Appunti di biologia

PROTEINE

La maggior parte degli enzimi sono proteine

Sono costituiti da amminoacidi

Sono formate da una o più catene polipeptidiche

Le catene polipeptidiche che costituiscono le proteine sono molto lunghe, in genere 450 amminoacidi (300 nei

batteri)

Al di sotto dei 50 amminoacidi si parla di peptidi e non di proteine

Le catene polipeptidiche presentano sempre un gruppo amminico libero ad un'estremità e un gruppo

carbossilico libero nell'altra

Le catene polipeptidiche possono formare lunghe catene o assumere una conformazione compatta

grossolanamente sferica (proteine globulari)

La sequenza degli amminoacidi è il fattore principale che determina la conformazione di una proteina

La struttura di una proteina contribuisce a determinarne la sua attività biologica

Le proteine possono essere denaturate: la denaturazione è normalmente irreversibile ed è causata dal

cambiamento della struttura proteica, che può essere causato da diversi fattori (aumento della temperatura,

cambiamenti significativi di pH, trattamenti con agenti chimici)

La denaturazione causa la perdità dell'attività biologica della proteina

Proteine malripiegate (misfolded), prioni, sono alla base di alcune malattie come il morbo della mucca pazza, il

morbo di Alzheimer e la malattina di Huntington

Alcune proteine sono legati a gruppi prostetici (non proteici): da piccoli ioni a molecole più grandi come il

gruppo eme (contiene un atomo di ferro che può legare ossigeno, vedi emoglobina e mioglobina)

Le proteine legate a gruppi prostetici sono dette proteine coniugate

LE STRUTTURE DELLE PROTEINE

è la sequenza amminoacidica di una catena polipeptidica

viene specificata dalle istruzioni contenute nel gene

Struttura primaria è sempre rappresentata in forma lineare "a filo di perle"

i livelli superiori di una struttura sono influenzati dalla struttura primaria

è una regione della catena polipeptidica in cui si forma un avvolgimento

questa struttura è formata e mantenuta dalla formazione di legami a idrogeno tra gli

scheletri amminoacidici che si trovano in successione nella spirale

il legame a idrogeno si forma tra l'ossigeno del gruppo carbossilico di un amminoacido

e l'idrogeno dal gruppo amminico di un amminoacido che si trova a 4 amminoacidi di

distanza rispetto al precedente

Ciascun amminoacido è impegnato in un legame idrogeno e in ciascuna spirale

Struttura secondaria ad dell'alfa-elica ci trovano 3,6 amminoacidi

alfa-elica è l'unità di base delle proteine fibrose

è una struttura elastica grazie alla forma ad elica (fattore fisico) e ai legami a idrogeno

(fattore chimico), che le permettono di stirarsi in tensione (rottura dei legami a

idrogeno, relativamente deboli) e riavvolgersi quando la tensione cessa (riformazione

dei legami idrogeno)

una singola catena polipeptidica può presentare sia regioni ad alfa-elica che regioni a

foglietto beta-ripiegato

deriva dall'appaiamento di catene polipeptidiche completamente distese che hanno

naturalmente una conformazione a zig-zag, dando alla struttura un aspetto a foglietto

ripiegato

Struttura secondaria a i legami a idrogeno si formano tra catene polipeptiche adiacenti differenti o tra

foglietto beta-ripiegato regioni della stessa catena ripiegata su se stessa

è una struttura flessibile ed elastica

una singola catena polipeptidica può presentare sia regioni ad alfa-elica che regioni a

foglietto beta-ripiegato

è la forma complessiva assunta da ciascuna catena polipeptidica

legami a idrogeno

legami ionici tra i gruppi R carichi positivamente e quelli

questa struttura è carichi negativamente

determinata dalle

foglietto beta-ripiegato

è la forma complessiva assunta da ciascuna catena polipeptidica

legami a idrogeno

legami ionici tra i gruppi R carichi positivamente e quelli

questa struttura è carichi negativamente

determinata dalle

Struttura terziaria interazioni tra i gruppi R interazioni idrofobiche dovute alla tendeza dei gruppi R

(le catene laterali) degli apolari a disporsi all'interno della struttura globulare,

amminoacidi, che lontano dall'acqua

possono essere: legami covalenti, noti come ponti disolfuro (-S-S-) che

legano due atomi di S di due unità di cisteina

è la struttura derivata dalla disposizione tridimensionale delle catene polipeptidiche

(ciascuna delle quali ha una sua struttura primaria, secondaria e terziaria)

Struttura quaternaria le interazioni che contribuiscono alla formazione delle strutture secondaria e terziaria

contribuiscono anche alla formazione della struttura quaternaria

AMMINOACIDI

Sono le unità fondamentali delle proteine

Sono costituiti da un carbonio asimmetrico (carbonio alfa) al quale sono legati un H, un gruppo amminico (-

NH2), un gruppo carbossilico (-COOH) e un gruppo R

Il gruppo R caratterizza l'aminoacido

Nelle proteine si trovano 20 amminoacidi diversi

A pH neutro (così come a pH cellulare = 6,8) si presentano come ioni bipolari: il gruppo carbossilico dona un

protone (-COO-) ed il gruppo amminico accetta un protone (-NH3+)

