PROTEINAK ETA ENTZIMEN EKINTZA PROTEINEN EZAUGARRI OROKORRAK -Osaketa kimikoa: C,O,H, N,S eta P. Batzuk Fe, Cu… -Polimeroak (aminoazidoz osatuta) -Molekula organiko ugarienak. `` Proteina hutsa gara´´ -Funtzio-aniztasuna handia -Proteina motarik ugarienak: ENTZIMAK
AMINOAZIDOAK Peptidoak eta proteinak osatzen dituzten monomeroak. Asko daude, baina proteinen osagaiak (aminoazido proteikoak ): ): 20. Funtsezko aminoazidoak: Gizakiek ezin dituzte sintetizatu, baina dietan hartu behar. Zortzi dira, adibide, lisina (zerealetan alta) eta metionina (lekaletan falta). o
Egitura molekularra
Amino taldea(-NH2),basikoa, eta karboxilo taldea (-COOH), azidoa. α karbonoari lotuta , asimetrikoa izan daiteke. o
Aminoazidoen sailkapena
Erradikalaren (R, alboko katea) arabera:
pH=7 denean, amino taldea eta karboxilo taldea ionizaturik
Neutro apolarrak. R-n ez dago kargarik eta hidrofoboa (uretan ez disolbagarria). Urarekin ez dute hidrogeno-zubirik eratzen, kate hidrokarbonatuak baitira. Adib: Alanina.
Neutro polarrak. R-n ez dago kargarik eta hidrofiloa, talde polarrei esker (-OH, hidroxilo; -NH2, amino taldea;-SH, sulfhidrilo). Urarekin hidrogeno-zubiak eratu. Adib: Serina eta glizina.
Azidoak. Alboko katean karga negatiboa, ionizaturiko karboxilo taldearengatik. Adib: Azido glutamikoa.
Basikoak. Alboko katean karga positiboa, ionizaturiko amino taldea duelako. Adib: Lisina. o
Aminoazidoen Aminoazidoen propietateak
Konpostu organiko bakunak (monomeroak), uretan disolbagarriak, kristalgarriak, kolorerik gabeak eta solidoak (giro tenperaturan) dira. Propietate bereziak:
Estereoisomeria
Aminoazido guztiek (glizinak izan ezik) duten karbono asimetrikoaren (α karbonoa) ondorioz
isomeria dute. Bakoitzak bi estereoisomero izan ditzake: L (amino taldea ezkerretara) eta D (amino talde eskuinetara). Aminoazido proteiko guztiek L eraketa dute, L-aminoazidoek proteinak osatu.
Jarduera optikoa
C asimetrikoaren eraginez, argi-izpi polarizatuaren bibrazio planoa desbidera dezake te: eskuinetara, dextrogiroak (+), edo ezkerretara, lebogiroak ( -).
Jokabide anfoteroa
Anfoteroak dira: ur-disoluzioan azidotzat edo basetzat jarduteko gaitasuna, disoluzioaren pH-aren arabera (karboxilo eta amino taldea daudelako). Aminoazido bakoitzak jokabide neutroa duenean (karga positibo eta negatibo kopuru bera = karga garbia 0) duen pH-a puntu isoelektrikoa (pI) da, ioi dipolar neutrotzat duen pH-a.
Inguru neutroan. Aminoazidoak ionizaturik, ioi dipolar eratuz: karboxilo taldeak protoi bat galdu (karga negatiboa) eta amino taldeak protoi bat irabazi (karga positiboa). pH = pI; karga garbia 0.
Inguru azidoan. Aminoazidoak basetzat jardun: COO- taldeak protoi bat hartu (karga negatiboa galdu) eta amino taldea karga positiboarekin jarraitu. pH < pI ; karga garbia positiboa.
Inguru basikoan. Azidotzat jardun: NH+3 taldeak protoi bat askatu (karga positiboa galdu) eta karboxilo taldea karga negatiboarekin jarraitu. pH>pI; karga garbia negatiboa.
Izaera anfoteroari esker, pH-ren indargetzailetzat edo tanpoi-sistematzat jardun dezakete izaki bizidunetan (garrantzi biologiko itzela).
