Osnovni gradbeni elementi proteinov so aminokisline, te se povezujejo v peptide, ti pa v makromolekularne strukture, ki jih imenujemo proteini.

• AMINOKISLINE – organske molekule s karboksilno in amino skupino
• PEPTIDI – več AK povezanih z amidno vezjo
• PROTEINI – polimeri iz različnih L – AK

KEMIJSKE ZNAČILNOSTI AK

• dipolarna ionska oblika (pri pH = 7,4)
• stereoizometrija (L, D sučne )
• karboksilna skupina (pKa = 2,3)
• aminska skupina (pKa = 9,7)

STRANSKA VERIGA  AK in njen vpliv na lastnosti AK

Določa:

• velikost
• polarnost
• naboj
• kemijsko reaktivnost

NEPOLARNE  AK

Gly, Ala, Val, Lev, Ile, Pro, Met, Pha, Trp

Imajo:

• alifatske stranske verige
• aromatske stranske verige
• tvorijo trodimenzionalne strukture
• so hidrofobne

POLARNE, NENABITE  AK

Ser, Thr, Cys, Tys, Asn, Gln

Imajo:

• v strukturi N, O ali S
• tiolno skupino ® disulfidne vezi
• so hidrofilne

POLARNE, NABITE  AK

Asp, Glu, Lys, Arg, His

• v strukturi imajo funkcionalne skupine z bazičnimi in kislimi lastnostmi
• so hidrofilne
• Imajo tri prevojne točke pri TK

METODE LOČEVANJA  AK

• kromatografija (HPLC) ločevanje po ionskem naboju AK

• flourescenčna metoda (fluoreskamin, danzilklorid)

POLIPEPTIDI  IN  PROTEINI

• dipeptidi

• kondenzacija ® tripeptidi, …dekapeptidi
• 10 – 100 AK ® polipeptidi
• > 100 AK ® proteini

PROTEINI  V  CELICI

• Mr: 220 – 220 000 Da
• Imajo zelo pomembno funkcijo
• Molekule proteinov so lahko enostavne ali pa sestavljene-glikoproteini.

CEPITEV  PEPTIDNIH  VEZI

• hidroliza: – s kislino (HCl)

– z bazo

– z encimi (peptidaze)

SINTEZA  PROTEINOV

• najprej je potrebna aktivacija AK
• informacija za sintezo je zapisana v zaporedju nukleotidov DNA
• Proteini so: encimi, strukturni proteini,

obrambni proteini, transportni in skladiščni proteini, regulatorni in gibalni proteini.

• enostavni proteini: tripsin, kimotripsin, (v strukturi so samo AK)
• konjugirani proteini (v strukturi so AK + prostetična grupa)

primer:Hb (hem + globin)

OBLIKA  PROTEINOV

• fibrilarni proteini (omogočajo trdnost celice, so nepolarni, primeri:kolagen,

keratin)

• globularni proteini (so transportni proteini, encimi, IG)

imajo polarno strukturo

PRIMARNA STRUKTURA PROTEINOV

Določena je z zaporedjem AK – ostankov v proteinu. AK so povezane s peptidnimi vezmi v linearno strukturo. Peptidna vez nastane med NH2 in COOH skupino, imenujemo jo tudi amidna vez.

SEKUNDARNA STRUKTURA PROTEINOV

Strukturo sestavljajo ponavljajoče verige (a, b). Srečamo jih v proteinski strukturi večine encimov in nekaterih hormonov.

TERCIARNA STRUKTURA PROTEINOV

Primer je molekula mioglobina pri kitu glavaču. Molekulo  sestavlja  osem alfa vijačnic.