Sono considerati importanti tamponi biologici perché possono contrastare i cambiamenti di pH grazie alla

capacità dei due gruppi finzionali di donare e accettare protoni

Gli amminoacidi polari tendono ad avere proprietà idrofiliche

Gli amminoacidi non polari tendono ad avere proprietà idrofobiche

Piante e batteri, tranne poche eccezioni, sono in grado di sintetizzare, a partire da sostanze semplici, tutti gli

amminoacidi necessari

Gli animali possono sintetizzare solo alcuni amminoacidi

Gli amminoacidi essenziali sono gli amminoacidi che gli animali non riescono a sintetizzare e devono essere

assunti con la dieta

Gli amminoacidi essenziali per una specie non lo sono per un'altra

Si legano tra loro mediante legame peptidico per formare un polipeptide

I 20 AMMINOACIDI

non polare (catene essenziale per l'uomo

Leucina Leu L laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene /

Prolina Pro P laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene /

Alanina Ala A laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene essenziale per l'uomo

Valina Val V laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene essenziale per l'uomo

Metionina Met M laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene essenziale per l'uomo

Triptofano Trp W laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene essenziale per l'uomo

Fenilalanina Phe F laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene essenziale per l'uomo

Isoleucina Ile I laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene /

Glicina Gly G laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene

idrofobiche)

non polare (catene /

Glicina Gly G laterali relativamente

idrofobiche)

non polare (catene /

Cisteina Cys C laterali relativamente

idrofobiche)

polare (catene laterali essenziale per l'uomo

Treonina Thr T relativamente

idrofiliche)

polare (catene laterali /

Serina Ser S relativamente

idrofiliche)

polare (catene laterali essenziale per l'uomo

Asparagina Asn N relativamente (bambino)

idrofiliche)

polare (catene laterali /

Glutammina Gln Q relativamente

idrofiliche)

polare (catene laterali /

Tirosina Tyr Y relativamente

idrofiliche)

Acido aspartico Asp D acido (idrofilico) /

Acido glutammico Glu E acido (idrofilico) /

Istidina His H basico (idrofilico) essenziale per l'uomo

Lisina Lys K basico (idrofilico) essenziale per l'uomo

Arginina Arg R basico (idrofilico) /

ACIDI NUCLEICI

Trasmettono l'informazione ereditaria, determinando le proteine da sintetizzare

Esistono due acidi nucleici: il DNA e l'RNA

I nucleotidi sono le unità fondamentali degli acidi nucleici

ribosio (RNA)

uno zucchero pentoso desossiribosio (DNA)

uno o più gruppi fosfato rendono la molecola acida

composto eterociclico contenente azoto comple

adenina DNA e mentar

(A) RNA e ad T e

purine (doppio anello) U

comple

guanina DNA e

I nucleotidi sono mentar

(G) RNA

formati da: e a C

una base azotata possono comple

citosina DNA e

essere: mentar

(C) RNA e a G

comple

pirimidiniche (singolo timina solo mentar

anello) (T) DNA e ad A

comple

uracile solo mentar

(U) RNA e ad A

I nucleotidi sono legati tra loro mediante legame fosfodiesterico

Ogni nucleotide è identificato dalla sua specifica base

L'informazione specifica di un acido nucleico è racchiusa nella sequenza peculiare dei nucleotidi presenti sulla

catena LE MOLECOLE ENERGETICHE

ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)

E' costituita da adenina, ribosio e 3 gruppi fosfato

E' la molecola energetica più importante della cellula

I due gruppi fosfato terminali sono legati covalentemente al nucleotide (formato da adenina, ribosio e gruppo

fosfato rimasto)

La rottura dei legami covalenti che uniscono i gruppi fosfato terminali liberano energia chimica

E' costituita da adenina, ribosio e 3 gruppi fosfato

E' la molecola energetica più importante della cellula

I due gruppi fosfato terminali sono legati covalentemente al nucleotide (formato da adenina, ribosio e gruppo

fosfato rimasto)

La rottura dei legami covalenti che uniscono i gruppi fosfato terminali liberano energia chimica

GUANOSINA TRIFOSFATO (GTP)

E' costituita da guanina, ribosio e 3 gruppi fosfato

Ha un ruolo importante nella segnalazione cellulare

I due gruppi fosfato terminali sono legati covalentemente al nucleotide (formato da adenina, ribosio e gruppo

fosfato rimasto)

La rottura dei legami covalenti che uniscono i gruppi fosfato terminali liberano energia chimica

ADENOSINA MONOFOSFATO CICLICO (cAMP)

Deriva da ATP convertito dall'enzima adenilato ciclasi

Regola l'effetto di alcuni ormoni

E' implicata nella segnalazione cellulare

GUANNOSINA MONOFOSFATO CICLICO (cGMP)

E' implicata nella segnalazione cellulare

NICOTINAMMIDE ADENIN-DINUCLEOTIDE (NAD+)

E' implicata nelle ossidoriduzioni biologiche che avvengono all'interno della cellula

Può essere ossidato nella forma NADH quando accetta elettroni (in associazione con H)

TERMINOLOGIA GENICA

è universale, ovvero virtualmente identico in tutti gli organismi

è l'insieme dei codoni per gli amminoacidi e per i segnali di inizio e di terminazione della

sintesi

è riferito all'mRN: il codone sull'mRNA per la metionina è 5'-AUG-3', è trascritto dalla

CODICE GENETICO sequenza 3'-TAC-5' del DNA e l'anticodone corrispondente del tRNA è 3'-UAC-5'

è ridondante: i 64 codoni (tri