Biochimica - parte I

ESEMPIO

1.​ cristallino gamma: 2 domini topologicamente identici, ciascun dominio

costituito da 2 subdomini identici: foglietti beta antiparalleli a 4 filamenti,

gene composto da 4 esoni ciascuno codificante un foglietto beta.

Struttura quaternaria

●​

In alcuni casi dopo che le proteine hanno assunto una struttura globulare, vanno ad

interagire con altre proteine, quando le proteine si uniscono tra di loro diciamo che la

proteina è formata da più subunità polipeptidiche, perché si leghino sono necessarie delle

superfici complementari per una lunga regione, questi gruppi sono le catene laterali.

Grande stupore per queste strutture che seguono le regole geometriche (si uniscono con

simmetria nello spazio).

Termodinamica del processo del folding: perché la proteina si organizza nella

struttura terziaria e quaternaria?

-​ Confronto tra proteina che esce dal ribosoma (catena polipeptidica[struttura

primaria]) e proteina tridimensionale.

-​ Andiamo a vedere i ∆H, lo stadio foldato ha ∆H (negativo a favore del processo) e ∆S

(positiva, entropia è a sfavore del sistema [situazione altamente ordinata]) effetto

idrofobico (se consideriamo l’acqua abbiamo un vantaggio nell’entropia che

diminuisce quando i gruppi idrofobici vengono esposti [tutti i siti idrofobici tutti

all’interno e gli idrofilici all’esterno] quindi favorita la formazione delle strutture

quaternarie)

Paradosso di Levinthal:

-​ Valutazione del folding dal punto di vista temporale, per raggiungere la

struttura quaternaria devono trovare la conformazione giusta, la trovano subito

oppure devono fare una serie di prove per riuscire a trovare un valore accettabile? (se

ogni amminoacido provasse tutte le 3 conformazioni ci vorrebbero milioni di anni).

Levinthal dimostrò che la proteina segue degli step fissi come l'acquisizione delle

strutture secondarie e poi la spinta delle interazioni idrofobiche (tutto ciò permette

una migliore efficienza).

Struttura del lisozima: è dettata unicamente dagli amminoacidi oppure servono altre

proteine che la aiutano a creare la struttura?

-​ Denaturare una proteina (distruggere la sua struttura terziaria e secondaria

[distruggere i suoi legami deboli] grazie all’aiuto di gruppi ionizzabili [COOH;

attraverso un cambio di Ph attraverso l’aggiunta di sali]), per rompere i legami

;

idrofobici utilizzo un detergente o aumentare la temperatura.

1.​ Denaturazione delle Rnasi e del lisozima (enzima) può svolgere la sua funzione solo

se la sua forma è corretta (quindi no attività enzimatica).

2.​ Ha tolto gli agenti denaturanti, se la proteina ha in se l’informazione necessaria per

ottenere la sua forma tridimensionale, questa doveva riformare la struttura terziaria e

riacquistare la forma. Questo dimostra che le proteine da sole eseguono il processo di

ripiegamento

3.​ Studi successivi hanno dimostrato che nell’ambiente cellulare questo non è sempre

vero, c’è un macchinario del folding per via della mole di proteine estremamente

concentrate. Infatti quando la proteina esce dal ribosoma ha delle regioni idrofobiche

esposte (queste per evitare il contatto con l’acqua si vanno a legare in maniera

specifica con altre regioni idrofobiche di altre proteine) questo però impedisce alla

proteina di raggiungere il suo folding corretto (queste interazioni non corrette devono

essere rotte).

-​ Fattori che nella cellula possono disturbare il corretto folding sono: presenza di una

quantità elevata di macromolecole, mancata sintesi contemporanea di tutti i domini

della proteina, l’ esposizione di regioni idrofobiche che facilitano delle interazioni non

corrette, oppure può capitare che una proteina ancora legata al ribosoma che

presenta delle regioni idrofobiche venga legata da altre proteine in maniera scorretta.

Per evitare tutto questo sono presenti delle proteine che proteggono la proteina fino a

quando questa non ha completato la traduzione, fino al folding corretto.

Queste proteine sono i “Chaperon molecolari" che fanno da schermo per evitare

l’attaccamento di altre proteine random sui propri gruppi idrofobici (non aiutano la proteina

nel folding).

Il macchinario del folding è composto da due classi di proteine:

1.​ Le foldasi :enzimi che intervengono nel processo del folding:

1. Disolfuro isomerasi [enzima che interviene nella formazione dei ponti

disolfuro, presente all’interno del RE per questo i ponti disolfuro si formano

unicamente in questa regione cellulare o nel periplasma dei batteri] in un

ambiente ossidante spontaneamente si formano i ponti disolfuro (le cisteine dallo

stato ridotto passano allo stato ossidato e formano il ponte) però nelle proteine

possono essere presenti più ponti per questo c’è la necessità di un sistema che

garantisca la giusta formazione di questi legami sulle cisteine corrette.

2. Peptidil prolil isomerasi legami geometrici tutti trans ad eccezione della

prolina (sia trans-cis) si formano piu o meno con la stessa probabilità da ingobro

sterico in entrambi i casi, intervento di un enzima che converte tutti ilegami peptidici

che coivolgono la prolina da cis a trans, in modo che tutti i legami della proteina

siano tutti trans.

