VI-¦ Lezione [modalit+á compatibilit+á]

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Protidi da PROTOS = primo per la loro importanza primaria

Sono composti quaternari

a contengono ancheS e P

POLIMERI LINEARI di 20 amminoacidi dive

Nellorganismo umano costituiscono circa il 18% del pecorporeo

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Le funzioni delle proteine

La principale funzione delle proteine di tipoplastico

1 g di proteine = 4 kcal

-Energetica

-Strutturale-Enzimatica

-Trasporto-Ormonale

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n = numero di aa

Quante proteine si possono inventare con 20amminoacidi?

in una dataproteina

Il nostro organismo probabilmente sintetizza circa 100.000-150.000 diverse proteine, usando non pi di 30.000-40.000 genidiversi.

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Esistono 20 amminoacidi diversi

Quante proteine possiamo costruire? Per farciunidea, cominciamo con un semplice peptidefatto da una catena di quattro amminoacidi.In ciascuna delle quattro posizioni, possiamoscegliere di mettere uno qualsiasi dei 20

combinazioni sar pertanto 20x20x20x20=160.000. In realt, le proteine sono fatte damoltissimi amminoacidi, in media da 200-300.Questo significa moltiplicare 20 per se stessoper 200-300 volte (20 200 -20 300 ). Ne vienefuori un numero praticamente infinito disequenze teoricamente possibili.

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O HH

Struttura di un -amminoacido

HLa forma

zwitterionica la +

legate ad un carbonio centrale detto carbonio , C .

Tutti gli amminoacidi contengono un gruppo amminicoed una funzione carbossilica

O

CN

H

Legati al carbonio ci sono anche un idrogeno

R

struttura corretta di un amminoacido a pH neutro

-H

ed una catena laterale, R.

I diversi amminoacidi si distinguono per ladiversa natura del gruppo multifunzionale R.

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Forme ioniche dellalanina nelle soluzioni acide, neutre ebasiche

Quindi a pH fisiologico (7.4) il gruppo carbossilico deprotonato (R-COO-) e quello amino protonato (R-NH3+)

Questo composto chiamatozwitterione , ed ha carica netta=0

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Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R

Le catene laterali di tali a.a.danno origine adinterazioni idrofobiche chestabilizzano la struttura

terziaria delle proteine

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Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R

Le catene laterali di questia.a. sono pi idrofiliche diquelle degli a.a. non polariper la presenza di gruppi

formare legami idrogeno conlacqua

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Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R

Amminoacidi con catenelaterali basicheLe catene laterali diquesti a.a. sono piidrofiliche per lapresenza di cariche

Amminoacidi concatene laterali acide

nette positive onegative

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LEGAME PEPTIDICO

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Struttura del dipeptide valilalanina

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La struttura delle proteine

Struttura primaria: sequenza di amminoacidi cheforma una catena polipeptidica. Legami covalenti

Struttura secondaria: catena polipetidica siripiega a formare struttura ad-elica ostruttura a o lietti . Le ami a idro eno

La forma della proteina importante per svolgere la sua funzione.

Il riscaldamento provoca la perdita della forma (denaturazione) e la perdita dellafunzione delle proteine.

Struttura terziaria: ripiegamento della catenapolipeptidica dovuto adinterazioni deboli . In taleripiegamento sono presenti diversi tipi distruttura secondaria.Proteine globulari

Struttura quaternaria: interazioni esistenti fravarie subunit, nel caso in cui le proteine sianocostituite da pi catene polipeptidiche. Es.emoglobina (proteina presente nei globuli rossi,con funzione di trasporto dellossigeno nelsangue)

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La Struttura PrimariaLa Struttura Primaria lo scheletro della lo scheletro della

proteina,proteina, si ripetono unsi ripetono unatomo di azoto conatomo di azoto con

,, la semplicela semplice

sequenzasequenzaamminoacidicaamminoacidicacostituisce lacostituisce lastruttura basestruttura basedella proteina.della proteina.

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La Struttura PrimariaLa Struttura Primaria La struttura primariaLa struttura primaria

di una proteina unadi una proteina unalunga sequenza dilunga sequenza diamminoacidi legatiamminoacidi legatiper mezzo del legameper mezzo del legame

e co gru oe co gru ocarbossilico di uncarbossilico di unamminoacido si legaamminoacido si legaal gruppo amminico dial gruppo amminico diquello adiacente conquello adiacente conla liberazione di unala liberazione di unamolecola d'acqua.molecola d'acqua. Reazione di

condensazione

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LL --elicaelica(L. Pauling, 1951)(L. Pauling, 1951)

Legami aidrogeno

Premio Nobel per la Chimica, 1954

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La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria

L' L' --elica ha un passo di 5.4 eelica ha un passo di 5.4 eogni spira dell'elica costituitaogni spira dell'elica costituitadada 3.6 residui amminoacidici.amminoacidici.

