1 - Proteine, Struttura proteine fibrose, proteine globulari

Tripsina: idrolizza gli amminoacidi basici sul gruppo Carbossilico (Lisina o

 Arginina).

Chimotripsina: idrolizza gli amminoacidi aromatici sul gruppo

 carbossilico.

Pepsina: idrolizza gli amminoacidi aromatici sul gruppo amminico.

 Bromuro di cianogeno: idrolizza la Metionina sul gruppo Carbossilico.

 Acido performico: idrolizza i ponti disolfuro.

 Dopo il trattamento con

Tripsina si hanno quattro

sequenze di cui non si

conosce l’ordine.

Si tratta con Bromuro di

cianogeno che scinde due

metionine, portando a tre

frammenti.

Si allineano le sequenze in

modo inequivocabile.

Struttura terziaria e quaternaria delle proteine

La struttura terziaria definisce la disposizione nello spazio di tutti gli atomi di una

proteina. Mentre la struttura secondaria si definisce a residui adiacenti quella terziaria

tiene conto di interazioni a lungo raggio. Amminoacidi che si trovano lontani nella

catena polipeptidica possono trovarsi vicini nella struttura avvolta. I segmenti della

catena polipeptidica vengono tenuti nella loro posizione da interazioni deboli e talvolta

covalenti, come i ponti disolfuro. Alcune proteine contengono diverse subunità che

possono essere identiche o meno, la disposizione di queste viene detta struttura

quaternaria.

Le proteine vengono divise in due classi:

Proteine globulari: le catene polipeptidiche sono ripiegate ed assumono forme

 sferiche. Questo tipo di proteine sono complesse in quanto contengono strutture

secondarie diverse e hanno funzioni di enzimi e proteine regolatrici.

Proteine fibrose: le catene polipeptiche sono disposte in fasci o foglietti. Questo

 tipo di proteine sono semplici in quanto contengono una sola struttura

secondaria e la struttura terziaria è molto semplice. Sono le proteine che

determinano la resistenza, e la forma la protezione esterna delle cellule dei

vertebrati.

Proteine fibrose

Le proteine di questo tipo conferiscono una forte resistenza alla struttura di cui fanno

parte. Sono costituite da una struttura semplice ripetuta, sono insolubili in acqua a

causa dell’alta concentrazione di residui idrofobici.

α-Cheratine

Le α-Cheratine compongono i capelli, le unghie ed il corno dei rinoceronti. Sono

composte principalmente da Serina, Glutammina e Cisteina. Maggiore è la percentuale

di Cisteina, che può formare legami disolfuro, maggiore è la durezza. La struttura

secondaria di queste proteine è un α-elica destrorsa, che si avvolge con una seconda

elica formando una struttura detta Coiled Coil sinistrorsa. Questo aumenta la

resistenza del sistema. Le superfici dove le eliche si toccano sono rivestite da

amminoacidi idrofobici, i loro gruppi R si incastrano in modo molto regolare, così da

permettere il massimo avvicinamento. Il Coiled Coil si dispone in

strutture ancora più ordinate,

dette protofilamenti e

protofibrille.

La lunghezza delle catene è

variabile se esposta al calore,

dopo l’esposizione si passa da una

struttura ad α-elica ad una

struttura a foglietto β.

Collageno

Il Collageno è la proteina più abbondante nel corpo umano, compone i tessuti

connettivi, i tendini, la cartilagine e la parte organica delle ossa. La struttura

secondaria è un’elica composta da 3 eliche sinistrorse che si avvolgono, avente

andamento destrorso, compie un giro ogni 3,3 residui. La composizione è

principalmente data dalla Glicina ed Alanina, questo perché all’interno della

struttura vi è uno spazio molto piccolo, adatto ad amminoacidi poco ingombrati

stericamente. Sono presenti dei derivati amminoacidici: l’Idrossiprolina e

l’Idrossilisina, che formano legami Idrogeno rendendo il Collageno molto

resistente. Le catene α all’interno del Collageno sono unite da legami covalenti

crociati, che coinvolgono Lisina, Idrossilisina ed Istidina.

Il Collageno si impacca formando dei filamenti

sfalsati gli uni rispetto agli altri, questi gli

conferiscono un aspetto a bande.

Il Collageno viene prodotto nelle cellule e trasportato nei tendini, il ribosoma legge

l’RNA e fabbrica la proteina, che uscendo dalla cellula viene idrossilata. Nella struttura

vi sono parti non strutturate, posizionate agli estremi dell’α-elica, queste vengono

dette sequenze leader, vi sono Idrossilisina e Idrossiprolina, vengono riconosciute

dalle porte proteiche sulla membrana che ne permettono l’uscita dalla cellula, ed in

seguito vengono rimosse e si forma la tripla elica.

Gruppo EME Costituito da: Protoporfirina 9, ovvero viene da una porfina sostituita

con 4 gruppi metilici, 2 propionili e 2 vinili.

2+

Vi è un atomo di Fe :

4 legami di coordinazione con gli atomi di Azoto dei 4 Pirroli

 presenti

Un legame avviene con l’Imidazolo dell’Istidina 93 (Istidina

 prossimale)

Sito attivo per l’Ossigeno.



Vi è una seconda Istidina, ovvero l’Istidina 64, ma questa è troppo

lontana dal Ferro.

Mioglobina: proteina muscolare che funge da deposito di Ossigeno, è costituita da

una catena di 152 amminoacidi ed un singolo gruppo EME. E’composta da 8 segmenti

di α-eliche interrotti da ripiegamenti. L’α-elica più lunga conta 23 residui

amminoacidici mentre la più corta 7, tutte destrorse.