KVARTARNA STRUKTURA PROTEINOV – molekula hemoglobina, ki vključuje elemente sekundarne, terciarne in kvarterne strukture

NAJPOMEMBNEJŠE SKUPINE PROTEINOV

ENCIMI

HEMOGLOBINI

TRANSPORTNI PROTEINI

OBRAMBNI PROTEINI

STRUKTURNI PROTEINI

ENCIMI

Katalizatorji reakcij v telesu

• znižajo aktivacijsko energijo reakcije
• ravnotežja reakcije ne spreminjajo
• med reakcijo se ne porabijo
• vplivajo samo na hitrost E reakcije
• delujejo na substrat (specifičen, nespecifičen)
• v reakciji s substratom tvorijo kompleks ES

ZNAČILNOSTI ENCIMSKE REAKCIJE

• Za delovanje encima je potreben substrat-specifičen, nespecifičen
• Hitrost ER zavisi od koncentracije S
• uo, umax , KM

Primeri encimov in substratov

• ALT (alanin),SS
• AST (aspartat), SS
• AF (estri fosforne k.), NS
• Tripsin (peptidi), NS
• Lipaza (TG), NS
• Amilaza (škrob), SS
• ADH, ALDH.

MICHAELIS – MENTENOVA ENAČBA

E + S    ↔    ES   ↔  E + P

ES ® P + prosti E

ES ® prosti E in S

KM ® tista koncentracija substrata, pri   kateri je začetna hitrost reakcije enaka  ½ v_max.

KM: 1 x 10 -1 M  –  1 x 10 -8 M

AKTIVNI CENTER – KATALITIČNI CENTER

Aktivni center encima veže substrat.

Struktura aktivnega centra:

• funkcionalne kemijske skupine
• reagira z molekulami substrata
• je specifčen za posamezen encim

Primer: KATALITIČNI CENTER AF

• 2 atoma cinka
• 1 atom magnezija
• Ak zaporedje: Tr – Asp- Ser – Ala

AF-E- coli

VRSTE KATALIZE

• Neencimska kataliza – hidroliza estrov in amidov s kislinami ali bazami. Poteka s prenosom protona, encim ni prisoten.
• Kataliza s kovinskim ionom (Na, Mg,Zn, Cu, ..). Primer: metaloencimi v dihalni verigi.
• Kovalentna kataliza (serin proteaze-himotripsin, kovalentni intermediat).

INHIBICIJA ENCIMOV

Encime lahko inaktivirajo toksini,zdravila, kovinski ioni, nekatere molekule.

Inhibicija E je:

• ireverzibilna: inhibitor se veže na E s kovalentno  Živčni bojni strupi (DIFP) se vežejo na ACE, ). Delovanje ASK.
• reverzibilna: inhibitor se veže na encim. Inhibicija je: kompetitivna

nekompetitivna

akompetitivna

KOENCIMI

Koencimi so pomembni za delovanje encimov.

Koencimi so lahko:

• organske molekule (šibka vezava na E)
• kompleksne molekule (začasna vezava)
• prostetične grupe (močna vezava na E)

Koencimi so:

1. Vodotopni vitamini: niacin, tiamin, pantotenska kislina, biotin, FK, LK, holin, B12,  askorbinska kislina).
2. Lipidotopni vitamini: retinol, tokoferol, filokinon, holekalciferol.

ALOSTERIČNI ENCIMI

• oligomeri
• regulatorni encimi

Alosterični encimi so encimi glikolize, dihalne verige, ..

E- reakcija zavisi od koncentracije končnega produkta.

Izoencimi

IZOENCIMI

Vrstno-specifične oblike  encimov, ki jih kodirajo različni geni,  imajo različne fizikalne lastnosti, po kemijski strukturi so si  podobni, delujejo na isti substrat.

Primeri:

• izoencimi AF
• izoencimi LDH (LDH 1-6)
• izoencimi CK (CK MB, CK MM, CKBB)

IZOENCIMI AF  :   jetrni

kostni

ledvični

črevesni

placentarni

ektopični

ZNAČILNOSTI:        enako delovanje na specifični substrat.

razlike v strukturi,

razlike v fizikalnih lastnostih,

imunološka specifičnost

ENCIMI  V  CELICI

• membranski (AF, GAMA GT)
• citoplazmatski (AST, ALT, LDH)
• organelnospecifični (AST, ACP,)
• inkretorni
• sekretorni

STANDARDNA KLASIFIKACIJA ENCIMOV

1. oksidoreduktaze                      (LDH)
2. transferaze                             (AST, ALT)
3. hidrolaze                                (AF)
4. liaze
5. izomeraze                      (topoizomeraza)
6. ligaze                             (DNA ligaza)

Kje  jih  določamo? V plazmi, v serumu.

