban résztvevő partnerek (szubsztrátok) és a végtermék stabil kémiai szerkezete között az átalakuló molekulának egy **tranzíciós (átmeneti) állapot**ba kell kerülnie * az átmeneti állapot eléréséhez szükséges energiaszint a reakció gátja * az enzimek pontos kiegészítői a tranzíciós állapotban lévő szubsztrátok szerkezetének, így stabilizálják az átmeneti állapotot és csökkentik az aktiválási energiát * az enzimek szerkezete specializálódott, specifikusak szubsztrájukat és a reakciót tekintve is * kizárólag a reakció aktiválási energiáját csökkentik, az egyensúlyi állapotot nem változtatják meg * a reakció tényleges irányát a reakció szabadenergiaváltozása határozza meg * végbemehetnek az élő szervezetben olyan reakciók is, amelyek önmagukban szabadenergianövekedéssel járnak, azonban ezekhez mindig kapcsolódik egy szabadenergiacsökkenéssel járó folyamat * léteznek olyan enzimek, amelyek több reakciót képesek összekapcsolni === ES komplex kialakulása === * a szubsztrátok az enzim **szubsztrátkötő hely**éhez kapcsolódnak, amely az **aktív hely**hez tartozik * az aktív helyet alkotják még * az aminosav-oldalláncok, amelyek részt vesznek a szubsztrátok átalakításában * a prosztetikus csoportok (általában vitamin természetű anyag származéka) * az aminosav-oldalláncok, amelyek az aktív helyet alkotják, csak a harmadlagos szerkezetben kerülhetnek egymás közelébe * az aktív hely szubsztrátkötő része a szubsztrát szerkezetének pontos térbeli kiegészítője * kulcs-zár mechanizmus szerint az enzim már a kapcsolódás előtt ilyen szerkezetben létezik * indukált illeszkedés elmélet szerint pont a szubsztrát kötődése hozza létre a komplementer szerkezetet * az enzim-szubsztrát kapcsolatot a gyenge, reverzibilis kölcsönhatások sokasága biztosítja === a katalízis === * a legtöbb katalízis néhány részfolyamaton alapul, ezek a * sav-bázis katalízis * kovalens katalízis * entrópia effektus == sav-bázis katalízis == * az általános savak (adott pH-n protont tud leadni) protonálni képesek a szubsztrát valamely csoportját * az általános bázisok (adott pH-n protont vonzanak) deprotonálják a szubsztrátot * pl. a pancreasban termelt ribonukleáz működési mechanizmusa == kovalens katalízis == * az aktív hely aminosav oldalláncai vagy a prosztetikus csoport átmenetileg kovalens kötést létesít a szubsztráttal * pl. a kimotripszin és egyéb szerin-proteázok == entrópia effektus == * az enzimekhez való kötődéskor a szubsztrátok a megfelelő elrendeződésben kerülnek egymáshoz közel, így az entrópia csökken == metalloenzimek == * a fémiont tartalmazó enzimek jelentős csoportja redoxireakciókat katalizál === enzimek csoportosítása === * egy-egy enzimet négy szám határoz meg * az első szám hat nagy osztályba sorol * oxidoreduktázok * redoxireakciókat katalizálnak * transzferázok * funkciós csoportokat helyeznek át (pl. kinázok) * hidrolázok * víz segítségével hasítanak * liázok * víz, ammónia, szén-dioxid vagy valamilyen más molekula adódik egy molekulához vagy vonódik el egy molekulától * izomerázok * izomerizációkat katalizálnak * ligázok * különböző molekulákat kapcsolak össze nagyenergiájú foszfátkötés hasításából fedezett energiával * az azonos szubsztrátok azonos reakcióját katalizáló, de elsődleges szerkezetükben eltérő enzimek az **izoenzim**ek === koenzimek és prosztetikus csoportok === * a katalitikus funkció betöltéséhez az enzimek jelentős része egy **koenzim**nek nevezett molekulát igényel * ezeket az emberi szervezet a vitaminokból veszi fel * ha az enzim ls a koenzim kapcsolata nagyon szoros, **prosztetikus csoport**nak nevezzük === Michaelis-Menten modell === * a nem katalizált kémiai reakcióban a reakció sebessége a résztvevő anyagok koncentrációjától függ * a katalizált reakció sebessége sokkal nagyobb, mint a nem katalizálté, azonban a reagáló