PROTEINEN ERAKETA ETA EGITURA o
Lotura peptidikoa
Peptidoak eta proteinak eratu. Aminoazido baten karboxilo taldearen eta hurrengo amino taldearen artean sortu ( ur molekula bat askatuz). Hidrolizagarriak dira (metodo kimikoen edo entzimen bidez).
Lotura peptidikoaren ezaugarriak
Amida motako lotura kobalentea
Lotura bikoitzeko izaera partziala: zurruna da eta barruko atomoen arteko errotazioa ekidin (loturako elementuak plano berean). Ondorioz, erresonantzia izeneko fenomenoa: lotura bikoitza karbonilotik lotura peptidikora etengabe lekualdatu.
Cα-ren loturek (C α-Ckarboxilikoa eta N-Cα) bira egin dezakete.
Karbonilo taldeko O eta amino taldeko H loturaren aurkako alboetan daude (trans eraketak). o
Peptidoak
Lotura peptidikoen bidez lotutako aminoazido multzoak. Kopuruaren arabera:
Oligopeptidoak. 2-10 aminoazidoz osatua. Nomenklatura: di,tri… Polipeptidoak. 10 aminoazido baino gehiagoz osatua. Polipeptido bat proteina izateko, 100 aminoazido baino gehiago izan behar. Askotan, proteinak kate polipeptidiko batek baino gehiagok osatu. o
Proteinak eta proteinen egitura
Proteinek eraketa espazial jakina eta honen araberakoa izango da funtzioa. Eraketa horretan: lau egitura bereizi: egitura primarioa, sekundarioa, tertziarioa eta kuaternarioa (ez guztiek).
Egitura primarioa
Proteina osatzen duten aminoazidoen jarraipen lineala ( katearen ordena). Genetikoki zehaztua eta beste egitura mailak honen menpe daude. Egitura: (-CαH-CO-NH-). Kate guztiek muturretan: amino taldea aske den aminoazido bat ( N-
muturra edo amino terminala) eta karboxilo taldeko aminoazido aske bat ( C-muturra edo karboxilo terminala). N-terminal muturretik C-terminal muturrera zenbakitzen dira.
Egitura sekundarioa
Aminoazido-kateak (egitura primarioak) espazioan hartzen duen antolamendua da.Aminoazido bakoitzaren Cα osatzen duten loturen errotazio-gaitasunaren eraginezkoa. Ohikoenak: α-helizea egitura. Katea (bakarra) bere buruaren gainean modu helikoidalean biribilkatzean
sortu. Aminoazidoaren alboko kateak helizearen kanpoalderantz kokatu eta kateen arteko
hidrogeno-zubiei esker mantentzen dira. Hidrogeno zubiak hainbat lotura peptidikoko NH taldeen eta CO taldeen atean ezarri (aurka daudelako). β-orriaren edo orri tolestuaren egitura. Zati polipeptidiko batzuk (kate berekoak edo ez)
elkarrekin paraleloan edo antiparaleloan (zatiaren noranzkoaren arabera) kokatzen dira, sigisagan (Cα mailako tolesturaren ondorioz).Kateen arteko hidrogeno-zubien bidezko loturei esker mantentzen dira (lotura peptidikoen NH eta CO taldeen artean). Ondorioz, sigi-sagako orria edo orri tolestua eratu.
Egitura tertziarioa
Egitura sekundarioak espazioan hartzen duen antolamendua da, molekula osoaren eraketa tridimentsionala (konformazioa) adierazten du. Konformazioa motak:
Konformazio globularra. Egitura sekundarioa tolestu egiten da eta forma esferikoa du. Proteina globularrak disolbagarriak dira eta funtzio dinamikoak dituzte. Adib: mioglobina.
Zuntzezko konformazioa. Egitura sekundarioa ez da tolesten eta forma luzanga dauka. Proteina horiek ez dira disolbagarriak eta egitura-funtzioak dituzte. Adib: Kolagenoa. Egitura tertziarioa kate peptidikoa osatzen duten aminoazidoen artean ezarritako loturei esker mantentzen da.
Egitura tertziarioa euskarritzen duten lotura motak Alboko kateen artean Van der Waalsen indarrak. Aurkako zeinua duten kargen arteko erakarpenak. Elkarreragin elektrostatikoak
Hidrogeno-zubiak. Oxigeno eta hidrogeno (O-H) arteko lotura. Elkarreragin elektrostatikoak. Disulfuro-zubiak. Bi sufreen (S-S) arteko lotura (zisteinen artean). Elkarreragin hidrofobikoak. Aminoazido apolarrek (hidrofoboek) ez dute loturarik ezartzen eta urruntzen dira, egitura tolesten da.
