PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 1 PŘÍRODNÍ POLYMERY Bílkovinná vlákna III ELASTIN RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. POLYMER INSTITUTE BRNO spol. s r.o. 5. 11. 2014 •Ing. J. Dvořáková: PŘÍRODNÍ POLYMERY, VŠCHT Praha, Katedra polymerů, skripta 1990 •A. Blažej, V. Szilvová: Prírodné a syntetické polymery, SVŠT Bratislava, skripta 1985 •A. Blažej a kol.: Štruktúra a vlastnosti vláknitých bielkovín, • • • • • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 2 Kde se vyskytuje ELASTIN v těle? •Velké množství elastinu se vyskytuje v cévách poblíž srdce, dále ve vazech, v kůži a v šlachách. •Elastin je nerozpustný skleroprotein, jehož jméno je odvozeno od jeho elastických vlastností •Skleroprotein je označení pro jakýkoliv protein přibližně vláknitého tvaru. •Jsou nerozpustné ve vodním prostředí a patří k nim například keratin či fibroin a Elastin 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 3 Čím se liší ELASTIN od KOLAGENU •KOLAGEN je krystalický a helix, vytvářející celou hierarchii struktur od primární > sekundární > terciární > kvartérní •ELASTIN je AMORFNÍ SESÍŤOVANÝ skleroprotein, nevytváří helixy (ani a ani b) ani b listy (sheets) 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 4 ELASTIN – primární struktura 1 •Složení elastinu je bohaté zejména na aminokyseliny glycin, alanin, prolin, valin a leucin. •Obsahuje také poměrně mnoho bazických lysinových zbytků a elastin má proto izoelektrický bod 10. 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 5 Lysin (Lys, K) Amminoacido_lisina_formula.png ELASTIN – primární struktura 2 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 6 img938.jpg ELASTIN – primární struktura 3 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 7 img939.jpg Dvě sekvence LAAALAAL nebo LAALAAAL jsou potřeba pro vytvoření vazby mezi molekulami elastinu POZOR! Tady není použito správné jednopísmenné značení lyzinu! SPRÁVNÉ ZNAČENÍ: Lyzin K, a ne L! L je značení pro LEUCIN Molekulu ELASTINU tvoří cca. 400 aminokyselin Sekvence schopné vytvářet vazby mezi molekulami elastinu jsou odděleny cca. 150 aminokyselinami 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 8 Biogenní aminokyseliny Glycin (Gly, G) Alanin (Ala, A) Valin (Val, V) Prolin (Pro, P) Leucin (Leu, L) Amminoacido_glicina_formula.png Amminoacido_alanina_formula.png Amminoacido_valina_formula.png 800px-Amminoacido_prolina_formula_svg.png Amminoacido_leucina_formula.png Co vytváří síťování v ELASTINU 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 9 TROPOLELASTIN si zachovává částečně GLOBULÁRNÍ strukturu Po SESÍŤOVÁNÍ má elastin již hlavně FIBRILÁRNÍ strukturu ELASTIN 6.png Vratná deformace ELASTINU 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 10 Před DEFORMACÍ si zachovává ELASTIN částečně GLOBULÁRNÍ strukturu Po DEFORMACI má elastin již hlavně FIBRILÁRNÍ strukturu ELASTIN 4.png ELASTIN je elastický pouze v HYDRATOVANÉM STAVU, nikoli suchý. Voda působí jako lubrikant. V čem spočívá elasticita ELASTINU •Menší molekuly tzv. TROPOELASTINU jsou za ENZYMATICKÉ KATALÝZY sesíťovány molekulami desmosinu a isodesmosinu • 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 11 300px-Desmosine_Structural_Formulae_V_1_svg.png 200px-Isodesmosine_svg.png Síťování jde přes LYSIN v molekule ELASTINU, který vytváří tyto síťující sloučeniny Síťování přes LYSIN v molekule ELASTINU, který vytváří síťující sloučeniny 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 12 img940.jpg Lyzin ZDE MÁ SPRÁVNÉ ZNAČENÍ: K Co vytváří VLASTNÍ ELASTICKÉ VLÁKNO 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 13 800px-2W86_(Fibrillin).png img911.jpg Fibrillin is a glycoprotein, which is essential for the formation of elastic fibers found in connective tissue. Fibrillin is a major component of the microfibrils that form a sheath surrounding the amorphous elastin. Fibrillin + Elastin ELASTINU v lidské pokožce 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 14 ELASTIN 18.jpg ELASTIN 14.jpg ELASTIN 16.jpg ELASTIN 10.jpg ELASTINU v lidské pokožce 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 15 ELASTIN 6.png ELASTIN 9.png Stárnoucí či stará pokožka už nestačí znovu vytvářet elastická vlákna elastinu, která jsou enzymem ELASTÁZOU štěpena. Pokožka ztrácí pružnost na vytvářejí se napřed vrásky a pak …………. KOACERVACE •KOACERVACE je REVERZIBILNÍ PROCES, kdy se změní sekundární struktura polymerního řetězce •Tyto změněné struktury pak mohou vytvářet agregací reverzibilní terciární struktury •Změněné struktury se nazývají KOACERVÁT 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 16 KOACERVACE TROPOELASTINU 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 17 KOACERVACE ELASTINU imagesLFPVH872.jpg KOACERVACE ELASTINU imagesMHXJXL9A.jpg Tropoelastin aggregates at physiological temperature due to interactions between hydrophobic domains. This process is reversible and thermodynamically controlled. Změna SEKUNDÁRNÍ STRUKTURY Změna TERCIÁRNÍ STRUKTURY TYTO OBRÁZKY JSOU ILUSTRACÍ POJMU KOACERVACE A KOACERVÁT NEVZTAHUJÍ SE PŘÍMO K ELASTINU TROPOLELASTIN > ELASTIN > a ELASTIN 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 18 ELASTIN 6.png ELASTIN je chemicky relativně velmi odolný. Je třeba např. krátkodobě působit 80 % H2SO4 nebo 4-N NaOH. Po částečné hydrolýze vzniká ve vodě rozpustný tzv. a ELASTIN (MW » 60000 - 80000) . a ELASTIN pak může asociovat části řetězce > KOACERVACE bELASTIN vzniká z ELASTINu po zvláště intenzivním štěpení vedle a ELASTINu. Není u něj KOACERVACE, protože asi jsou molekuly moc krátké (MW » 5000) a není na nich dost sekvencí schopných asociace ELASTIN NEJEVÍ KOACERVACI ELASTINU v KŮŽI & USNI •Obecně je TECHNICKÝ VÝZNAM elastinu málo významným •TVOŘÍ V KŮŽI MENŠÍ ČÁST NEŽ KOLAGEN, nachází se v lícní části kůže a v podkožním vazivu •Odolává většině kroků v přeměně kůže na useň, kromě enzymatického MOŘENÍ •MŮŽE PŘISPÍVAT K ELASTICITĚ USNĚ, ale názory na toto nejsou jednotné, jsou i názory, že má být při činění odstraněn •Analytické sledování obsahu ELASTINU po činění je založeno na analýze aminokyselin po hydrolýze usně, protože v ELASTINU je 18 % hmot. valinu (nejvíce ze všech bílkovin) 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 19 Význam ELASTINU ve VÝŽIVĚ 5. 11. 2014 PŘÍRODNÍ POLYMERY PŘF MU 11 2014 BÍLKOVINNÁ VLÁKNA III 20 •Následkem chemické a enzymatické odolnosti je význam malý, je to těžko stravitelná bílkovina •Pro krmné účely se musí částečně naštěpit chemicky nebo enzymy