Biochimica I - corso completo

UDP.La N-glicosilazione

La N-glicosilazione si può separare in varie fasi:

1. Due residui di N-acetilglucosammina (NAG) si legano al dolicolo-P all'esterno del reticolo endoplasmatico.
2. Cinque residui di mannosio si legano alla catena formata dando origine a ramificazioni.
3. Il dolicolo viene traslocato all'interno del reticolo.
4. Vengono legati altri quattro singoli residui di mannosio da altro dolicolo-P.
5. Vengono legati tre singoli residui di glucosio da altro dolicolo-P.
6. La catena formata viene trasferita su un polipeptide in presenza della sequenza N-X-S/T.
7. Il dolicolo-P viene traslocato nuovamente all'esterno del reticolo di nuovo disponibile per la glicosilazione.

1.8. Glicoproteine

A partire da una glicosilazione comune che presenta N-acetilglucosammina e mannosio vengono aggiunti altri residui glicidici differenziando le varie glicoproteine, che possono fungere da recettori o semplicemente avere una funzione migliorata con alcuni tipi di glicosilazione.

1.9.

Proteoglicani

I proteoglicani costituiscono principalmente la matrice extracellulare in quanto a partire da una proteina core partono varie diramazioni glicosilate, che li rendono molto più idrofili rispetto alle glicoproteine e più adatti all'esterno della cellula. Essi sono molto utili durante gli scambi e le connessioni tra cellule e nell'adesione intercellulare.

Lipidi

I lipidi sono sostanze apolari che svolgono ruoli strutturali e di riserva energetica all'interno delle cellule. In alcuni casi essi svolgono anche funzione isolante e di trasmissione.

Le molecole base che costituiscono i lipidi sono dette precursori lipidici e sono acidi grassi, glicerolo ecc.

I lipidi più semplici sono formati da legami esterici e sono suddivisi in grassi e cere a seconda delle molecole che formano questi legami.

Lipidi più complessi presentano anche altre molecole legate ad essi oltre al legame esterico tra acido grasso e alcol e possono essere fosfolipidi,

glicolipidi ecc.

2.1. Acidi grassi

Gli acidi grassi sono acidi carbossilici a lunga catena, si dicono saturi se non presentano doppi legami e si dicono insaturi se presentano doppi legami.

I principali acidi grassi saturi sono: acido laurico (C12), miristico (C14), palmitico (C16), stearico (C18) e arachidico (C20).

I principali acidi grassi insaturi sono: acido oleico (C18 ω-9), linoleico (C18 ω-6), linolenico (C18 ω-3) e arachidonico (C20 ω-6).

2.2. Trigliceridi

Sono la principale forma di riserva degli acidi grassi e sono composti da tre acidi grassi esterificati con una molecola di glicerolo.

2.3. Fosfogliceridi

Sono i principali costituenti delle membrane biologiche. Sono composti da due acidi grassi, esterificati con un glicerolo, che fungono da code apolari, e da una testa polare formata da un fosfato legato al glicerolo e a un residuo polare aggiuntivo.

I fosfogliceridi danno origine ad altre molecole, ad esempio in alcune piante non è presente il gruppo fosfato, al...

suo posto si hanno due residui di galattosio che conferiscono comunque una certa polarità. Oppure tramite l'azione delle fosfolipasi possono essere rimossi uno o più acidi grassi originando molecole con altre funzioni. Le membrane costituite dai fosfolipidi sono spesso formate da un doppio strato con le teste polari rivolte all'esterno e le code apolari rivolte verso l'interno. 2.4. Sfingolipidi Gli sfingolipidi presentano un residuo di sfingosina legato ad un solo acido grasso e ad un residuo polare, poiché la lunga catena alifatica della sfingosina funge da seconda coda apolare. Esistono vari tipi di sfingolipidi, i principali sono: - Sfingomieline, che costituiscono la guaina mielinica dei nervi - Cerebrosidi e globosidi, che costituiscono la membrana cellulare in molti tessuti - Gangliosidi, che hanno funzione di recettori e antigeni di superficie Se gli sfingolipidi contengono dei residui glicidici come residuo polare si parla di glicosfingolipidi e alcuni.

di essi determinano i gruppi sanguigni, in quanto gli antigeni A e B presentano residui glicidici non presenti sull'antigene 0. Si può non avere ricambio di sfingolipidi a causa di deficit genetici legati alla produzione di enzimi che hanno questo compito. Se avviene ciò si ha un accumulo di sfingolipidi che porta a patologie con danni soprattutto a carico del sistema nervoso centrale.

2.5. Steroidi - Colesterolo

Gli steroidi sono composti da una struttura apolare ciclica e rigida detta ciclopentanoperidrofenantrene. Il più conosciuto nel mondo animale è il colesterolo.

Il colesterolo svolge funzione strutturale ed è un precursore di altre molecole biologiche importanti, come le vitamine.

Per quanto riguarda la funzione strutturale, costituisce circa il 25% dei lipidi presenti nelle membrane cellulari e regola la fluidità della membrana stessa.

Come precursore invece grazie ai raggi UV forma il colecalciferolo (vitamina D3), è il precursore di

Molti ormoni steroidei e degli acidi biliari.

L'acido arachidonico è un precursore delle prostaglandine che svolgono funzioni biologiche come l'omeostasi e la mediazione dell'infiammazione. La reazione di conversione a prostaglandine è mediata dalle ciclossigenasi (COX) che possono essere inibite da FANS specifici o generici.

Gli amminoacidi sono i monomeri delle proteine e presentano tre gruppi funzionali caratteristici: un gruppo amminico, un gruppo carbossilico e una catena laterale R che cambia per ogni amminoacido. Quelli che costituiscono le proteine sono 20 e sono tutti α-amminoacidi della serie L, ovvero in proiezione di Fischer il gruppo amminico è posizionato a sinistra. Tutti gli amminoacidi sono chirali tranne uno, la glicina (Gly) che presenta come catena laterale un idrogeno e quindi il carbonio alfa (Cα) non è un centro stereogenico.

Data la presenza di un gruppo basico (amminico) e di un

gruppo acido(carbossilico) gli amminoacidi possono avere comportamenti sia basici che acidi,portandoli ad avere cariche differenti a vari pH. Se l'amminoacido è in una situazione di carica netta nulla si parla di forma zwitterionica e il pH a cui si ha questa forma è detto punto isoelettrico, che corrisponde alla media tra le pKa del gruppo amminico e del gruppo carbossilico. 3.1. Classificazione degli amminoacidi Gli α-amminoacidi possono essere classificati in base alla natura della loro catena laterale. ● Glicina (Gly), l'unico amminoacido con idrogeno come catena laterale ● Catena apolare alifatica: alanina (Ala), prolina (Pro), valina (Val), leucina (Leu), isoleucina (Ile) e metionina (Met) ● Catena laterale aromatica: fenilalanina (Phe), tirosina (Tyr) e triptofano (Trp) ● Catena polare non ionizzabile: serina (Ser), treonina (Thr), asparagina (Asn), glutammina (Gln) e cisteina (Cis) ● Catena polare ionizzabile acida: acido aspartico o aspartato (Asp) e

acidoglutammico o glutammato (Glu)

Catena polare ionizzabile basica: lisina (Lys), arginina (Arg) e istidina(His)

Esiste un 21esimo amminoacido codificato dal codone UGA in una determinatasequenza, la selenocisteina (Sec). Viene caricato come Ser da un particolaretRNA e viene successivamente trasformato in Sec.

3.3. Struttura primaria delle proteine

Gli amminoacidi si legano tra di loro attraverso unlegame ammidico che prende il nome di legamepeptidico. Il legame peptidico ha parzialicaratteristiche di doppio legame, pertanto è rigido eplanare. Gli amminoacidi che formano un legamepeptidico sono disposti in posizione trans a causadell'ingombro sterico, le uniche eccezioni sono ilegami che presentano l'amminoacido Pro chepresenta ingombro sterico anche in conformazionetrans.

Se due amminoacidi sono legati si parla di dipeptide, con tre amminoaciditripeptide e via dicendo. In ogni peptide si possono distinguere lo scheletrocarbonioso (backbone),

l'estremità amminoterminale (o N-terminale), l'estremità carbossiterminale (o C-terminale) e i residui amminoacidici (catene laterali). Gli amminoacidi che li costituiscono vengono quindi elencati in ordine dall'estremità N-terminale alla C-terminale. La sequenza di amminoacidi che costituiscono una proteina è detta struttura primaria. Grazie alle variazioni nella struttura primaria si è potuti risalire a proteine che appartengono alla stessa famiglia comprendendo dove e quando è avvenuta un'evoluzione.

3.4. Struttura secondaria delle proteine

La struttura secondaria delle proteine è una struttura tridimensionale che dipende dalle rotazioni dei legami tra C e N- e del legame tra Cα e C-, l'angolo di rotazione C-N è detto angolo Φ e l'angolo C-C è detto angolo ψ. I due angoli α assumono valore 0° quando i legami peptidici adiacenti sono sullo stesso piano.

Esistono alcune conformazioni proibite a causa di ingombro sterico e altre permesse, Ramachandran ha studiato queste conformazioni creando appunto il grafico di Ramachandran.

Nel grafico di Ramachandran sono individuabili delle regioni più dense e indichiamo i vari tipi di strutture secondarie presenti, ovvero il foglietto β antiparallelo, il foglietto β parallelo, l'α elica destrogira e alcuni casi particolari di eliche di prolina (contenenti solo prolina).

3.4.1. α-Elica

Uno degli arrangiamenti di struttura secondaria più comuni ed è composto da 4 a 15 AA circa. L'elica è sempre destrorsa e ha un passo di circa 5,4 Å con circa 3,6 residui amminoacidici per giro.

L'α-elica è solitamente schematizzata come un cilindro pieno o come una semplice elica.

La struttura ad α-elica è stabilizzata grazie ai legami a idrogeno tra il gruppo carbossilico di un residuo e il gruppo amminico del quarto residuo.

successivo.Data la necessità di formare un dipolo e legami a idrogeno si trovano spesso nell'α-elica gli amminoacidi Ala, Glu, Leu e Met, mentre non si trovano quasi mai Gly e Pro. 3.4.2. Foglietto β Il foglietto β è composto da 2 o più filamenti β che sono distribuzioni continue di amminoacidi con un passo di circa 7 Å e circa 2 residui per periodo. I filamenti possono associarsi con le estremità N-terminali e C-terminali orientate con lo stesso verso formando un foglietto β parallelo, oppure orientate in verso opposto formando un foglietto β antiparallelo. Se sono presenti più di 2 filamenti si può avere un foglietto misto con presenza di legami a idrogeno sia paralleli che antiparalleli.