Egitura kuaternarioa
Kate polipeptidiko bat baino gehiagoz osatutako proteinetan baino ez dago. Kate polipeptidiko horiek azpiunitateak dira, berdinak edo desberdinak izan daiteke. Azpiunitateak (hauen erradikala) egitura tertziarioko loturen antzeko loturekin lotzen dira. Adibidez: hemoglobina (lau protomeroz osatuta, bi motatako kate polipeptidikoz).
PROTEINEN PROPIETATEAK ETA FUNTZIOAK o
Proteinen propietateak
Jokabide kimikoa eta disolbagarritasuna
Jokabide kimikoa: Anfoteroak (azidotzat edo basetzat jardun dezakete ). Disolbagarritasuna (uretan): Globularrak bai (dispertsio koloidalak eratu) eta zuntzezkoak ez.
Espezifikotasuna
Izaki bizidunen proteina homologoak (espezie desberdinetan funtzioa bera duten proteinak) desberdinak dira espezie bakoitzean. Baita ere, espezie bereko indibiduoen artean desberdinak dira (espezie barruko espezifikotasuna), honen ondorioz, odolaren, ehunen eta organoen bateraezintasuna (transfusio eta transplanterik ez).
Desnaturalizazioa
Proteinak galtzea ohiko egitura espaziala eta, ondorioz, propietateak galtzea eta bere jarduera biologikoa ez egitea.
Inguru baldintzek (tenperatura galtzea, pH-aren aldaketak, substantzia jakinen presentzia, erradiazio ultramorea… ) hautsi ditzakete egitura sekundarioaren, tertziarioaren eta
kuaternarioaren loturak. Desnaturalizazioa itzulgarria (bernaturalizazioa) izan daiteke, faktoreak intentsitate urrikoak direnean. o
Proteinen funtzioak
Funtzio proteikoak Egitura-funtzioa. Egiturarik gehienetan daude, bai zelularretan bai organikoetan.
Funtzio horiek egiten dituzten proteinak -Glukoproteinak (maila zelularrean). Mintz
Erreserbakoa. Elikadura-elementutzat
-Oboalbumina. Arrautzan dago. -Kaseina. Esnean dago. -Proteina batzuk, izaera anfoteroaren eraginez.
erabilitzeko aminoazidoak gordetzen dituzte.
Homeostatikoa. Oreka mantentzeaz
zelularrak eratu. -Kolagenoa (maila organikoan). Tendoiak, hezurrak, kartilagoak... osatu.
arduratzen dira.
Garraiokoa. Molekula espezifikoak garraiatzen
-Zitokromoak. Elektroiak garraiatu
dituzte organismoan.
(mitokondrioetan eta kloroplastoetan). -Hemoglobina. Oxigenoa garraiatu, ornodunen odolean. -Mioglobina. Oxigenoa garraiatu muskuluan. -Lipoproteinak. Lipido disolbaezinak garraiatu (LDL eta HDL). -Seroalbuminak. Gantz-azidoak garraiatu.
Defentsa- eta babes-funtzioa. Substantzia
-Immunoglobulinak. Antigenoak (molekula
arrotzen aurkako defentsa eta babesa eskaini organismoari.
arrotzak) sartzean sintetizatzen diren antigorputzak eta horien aurka erreakzionatu. -Tronbina eta fibrinogenoa. Koagulazioan parte hartu, odolik ez galtzeko.
Funtzio hormonala. Prozesu fisiologiko
-Intsulina eta glukagona. Glukosaren
garrantzitsuak erregulatzen dituzten hormonak dira (proteina batzuk).
metabolismoa erregulatu.
Funtzio uzkurkorra. Organismoei
-Aktina eta miosina. Muskuluen uzkurdura
lekualdatzeko edo forma aldatzeko gaitasuna eman.
eragiten duten miozuntzexkak osatu.
Funtzio katalizatzailea (entzimatikoa).
