background image

Peptides and Proteins

BY

Assistant. Prof. Dr. Ban Mahmood Shaker Al-joda


background image

Objectives:

1- Define peptide bond , dipeptide , tripeptide and 
polypeptide and explain how they are formed .

2- Explain the formation  of disulfide linkage 
between two cysteine  residues .

3- Describe the basic structure of protein 
including both simple  and conjugated proteins.

4- Classify of proteins .


background image

Peptides and Proteins

20 amino acids are commonly found in protein.
These 20 amino acids are linked together through “peptide bond
forming peptides and proteins (what’s the difference?).

- The chains containing less than 50 amino acids are called

“peptides”,

while those containing greater than 50 amino acids

are called

“proteins”.

Peptide bond formation:

α-carboxyl group of one amino acid (with side chain R1)

forms a covalent peptide bond with α-amino group of another
amino acid ( with the side chain R2) by removal of a molecule of
water. The result is : Dipeptide ( i.e. Two amino acids linked by
one peptide bond).

By the same way,

the dipeptide can then

forms a second peptide bond with a third amino acid (with side
chain R3) to give Tripeptide. Repetition of this process generates
a polypeptide or protein of specific amino acid sequence.


background image

Peptide  bond formation: 

- Each polypeptide chain starts on the left side by free amino group
of the first amino

acid enter in chain formation . It is termed

(N- terminus).

- Each polypeptide chain ends on the right side by free COOH group
of the last amino acid and termed

(C-terminus)

.


background image

Examples on Peptides:

1- Dipeptide

( tow amino acids joined by one peptide bond):

Example:

Aspartame

which acts as sweetening agent being used in

replacement of cane sugar. It is composed of aspartic acid and
phenyl alanine.

2- Tripeptides

( 3 amino acids linked by two peptide bonds).

Example:

Glutathione (

GSH) is an antioxidant in plants, animals,

fungi, and some bacteria and archaea.Which is formed from 3
amino acids:

glutamic acid

,

cysteine

and

glycine

. It helps in

absorption of amino acids, protects against hemolysis of Red Blood
Cell (RBC) by breaking H

2

O

2

which causes cell damage.

3- octapeptides: (8 amino acids)

Examples:

Two hormones; oxytocin and vasopressin Antidiuretic

Hormone (ADH).

4- polypeptides

: 10- 50 amino acids: e.g. Insulin hormone


background image

Protein structure:

There are four levels of protein structure (primary,
secondary, tertiary and quaternary)

Primary structure:

The primary structure of a protein is its 

unique sequence  of amino acids.

Lysozyme,  an enzyme  that attacks bacteria, 
consists  of a polypeptide chain of 129 
amino acids.

The precise primary structure of a protein is 
determined by inherited genetic 
information.

At one end is an amino acid with a free
amino group the (the N-terminus) and at the
other is an amino acid with a free carboxyl
group the (the C-terminus).


background image

A functional protein is not just a polypeptide chain, but one or

more polypeptides precisely twisted, folded and coiled into a

molecule of unique shape (conformation). This conformation is

essential for some protein function e.g. Enables a protein to

recognize and bind specifically to another molecule .

Example: 

hormone/receptor   ;  enzyme/substrate  and 

antibody/antigen. 


background image

2- Secondary structure: 

Results from hydrogen bond

formation between hydrogen of –NH
group of peptide bond and the carbonyl
oxygen

of

another

peptide

bond.

According to H-bonding there are two
main forms of secondary structure:

α-helix:

It is a spiral structure

resulting

from

hydrogen

bonding

between one peptide bond and the fourth
one

β-sheets:

is another form of secondary

structure

in

which

two

or

more

polypeptides (or segments of the same
peptide chain) are linked together by
hydrogen bond between H- of NH- of one
chain and carbonyl oxygen of adjacent
chain (or segment).


background image

Hydrogen bonding  in α-helix: 

In  the α-helix  CO  of the  one  amino 

acid residue forms  H-bond with NH of the forth one.

Supersecondary structure or Motifs : 

occurs by  combining  secondary  structure.
The combination may be: α-helix- turn- α-helix- turn…..etc

Or:                     β-sheet -turn- β-sheet-turn………etc

Or: α-helix- turn- β-sheet-turn- α-helix


background image

Tertiary structure

is 

determined by a variety of 

interactions (bond formation) 

among  R groups and between R 

groups and the polypeptide 

backbone.

a.

The weak interactions include: 

Hydrogen bonds among  polar  

side chains

Ionic bonds between                                         

charged R groups ( basic and 

acidic amino acids)

Hydrophobic 

interactions among 

hydrophobic ( non polar) R 

groups.


background image

b.

Strong covalent bonds include disulfide
bridges
, that form between the sulfhydryl
groups (SH) of cysteine monomers, stabilize
the structure.


background image

Quaternary structure:

results from the aggregation (combination) of two

or more polypeptide subunits held together by non-covalent interaction like H-
bonds, ionic or hydrophobic interactions.

Examples on protein having quaternary structure:

Collagen is a fibrous protein of three polypeptides (trimeric) that are
supercoiled like a rope.

This provides the structural strength for their role in connective tissue.

