Riassunto esame Biochimica, Prof. Torti Mauro, libro consigliato I Principi di Biochimica di Lehninger, David L. Nelson e Michael M. Cox

Caratteristiche degli aminoacidi

Aprimo ha un pK di 9,4. All'aumentare del pH prevarrà la forma ionizzata del gruppo carbossilico, e la stessa cosa si può dire anche del gruppo amminico: pH bassi favoriranno la sua protonazione. Grazie a questa caratteristica, si possono definire gli aminoacidi come zwitterioni (a pH fisiologico) poiché presentano una carica positiva e una negativa che si equivalgono. L'α-carbonio è un carbonio chiralico, poiché lega sempre quattro sostituenti diversi. Quando è presente un centro chiralico, allora esistono due forme della stessa molecola, ma disposte in modo che non possano essere sovrapponibili l'una con l'altra. Queste molecole sono definite enantiomeri. Vengono distinti con la lettera L e con la lettera D. Tutti gli aminoacidi che costituiscono le proteine appartengono alla serie L.

NB: vanno ricordati sia i nomi che le formule di struttura di tutti i 20 amminoacidi. Non sono da ricordare tutte le informazioni contenute in

(Ile)3presentano la caratteristica di avere una catena lateralealifatica, ma ramificata. La prolina (Pro) presenta una catenalaterale a tre atomi di carbonio, ma con una caratteristica chela rende unica: il terzo atomo di carbonio ciclizza e vienelegato al gruppo amminico. La metionina (Met) presenta3invece la caratteristica di avere nella catena laterale un atomo di zolfo.La fenilalanina (Phe) presenta un gruppo benzene legato al CH . La2tirosina (Tyr) è identica alla fenilalanina, se non per il fatto chepresenta un gruppo idrossile legato al gruppo aromatico. Il triptofanopresenta una struttura un po' più complessa.(Trp) Questi aminoacidi,e in particolar modo il triptofano, presentano una caratteristicaparticolare: assorbono la luce con un picco di assorbimento a 280nm.La capacità di questi aminoacidi di assorbire la luce a questad'ondalunghezza è importante perché è stata ampiamente utilizzataattraverso tecniche di spettrofotometria,

per calcolare la quantità di una proteina in soluzione. La lisina (Lys) e l'arginina (Arg) sono cariche positivamente poiché presentano un gruppo amminico nella catena laterale. I gruppi amminici sulle catene laterali presentano un pK molto elevato. Ciò conferisce una carica positiva netta all'aminoacido. L'istidina (His) è un aminoacido estremamente importante e particolare. L'azoto che non presenta il doppio legame può essere protonato. Non a caso, il pK della catena laterale dell'istidina è pari a 6 (dunque molto più basso rispetto agli altri). Questa caratteristica peculiare rende l'istidina un aminoacido molto versatile. Infine, l'istidina è un precursore della biosintesi dell'istamina, un agente infiammatorio vitale nelle risposte immunitarie. L'istidina è stata isolata per la prima volta dal fisico tedesco Albercht Kossel e Sven Hedin nel 1896. L'acido aspartico è un

amminoacido non essenziale, la cui catenalaterale è polare. È una molecola chirale e viene indicatacomunemente con le sigle D o Asp. L'acido glutammico è unIl prefisso "Glut-"amminoacido polare ed è una molecola chirale.indica la presenza di cinque atomi di carbonio. L'enantiomero L è unodei 20 amminoacidi ordinari, il suo gruppo laterale reca un carbossile,che gli conferisce il comportamento acido da cui prende il nome.Negli esseri umani non è un amminoacido essenziale. Oltre al suoruolo di costituente delle proteine, nel sistema nervoso è anche unneurotrasmettitore eccitatorio e un precursore dell'acido γ-amminobutirrico (GABA).La polarità della serina (Ser) e della treonina (Thr) è data dallapresenza di un gruppo ossidrile sulla catena laterale. Gli aminoacidiche presentano un gruppo ossidrile sulla catena laterale sono solotre. La cisteina (Cys) è un aminoacido importante

Poiché contiene uno zolfo nella catena laterale. In questo caso è però un gruppo solfidrilico libero. Il gruppo -SH della cisteina è molto interessante poiché questo aminoacido può facilmente ossidarsi spontaneamente.