-Entzimak. Proteina talderik ugariena osatu. Adib:
Organismoko erreakzio kimikoak bizkortu eta erraztu, halako erreakzioetarako behar den energía kantitatea murriztu.
amilasa, lipasa.
PROTEINEN SAILKAPENA o
Heteroproteinak
Aminoazidoz gain, proteikoak ez diren beste konpasatuz osatutako proteinak (proteina + talde prostetikoa). -Glukoproteinak. Talde prostetikoa gluzido bat da. Adib: mintz plasmatikoan daudenak, fibrinogenoa, immunoglobulinak. -Lipoproteinak. Talde prostetikoa lipido bat da. Mintzetako eta plasmako proteinak sartzen dira. Adib: LDLa eta HDLa. -Fosfoproteinak. Talde prostetikoa azido fosforikoa da. Adib: esneko kaseina. -Nukleoproteinak. Talde prostetikoa azido nukleikoa da. Kromatina zuntzetan daude. -Kromoproteinak. Talde prostetikoa koloredun mokelula bat da. Pigmentuak dira. Bi mota.
Porfirinikoak: Talde prostetikoa metalporfirina (eraztun tetrapirroliko (porfirina) + metalezko katioia); hemoglobina eta mioglobinaren talde prostetikoa hemo taldea da eta katioia Fe 2+ ; zitokromoaren(elektroiak garraiatu) talde prostetikoa hemino taldea da eta katioia Fe 3+. Ez-
porfirinikoen talde prostetikoa ez da metalporfirina bat (katioia bai), adib: hemozianina. o
Holoproteinak
Soilik aminoazidoz osatutako proteinak.
Proteina globularrak edo esferoproteinak
Eraketa globularra, uretan disolbagarriak eta jarduera biologiko handia. Motak:
-Albuminak. Garraio eta babes funtzioa dute. Adib: seroalbumina, oboalbumina eta laktoalbumina. -Globulinak. Gatz-disoluzioetan disolbagarriak dira. Adib: ϒ-globulinak (immunoglobulinak, antigorputzak).
-Histonak eta protaminak. ADNarekin lotuta egon eta kromatina osatu.
Zuntzezko proteinak edo eskleroproteinak
Zuntzezko eraketa, uretan disolbaezinak eta egitura-funtzioa. Motak:
-Kolagenoa. Erresistentea eta ehun konjuntiboetan, kartilaginosoetan eta hezur-ehunetan dago. -Keratina. Epidermisean eta horren zelulen eraketa askotan dago (ileak, azazkalak, lumak, adarrak…). -Elastina. Elastikotasuna dauka eta elastikoak diren hormetan dago: odol- hodiak, birikak…
-Miosina eta aktina. Bi taldeetako ezaugarriak ditu (zuntzezkoak eta globularrak). Muskuluuzkurduraren eragileak dira (muskuluetan dago).
ENTZIMEN EZAUGARRI OROKORRAK Entzimak izaera proteikoa eta jarduera katalitikoa duten molekulak dira. Entzimak erreakzio kimikoak bizkortzen dituzte (katalisia eragin),biokatalizatzaileak dira. Espezifikotasun handia dute (katalizaturiko erreakziorako eta ekintza jasotzen duten molekuletarako). Erreakzio entzimatikoetan, erreakzionatzen duten molekulak substratuak eta eratzen diren sustantziak produktuak dira.
E+S
ES
E+P
Nomenklatura: (katalizatutako erreakzioa) + asa. Izen klasikoak izan ezik (pepsina..) o
Entzimen propietateak
Proteinen propietateaz gain, propietate hauek dituzte:
Jarduera katalitiko handia. Katalizatzailerik handiena eta erreakzioaren ostean aske gelditzen dira (azpiprodukturik ez).