Hemoglobin is a  globular protein with four  polypeptide chains (tetrameric)

Insulin : two polypeptide chains (dimeric)


background image

background image

Classification of proteins

I- Simple proteins:

i.e. on hydrolysis  gives  only amino acids

Examples: 

1- Albumin and globulins:

present in

egg, milk and blood

They are proteins of high biological value i.e. contain all essential
amino acids and easily digested.

Types of globulins:
α1 globulin:

e.g. antitrypsin

α2 globulin:

e.g. hepatoglobin: protein that binds hemoglobin to

prevent its excretion by the kidney

β-globulin

: e.g. transferrin: protein that transport iron

γ-globulins

=

Immunoglobulins

(antibodies) : responsible for

immunity.


background image

2- Globins (Histones):

They are basic proteins rich in histidine amino

acid.

They are present in :

a - combined with DNA

b - combined with hem to form hemoglobin of

RBCs.

3- Gliadines : are the proteins present in cereals.

4- Scleroproteins:

They are structural proteins, not digested.

include: keratin, collagen and elastin.

a- α-keratin:

protein found in hair, nails, enamel of teeth and outer layer

of skin.

• It is α-helical polypeptide chain, rich in cysteine and hydrophobic

(non polar) amino acids so it is water insoluble.

b- collagens:

protein of connective tissues found in bone, teeth,

cartilage, tendons, skin and blood vessels.


background image

• Collagen may be present as gel e.g. in extracellular matrix

or in vitreous humor of the eye.

• Collagens are the most important protein in mammals.

They form about 30% of total body proteins.

• There are more than 20 types of collagens, the most

common type is collagen I which constitutes about 90% of
cell collagens.

• Structure of collagen:

three helical polypeptide chains

(trimeric) twisted around each other forming triplet-helix
molecule.

• ⅓

of structure is glycine, 10% proline, 10% hydroxyproline

and 1% hydroxylysine. Glycine is found in every third
position of the chain. The repeating sequence –Gly-X-Y-,
where X is frequently proline and Y is often hydroxyproline
and can be hydroxylysine.


background image

Solubility: 

collagen is insoluble  in all solvents  and not digested. 

• When collagen is heated with water or dil. HCl it will be converted

into

gelatin

which is soluble , digestible and used as diet ( as jelly).

Gelatin is classified as derived protein.


background image

C- Elastin:   

present in walls of large blood vessels  (such as aorta). 

It is very important in lungs,  elastic ligaments,  skin, 
cartilage, .. 

It is elastic fiber that can be stretched to several times as its normal 
length.

Structure: composed of 4 polypeptide chains (tetramer), similar to

collagen being having 33% glycine and rich in prolin
but in that it has low hydroxyprolin and absence of
hydroxylysine .


background image

II-Conjugated proteins

i.e. On hydrolysis,  give protein part and non protein part and 

subclassified  into:

1- Phosphoproteins: 

These  are proteins conjugated with phosphate 

group. Phosphorus  is attached to OH group of serine or threonine. 
e.g. Casein of milk .

2- Lipoproteins:

These are proteins conjugated with lipids.

Functions:    a- help lipids to transport in blood

b- Enter in cell membrane  structure helping lipid 

soluble substances  to pass through  cell membranes. 


background image

3- Glycoproteins: 

proteins conjugated with sugar (carbohydrate)
Example :  Mucin

Functions of Glycoproteins 

- Some hormones  such as erythropoeitin
- present in cell membrane  structure
- blood groups.

4- Nucleoproteins: 

These are basic proteins (  e.g. histones) 

conjugated with nucleic acid (DNA or RNA).
Examples  :

a- chromosomes:   are proteins conjugated with DNA
b- Ribosomes:       are proteins conjugated with RNA


background image

5- Metalloproteins: 

These  are proteins conjugated with metal like      

iron, copper, zinc, ……

a- Iron-containing proteins: Iron may present in heme such  as in

- hemoglobin  (Hb)

- myoglobin  ( protein of  skeletal muscles  and cardiac muscle), 
- cytochromes  , 
- catalase, peroxidases  (destroy H2O2) 
- tryptophan pyrrolase (destroy indole ring of tryptophan). 

Iron may be present in free state ( not in heme) as in:
-

Ferritin: Main store of iron in the body. ferritin is present in liver, 
spleen and bone marrow.

-

Hemosidrin:  another iron store.

-

Transferrin:  is the iron carrier protein in plasma.


background image

b- Copper containing proteins
e.g.     Oxidase enzymes  such as  cytochrome  oxidase.

c- Zn containing proteins: e.g. Insulin and carbonic anhydrase
d- Mg containing proteins: e.g. Kinases and phosphatases.

6-Chromoproteins:

These are proteins conjugated with pigment. e.g.

- All proteins containing heme (Hb, myoglobin, ………..)
- Melanoprotein : e.g. proteins of hair or iris which contain melanin.

II-Derived proteins

Produced from hydrolysis  of simple proteins.

e.g. - Gelatin: from hydrolysis of collagen

- Peptone: from hydrolysis of albumin


background image

REFERENCES

Lippincott’s  Reviews of Biochemistry,  3

rd

ed , 2018.




رفعت المحاضرة من قبل: علي الشبري
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 107 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل