Domande d’esame con risposte di biochimica generale - Prof Bonomi

SUPERFICIE DI CONTATTO FRA L’ACQUA E LE REGIONI APOLARI.

• Perche il solfato di sodio si scioglie e il solfato di bario no?

• Perche l’isoproanolo si mescola con l’acqua in tutte le proporzioni e il n-butanolo si scioglie solo

al 15% circa?

Isopropanolo contiene un ossidrile al centro della catena ed è per questo polare e miscibile in acqua. N-

butanolo invece possiede un ossidrile in posizione terminale ed un carbonio in più, i 4 carbonio fanno

risentire della porzione non polare e dunque è meno miscibile in acqua.

• A cosa si deve la capacita dei detergenti di rimuovere il grasso adeso a superfici idrofobiche?

I saponi hanno una testa polare carica e una coda apolare dunque sono molecole anfifiliche. In ambiente

acquoso l’acqua costringe tali molecole ad organizzarsi per minimizzare la superficie di contatto tra parte

idrofobica ed acqua. All’esterno delle strutture che si formano troviamo le porzioni polari. Dunque questa

struttura ci permette di legare le molecole di grasso sulle superfici.

DOMANDE #3

• Quale frazione delle molecole di soluto avrà una carica negativa in una soluzione di acido acetico

portata a pH 5.5 (pka=4.5) ?

Devo usare la relazione di henderson-hasselbach, vedi domande stampate.

DOMANDE #4

• Cosa si intende per sostituzione conservativa all’interno di una sequenza proteica?

Per sostituzione conservativa intendiamo uno scambio di amminoacidi in una sequenza tra due affini che

non cambiano dunque le caratteristiche della proteina.

• Quali sono le caratteristiche geometriche del legame peptidico?

Il legame peptidico è un legame amminico con aspetti particolari. In conseguenza dell’ibridazione degli

orbitali atomici che vi partecipano ha parziali caratteristiche di doppio legame. Dunque gli elementi prima e

dopo il legame giacciono tutti sullo stesso piano. Si ha dunque un solo punto di rotazione rappresentato dai

carboni alfa.

• Commentare un esempi di come modifiche post-traduzionali possano contribuire a generare in

proteine mature sequenza diversa da quelle determinate geneticamente

Un esempio di modifica post tradizionale è quello dell’insulina. L’insulina viene prodotta nel pancreas

seguendo le direttive del codice genetico. Si genera cosi la preproinsulina che deve ancora essere

processata perche contiene una sequenza leader amminoterminale che serve solamente a veicolare la

catena nel complesso del Golgi. Una volta entrata viene tagliata la sequenza e si ha cosi pro-insulina. Nel

volgila sequenza viene opportunamente trattata e cosi alla fine si arriva ad avere la molecola vera e propria

dell’insulina che svolge le sue funzioni.

• Quali sono le caratteristiche geometriche dei legami idrogeno in una struttura ad alfa elica?

I legami idrogeno che si forma tra gli atomi che partecipano al legame peptidico è ciò che tiene insieme le

strutture secondarie di proteine. Nell’alfa elica troviamo dei legami peptidici vicini a 4 residui amminoacidici

di distanza. Si lega il CO del primo amminoacido con NH del quarto per esempio. Dunque i legami a

idrogeno a questo punto sono allineati lungo la generatrice del cilindro che si viene a formare.

• Per quali ragioni la presenza di prolina in una sequenza proteica è incompatibile con la

stabilizzazione di una struttura secondaria?

Nessuna struttura secondaria puo formarsi se ho presente una prolina. In presenza di una prolina le

piastrine non ruotano e non posso formare la struttura secondaria.

• Illustrare schematicamente la posizioni delle catene laterali di amminoacidi in strutture ad alfa

elica e a beta-sheet.

I legami idrogeno che si forma tra gli atomi che partecipano al legame peptidico è ciò che tiene insieme le

strutture secondarie di proteine. Nell’alfa elica troviamo dei legami peptidici vicini a 4 residui amminoacidici

di distanza. Si lega il CO del primo amminoacido con NH del quarto per esempio. Dunque i legami a

idrogeno a questo punto sono allineati lungo la generatrice del cilindro che si viene a formare. Nel caso del

foglietto i legami idrogeno possono non necessariamente coinvolgere gruppi lontani di 4 unita fra di loro.

Importante è che siano affiancati tra loro i legami idrogeno. Dalle estremità del foglietto sporgono i residui

amminoacidici che proteggono la catena dall’acqua.

• Quali aminoacidi son incompatibili in ambiente acquoso con la stabilita di un struttura alfa elica?

In ambiente acquoso bisogna far si che l’acqua non si avvicini troppo alla struttura secondaria della

proteina, cosi facendo potrebbe andare a formare legami idrogeno rompendo cosi quelli già esistenti che si

trovano sulla nostra elica. Le catene laterali degli amminoacidi che sporgono dalla spirale hanno la funzione

di allontanare l’acqua. Per tale motivo la glicina non può essere usata poiché non ha una catena laterale

vera e propria.

• Che differenze ci sono tra beta turn e beta loop?

• Quali amminoacidi potranno formare legami ionici con un residuo di glutammato nella struttura

terziaria di una proteina?

Le interazioni ioniche sono interazioni tra aminoacidi che hanno carica opposta. Sappiamo che il

glutammato ha carica negativa, dunque gli amminoacidi che possono formare legami ionici con lui sono

arginina, lisina e istidina che hanno una carica positiva.