Espezifikotasuna. Substratu bat edo gutxitan jardun. pH- eta tenperatura-baldintza leunetan dihardute. Izaki bizidunen disoluzioen egoera. Erregulatzeko moduko jarduera dute. Zelulen barruko edo kanpoko estimuluen bidez. o
Entzimen izaera
Izaera proteikoa ,masa molekular handia. Bi mota:
-Holoproteinak. Polipeptidoek soilik eratu (aminoazidoz). Adibidez: ARN pankreatikoa. -Holoentzimak. Zati proteikoa (apoentzima) + zati ez-proteikoa ( kofaktorea). Bi kofaktore mota: metalezko ioia (inorganikoa: Fe2+, Mg2+, Cu2+ , adib: zitokromo oxidasa entzima) eta koentzima (molekula organiko konplexua: NAD+, FAD+, A koentzima … eta askotan bitamina bat dago). Kofaktorea apoentzimarekin estu eta iraunkortasunez lotuta dagoenean, talde prostetikoa osatu. Holoentzimaren zatien eragina: Apoentzimak erreakzioaren espezifikotasunean(substratumota) eta kofaktoreak substratuaren aldaketa ahalbidetzen duten taldeetan ( erreakzio-mota). Apoentzima eta kofaktorea holoentzima eran egon behar jarduteko (bere aldetik ez dira aktiboak). Kofakotre bera holoentzima desberdineko osagaia izan daiteke.
ENTZIMEN EKINTZA-MEKANISMOA o
Aktibazio-energia
Aktibazio-energia erreakzioa egoteko behar den gutxieneko energia kantitatea da. Molekulek kontaktua dutenean, erreakzioa aktibaturiko konplexuaren bidez gertatzen da. Konplexu hori erreakzio-molekulek osatzen dute eta bertan loturak hausten eta eratzen dira.
Entzimek murrizten dute aktibazio-energia, horretarako, elkartze iragankorra sortzen dute erreakzioaren substratuarekin. Ondorioz: erreakzioa azkartu, erreakzioaren oreka mantendu eta entzima ez da aldatzen (berrerabil daiteke). o
Zentro aktiboa
Entzimaren gune konkretu bat non substratua entzimarekin lotzen den (ES). Hutsune edo tolestura itxura du (substratuaren egiturari egokitua). Bertan dauden aminoazidoak: loturakoak (substratua lotzen lagundu) eta katalitikoak (erreakzioan gertatzen diren loturen eraketa edo haustura eragin). o
Espezifikotasun entzimatikoa
Espezifikotasun handia dute eta bi mailatan ezartzen da:
Ekintzakoa. Entzima batek substratuak izan ditzakeen aldaketa guztien artean, aldaketa bakarra egiten du (erreakzio mota bat).
Substratukoa. Entzima bakoitzak substratu batean edo o so gutxitan jarduten du. Espezifikotasun hori izan daiteke: Absolutua (substratu bakarrean), taldekoa (lotura mota berekoak) eta estereokimikoa (isomero batean bai eta bestean ez). Bi hipotesi: giltza-sarraila eta egokitze induzitua. Gaur egun, egokitze induzitua onartua: -Hasieran zentro aktiboaren forma eta substratuaren forma ez dira osagarriak -Substratuaren hurbiltasunak entzimaren eta substratuaren forma aldatu: lotu daitezke (loturak erreakzioa erraztu). -Substratua erreakzioko produktu bihurtu eta entzima aske gelditu (berriro jardun dezake).
ENTZIMEN ZINETIKA Katalisiaren abiadura aztertzen du. Abiadura faktore askoren eraginpean, esate baterako, substratuaren kontzentrazioa, pH-a, tenperatura eta inhibitzaileak. Horiek entzimen jarduera erregulatzen dute. o
Substratuaren metaketa
Substratuaren kontzentrazioa zenbat eta handiagoa izan, gero eta ES konplexu gehiago eratzen dira, beraz, erreakzioa gero eta bizkorragoa da.
Abiadura-handitzea esponentziala da [S] baxuetan. Altuetan gero eta motelagoa, balio jakinera iritsi arte.
Michaelis-Mentenen ekuazioa:
V=
max [] +[]
KM erreakzio baten abiadura maximoaren erdiari dagokion substratuaren kontzentrazioa da. Konstante honek entzima eta substratuaren afinitatea adierazten du: K M baxua bada, afinitatea edo atxikipena altua izango da eta K M altua bada, atxikipena baxua izango da. o
pH-aren efektua
Entzimek pH hobezina dute eta pH horrekin erreakzioaren abiadura maximoa lortzen da.