L'eccezionale stabilit di questaL'eccezionale stabilit di questa

che tutti gli NH e i C=O deiche tutti gli NH e i C=O deigruppi peptidici sono impegnatigruppi peptidici sono impegnatiin legami a ponte di idrogeno.in legami a ponte di idrogeno.

L'L' --elica il risultato del ripiegamentoelica il risultato del ripiegamentoprobabilmente pi "naturale" che unaprobabilmente pi "naturale" che unacatena peptidica possa assumere.catena peptidica possa assumere.

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La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria Le catene laterali R dei residuiLe catene laterali R dei residui

amminoacidici sono tutteamminoacidici sono tutte

rivolte verso l'esternorivolte verso l'esternodell'elica.dell'elica. Procedendo dallazotoProcedendo dallazoto

terminale, tutti i gruppiterminale, tutti i gruppicarbonilici sono rivolti versocarbonilici sono rivolti versoil basso.il basso.

Sono legati con legami adSono legati con legami adidrogeno a gruppi Nidrogeno a gruppi N--H che diH che ditrovano avanti lungo la catena.trovano avanti lungo la catena.

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StrutturaStruttura

foglietto pieghettatofoglietto pieghettato

Legami a idrogenotra catene

Gru i R che

sporgono sopra esotto il piano

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La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria

Le catene adiacenteLe catene adiacentepossono svilupparsi inpossono svilupparsi indirezione opposta.direzione opposta.

Beta fogliettoanti-parallelo

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La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria

Le catene adiacenteLe catene adiacente

possono svilupparsipossono svilupparsinella stessanella stessadirezione.direzione.

Beta fogliettoparallelo

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La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria La Struttura Secondaria

I gruppi R delle dueI gruppi R delle due

catene si trovano unacatene si trovano unavolta sopra e unavolta sopra e unavolta sotto il piano.volta sotto il piano.

repulsioni.repulsioni.

Quindi la strutturaQuindi la strutturabeta si trova inbeta si trova inproteine conproteine conamminoacidi cheamminoacidi chepresentano R piccoli.presentano R piccoli.

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- Interazioni idrofobiche - Legami ionici (ponti salini)

- Legami idrogeno checoinvolgono le catene lateralidegli aa e/o dei gruppi CO e

STRUTTURE SECONDARIE

NH dei legami peptidici nonimpegnati nella stabilizzazionedella struttura secondaria

- Forze attrattive e repulsive di Van der Waals

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La cisteina pu formare ponti disolfuro

Ponte disolfuroPonte disolfuro

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riduzione piega ossidazione

La Biochimica dalparrucchiere: la permanente

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M l l i d l

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Molte malattie sono dovute aldifettoso ripiegamento di unaproteina

Alcune patologie derivano da proteine che non sono in grado diraggiungere la loro struttura funzionale e che tendono a formare grossiaggregati (fibrille o forme amiloidi): Alzheimer, Parkinson, encefalopatia

In altri casi mutazioni puntiformi generano proteine che non raggiungonola loro locazione finale o che non sono pi in grado di svolgere la lorofunzione perch incapaci di legare i loro substrati.

Fibrosi cistica: difetto nella proteina transmembrana che agisce come uncanale degli ioni cloro nelle cellule epiteliali (CFTR: 1480 amminoacidi).La mutazione pi comune la delezione di un amminoacido (Phe 508) e

la proteina mutata non si avvolge correttamente.

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Classificazione delle proteine in base ai livelli strutturali

PROTEINE FIBROSE Costituite in gran parte da un unico tipo di struttura secondaria

Hanno catene polipeptidiche disposte in lunghi fasci o in foglietti

Determinano la resistenza, la forma e la protezione esterna dellecellule nei vertebrati

Insolubili in acqua: presenza di molti amminoacidi idrofobici siaallinterno che allesterno della proteina

PROTEINE GLOBULARI

Contengono pi tipi di struttura secondaria

Hanno catene polipeptidiche ripiegate per assumere una formaglobulare o sferica

La maggior parte degli enzimi e delle proteine regolatrici sonoglobulari

Pi solubili in acqua: presentano un interno idrofobo e una superficieidrofila