anyag koncentrációjának emelése egy **telítési koncentráció** felett már nem okoz észrevehető sebességnövekedést * ilyenkor a rendszer maximális sebességgel (vmax) működik * minden enzim szubsztrátot köt * ha az enzimkoncentrációt növeljük, növekedik a reakció sebessége * a Michaelis-Menten modell leírja a legegyszerűbb katalizált reakció menetét * feltétele, hogy a szubsztrát koncentráció [S] az enzim koncentrációjánál [E] nagyságrendekkel nagyobb * a vizsgált időtartam alatt az eredeti [S]-hoz képest elhanyagolható mennyisegű szubsztrát alakuljon át * az enzim és a szubsztrát k1 sebességi állandó szerint alakul át ES komplexszé és k2 állandóval alakul vissza * az ES komplex k3 sebességi állandó szerint alakul át termékké * a három sebességi állandóból k2 + k3 / k1 szerint nyert állandó a Michaelis-konstans **KM** * az egyenlet szokásos formája: * v = [S]vmax / ([S] + KM) * ha a reakciósebesség éppen a fele a maximális reakciósebességnek, akkor a KM érték éppen [S] * azaz a Michaelis-konstans számértékileg megegyezik azzal a szubsztrátkoncentrációval, amely mellett egy adott enzimmennyiség az általa elérhető maximális reakciósebesség felét éri el * minél kisebb a KM érték, annál kisebb szubsztrátkoncentrációnál képes az enzim dolgozni * a kettős reciprok linearizálási formája a Lineweaver-Burk féle ábrázolás * az enzim katalitikus képességét az **átviteli szám** jellemzi * megmutatja, hogy egy adott enzim időegység alatt hány molekula szubsztrát átalakulását képes katalizálni * készítmények jellemzésére az **enzim aktivitás**át szokták használni * az enzim tisztasága kapcsán a **fajlagos aktivitás** fejezi ki az egységnyi mennyiségű fehérjére eső enzimaktivitást * a valóságban azonban legalább két szubsztrát vesz részt a legtöbb reakcióban * a reakció jellege szerint lehet szekvenciális (előbb az egyik, majd a másik szubsztrát kötődik >> hármas komplex) * vagy lehet ping-pong reakció, amikor először az egyik szubsztrát kötődik, a termék leválik, majd a másik szubsztrát kötődik === az enzimaktivitás gátlása === == irreverzibilis gátlás == * a gátló anyag nagyon erősen, legtöbbször kovalens kötéssel kapcsolódik * nagyon lassan, vagy egyáltalán nem disszociál == reverzibilis gátlás == * a gátló anyag okozhatja a szubsztrát kötődését * vagy gátolhatja a katalízis folyamatát * **kompetitív gátlás** * a gátló anyag a szubsztrát enzimhez való kötődését gátolja * a sszubsztrát és az inhibitor ugyanazért a kötőhelyért verseng * ha emelkedik a szubsztrát koncentráció, az ES komplex fog kialakulni * a kompetitív inhibitor tehát * nem változtatja meg a vmax értéket * a KM értéket azonban látszólag megnöveli * **nem kompetitív gátlás** * a gátló anyag nem a szubsztrátkötő helyhez, hanem az aktív centrum más, a katalízisben részt vevő csoportjához kapcsolódik * a gátlás a maximális reakciósebesség csökkenésével jár * a KM érték változatlan marad * **unkompetitív gátlás** * a gátló anyag nem ugyanahhoz az enzimformához kötődik, mint a szubsztrát * vmax és KM értéke is csökken * az enzimek természetes szubsztrátjaira hasonlító gátlószereket **antimetabolitok**nak nevezzük === az enzimaktivitás szabályozása === * két tényező határozza meg az enzim aktivitásának mértékét * az enzim mennyisége * az egyes enzimmolekulák működésének sebessége * a már megszintetizálódott enzimmolekulák működésének sebességét többféle regulációs mechanizmus módosíthatja * allosztérikus szabályozás * oldalláncok kovalens módosítása * proenzimek aktív enzimmé alakítása limitált proteolízis segítségével == allosztérikus enzimek == * a szubsztrátkötő helyen kívül rendelkeznek még más ligand számára is kötőhellyel (**allosztérikus kötőhely**) * gyakran az aktív helytől távol * az aktív hely és az allosztérikusan kötődő ligand funkcionális kapcsolatát az enzim harmadlagos szerkezetének változása biztosítja (**allosztérikus konformációváltozás**) * az allosztérikus aktivátor és allosztérikus inhibitor kötődése gyenge kölcsönhatások sokaságán alapul, ezért reverzibilis folyamat * allosztérikus aktivátorok * megnövelheti az enzim affinitását a szubsztrát iránt (csökken a KM érték) * elősegítheti a szubsztrátok megfelelő orientációját (nő a vmax érték) * léteznek olyan enzimek is, amelyek kizárólag a ligand kötődése után működnek * allosztérikus inhibitorok * ha a ligand és a szubsztrát kölcsönösen kizárja egymás kötődését, bár nem ugyanazért a kötőhelyért versengenek, akkor látszólag kompetitív gátlás kinetikai képét kapjuk * a szubsztrátétól eltérő szerkezetű allosztérikus hatás a **heterotrop hatás** * több azonos polipeptidláncból felépülő enzimek esetén jöhet létre a **homotrop hatás** * egyetlen fajta molekula, enzimek esetén maga a szubsztrát képes betölteni az allosztérikus ligand szerepét is * a jelenség magyarázata a negyedleges szerkezet konformációváltozása * ha kötődik egy ligand, nem csak egy alegység szerkezetét képes megváltoztatni, hanem a változás átterjed a többialegységre is * ezért a ligand a többi alegység szempontjából allosztérikus szabályozóként szerepel * a pozitív homotrop hatás (**homotrop kooperatív hatás**) * Michaelis-Menten modell telítési görbéjétől eltérő, S-alakú (szigmoid) telítési görbét eredményez * az első molekula szubsztrát kötődése úgy változtatja meg az enzim negyedleges szerkezetét, hogy a következő molekula szubsztrát kötődésének valószínűsége megnő * **szimmetria modell** * kétféle konformációban létezik az enzim, egy katalízisre képes relaxált (R) és egy nem képes feszített (T) állapotban * a szabad enzim a két állapot közötti egyensúlya a T irányba van eltolva * az első molekula szubsztrát bekötődése az egész szerkezetet R konformációban stabilizálja * **szekvenciális modell** * nem szükségszerű, hogy az összes alegység ugyanabban a konformációban legyen * a ligand bekötődése megváltoztatja a konformációt, de ez nem terjed át az enzim teljes egészére, csak a következő alegységre * a homotrop kooperáció fiziológiai jelentősége, hogy az enzim működési tartományát sokkal szűkebb szubsztrátkoncentrációk között tartja (hemoglobin oxigénleadása) == oldalláncok kovalens módosítása == * a szabályozó mechanizmus az enzimek foszforilációján és defoszforilációján alapul * a szabályozás kovalens módosítást katalizáló enzimeket igényel * a fehérjék foszforilációjáért felelős enzimek transzferázok, **protein-kináz**ok * ATP foszfátcsoportjának terhére alakítják ki az észterkötést * fehérjék szerin, treonin vagy tirozin oldalláncának OH-csoportján foszforilálnak * a foszforiláció bizonyos enzimek esetén aktiváló más enzimek esetén gátló hatású * a defoszforilációt katalizáló enzimeket **foszfo-protein-foszfatáz**oknak nevezzük * a foszforilációs kaszkád segítségével a kémiai jel megsokszorozódhat == proenzimek limitált proteolízise == * irreverzibilis folyamat * a lényege, hogy az enzim csak ott legyen aktív, ahol már szükség van rá * a limitált proteolízis során egy másik proteáz néhány kitüntetett peptidkötésüket elhasítja, így válnak aktívvá ==== a hemoglobin és a mioglobin ==== * 18x több energiát lehet előállítani oxigén jelenlétében * a sejtben oldódó oxigén nem elég az energiatermeléshez * vminek még kötni kell oxigént >> **fehérjék** * a vörösvértestekben a **hemoglobin** (Hb) * főként az oxigén szállítására szolgál * az izomsejtekben a **mioglobin** (Mb) * főként az oxigén tárolására szolgál === a hemoglobin és a mioglobin szerkezete === * mindkét molekula hemoprotein, prosztetikus csoportként **hem**et tartalmaz * a hem-vas az oxigén- és az elektronakceptor is * a vas a tetrapirrol gyűrűrendszer közepén mind a négy nitrogénhez kötpdik, továbbá két koordinatív kötésre képes a hem síkjának két oldalán * az ötödik koordinációs kötőhelyéhez a globinlánc egyik hisztidinje kapcsolódik * így már Fe(II) formában van jelen a hem-vas * nem képes föloxidálódni és képes oxigént kötni * az oxigénkötést egy másik hisztdin stabilizálja, amely nem kötődik a vasatomhoz * az oxigén O2-molekula formában kötődik * csak a hem-vas (Fe2+) képes oxigént kötni, az oxidált állapotú Fe3+ vagy methemoglobin nem, ez minden hemoproteinre igaz. ezért a hemoproteinek egy része: * Fe(II)-állapotban oxigéntranszportot bonyolít le * Fe(II)/Fe(III) redoxrendszer, elektrontranszportban vesz részt (citokrómok) * Fe(II) állapotban oxigént köt, Fe(II)/Fe(III) redoxreakcióban az oxigént redukálja * a Mb egyetlen polipeptidláncból és a kapcsolódó hemből áll * a Hb globinrészét négy polipeptidlánc alkotja * a Hb A két alfa és két bétaláncból áll * a magzati Hb F két alfa és két gammaláncból áll * az alegységeknek külön a Mb-hoz hasonló a telítési görbéje * denaturációs vizsgálatok * ha elvesszük a hemet, ureával denaturáljuk, dializáljuk az ureát és visszaadjuk a hemet >> nem köt újra oxigént * ha elvesszük a hemet, ureával denaturáljuk, de a dialízis előtt adjuk vissza a hemet >> újra képes oxigént kötni === az oxigénkötés === * az oxigénkötő fehérjéket **telítési görbé**jükkel jellemezhetjük * megmutatja, hogy a fehérjék hány százaléka köt oxigént adott parciális oxigénnyomásnál * alapvető különbség a Mb és a Hb telítési görbéjében * Mb telítési görbéje hiperbola * a szövetekben fönnálló viszonyok között képtelen lenne leadni az oxigént * Hb telítési görbéje szigmoidális * az alegységek közötti **kooperativitás**ra utal * az oxigén bekötődése gátolt egy ideig, de egy oxigén bekötődése elősegíti a többi bekötődését * a tüdőben telített oxigénnel, de a szövetekben képes leadni a kötött oxigént * **oxigénkötés** hatására a Fe(II) és a porfiringyűrű térbeli viszonya módosul * oxigén nélkül a gyűrű síkjából a Fe kiemelkedik * az oxigén kötődése mintegy behúzza a gyűrűbe a hem-vasat (csökken az ionrádiusz) * megváltoznak a hidrogénhíd-kötések és apoláros kölcsönhatások * fölszakad a deoxi-Hb-t stabilizáló 8 ionpár * ezzel magyarázható a pozitív kooperáció * a vörösvértestekben igen nagy mennyiségben termelődik **2,3-bifoszfoglicerát** (2,3-BPG) * a negatív töltésű 2,3-BPG és a pozitív töltésű aminosav-oldalláncok olyan kötéseket hoznak létre, amelyek stabilizálják a deoxi-Hb negyedleges szerkezetét * oxi-Hb-hoz nem kötődik, mert az oxigenálódás gátolja a kötődését * a 2,3-BPG kötése pedig gátolja, hogy alacsony tenziónál bekötődjön az oxigén * ha nem tatalmazna a vörösvérsejt 2,3-BPG-ot, akkor a Hb telítési görbéje a Mb telítési görbéjéhez válna hasonlóvá * a tárolt vér 2,3-BPG-tartalma folyamatosan csökken, ezt inozin hozzáadásával lehet meggátolni * a Hb F kevésbé köti a 2,3-BPG-ot, ezért nagyobb az affinitása az oxigénhez, ez biztosítja a magzat oxigénellátását az anyai vérből * a Hb protonokat és szén-dioxidot is köt * a szövetekben termelődő CO2-ot az anhidráz H2CO3-tá alakítja * ez a fiziológiás pH-n deprotonálódik, a HCO3--ot szállítja a vér, a H+-t a Hb * pH csökkenésével a Hb oxigénaffinitása csökken * fokozott izomműködés esetén a laktáttermelés miatt a pH csökken, a telítési görbe jobbra tolódik, ez a **Bohr-effektus** * Hb leadja az oxigént és fölveszi a hidrogént, mert lecsökkent az oxigénaffinitás === hemoglobinopathiák === * több, mint 300 humán hemoglobinopathiát írtak le * legtöbbjük egyetlen aminosav módosulása * egyes esetekben azonban ez is súlyos kórkép kialakulásához vezethet * a sarlósejtes anaemia mindössze egyetlen aminosav módosulásának következménye ===== ESSZÉKÉRDÉSEK ===== {{:gytk:targyak:biokemia:biokem_essze.doc|esszékérdések}} {{:gytk:targyak:biokemia:essze.jpg|}}