Due cisteine a seguito dell'ossidazione possono legarsi mediante il gruppo zolfo attraverso un legame covalente. Questo legame particolare prende il nome di ponte disolfuro. Questa proprietà della cisteina è anche mantenuta quando la cisteina è presente all'interno delle proteine, e ciò influenza la struttura tridimensionale delle proteine stesse.

L'asparagina (Asn) e la glutammina (Gln) rappresentano la forma amminata dell'aspartato e del glutammato. Nelle proteine, a volte, possono essere presenti aminoacidi diversi rispetto ai 20 standard. Questi aminoacidi, però, derivano da modificazioni post-traduzionali degli aminoacidi appena descritti (es: idrossiprolina).

2.1 GLI AMINOACIDI SI LEGANO A FORMARE PEPTIDII

Il legame che si forma tra gli aminoacidi per formare una proteina si chiama legame peptidico ed è una forma un po' particolare di legame amidico che si forma tra il gruppo carbossilico di un aminoacido e il gruppo amminico di un altro aminoacido. Il legame peptidico si forma per perdita di una molecola di acqua e il carbonio carbonilico viene legato al carbonio amminico di un altro aminoacido. Si forma dunque un legame C=O-N-H. Il gruppo C=O e il gruppo N-H sono sempre in posizione trans. Questa caratteristica è importante: questo legame peptidico si posiziona in posizione trans e non in cis perché in posizione trans, le catene laterali dei due aminoacidi sono in due posizioni opposte. Se il legame peptidico fosse in configurazione cis, i gruppi R sarebbero ravvicinati e ciò andrebbe a creare un ingombro sterico. Pertanto, la configurazione trans è utile per ridurre al minimo le

Interazioni isteriche tra i gruppi R. Inoltre, un'ulteriore implicazione molto importante è il fatto che l'ossigeno carbonilico possiede una parziale carica negativa e l'azoto amidico una parziale carica positiva, generando un piccolo dipolo elettrico. Proprio grazie alla configurazione in trans, il legame peptidico presenta solo una parziale caratteristica di doppio legame. Inoltre, il legame peptidico è un po' più corto rispetto ad un normale legame amidico. I doppi legami sono rigidi e non vi è possibilità di rotazione. Di conseguenza, anche il legame peptidico diviene un legame rigido attorno al quale non vi è attrazione. Pertanto, il legame peptidico definisce un piano.

Gli aminoacidi, quando sono all'interno di una catena polipeptidica, vengono definiti residui amminoacidici. Ciò dipende dal fatto che, rispetto ad un aminoacido libero, gli amminoacidi costituenti una catena polipeptidica hanno perso una molecola di acqua.

In un qualsiasi polipeptide, tutti i residui amminoacidici avranno il gruppo amminico e il gruppo carbossilico coinvolti in legami polipeptidici, fatta eccezione per i residui alle due estremità. Le due estremità vengono indicate con il termine di porzione ammino-terminale e porzione carbossi-terminale. La sequenza amminoacidica è sempre letta a partire dalla porzione amino-terminale.

LEZIONE 3 STRUTTURA DELLE PROTEINE (PARTE I)

Approfondimento: il punto isoelettrico di un aminoacido rappresenta il valore del pH per il quale l'aminoacido stesso presenta una carica netta pari a zero. Infatti, nonostante gli aminoacidi siano degli zwitterioni, le cariche elettriche non sono mai perfettamente bilanciate. Il pH esatto nel quale tutto il gruppo carbossilico è ionizzato e tutto il gruppo amminico è protonato è il pH in cui la carica dell'aminoacido è veramente pari a zero, e quel pH rappresenta il punto isoelettrico. Il punto

isoelettrico è sostanzialmente la media aritmetica del pK dei due gruppi.

Quando un polipeptide viene sintetizzato, tende a ripiegarsi su sé stesso, instaurando una serie di interazioni intramolecolari per assumere una struttura tridimensionale, fondamentale affinché quella proteina acquisisca la sua funzione biologica specifica. La struttura di una proteina viene tendenzialmente descritta prendendo in considerazione quattro livelli di organizzazione strutturale. La (1) struttura primaria descrive la sequenza di aminoacidi legati insieme in un polipeptide. Pertanto, non descrive la composizione (numero e tipologia) in aminoacidi della proteina. L'informazione della struttura primaria è importantissima poiché riflette direttamente l'informazione genetica (sequenza di basi) contenuta a livello del gene che codifica per quella determinata proteina. Analizzando proteine che svolgono la medesima funzione in specie diverse, anche filogeneticamente lontane tra loro,