2.​ Chaperon molecolari: proteine che proteggono la proteina quando ancora non è

foldata, legano le regioni idrofobiche di tutte le proteine, hanno una struttura simile a

quella di una conchiglia, prendono la proteina e quando si apre la rilascia, le valve

sono chiuse per un tempo preciso (questo è dovuta alla loro capacità di idrolizzare

ATP)

17/03 Lipidi (Miele)

-​ Riserva energetica

-​ Sostanze anfipatiche

-​ Vitamine

-​ Costituenti di membrane

-​ Segnali di trasduzione del segnale, ormoni steroidei, prostaglandine

Lipide = strutturalmente non hanno una struttura chimica comune, viene contraddistinto

per la presenza del carattere anfipatico (sia idrofilico che idrofobico), mentre la struttura

chimica è diversificata

Acidi grassi = lipide più piccola, unità funzionale, testa polare (sia legame idrogeno che

elettrostatici [idrofila]), coda idrofobica (H legato al C non può formare un legame perché

non elettronegativo), n° pari di atomi di carbonio con struttura non ramificata.

Nomenclatura: es. 18:1c∆9

-​ 18 (numero di carboni presenti):1 (numero dei doppi legami presenti) c (tipo di

configurazione geometrica) ∆9 (carbonio dal quale parte il doppio legame).

Nelle cellule l’acido grasso non è mai da solo e si distinguono in:

1.​ saturi: (legami semplici, hanno un alto punto di fusione [interazioni più forti

rispetto agli insaturi, che sono idrofobiche])

2.​ insaturi: (doppi legami, impone la creazione di un gomito, quando si vanno a

mettere l’uno vicino all’altra le code non di vanno a sistemare l’una vicina all’altra

non garantendo la formazione di tutti i legami idrofobici possibili (questo comporta

una bassa temperatura di fusione)

Grassi o trigliceridi: (negli adipociti [riserva]): impalcatura di glicerolo a cui sono

esterificati tre acidi grassi, presenta una testa polare e tre code idrofobiche.

-​ Immagine adipociti, deposizione dei grassi in strutture compatte per evitare il

contatto delle code con l’ambiente acquoso

Cere: (piume, foglie etc..) è un alcol esterificato con un acido grasso, idrorepellenti,

strutturale, energetico.

Lipidi di membrana:

1.​ Fosfolipidi:

-​ Fosfogliceridi: impalcatura di glicerolo, sul C1 e C2 sono esterificati 2 acidi

grassi, sul C3 un fosfato e un alcol.

-​ Sfingolipidi: utilizzano impalcatura di sfingosina, presenta una catena

idrocarburica dove viene esterificato un solo acido grasso e sul C1 può essere

presente un gruppo fosfato e un alcol o uno zucchero

2.​ Glicolipidi:

-​ Sfingolipidi: come nei fosfolipidi solo che presentano lo zucchero sul C3

3.​ Colesterolo:

-​ Costituito da 4 anelli 3 a 6 termini e uno a 5 da questo parte una lunga coda

idrocarburica (tutto idrofobico), presenza di un gruppo OH che rende la

molecola anfipatica (struttura grande rigida e importante nella cellula)

-​ La forma è uguale per tutte le molecole, da testa polare e due code idrofobiche ad

eccezione del colesterolo.

-​ Formazione delle micelle, quando immersi in acqua, disposizione delle teste

all’esterno e le code all’interno (struttura che si deposita a meno che non usiamo

energie per distaccare le code) se mettiamo in acqua un lipide con una testa polare e

due code idrofobiche si forma spontaneamente il doppio strato lipidico (struttura e

non funzione) separare il contenuto della cellula dall’ambiente esterno, l’unico

materiale in grado di evitare il passaggio dell’acqua, nella membrana sono immerse

proteine per il passaggio mediato di sostanze (abbiamo bisogno che le proteine

debbano potersi scambiare segnalazioni, membrana semi-fluida).

-​ La “fluidità” della membrana dipenderà dalla temperatura (transizione da stato

solido e liquido) e temperatura di fusione (dalla quantità di colesterolo [inibisce lo

stato solido perché si interpone nelle code di acidi grassi impedendo la formazione di

tutti i legami possibili e non permette nemmeno lo stato liquido perché questo va ad

ostacolare il libero movimento delle code], il passaggio di stato è più graduale, e

lunghezza e grado di saturazione degli acidi grassi)

-​ Permeabilità: riguarda tutte le sostanze idrofobiche

-​ Movimenti:

1.​ Flessibilità

2.​ Diffusione trasversale o flip-flop:

3.​ Diffusione laterale:

Es. fusione cellula umana e di topo, grazie al fatto che i lipidi di membrana hanno una

struttura semi-solida movimento e mescolamento delle proteine.

Asimmetria delle membrane: non libero spostamento di lipidi tra il foglietto interno ed

esterno, modello a mosaico fluido con proteine di membrana che mediano il trasporto di

sostanze e trasduzione del segnale, alcune nella funzione dei mitocondri sono molto

importanti.

Proteine di membrana:

1.​ Integrali di membrana: presentano dei domini di interazione con la membrana, le

catene laterali che sporgono ovviamente devono essere idrofobiche

2.​ Periferiche di membrana: non prendere direttamente contatto con i lipidi, ma sta

sulla membrana grazie alle interazioni che riesce a formare con una proteina

integrale di membrana (struttura quaternaria)

Classificazione:

-​ In base al numero di alfa eliche transmembrana, tutti aa idrofobici ma di numero

fisso =20

Modifiche post-traduttive:

1.​ Palmitoilazione: proteina che viene palmitolata (palmitolo è un acido grasso) su

una cisteina a cui viene aggiunto un acido grasso consente di poter localizzare la

proteina sulla membrana, perché l’acido grasso