Appunti di biochimica

PROTEINE FIBROSE: COLLAGENE

colorazione più intensa che indica zone contenenti le spaziature quindi dove le fibrille non si toccano tra di loro, e una colorazione poco intensa nelle regioni dove invece le fibrille sono legate quindi prive di spaziature. Questo aspetto striato delle fibrille è causato dalla disposizione sfalsata delle molecole di collagene.

Ci sono 5 diversi tipi di collagene:

TIPO I: costituito da due catene 1 e una catena 2. Ha un basso contenuto di glucidi e l'idrossilisina è presente in meno di 10 residui per catena. Si trova nelle valvole cardiache, nei tendini, nella pelle, nella parete intestinale e uterina e nel tessuto cicatriziale;

TIPO II: costituito da 3 catene 3. È costituito al 10% da glucidi e l'idrossilisina è presente in più di 20 residui per catena. Si trova nella cartilagine e nel corpo vitreo;

TIPO III: costituito da 3 catene 3. Ha un basso contenuto di glucidi ma un elevato contenuto di idrossiprolina. Si

trova nella parete vasale, intestinale e uterina, nel tessuto cicatriziale e nella cute del neonato;

TIPO IV: costituito da una catena 3 e due catene 2. È costituito al 15% da glucidi, l'idrossilisina è presente in più di 40 residui per catena e ha un elevato contenuto di idrossiprolina. Si trova nella membrana basale e nella capsula del cristallino;

TIPO V: costituito da due catene 1 e una catena 2, oppure 3 catene 3, oppure ancora una catena 1, una 2 e una 3. Ha un elevato contenuto di glucidi, glicina e idrossilisina. Si trova sulla superficie cellulare.

Ci sono diverse patologie legate e correlate al collagene:

• Osteogenesi imperfetta: mutazione per cui si ha la sostituzione della glicina con la cisteina;
• Sindrome di Ehlers-Danlos: carenza enzimatica delle lisilidrossilasi oppure mutazioni della proteina (soprattutto nel collagene III) che causano pelle lassa e problemi vascolari letali;
• Scorbuto: mancanza della vitamina C che

è cofattore della prolil-idrossilasi quindi non avviene l'idrossilazione della prolina quindi viene alterata la coesione delle subunità di collagene;

Gangrena gassosa: presenza della collagenasi che è un enzima molto invasivo che demolisce completamente le catene del collagene.

PROTEINE FIBROSE: CHERATINA

Le CHERATINE sono il componente fondamentale e pressoché unico degli annessi cutanei degli animali (capelli, peli, unghie, strati superficiali della pelle e piume). La loro unità fondamentale è costituita da una coppia di -eliche α destrorse strettamente superavvolte e rinforzate da numerosi ponti di solfuro intercatena (vista la prevalenza di cisteina) e da legami idrogeno intracatena. Due di queste unità si avvolgono poi tra loro in maniera sinistrorsa a formare una PROTOFIBRILLA. Un certo numero di protofibrille si organizzano secondo schemi definiti in FASCI a formare un filamento. Uno degli schemi più utilizzati è

quello 9+2 in cui ci sono due protofibrille centrali circondate in modo regolare da altre 9 protofibrille. Questi fasci sono strutture rigide, insolubili ed estendibili.

Esistono anche le -CHERATINE che hanno come unità fondamentale una β struttura organizzata in estesi -foglietti pieghettati a ventaglio. Un esempio di questo tipo di cheratine è la FIBROINA che è molto ricca di glicina e alanina che permettono ai -foglietti di disporsi in piani sovrapposti, ravvicinati e compatti visto che hanno ridotte catene laterali. I vari piani sono tenuti insieme da deboli interazioni apolari (legami idrogeno intercatena) tra i residui laterali di glicina e alanina. La fibroina si trova per esempio nella seta e nella tela di ragno, rendendole morbide, insolubili, flessibili e anche molto resistenti allo stiramento.

PROTEINE FIBROSE: ELASTINA

L'ELASTINA è una proteina insolubile sintetizzata a partire dalla TROPOELASTINA che è un polipeptide lineare composto da

Circa 700 aminoacidi. Questa viene secreta nello spazio extracellulare dove subisce l'azione dell'enzima lisil-ossidasi generando l'elastina. Questa viene poi resa insolubile grazie ad alcuni aminoacidi come desmosina, isodesmosina e lisinonorleucina che formano dei ponti. L'elastina si associa poi a specifiche microfibrille glicoproteiche, come la fibrillina, a formare un voluminoso reticolato elastico. Questo ha resistenti legami incrociati che impediscono l'estensione indefinita ma impartiscono anche elasticità al tessuto connettivo.

Ci sono diverse patologie legate e correlate all'elastina:

• Sindrome di Marfan: mutazione del gene della fibrillina;
• Enfisema indotto da carenza di α1-antitripsina: in condizioni normali gli alveoli polmonari sono esposti cronicamente a elastina rilasciata dai neutrofili ma a basse concentrazioni perché l'enzima α1-antitripsina rilasciato dal tessuto polmonare inibisce l'elastasi. In alcuni

PROTEINE GLOBULARI: CROMOPROTEINE

L'emoglobina e la mioglobina sono proteine che legano ossigeno impedendoche ossidi altre sostanze: la prima ha funzione di trasporto, la seconda dideposito. Sono poi in grado di cedere l'ossigeno che hanno legato, in particolarie definite condizioni. Sono cromoproteine, cioè proteine coniugate costituitedalla globina (parte proteica) e dall'eme (gruppo prostetico).

La GLOBINA è una proteina globulare compatta formata al 75% da unaconformazione ad -elica, solubile ma impermeabile all'acqua. È costituita da 7-8 segmenti elicoidali destrogiri che sono uniti tra loro da segmenti conavvolgimento casuale. All'esterno si trovano residui di aminoacidi polari ingrado di legare molecole di acqua, mentre

All'interno si trovano residui diaminoacidi non polari tranne che per 2 molecole di istidina. Le globine possono essere di tipo α o β: le prime hanno i geni sul cromosoma 16, le seconde sul cromosoma 11. Inoltre, spesso si possono associare ad altre proteine formando strutture quaternarie.

Si classificano in base alle caratteristiche chimico-fisiche in:

• Protamine: proteine basiche a basso peso molecolare. Si trovano nello sperma di alcuni pesci e servono per mantenere compatto il DNA nella testa degli spermatozoi;
• Istoni: proteine basiche a basso peso molecolare. Si trovano nel nucleo associate al DNA;
• Prolamine e gluteline: proteine di origine vegetale, ricche di prolina e acido glutammico ma povere di triptofano e lisina quindi con scarso valore biologico;
• Albumine: proteine acide con medio peso molecolare e ricche di acido glutammico, aspartico, lisina e leucina ma povere di triptofano;
• Globuline: glicoproteine ad alto peso molecolare. Si dividono in...

euglobine• (solubili in soluzioni saline) e pseudoglobine (solubili in acqua).L'EME invece è costituito da una complessa struttura organica ad anello (laprotoporfirina IX) a cui è legato un atomo di ferro(II). Il ferro forma 6 legami dicoordinazione: 4 con gli atomi di azoto dell'anello porfirinico che neimpediscono l'ossidazione a ferro(III), e 2 che sono perpendicolari al piano dellaporfirina perché si legano all'ossigeno e all'azoto dell'istidina prossimale. L'emeè sequestrato all'interno della proteina perché il ferro può formare anche altrilegami con CO o NO.Quando l'eme si trova associato alla proteina, questa impedisce l'ossidazionedel ferro(II) a ferro(III) permettendo quindi un legame reversibile con l'ossigeno.