Zakaj  jih  določamo? Za odkrivanje bolezni.

Diagnostično pomembni encimi: AST, ALT, AF

AST-    aspartataminotransferaza

ALT –   alaninaminotransferaza

AF –     alkalna fosfataza

AST in ALT katalizirata procese transaminacije in tvorbo proteinov.

AF sodeluje v procesu mineralizacije kostnega matriksa.

Aminotransferaze so aktivne v prisotnosti KOENCIMA-  PIRIDOKSAL  FOSFATA.

NAHAJALIŠČE AST

• srce
• jetra
• skeletna muskulatura
• ledvica, pankreas, pljuča
• eritrociti

KLINIČNI POMEN AST

• miokardni infarkt
• jetrna obolenja
• mišična distrofija
• infekcijska mononukleoza
• pankreatitis
• pljučna embolija

NAHAJALIŠČE   ALT

• jetra
• skeletna muskulatura
• srce
• pankreas
• eritrociti

KLINIČNI POMEN ALT

• obolenja hepatobiliarnega trakta
• mišična distrofija
• pankreatitis
• infekcijska mononukleoza

AMI – AST                                               ALT

max AST – v 18 – 24 h                      neznačilen pomen

normalizira – v 3 – 5 dneh

diagn.sensit.: 96%

diagn. specif. 86%

OBOLENJA H.B. TRAKTA

diagn.sensit.: 71%            diagn.sensit.: 83%

diagn. specif. 84%

AKUTNI VIRUSNI HEPATITIS

ALT   (> 50 x ­)

AST   ­

naraščanje encimov: 1 – 4 teden

normalizirajo se:  po 6 – 12 tednih

AST : ALT  < 1   (blaga poškodba hepatocitov)

AST : ALT  > 1   (močna poškodba hepatocitov)

nekroza

INFEKCIJSKI HEPATITIS

AST : ALT  < 1

TOKSIČNI HEPATITIS  (alkohol)

AST : ALT  > 2

CIROZA JETER

AST : ALT  > 1

HOLESTAZA

­ AST, ALT

TERAPIJA S HEPARINOM  (subkutano)

­ AST, ALT  (po 8h,  do 3x nad normalo)

INFEKCIJSKA MONONUKLEOZA

­ AST, ALT  (do 5x nad normalo)

VPLIVI NA ¯ ­ AST

PREDANALIT. DEJAVNIKI:  nosečnost           ¯ AST

telesni napor

alkohol

hemoliza               ­ AST

stradanje

stres

podveza žil

ANALITIČNI  DEJAVNIKI:     oksalati           ¯ AST

piruvat

hemodializa      ­ AST

holestatiki

STABILNOST  AST  V  SERUMU:  do 7 dni na 4°C

ALKALNA   FOSFATAZA

• trivialno ime)
• ALP – simbol
• 3.1.3.1. (koda encima)
• ORTOFOSFAT – MONOESTER – FOSFOHIDROLAZA – (sistematsko ime)

• DIMER: v krvnem obtoku Mr = ~160000
• TETRAMER: na membranah celic
• DIMER + TETRAMER: v ST, v žolču
• Prototip : ALP E. coli

NAHAJALIŠČE AF

• epitelij tankega črevesa
• ledvični tubuli
• kostno tkivo
• jetra
• placenta
• levkociti
• telesne tekočine

KLINIČNI POMEN

• merjenje celokupne ALP ima nizko diag. vrednost.
• identifikacija izoencimov opredeli izvor zvišane ALP
• odkrivanje motenj v funkciji hepatobiliarnega trakta, kosti, placente, črevesne sluznice

DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA VARIABILNOST LABOTATORIJSKIH REZULTATOV:

• dejavniki, ki se jim ni mogoče izogniti
• dejavniki, ki so posledica življenjskega sloga
• individualni dejavniki

• Kdaj je najprimernejši čas za odvzem ?
• Vpliv diagnoze in terapevtskih postopkov!

VZORČENJE – STANDARDNA  PRIPOROČILA

1. čas odvzema   (med 7h – 9h dopoldne)
2. 12 ur  po  obroku  in  redni  aktivnosti
3. pred diagnostičnimi  in terapevtskimi  posegi

HEMOGLOBINI

Življenjsko pomembne molekule, ki spadajo med proteine.

