Biochimica

ORGANIZZAZIONE DELLA MATERIA VIVENTE

LE PROTEINE

costituenti diversi si chiamacarbonio chirale; esistono perciò due modi in cui un gruppo si può presentare(stereoisomeri) non sovrapponibili.Anche gli amminoacidi esistono dellaforma D e L(a eccezione della glicina, dove il gruppoR è un idrogeno) Pag. 11

Gli amminoacidi sono sostanza anfotere quindi in soluzione acquosa si possonocomportare sia da acidi che da basi. In funzione della diversa protonazione,punto isoelettricopossiamo definire il dell’amminoacido cioè il valore di pH incorrispondenza del quale l’amminoacido ha carica elettrica = 0.Definiamo amminoacidi non proteici quegli amminoacidi che non rientrano tra i 20naturali ma hanno una somiglianza, come l’ornitina e la citrullina. Pag. 12

Due o più amminoacidi si legano tra loro attraverso una reazione di condensazione(eliminazione di una molecola di acqua) per formare con legame peptidico unpeptide; ogni peptide avrà una estremità N-terminale e una

C-terminale. In questo caso abbiamo un tetrapeptide, cioè una struttura formata da 4 amminoacidi (ala, glu, gly, lys). Sono legati tra loro e ognuno presenta la propria catena laterale R (all'esterno della struttura portante).

Le proteine quindi sono polimeri le cui unità monomeriche (gli amminoacidi) sono legate da legami peptidici. Le proteine possono essere formate da una sola catena o più catene avvolte tra loro. Le proteine che contengono gruppi non proteici sono dette coniugate e il gruppo è chiamato gruppo prostetico (es. glicoproteine, emoproteine, fosfoproteine).

FORMAZIONE LEGAME PEPTIDICO

I due amminoacidi reagiscono al livello del gruppo ossidrilico di uno (funzione acida) e dell'idrogeno dell'altro; va via quindi una molecola di acqua (reazione di condensazione) e si forma il legame peptidico C-N. Intorno a questo legame la molecola non può ruotare.

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Primaria, è quella più semplice e ci fornisce la

La successione degli amminoacidi

La struttura delle proteine può essere suddivisa in diversi livelli:

1. Struttura primaria, che rappresenta la sequenza degli amminoacidi nella catena polipeptidica.
2. Struttura secondaria, che definisce l'organizzazione spaziale della struttura amminoacidica. Può essere ad α-elica o β-foglietto.
3. Struttura terziaria, che fa riferimento al ripiegamento della catena polipeptidica.
4. Struttura quaternaria, che fa riferimento alle interazioni fra più subunità.

La struttura terziaria è stabilizzata da interazioni deboli.

Sulla base di questi livelli strutturali, le proteine si classificano in due grandi gruppi:

• Proteine fibrose, le catene polipeptidiche sono organizzate in lunghi fasci, struttura secondaria, insolubili in acqua, con funzione strutturale (es. collagene, cheratine).
• Proteine globulari, che assumono forme sferiche e svolgono varie funzioni (es. emoglobina).

Le proteine possono denaturarsi, cioè perdere la loro conformazione nativa. Gli agenti denaturanti possono essere il calore, pH estremi, solventi organici, urea. Questo processo è reversibile.

GLI ENZIMI

Gli enzimi sono catalizzatori biologici, sono proteine altamente specializzate e

affinché possa svolgere la sua funzione dev'essere nella conformazione nativa. A volte richiedono cofattori dei (ioni inorganici oppure grosse molecole organiche) che operano come trasportatori temporanei. La loro funzione è quella di aumentare la velocità di reazione.

In un enzima individuiamo il sito attivo, una cavità dove il substrato si va ad alloggiare. Non segue il modello chiave-serratura ma il modello dell'adattamento indotto, cioè il substrato instaura delle interazioni che lo rendono adattabile.

CINETICA DELLE REAZIONE ENZIMATICHE

Lo studio della cinetica enzimatica consiste nello studiare la velocità di una reazione, cioè trovare una relazione tra la velocità iniziale e la concentrazione del substrato. Innanzitutto diciamo che l'interazione con il substrato porta alla formazione del enzima-substrato complesso. Quindi quando vogliamo conoscere la velocità di una reazione dobbiamo ricordare il seguente

– Menten è il grafico deidoppi reciproci, più semplice, in cui fa ilreciproco dell’equazione e corrispondeall’equazione di una retta.

INIBIZIONE ENZIMATICA (regolazione attività enzimatica)

Si parla di inibizione enzimatica quando l’attività dell’enzima viene bloccata. Puòessere reversibile, competitiva e non competitiva.

competitiva

Per s’intende quella in cui il substrato e l’inibitore competono entrambiper legarsi sullo stesso sito attivo dell’enzima. Graficamente abbiamo una retta chefa capire l’andamento con inibitore e una retta con andamento senza inibitore:l’inibitore competitivo andrà ad influenzare la km.

non competitiva

Per è quella in cui inibitore e substrato non vanno sullo stesso sitoma l’enzima ha un substrato specifico per entrambi: a variare in questo caso sarà lavelocità dell’enzima.

Gli enzimi che hanno struttura globulare, quindi

più subunità proteiche, seguono una cinetica allosterica cioè l’enzima oltre al sito di legame per il substrato può avere dei siti modulati da molecole dette modulatori (nel caso dell’emoglobina 4 siti di legame per l’ossigeno). Altri sistemi di regolazione sono: regolazione covalente (che è reversibile come la fosforilazione), sintesi e degradazione dell’enzima. Pag. 16

EMOGLOBINA E MIOGLOBINA

L’emoglobina (Hb) è una proteina solubile che troviamo nei globuli rossi e la sua funzione è quella di trasportare l’ossigeno in tutti i tessuti e una volta rilasciato, è in grado di prelevare anidride carbonica per riportarla ai polmoni e permetterne l’eliminazione. È una proteina globulare formata da 4 unità contenente 4 gruppi prostetici EME. La forma adulta contiene 2 tipi di globina: 2 catene α e 2 catene β. La struttura quaternaria mette in evidenza l’interazione molto forte tra

le 4 subunità. La mioglobina (Mb) ha la funzione di immagazzinare all'interno delle cellule l'ossigeno; in particolare la sua funzione è specializzata nelle fibrocellule muscolari che, per compiere al meglio la funzione contrattile, hanno bisogno di molto ossigeno. Nell'uomo è presente nei muscoli e la sua presenza nel sangue è indice di lesione muscolare, tra cui l'infarto del miocardio. Ha una sola catena polipeptidica e si ripiega in 8 segmenti ad alfa elica. Il gruppo EME è una struttura che ha come anello base la porfirina: aromatica con 4 anelli pirrolici legati a formare l'anello tetrapirrolico. Il ferro al centro è legato nella struttura, nello stato di ossidazione 2+. La mioglobina (Mb) trasporta O2, mentre l'emoglobina (Hb) trasporta O2, CO2 e H+. Il legame di Mb con l'ossigeno non è cooperativo, mentre il legame di Hb è cooperativo. La capacità di legare l'ossigeno di Mb non è influenzata dal pH, mentre la capacità di legame di Hb è influenzata dal pH. La mioglobina ha la funzione di deposito di ossigeno nei tessuti, mentre l'emoglobina ha la funzione di trasporto di ossigeno.

legare anche l'anidride carbonica, che deve essere sottratta, prodotta dalla respirazione cellulare che produce acido carbonico e che cede ioni H+. Si ha quindi una variazione di funzionalità dell'emoglobina in funzione del pH, acidificato: un abbassamento del pH porta ad un abbassamento della funzionalità dell'emoglobina. Quando si ha una leggera acidificazione del sangue, la curva di legame dell'emoglobina si sposta verso destra, necessitando pressioni maggiori: l'emoglobina diminuisce l'affinità di legare ossigeno, permettendo un rilascio ancora più efficiente delle ultime tracce di ossigeno legato. L'effetto reciproco avviene nei capill