Biochima 1 e Biochimica 2

P+L⇌PL

●​ []

Ka= il rapporto tra proteina legata con il ligando e proteina

●​ ​

[][]

libera è direttamente proporzionale al ligando

[] []

θ(saturazione)= = =

●​ ​

1

[]+[] []+

1 =Kd costante di dissociazione: misura di affinità di una proteina con un

●​

ligando(più bassa è maggiore è l'affinità)(grafico come un iperbole)→non si

raggiunge mai il massimo di saturazione

Valori bassi di Kd indicano un’alta affinità

○​ Valori alti di Kd indicano una bassa affinità

○​

Se il ligando è un gas al posto delle concentrazioni si parla di pressioni

●​

Qual'è il vantaggio di avere proteine polimeri piuttosto che monomeri?

Una curva di saturazione sigmoidale è tipica di un legame cooperativo,

con una transizione mediata dal legame del ligando. L'emoglobina esiste in 2 stati:

La prima molecola di O2 che interagisce si lega debolmente, ma

●​ induce una modifica conformazionale che viene trasmessa alle 12

subunità adiacenti, rendendo più facile il legame con le molecole di O2 successive

Alta affinità(Rilassato)(ossiemoglobina)

Alcuni legami vanno persi dopo l'interazione con l’O2

●​ Con O2→Quando l’ossigeno si lega c’è un riarrangiamento degli elettroni del Fe2+ , che diventa «più piccolo» e può

●​ così spostarsi nel piano della porfirina

l legame di O2 sposta in alto l’atomo di Fe2+ e quindi la His prossimale, modificando la

●​ conformazione dell’elica F e poi dell’intera molecola (transizione

T-R): anche gli atomi di Fe2+ delle altre subunità si spostano,

aumentando l’affinità della molecola per O2

Bassa affinità(Teso)(deossiemoglobina)

Numero superiore di legami ionici e ad H che mantengono la

●​ conformazione intrappolata

Senza O2→l’atomo di Fe2+ è trattenuto sotto il piano dell’eme dalla HisF8

●​ prossimale

La transizione T-R

Variazione conformazionale in cui i protomeri ab scivolano e

●​ ruotano reciprocamente

La tasca centrale si riduce e diverse coppie ioniche si

●​ riorganizzano

Le 2 subunità b si avvicinano

●​ Il legame di O2 modifica le interazioni a2b1 e a1b2, ma

●​ non quelle a1b1 e a2b2

Il legame dell’ossigeno modifica lo stato elettronico

●​ dell’eme accorciando i legami Fe-Nporfirina. Il Fe si

sposta verso il piano dell’eme trascinando la HisF8

verso di sé. Per evitare la “collisione” l’intera elica F si

sposta lateralmente→L’Hb cambia conformazione

durante il funzionamento

IUP: proteine intrinsecamente non strutturate

Non possiedono proprietà strutturali uniformi

◆​ Non possiedono una struttura ripiegata

◆​ Hanno una conformazione estesa ed elevata flessibilità intramolecolare

◆​ Tipica combinazione di aa che conferisce una carica netta e bassa idrofobicità

◆​ La percentuale delle proteine che contengono lunghe regioni disordinate aumentate nel corso

◆​ dell'evoluzione→Possono legare più ligandi adattando la loro struttura(consentono un'interazione più

estesa con altre proteine)

Legami

Legame peptidico

Unisce 2 amminoacidi consecutivi

●​ Condensazione→viene liberata H2O

●​ Tranne i gruppi amminico e carbossilico alle estremità, tutti gli altri sono occupati

●​ nel legame peptidico→le proprietà della proteina dipendono solo dalle catene

laterali

Forte grazie alla formula di risonanza→il legame singolo si comporta

●​ da legame doppio

Angoli di legame di 120°

○​ Lunghezza di legame intermedia tra singolo e doppio→non c'è rotazione tra

○​ C(OOH)-N

6 atomi sono complanari

○​ libera rotazione tra N-Ca e C-Ca→ingombro sterico delle catene laterali

○​ Rotazione degli angoli diedri(ψ Ca-C)(ɸ Ca-N)​

■​ I valori stericamente permessi si possono determinare calcolando

●​ le distanze fra gli atomi di un tri-peptide in corrispondenza di tutti i valori per l'unità peptidica

centrale

Le conformazioni stericamente proibite sono quelle per cui la distanza interatomica di un'interazione

●​ non covalente è inferiore alla corrispondente somma dei raggi di Van der Waals

Diagramma di Ramachandran: più è scuro il blu meno ingombro sterico è presente e maggiormente

●​ sono permesse le rotazioni(simmetria data dal fatto che usiamo solamente isomeri L)(glicina e prolina

però non rientrano nel grafico)

Il blu scuro rappresenta il foglietto b, il blu chiaro a-elica(a destra levogira, a sinistra destrogira)

●​

Sequenza di piani

■​

Ponte di-solfuro

Unisce 2 amminoacidi non consecutivi

●​ Tra cisteine(amminoacidi con zolfo)

●​

Coefficiente di Hill 13

L'equazione di Hill descrive il legame all'emoglobina di n molecole di O2 con

un’equazione: assumendo che l’emoglobina leghi n molecole di O2 in una sola volta

2

θ Kd=p50

●​ ​

=

1−θ θ

log(

●​ ) = (2) − (50)

1−θ

n è il coefficiente di Hill(pendenza)

