Biologia generale

BIOLOGIA 07/10 PROTEINE

Macromolecole parte 2

PROTEINE

Le proteine costituiscono il 50 della materia organica e tra le macromolecole sono le più abbondanti.

Costituite dagli amminoacidi. Dimensioni estremamente variabili. Alcune possono essere formate da più

catene polipetidiche.

AMMINOACIDI

Sono composti da più gruppi funzionali. Presenta un C centrale ( Carbonio alfa) a cui sono legati un

AMMINICO, CARBOSSILICO un h e una catena laterale, che conferisce le proprietà alle proteine. Quando gli

amminoacidi sono in soluzione acquosa ph neutro,…

Gli amminoacidi sono 20 e a secondo del gruppo laterale si distinguono in: NON POLARI, POLARI NON

CARICHI; POLARI CARICHI. Importante è la prolina, la cui struttura ad anello. Alcuni sono idrofobi altri

idrofobici.

I più importanti amminoacidi sono

CISTEINA. Con gruppo SH, cosi due amminoacidi cisteina formano due lagmi covalenti (ponti solfuro)

importanti per determinare la forma della proteina.

GLICINA, il più piccolo degli amminoacidi, la cui catena laterale è formata da un solo h

PROLINA

IL LEGAME PEPTIDICO

Gli amminoacidi sono legati fra di loro tramite un legame covalente detto peptidico, che si forma tramite

condensazione tra il gruppo carbossilico del primo amminoacido e il gruppo amminico de secondo, quindi

determina il rilascio di un h20. Determina una direzionalità nella catena peptidica

PEPTIDI

Una catena polipeptidica è formata da più amminoacidi legati tramite legame peptidico, nella quale

riconosciamo una estremità n-terminale, che da inizio alla catena e un estremità c terminale, che ne

determina la fine.

I PONTI DISOLFURO

Si formano nel reticolo endoplasmatico. Sono estremamente importanti nelle proteine secrete, lisosomiali

e di membrana, Permette alle proteine di acquisire una loro forma e resistenza, come nella cheratina.

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Possiamo riconoscere diverse strutture:

PRIMARIA: data dalla sequenza degli amminoacidi di una proteina, che a sua vota sono determinate dal

gene che codifica quella proteina. A secondo della sequenza amminoacidica si può predire la forma e quindi

la funzione di una proteina.

SECONDARIA: data dalla struttura tridimensionale. In cui le regioni delle proteina subiscono dei

ripiegamenti causati dai legami ad H organizzate in alfa elica. Foglietti beta o casuali

TERZIARIA: struttura tridimensionale assunta dalla catena a partire dalle strutture secondarie in DOMINI

QUATERNARIA: è data dalla disposizione da diverse catene polipeptidiche che si possono legare per

formare una proteina funzionale.

STRUTURA PRIMARIA

Data dalla sequenza degli aa, quindi a seconda di questa avremo una struttura trid diversa. N.B

COMPOSIZIONE: quantità degli amminoacidi di una proteina. SEQUENZA succesione di specifici

amminoacidi. E determinata dalle regioni codificanti del gene. E quindi una modalità di ripiegamenti della

catena in strutture regolari e ripetute, grazie a legami ad H.

STRUTTURA SECONDARIA

E data da interazioni chimico-fisiche che determinano il ripiegamente (Kegami ad h). Esistono due tipi: alfa

elica e foglietto , oltre al Random coiled. Anche le ultime hanno un loro funzionestrutturale poiché ono

flessibili e possono permettere l’interazione fra due regioni ( ad esempio ad alfa elica e foglietto)

ALPHA ELICA

Formate tramite legai ad H ,tra N-H di un resduo amminoacidico e un C=O del quarto residuo amminoacidio

successivo..