La struttura è organizzata in modo che tutti i gruppi R si trovino all’interno della

molecola, che risulta talmente stretta da permettere il contenimento di sole 4

Graficando la frazione di Mioglobina Ossigenata in funzione

della pressione dell’Ossigeno si ottiene un’Iperbole equilatera.

La p50 è la pressione di Ossigeno che determina la

saturazione del 50% della proteina, è una misura della affinità

della Mioglobina per l’Ossigeno.

Più piccola è la p50 maggiore è l’affinità, perché una p50

piccola vuol dire che ci vuole poco ossigeno per saturare al

50% la Mioglobina.

molecole di acqua.

Emoglobina : proteina che trasporta l’Ossigeno nel sangue, costituita da 4 subunità,

uguali due a due, due di tipo α e due di tipo β, ognuna delle quali contiene un gruppo

EME. Nelle catene α vi sono 141 amminoacidi mentre nella β ve ne sono 147. Le due

strutture sono molto simili tra loro nella tridimensionalità ma la disposizione

amminoacidica è diversa. Graficando la frazione di Emoglobina ossigenata in funzione

della pressione dell’Ossigeno si ottiene una sigmoide.

L’Emoglobina lega l’Ossigeno e lo rilascia a livello dei tessuti. I

polmoni hanno una pressione di Ossigeno intorno ai 100mmHg

mentre nei tessuti la pressione è circa 30mmHg.

Se l’Emoglobina avesse un’alta affinità a livello polmonare e a

livello dei tessuti si avrebbe una saturazione del 100% e non

rilascerebbe Ossigeno. Se avesse un’affinità minore non si

legherebbe bene con l’Ossigeno, si caricherebbe circa del 60% e

lo scambio di Ossigeno sarebbe minimo. L’Emoglobina invece è

molto più efficiente: è satura al 100% a livello polmonare, a

livello dei tessuti è satura al 40%, rilasciando molto

Ossigeno.

La curva rappresenta la coesistenza di due stati: uno ad alta affinità ed uno a bassa

affinità, quindi si verifica una variazione conformazionale. La struttura a bassa affinità

si dice struttura T: ovvero tesa, la struttura ad alta affinità è detta struttura R:

rilassata.

Lo stato teso viene stabilizzato da alcune interazioni ioniche che avvengono tra le

Istidina (+) e Aspartato (-) sulle subunità β

Istidina (Residuo Carbossiterminale) e Lisina

(+): la prima sulla subunità β la seconda

sulla subunità α

subunità α e β

L’Emoglobina è un dimero di dimeri, si considerano le subunità αβ. Quando si passa

dalla struttura T a R le due subunità αβ scivolano una verso l’altra di 15°, quando

Nella forma deossigenata si hanno 5 legami tra il Ferro e gli altri

atomi, l’Istidina F8 non è perpendicolare alla cuspide ma è

ruotata di 8° ed il Ferro è spostato rispetto alla congiungente

degli atomi di Azoto. Quando si lega l’Ossigeno la cuspide

diventa coplanare, il Ferro rientra nel piano degli atomi di Azoto

questo accade la cavità centrale si restringe.

Modello concertato (MWC)

Le subunità della proteina sono funzionalmente identiche.

 Ciascuna subunità esiste in almeno due conformazioni.

 Tutte le subunità vanno incontro simultaneamente alla transizione

 da una conformazione all’altra.

In questo modello tutte le subunità hanno la stessa conformazione e le

due conformazioni sono in equilibrio tra loro, il ligando può legarsi con

affinità diversa ad entrambe.

Modello sequenziale (Koshland)

Gradatamente l’Ossigeno si lega ad una subunità che cambia

conformazione e poi questa induce il cambiamento nelle subunità

adiacenti. La situazione non è strutturalmente omogenea.

Effetto Bohr

L’Emoglobina lega l’Ossigeno tramite i gruppi EME ed in seguito li rilascia alla

Mioglobina oppure alle cellule, il sistema circolatorio venoso, che parte dai tessuti per

arrivare ai polmoni trasporta una parte di CO , in forma di Carbammati, liberati poi nei

2

polmoni dove vengono trasformati in CO ed espulsi. La presenza di Carbammati rende

2

il sangue venoso più acido (pH: 7,15) rispetto a quello arterioso (pH: 7,40). La

variazione di pH è molto limitata dalla presenza di tamponi.

L’andamento a pH diversi è diverso, il p50 passando

da una curva a pH maggiore ad un pH minore

aumenta e quindi diminuisce l’affinità. A pH più

elevato l’Emoglobina ha una maggiore affinità per

l’Ossigeno, nei tessuti a pH più bassi viene favorito il

rilascio dell’Ossigeno.

A pH acidi l’Istidina viene protonata e può formare un

legame salino aggiuntivo, quindi si incrementano i

legami salini ovvero la forma T, a bassa affinità.

2,3-Bisfosfoglicerato (BPG)

Nella cavità dell’Emoglobina si può legare il BPG,questo avviene perché ha

carica negativa che si lega con la carica positiva della Lisina e dell’Istidina

protonata.

L’Emoglobina fetale detta l’Emoglobina S, ha delle variazioni che la

Ad alta quota si ha una bassa concentrazione di Ossigeno il corpo aumenta la

concentrazione di BPG facendo sì che l’Emoglobina rilasci a livello tessutale

l’Ossigeno.

Anidride Carbonica

La CO arriva ai polmoni sottoforma di bicarbonato disciolto (70%), nei polmoni la

2

pressione della CO dim