Rendgenska analiza proteina: kristalizacija i analiza strukture lizozima

 Рендгенска анализа протеина: 

кристализација и анализа структуре 

лизозима 

- дипломски рад - 

 Ментор: Анђелка Ћелић 

Кандидат: Маја Мирковић

Нови Сад, 2024.

УНИВЕРЗИТЕТ У НОВОМ САДУ

ПРИРОДНО-МАТЕМАТИЧКИ 

ФАКУЛТЕТ

ДЕПАРТМАН ЗА ФИЗИКУ

1 

Садржај 

Увод

 .................................................................................................................................... 2

Протеини

 ........................................................................................................................... 3 

Аминокиселине .........................................................................................................  4

Рибонуклеинска киселина РНК ................................................................................. 5

Процес транскрипције ............................................................................................... 7

Синтеза протеина ...................................................................................................... 8

Пептидна веза .......................................................................................................... 10

Структура протеина

 ....................................................................................................... 11

Примарна структура ................................................................................................ 12

Секундарна структура ............................................................................................. 12

Терцијарна структура .............................................................................................. 14

Кватернарна структура ............................................................................................ 16

Ензими

 ............................................................................................................................. 17

Структура ензима .................................................................................................... 17

Лизозим

 ........................................................................................................................... 19

Кристали и кристализација протеина

 ......................................................................... 21

Принцип рендгенске структурне анализе протеина

 ................................................ 24

Опис експерименталног дела методе .................................................................... 25

Одабир кристала

 ..................................................................................................... 25

Причвршћивање кристала

 ...................................................................................... 26

Уочавање рефлексија

 .............................................................................................. 26

Основни преглед постексперименталног дела методе......................................... 28

Структурни фактор и фазни проблем

 ................................................................. 28

Преглед диферентне Фуријеове анализе

 .............................................................. 34 

Одређивање позиција водоника у елементарној ћелији

 ....................................... 35 

Фурије утачњавање

 ................................................................................................. 36 

Фактор поузданости

 ............................................................................................... 36

Експериментални део: Експеримент кристализације лизозима

............................ 37

Материјал и методе ................................................................................................. 37

Поступак рада .......................................................................................................... 37 
Резултати ................................................................................................................. 38 

Анализа структуре лизозима

 ....................................................................................... 42

Закључак

 ......................................................................................................................... 45

3 

кристализације протеина лизозима и покушајe трагања за рефлексијама које настају 

при његовој интеракцији са рендгенским зрачењем. 

Протеини

Протеини спадају у групу основних биолошких макромолекула, заједно са 

угљеним хидратима и мастима. Присутни су у свим биолошким огранизмима, а 

претежно их граде угљеник, кисеоник, водоник, азот и сумпор. Најмања градивна 

јединица једног протеина је аминокиселина, аминокиселине граде пептиде, односно 

полипептиде. У ланцима полипептида аминокиселине су међусобно повезане 

пептидном везом. Пептидна веза је посебан тип ковалентне везе између  

карбоксилне групе једне и амино групе друге 

киселине (

слика 1

).

Секвенцу двадесет 

основних аминокиселина опште формуле 

RHC(NH

2

)COOH, које ће бити повезане у 

одређени протеин диктира генетски код. 

Протеини су веома разноврсни молекули од 

великог значаја за живе организме. Њихов 

значај огледа се у небројено много улога које 

врше у различитим метаболичким и физиолошким процесима. Функције се грубо 

могу поделити у неколико категорија, неке од најважнијих су:

1.  ензимска: омогућавају одређене хемијске реакције тако што обезбеђују 

место одвијања те реакције и повећавају њену ефикасност, можемо 

рећи да делују као катализатори (нпр. липаза, амилаза..)

2.  хормонска: одговорни су за синтезу хормона, након чега хормони бивају 

транспортовани путем крви како би обављали своју функцију 

„преношења одређене поруке“, велики број хормона су по свом саставу 

протеини (инсулин,соматотропин..) 

3.  транспортна: кроз протеине уграђене у ћелијску мембрану пролазе 

нутријенти потребни ћелији, такође, хемоглобин преноси кисеоник кроз 

крвоток...

4.  извор енергије (нпр. казеин...) 

слика 1: аминокиселина

амино 
група 

бочни 
низ 

карбоксилна 
група 

преузето и измењено са www.nagwa.com 

4 

5.  градивна: изграђују косу, нокте (нпр. кератин, еластин, колаген..)

6.  протективна: имунски систем производи антитела када дође у контакт са 

страном супстанцом, антитела се везују за антиген и директно га 

неутралишу или служе као место препознавања другим компонентама 

имунског система које ће неутралисати страно тело

7.  контрактилна: омогућавају контракције мишића (актин, миозин)

8.  одржавање хомеостазе организма (балансирање рН вредности, 

течности и електролита)

С обзиром на то колико је разноврсна функција протеина и на специфичност 

реакција које ове функције подразумевају разноликост протеина је веома велика. 

Различити организми синтетишу велики број различитих протеина чији огроман 

распон физичко-хемијских особина потиче само од различитих особина двадесет 

основних аминокиселина и наравно њиховог редоследа у ланцу. Пре него што 

пређемо на структуру протеина, потребно је рећи пар речи о томе како протеини 

настају у нашем организму. За разумевање тог процеса потребно је кратко се 

упознати са молекулима аминокиселина и молекулима РНК. Након кратког описа 

транскрипције РНК и синтезе протеина, можемо прећи на упознавање њихове 

структуре.

Аминокиселине 

Из опште формуле аминокиселина 

RHC(NH

2

)COOH видимо да су то органски молекули који 

садрже карбоксилну групу -СООН, амино групу -NH

2 

и 

бочни остатак -R (

слика 2

). Постоји око петсто 

различитих аминокиселина које се могу наћи у природи, 

али су сви протеини саграђени од њих двадесет које 

називамо есенцијалне. Карбоксилна и амино група 

учествују у повезивању киселина у пептидне ланце, а бочни остатак одређује 

карактеристичне особине једне аминокиселине, као што је киселост, базност, 

поларност, могућност грађења водоничне или ковалентне везе, конформација… 

слика 2: општа структурна 

формула аминокиселине

преузето са www.differencebetween.com 

6 

1.  хетероцикличне (азотне) базе – пуринске: 

аденин A и гуанин G, или пиримидинске: 

цитозин C и урацил U

2.  рибозе – петоугљеничног шећера, са 

присуством хидроксилне групе на другом 

угљениковом атому (ова група не постоји 

код ДНК, шећер који улази у састав ДНК је дезоксирибоза)

3.  фосфатне групе

У ћелијама постоји неколико врста РНК од којих су за наша тренутна 

разматрања најважније следеће (

слика 5

):

1.  информациона или иРНК: њена 

синтеза преписивањем са ДНК почиње 

онда када постоји потреба за неким 

протеином, њена улога је да упутство 

за синтезу протеина, генетску 

информацију, пренесе до рибозома

2.  транспортна или тРНК: настаје експресијом мале групе специфичних гена, 

њена улога је превођење упутства за синтезу протеина и транспорт 

аминокиселине до рибозома

3.  рибозомска или рРНК: настаје експресијом гена организатора једарцета, и 

заједно са одређеним протеинима чини структуру рибозома. 

Рибоза је шећер који се састоји од пет 

угљеникових атома које означавамо бројевима од 

један до пет. Структура РНК је таква да су наведени 

елементи везани на следећи начин: хетероциклична 

база је везана за рибозу на позицији првог 

угљениковог атома, фосфатна група везана је за 

пети угљеников атом рибозе, док је за трећи 

угљеников атом везана фосфатна група наредног 

нуклеотида. Дакле, преко фосфатних група врши се 

повезивање суседних нуклеотида тзв. 

фосфодиестраском везом. То се реализује на 

следећи начин: фосфатна група је на једном крају 

слика 4:нуклеотид

слика 5: вртсе РНК 

слика 6: фосфодиестарска веза 

између нуклеотида

преузето и измењено са www.stock.adobe.com 

преузето и иѕмењено са www.geeksforgeeks.org 

фосфатна 

група 

пентозни шећер 

азотна 

база 

иРНК 

тРНК 

рРНК 

преузето са www.wikipedia.com