Balio horretatik kanpo abiadura gutxitu egiten da.
pH asko aldatzen bada, desnaturalizazioa gertatuko da. o
Tenperaturaren efektua
T handitzean erreakzioaren abiadura bizkortu
40ºC inguruan abiadura maximoa
Hortik aurrera abiadura gutxitu desnaturalizazioa gertatzen delako
o
Inhibitzaileen efektua
Inhibitzailea: Entzimen jarduera murrizten edo blokeatzen duen substantzia kimikoa.
Bi mota: o
Itzulezina.Inhibitzailea iraunkorra denean
o
Itzulgarria. Aldi baterakoa denean eta entzimaren jarduera katal itikoa suntsitzen ez duenean. Bi mota daude:
Inhibizio lehiakorra. Substratua eta inhibitzailea zentro aktiboarekin lotu ahal dira. Substratua lotzen bada, produktuak eratu; Inhibitzailea lotzeak substratua lotzea ekidin.Inhibitzailearen eragina substratuaren kontzentrazio handian murriztu.
Inhibizio ez lehiakorra. Inhibitzailea beste leku batetik lotzen da eta entzimaren forma aldatzen du,ondorioz, substratua ezin da zentro aktibora lotu.
ENTZIMEN JARDUERAREN ERREGULAZIOA •
Zelularen metabolismoan ohikoak dira bide metabolikoak.
•
Bide bateko entzima taldeek modu sekuentzialean jarduten dute.
•
Bide horrek erregulazio bat behar du: Energia eta lehengaiak alferrik ez galtzeko.
•
Erregulazio bi mota: •
Entzimaren sintesian oinarrituz: Entzima behar den kantitatean eta unean sortu.
•
Jardueran oinarrituz: Entzimak aktiboak edo ez-aktiboak izan daitezke lotzen zaion molekularen arabera. Aldaketa kobalenteen bidezkoa eta entzima alosterikoen bidezkoa.
o
Aldaketa kobalentearen bidezko erregulazioa. Aldaketa hori fosforilazio/desfosforilazio prozesu itzulgarria da, fosfatoa kinasa:lotu/fosfatasa:separatu.
o
Entzima alosterikoak. Modulatzaile edo efektore alosteriko bat lotzen da leku alosterikoan (espezifikoa modulatzaile bakoitzerako). Bi modulatzaile mota:
Negatiboa edo inhibitzailea
Forma aktibotik forma ez-aktiborako aldaketa eragiten du. Modulatzaileak leku alosterikoa uzten duenean, entzimak aktibotasuna berreskuratzen du. Orokorrean, sekuentzia metabolikoaren azken produktuak dira , hauek sintesia geldiarazten dute produktuak ez metatzeko.
Positiboa edo aktibatzailea
Aktibitatea handitzen da. Orokorrean, substratuko molekula bera da. Sintesia areagotzen du substratuak ez metatzeko.
BITAMINAK •
Osaketa anitzeko substantzia organikoak
•
Ezinbestekoak organismoaren funtzionamendua egokia izan dadin ( mikronutrienteak dira)
•
Funtsezko konposatuak (dietan hartu behar)
•
Funtzio katalitikoa o
Bitaminen sailkapena
o
Hidrosolubleak.
Izaera polarra
Uretan disolbagarriak
Iraitzi edo suntsitzen dira organismoan
C bitamina eta B taldekoak (9 bitamina)
Liposolubleak.
Izaera apolarra
Uretan disolbaezinak
Zaila da kanporatzea eta organismoan metatzen dira
Terpenoak (A, E, K) edo esteroideak (D) dira
Bitamina gehiegi edo gutxiegi
Bitaminak kantitate txikian behar dira, gutxiegi edo gehiegi edukiz gero, arazo funtzionalak: •
Abitaminosia. Erabateko eskasia. Adib: arrunta da azido foliko gutxi edukitzea.
•
Hiperbitaminosia. Kantitate handiegia. Arruntagoa liposolubletan.
BITAMINAK HIDROSOLUBLEAK
Izena Erriboflabina B2 Niazina/azido nikotinikoa B3 Azido folikoa
LIPOSOLUBLEAK
C A D E K
Funtzioa FMN eta FAD koentzimetan NAD, NADP eta A koentzimen osagaia Azido nukleikoen sintesian lagundu Hainbat ehunen osagaia Ikusmen-funtzioan lagundu Kaltzioaren metabolismoan Antioxidatzailea: beste molekulen oxidazioa ekidin Odoleko koagulazioan