Hemoglobinska molekula: globin in hem.

Globin  tvorijo ribosomi v citosolu eritrocitov.

Hem nastaja  v mitohondrijih in v citosolu v  nedozorelih  eritrocitih.

VRSTE HEMOGLOBINOV

• HbA
• HbA2
• HbF
• HbA1c
• Abnormalni hemoglobini (HbS, HbC, HbBart, …)

BIOSINTEZA HEMA IN GLOBINA

• BIOSINTEZA HEMA : glicin, sukcinil CoA, encimi, Fe
• SINTEZA GLOBINA: na ribosomih, 2 α in 2 β verigi (141 in 146 AK), kvartarna struktura,
• vsaka veriga se povezuje z 1 molekulo hema
• Fe 2+ , vezava kisika®sigmoidna krivulja: nasičenost Hb s kisikom je odvisna od parcialnega pritiska kisika

KRIVULJE VEZAVE O2 NA MIO, Hb

• MIO KRIVULJA: – hiperbolična

– pomaknjena v levo

– mio ima večjo afiniteto do O₂ kot Hb

– 50% nasičenje (0,2 kPaO₂)

• Hb KRIVULJA: – sigmoidna

– 50% nasičenje (3 kPaO₂)

– s stopenjsko vezavo O₂ se veča afiniteta Hb do O₂

VPLIVI NA VEZAVO O₂

• alosterične reakcije
• vezava H + in CO₂ ® stabilizacija deoksigeniziranega Hb ® olajšano sproščanje O₂
• H + in CO₂ se vežeta na Hb, O₂ in hem
• pri nižjem pH ® afiniteta Hb do O₂ ¯
• CO₂ zmanjšuje afiniteto Hb do O₂

PRENAŠANJE O₂

• Hb prenaša O₂ iz pljuč ® tkiva
• pO₂ v pljučih = 15 kPa, Hb = 95% nasičen
• mišica v mirovanju ® 5 kPa, Hb = 75%
• aktivna mišica ® 1 – 2 kPa, Hb = 10%
• Hb lahko sprošča O₂, kjer je koncentracija O₂ nizka
• za vse reakcije je odgovorna kvartarna struktura Hb.

Hb PRI ODRASLEM ČLOVEKU

• Polipeptidne verige: a, b, g, d in e.
• 97%: HbA1, ki je sestavljen iz dveh a in dveh bverig
• 2,5%: HbA2, ki je sestavljen iz dveh a in dveh d verig
• 0,5%: HbF, ki je sestavljen iz dveh a in dveh g

HEMOGLOBINOPATIJE

Avtosomno recesivne bolezni- talasemije.

Motena je sinteza a in  b verig zaradi

represije gena za posamezno verigo.

Posledica: tvorba nefunkcionalnega HbS,

spremembe v morfološki strukturi eritrocitov.

LAB DIAGNOSTKA

• Spremembe v krvni sliki
• Za laboratorijsko diagnostiko ASE je potreben ustrezen odvzem biološkega materiala. Za odvzem krvi potrebujemo:

– polno kri:   odvzem v epruveto z EDTA antikoagulantom – vijolični zamašek

– serum:        odvzem v sterilno epruveto z gel separatorjem – rumen zamašek

TRANSPORTNI PROTEINI

Tretja najpomembnejša skupina proteinov.

Vloga: transport molekul, ki so vključene v energetski metabolizem in ostale fiziološke procese.

Transportni proteini so: lipoproteini, ceruloplazmin, transferin, albumin,..

OBRAMBNI PROTEINI

Četrta najpomembnejša skupina proteinov-

protitelesa (globulini tipa IgG, IgA, IgM).

Tvorba: plazma celice, ob stiku z antigeni.

Vloga: zaščita telesa pred okužbami z  bakterijami in virusi.

STRUKTURNI PROTEINI

So v celicah in organih namenjeni mehanski opori.

Strukturni proteini so: kolagen, keratin, ..

Strukturni proteini so tudi proteini citoskeleta: aktin, miozin, tubulin.