Foglietto B

Anche qui si formano legami ad H tra H e O , la catena forma una struttura a zig- zag,

STRUTTURA TERZIARIA E QUATERNARIA

BIOLOGIA 8/10 PROTEINE

STRUTTURA TERZIARIA

In questa strutt assume la sua struttura trid. Avviene attraverso ulteriori ripiegamenti nelle regioni ad aplha

o a foglietto, mediante legami covalenti o interazioni deboli, come legami H

(PROTEIN DENATURATION)

La denaturazione delle proteine è un fenomeno chimico che consiste nel cambiamento della struttura

proteica nativa, con conseguente perdita della funzione originaria della molecola.

La denaturazione è un processo che porta alla perdita di ordine e quindi a un aumento di entropia. Dopo

che una proteina ha cominciato a denaturarsi diviene sempre più sensibile al processo, quindi la

denaturazione è un processo cooperativo. Non vengono compromessi i legami peptidici. La struttura

primaria non viene modificata. In seguito alla denaturazione le proteine possono esporre e rendere reattivi

alcuni gruppi funzionali tramite i quali formare dei legami intramolecolari (deboli o forti) che possono

causare l'aggregazione di più molecole proteiche.

ALTA TEMP, PH, Agenti denaturanti(urea), provocano la denaturazione. E quasi sempre un processo

irreversibile, prò le chaperonine possono aiutare il ripiegamento.

STRUTTURA QUATERNARIA

Molte proteine sono formate da più catene polipeptidiche, chiamate SUBUNITA’. ES: emoglobina. 2 catene

aplha+2catene beta, ciascuna legate ad un gruppo eme.

Le combinazioni di strutture sec, terz e quart danno origine a DOMINI DUNZIONALI, ossia regioni della

stessa proteina che però hanno funzioni diverse ( es: Dna-polimerasi, cerniere di leucine, STAT PROTEIN)

5 FATTORI CHE PROMUOVONO ILRPIEGAMENTO (FOLDING) PROTEICO: legami h, legami ionici, interazioni

idrofobiche, ponti di solfuro, forze di van der waals

INTERAZIONI PROTEINA-PROTEINA. 2 proteine posso interagire fra di loro, aderendo sulla superficie tramite

legami

RIASSIUNTO FUNZIONI PROTEINE

Ruolo strutturale, collagene

Adesione cellulare

Trasporto attraverso membrane

Funzione enzimatica

Macchine multiproteiche, dna polimerasi

Trasmettitori di segnali, come alcuni ormoni che si legano a proteine recettori.

Anticorpi

Deposito, ferratina

LEZ 4

NUCLEOTIDI E ACIDI NUCLEICI

I nucleotidi sono tenuti insieme da un legame chiamato fosfodiestere fra gli atomi di carboni 5’(iniziale) e

3’(terminale), tra il gruppo fosfato e l’ossigeno del gruppo ossidrile., con la liberazione di una molecola di

h20 (Condensazione). Conferisce 2 estremità. 5’ con i gruppo fosfato e l’estremità 3’ con il gruppo ossidrile.

NUCLEOTIDI CHE SVOLGONO FUNZONI importanti: (Oltre essere i costituenti, monomeri degli acidi nucleici)

ATP: energia reazioni.

GTP: energia sintesi proteine

cAMP: nucleotide essenziale nella trasduzione (risposta della cellula dei segnali che arrivano dell’esterno

della cellula) dei segnali intracellulari.

GLI ACIDI NUCLEICI

DNA; costituito da due lunghe catene polipeptidiche (filamenti di dna); costituite a loro volta di nucleotidi.

Essi sono composti da uno zucchero a 5 atomi d C , base azotata e un gruppo fosfato., Essi sono uniti tra

legami covalenti tra di loro in una ossatura zucchero-fosfato-zucchero-fosfato…. Le due catene sono tenute

insieme da legami ad H, che si formano tra le basi azotate le forze di van der Waals tra le basi successive in

un filamento, formando una struttura a DOPPIA ELICA, secondo il modello di WATSON e Crick, ’53) Gli

appaiamenti sono sempre rigidi A-T( con 2 legami h) e C-G(3 legami h). I due filamenti sono Antiparalleli, e

contiene una sequenza di nucleotidi che è complementare rispetto all’altro. A e G sono purine e T G sono

pirimidine e la loro quantità sono uguali. Il numero di legami ad H tra le basi determina la stabilità di una

determinata stabilità di una sequenza di dna. Sequenze ricche di coppie C-G sono più resistenti alla

separazione dei filamenti (DUPLICAZIONE e TRASCRIZIONE) La sequenza dei nucleotidi dà l’informazione

genetica che si traduce in una sequenza lineare di amminoacidi nelle proteine.

RNA

Entrambi sono Polimeri lineari di nucleotidi, specializzati per il deposito, trasmissione e utilizzo

dell’informazione genetica. DOGMA CDENTRALE DELLA BIOLOGIA.

Anche gli acidi nucleici possono assumere strutture 3d.

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Rna

Differenze

Consiste da un singolo filamento formato da nucleotidi, lo zucchero è il ribosio e al posto della T è presente

l’uracile. Nel ribosio è presente un gruppo ossidrile in più al posto del singolo H del desossiribosio

nell’estremita 5’. Inoltre l’rna può assumere diverse conformazioni al contrario del dna, a seconda della

funzione specifica. Ad esempio il trna con la sua struttura a trifoglio.

Ci sono diversi tipi di rna:

mRna( messaggero): Sono Rna copie di geni che codificano per proteine, vengono tradotti in una sequenza

priteica. Molto eterogenei per la lunghezza e vita relativamente breve.Vengono sintetizzati nel nucleo

attraverso il processo d trascrizione come rna piu grandi e modificati i RNA maturi medianti TAILING;

CAPPING, SPLICING

Rna ribosomiali (rRNA): Sono Rna stabili e formano i ribosomi. Sono 3 tipi nei procrarioti e 4 neigli eu. Non

hanno una funzione strutturale, ma aiutano l’mRNA a posizionarsi correttamente a distinguere l’inizio

dell’mRNa nella traduzione in proteina

Rna TRANSFER: relativamente piccoli, struttura a atrifoglio e fungono da adattatori, ossia permettono la

traduzione dell’mrna in proteina legando amminoacidi in modo specifico. Trasferisce l’informazione di una

sequanza nucleotidica in una sequenza amminoacidica

snRNA (Piccolini RNA nucleari): RNA presenti solo nel nucleo, dimensioni relativamente piccole e sono

implicati nel processo di SPLICING; rimozione RNA grandi.

SnoRNA: simili agli snRNA; ma sono presenti nel nucleolo, ossia una regione del nucleo, dove avviene

l’assemblaggio dei ribosomi. Qui catalizzano la maturazione degli rRNA e assemblaggio dei ribosomi

Micro RNA (miRNA): molto piccoli e esistono molti tipi diversi, svolgono varie funzioni nel nucleo e nel

citoplasma. Hanno un ruolo importante nell’espressione genica.( regolazione della cromatina; RNA

interference—cioè controllano l’espressione di un determinato gene, controllo della traduzione)

Altre molecole di rna possono far parte di enzimi (es: TELOMERASI)

2 PARTE: CARATTERISTICHE GENELARLI DELLE CELLULE, CITOPLASMA, NUCEO E SISTEMA ENDOMEMBRANE

ORGANULI SEMIAUTONOMI.

Teoria Cellulare:

Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule ed è l’unità di base degli organismi. Fino al anni 50 dell’800 si

credeva alla generazione spontanea, però poi si affermò che le cellule hanno origine dalla divisone di una

cellula preesistente.

CARATTERISTICHE COMUNI CELLULE:

Tutte contengono il Dna, sono delimitate da una membrana PLASMATICA che separa l’ambiente interne da

quello extracellulare e permette gli scambi con quest’ultimo. Tutte le cellule inoltre sono in grado di

svolgere le funzioni metaboliche di base per la sopravvivenza: Sintetizzano molecole e le degradano, sono

in grado di produrre energia, assumono materiale dall’esterno e eliminando i rifiuti, si muovono e

comunicano per regolare e coordinare le attività con altre cellule. Le cellule si studiano con i microscopi

ottici od elettronici. Per studiare le componenti cellulari si usa il frazionamento cellulare tramite i sistemi di

centrifugazione, previa rottura della membrana. Il volume è correlato al metabolismo, mentre dalla sup

dipende la quantità di sostanze che può transitare dall’ext all’int e viceversa. Nel momento in cui la

dimensione di una cellula aumenta, il suo volume aumenta molto più rapidamente della sua superficie, e

ciò non va bene.

LEZ 5

Esistono due tipi di organizzazione cellulare: EUCARIOTICHE E PROCARIOTICHE:

PROCARIOTI: no nucleo, il dna è libero nel citoplasma ,occupando una regione specifica(NUCLEODE), gli

organelli non sono dotati di membrana, hanno una parete cellulare di peptidoglicano, le dimensioni sono

più piccole

EUCARIOTICHE: hanno il nucleo, gli organelli sono dotati di membrana, non hann solo parete cellulare e mai

peptidoglicano, dimensioni più grandi.

LA CELLULA PROCARIOTICA

Cellule molto semplici, sia a livello di organizzazione e di dimensione. Sono caratterizzate da un’assenza di

compartimentazione interna. Sono in grado però di completare le funzioni metaboliche e utilizzano diverse

fonti energetiche e sono adatte alla sopravvivenza estrema. Partendo dall’esterno si ha una struttura

chiamata di glicocalice rivestimento gelatinoso. La sup poi è caratterizzata dalla presenza o di pili o flagelli.

La parete cellulare all’esterno della membrana plasmatica e fornisce protezione e supporto. Gli organuli

sono immersi nel citoplasma e si riconosce una regione, ossia il nucleoide, dove risiede il dna ad anello. Si

trovano poi immersi i ribosomi, sede della sintesi proteica. La membrana plasmatica racchiude il materiale

cellulare e regola il passaggio di sostanze. Il citoplasma si distingue in citosol (soluzione acquosa di piccole o

grandi molecole per il funzionamento della cellula) e i ribosomi. Il DNA è organizzato in un singolo

cromosoma circolare localizzato nel nucleoide. In aggiunta al dna i batteri possono contenere piccole

molecole di dna CIRCOLARE; detti plasmidi che solitamente codificano enzimi per la resistenza del batterio

e per lo scambio genico tra batteri. All’esterno della membrana plasmatica c’è una parete cellulare che un

ruolo di protezione e strutturale. È porosa per consentire ai nutrienti di entrare all’interno della cellula. È

costituita da peptidoglicano, polimero di amminozuccheri. Alcuni hanno anche un glicocalice ossia una

capsula viscosa con funzione di: protezione, adesione, antidisidratazione. Non sono presenti delle

membrane interne, ma delle invaginazioni della membrana plasmatica (come nei batteri fotosintetici).

Possono essere inoltre presenti flagelli o pili, appendici che favoriscono il movimento e l’adesione della

cellula e sono ancorate alla membrana plasmatica.

LA CELLULA EUCARIOTICA

Cellula più complessa, la cui dimensione è più grande e la cui organizzazione è piu complessa per la

compartimentazione interna. La membrana racchiude il materiale cellulare e permette gli scambi.

All’interno della membrana si trova il citoplasma diviso in citosol e una serie di organuli delimitati da

membrana e svolgono delle funzioni specifiche. Non tutti Gli organelli hanno una menrana

Organelli membranosi: nucelo, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, mitocondri(cloroplasti) lisosomi,

perissosomi.

Organelli non membranosi: ribosomi, citoscheletro, centrioli.

ORIGINE DELLA CELLULA EUCARIOTICA

La complessità organizzativa della cellula eucariotica nasce da strutture più semplici delle procariotiche in

seguito a ripetizioni seriali di due processi: Invaginazioni della membrana plasmatica e endosimbiosi ( ossia

di inglobamento all’interno della cellula di organismi procariotici specializzati in determinate funzioni)

CELLULA EUCARIOTICA ANIMALE

Notiamo la presenza del nucleo, che mantiene separato il materiale genetica del resto della cellula ed

inoltre ha un ruolo di protezione di quest’ultimo oltre che di organizzazione ed espressione del materiale

genetico. È avvolto da una membrana nucleare, una doppia membrana porosa che permette gli scambi con

l’esterno ed interno col nucleo. All’interno del nucleo risiede il nucleolo, luogo di assemblaggio dei

ribosomi. Al di fuori del nucleolo è contenuta la cromatina, un insieme di proteine e DNA. Nel citoplasma c

sono tutta una serie di organuli anch’essi racchiusi da membrane porose e che svolgono diverse funzione.

CELLULA EUCARIOTICA VEGETALE.

Al contrario dalla cellula animale, oltre alla presenza dei cloroplasti (dove avviene la fotosintesi), sono

presenti i VACUOLI che fungono da deposito e di regolazione del volume della cellula. È presente anche la

parete cellulare che da sostegno e struttura alla cellula.

I COMPARTIMENTI DELLE EUCARIOTICHE

a)CITOPLASMA

Regione di una cellula eucariotica che si trova all’esterno degli organelli contenuto nella membrana

plasmatica. Nelle cellule animali il citoplasma è occupato dal citoscheletro che funge da sostegno, cosa che

non accade nelle vegetali. Ha un ruolo importante nel coordinamento di molte attivita metaboliche (

cataboliche—degradazione di molecole e anaboliche---sintesi di molecole). Nel citoplasma avviene anche la

traduzione e il processo di sintesi di un polipeptide grazie ai ribosomi che si trovano liberi nel citoplasma.

Questi non solo presenti nel citoplasma o nel RE rugoso, ma anche nei mitocondri.

b)CITOSCHELETRO

Ha un ruolo per la forma e il movimento delle cellule. È dato da tre tipi di filamenti proteici:

Microtubuli (diam 25nm) Costituiti da tubulina, Microfilamenti (7nm) da ACTINA e, Filamenti intermedi

(10nm), a seconda della cellula.. I microtubuli e i microfilamenti sono formati da proteine globulari e sono

strutture DINAMIXHE, i filamenti intermedi sono strutture più stabili e rigide.

LEZ 14

LEZIONE 16/09

SISTEMA DI MEMBRANE INTERNE/ENDOMENBRANE

RETICOLO NEDOPLASMETICO+APPARATO DI GOLGI. Sono un sistema di membrane continuo, formati da

tubuli, cisterne vescicole, delimitate da membrana. Sono incomunicazione fra di loro quindi attraverso

queste vesciocle ce portano il materiale.

SISTEMA ENDOPLASMATICO

È un sistema di tubili vescicole e cisterne appiattite ed è continuo. Si divide in ruvido e liscio ed entrambi

svolgono funzioni specifiche. Tutte queste cisterne racchiudono un lume. Quello ruvido è in continuità cin la

membrana nucleare esterna. IL reticolo endoplasmatico rugoso perchè sulla superficie sono adesi ribosomi

ed è formato in prevalenza da cisterne appiattite. Il RE liscio è privo di ribosomi ed è formato in prevlaenza

da sacche tubulari.

FUNZIONI

RE rugoso: è deputato alla traduzione degli mRNA in proteine data la presenza di ribosomi, Si trova in tutte

le cellule, me in prevalenza è piu abbondante in cellule che sintetizzano piu proteine. Quindi la prima

funzione è la sintesi di proteine SECRETE ( proteine extracellulari o proteine interne ad organuli come

lisosomi). Sintesi di proteine di membrana plasmatica o di membrana interne ( proteine canali, di trasporto

di materiali9) Smistamento di proteine destinate all’apparato di Golgi, ai lisosomi,