●​

Cooperatività: può essere spiegata con 2 modelli diversi, ma nessuno dei 2 modelli

è in grado di descrivere da solo il modello dell'emoglobina: probabilmente dipende

da una combinazione dei 2(il modello simmetrico può essere considerato un caso

limite del modello sequenziale)

Modello sequenziale

Il legame di un ligando induce una modificazione conformazionale nella

●​ subunità che lo ha legato→Aumento o diminuzione dell'affinità di legame e delle

altre subunità adiacenti

Nel corso della transizione dallo stato T a R possono formarsi conformazioni intermedie in cui

●​ alcune subunità sono nello stato T e altre nello stato R→Assenza di simmetria

Modello simmetrico/concentrato

Nelle transizioni allosteriche viene conservata la

●​ simmetria tra le subunità

Non ci sono molecole ibride RT

●​ Il legame di ciascun ligando aumenta la probabilità che

●​ tutte le subunità siano nella forma R

Nessuno dei 2 modelli è in grado di descrivere da solo il modello

dell'emoglobina: probabilmente dipende da una combinazione dei 2

Proteine allosteriche

Il legame di un ligando ad un sito modifica le proprietà di legame di

altri siti per un altro ligando. Gli effetti allosterici richiedono:

Interazioni tra le subunità(proteine a struttura quaternaria)

●​ Cambiamento conformazionale

●​

L'emoglobina è una proteina allosterica in grado cioè di rispondere a fattori citosolici che, riflettendo attraverso la loro

[] le esigenze delle cellule, modificano l'affinità dell'emoglobina per l'O2(si legano ad un sito diverso da quello dell'O2, ma

il cambiamento funzionale avviene in quello per l'O2):

Protoni(H+)(pH)

Nella forma deossigenata si creano dei ponti salini tra residui che servono a stabilizzare la molecola

●​ Nella transizione T→R molti di questi legami

●​ vengono rotti poiché si abbassa la pKa di alcuni di

questi residui, ciò porta alla loro deprotonazione

Nella forma T(senza O2) è favorita

●​ l'associazione con i protoni, nella R(con

O2) la loro dissociazione

L'emoglobina T deossigenata è un acido debole a

●​ pH cellulare→tende ad associarsi ai protoni

L'emoglobina R è un acido forte a pH

●​ cellulare→tende a dissociare i protoni(0,6 protoni

ogni O2 legato)(Effetto Bohr)

La modifica conformazionale dell'emoglobina(Hb) in seguito al legame con l'ossigeno modifica i valori di pKa

○​ riducendoli

H+ e CO2 stimolano il rilascio di O2

○​ CO2+H2O⇔(enzima anidrasi carbonica)H2CO3⇔H++HCO3-​ per questo anche la CO2 stimola il

■​ rilascio di O2

All'aumentare del pH(e quindi di CO2 e H+) aumenta l'affinità dell'Hb con l'O2

○​ Nei polmoni l'aumento della pO2 causa il rilascio di CO2 e H+ dall'Hb

○​

2,3-Difosfoglicerato(2,3-Bpg)

Presente negli eritrociti in concentrazione 4-5mM questo perché gli eritrociti contengono l'enzima in grado di

●​ generarlo dall'1,3-Fosfoglicerato

Riduce l'affinità dell'Hb per l'O2 legandosi allo stato T dell'Hb stabilizzazione la forma: Il 2,3-Bpg si

●​ dispone al centro della cavità tra le 2 subunità b nella forma T(nella forma R lo spazio tra le 2 subunità viene

notevolmente ridotto)

Il 2,3-Bpg serve a regolare la pressione di O2 ad altitudini differenti: all'aumento di 2,3-Bpg aumenta il rilascio di O2,

●​ quindi aumenta la pO2 nei polmoni(che ad alte altitudini diminuisce)

Il 2,3-Bpg ha un ruolo essenziale nella regolazione del legame dell'ossigeno all'emoglobina durante lo

●​ sviluppo fetale, questo perchè l'emoglobina fetale ha un'affinità con l'O2 maggiore(lo scambio avviene alle

periferiche) 14

Le 2 subunità b sono sostituite dalle subunità y(gamma)(iniziano a sparire gradualmente verso la fine della

○​ gravidanza)

La differenza principale è che in posizione 143 non c'è l'His, ma la Ser→Legame meno stabile con il bpg (che di

○​ solito si lega in mezzo alle subunità b alle His)

CO2

1.​ Trasporto diretto

Sciolto come gas

●​ 5%

●​

2.​ Trasporto indiretto

Ione bicarbonato

●​ 85%

●​

3.​ Trasporto mediato dall'Hb

Carbaminoemoglobina

●​ 10%

●​ Legame della CO2 con l'N-terminale

●​ La carica negativa del carbammato promuove la formazione di legami elettrostatici e pertanto stabilizza la forma

●​ T e favorisce il rilascio di O2

Questa reazione produce H+→contribuisce all'effetto Bohr

●​

Temperatura: L'affinità dell'ossigeno diminuisce all'aumentare della temperatura

8. Enzimi

Sono tutti biocatalizzatori di natura proteica

●​ Un enzima catalizza la trasformazione di un Substrato in un Prodotto

●​

Come i catalizzatori chimici:

Aumentano la velocità di una reazione

●​ Non alterano la Keq della reazione

●​ Rimangono inalterati alla fine della reazione

●​

Diversamente dai catalizzatori chimici:

Maggiore efficienz