• Perche lo ione Ca++ stabilizza la struttura di alcune proteine ?

Relativamente ai legami che stabilizzano le strutture terziarie troviamo i legami di coordinazione, che sono

molto stabili e nei quali entrano in gioco degli atomi di metalli come ferro e calcio. Sono proprio i metalli

inseriti che coordinano i legami fra le zone della molecola che le conferiscono grande stabilita e rigidità. Lo

ione calcio va a stabilizzare l’alfalattoglobulina proteina del latte. In tale struttura troviamo 4 funzioni

carbossiliche che hanno tutte una carica negativa. Come sappiamo dovrebbero respingersi, ma non lo

fanno poiché l’atomo di calcio impedisce ai 4 residui di vedersi. Se tolgo il calcio, loro si vedono si

respingono e la struttura diventa instabile.

• Che cosa si intende per core idrofobico di una struttura proteica?

Analizzando a livello tridimensionale una proteina possiamo accorgerci come al suo interno nel cilindro cavo

che si viene a formare vengono localizzate le porzioni idrofobiche. Quasi tutte le proteine per assumere una

certa struttura hanno necessita di nascondere i propri residui idrofobici all’interno lontano dall’acqua. Si

notano dunque dei veri e propri nuclei centrali di amminoacidi idrofobici che si definisce core idrofobico.

• Per quali ragioni alcuni polipeptidi si uniscono permanentemente a dare una struttura quaternaria?

• Commentare un esempio di modalità in cui avviene il folding assistito

Il folding è il processo di ripiegamento di una proteina. vi sono due modalità di assunzione della struttura,

una è spontanea e l’altra assistita. Nel folding assistito guidiamo il processo di ripiegamento ed

intervengono delle proteine che hanno funzione di aiutare il polipeptide ad assumere la struttura corretta. Il

folding assistito può richiedere o meno energia (chaperoni molecolari). Serve energia informazionale per dire

alla proteina come ripiegarsi. Una nota proteina che interviene nel folding assistito è la PDI detta anche

proteina disolfuro isomerasi. Tale proteina isomerizza i ponti disolfuro. Nell’esempio vediamo una proteina

con i ponti disolfuro posti in posizione sbagliata. La PDI rompe uno dei disolfuri e lo lega con se stessa,

dunque la proteina induce la formazione di un nuovo disolfuro con una reazione di scambio. Alla fine la PDI

si slega e la proteina si è sistemata. La PDI la troviamo in forma ridotta ed in forma ossidata, quella ossidata

serve a fabbricare nuovi nuovi disolfuri in proteine che non li hanno.

• Per quali ragioni la gelatina usata in gastronomia è derivata dal collagene di organismi acquatici?

La gelatina usata in gastronomia è la colla di pesce. Ovvero si utilizza il collagene dei pesci. Si usano gli

ossi dipesi perche stando nell’acqua il loro collagene è più debole perche non devono sostenere grandi pesi

come negli organismi terrestri. Dunque si ottiene più facilmente una soluzione a gel, che gelifichi a freddo.

• Quali sono i liganti del ferro in una molecola di ossimioglobina?

NON è OVVIO CHE SIA L’OSSIGENO?

Il ferro in una molecola di mioglobina fa 6 legami di coordinazione. Innanzitutto abbiamo 4 legami con i

pirroli del gruppo eme e uno con l’azoto dell’istidina prossimale. Il sesto legame il ferro lo compie in

posizione diametralmente opposta con l’istidina distale, che veicola il legame con una molecola di

ossigeno. Un ossigeno si lega al ferro e l’altro all’istidina distale.

• Quali legami tengono il gruppo eme ancorato alla struttura proteica in emoglobina e mioglobina?

La struttura enorme del gruppo eme con il suo ferro al centro è tenuta nella proteina da due interazioni. Le

interazioni idrofobiche tra la superficie planare e apolare del gruppo eme e i residui idrofobici presenti nella

struttura delle proteine. Lo ione ferro inoltre è coordinato in posizione assiale all’atomo di azoto di un

residuo di istidina che va a coordinarsi con questo ione. L’istidina che contiene l’azoto si chiama istidina

prossimale.

• Qual’è il significato fisiologico del cosiddetto effetto Bohr su emoglobina?

Queste proteine sono sensibili anche a stimoli ambientali. Vediamo la sensibilità del legame ossigeno-

emoglobina come si comporta con la variazione di pH. Al polmone arriva sangue venoso carico di CO2

derivante dai muscoli. La CO2 è un gas solubile in acqua e dunque una volta che si scioglie nel sangue, in

seguito a dissociazione, ne provoca un abbassamento di pH. (sangue venoso pH di 7.4) Arrivati ai polmoni

ho scambio tra co2 e ossigeno atmosferico. Se tolgo la co2 il sangue si alcalinizza e il ph va a 7.6

(arterioso). Diciamo che l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno varia dunque in funzione del pH. Alta affinità

per ph alto e bassa affinità per pH basso. Perfettamente corretto perche nei muscoli dove viene prodotta

co2 si abbassa il ph e dunque emoglobina rilascia ossigeno. Questo è l’effetto bohr. A ph troppo alto 7.6

emoglobina cede facilmente, abbiamo alcalosi ematica. A ph troppo basso 6.8 emoglobina prende ed

abbiamo acidosi. (o forse è il contrario, verificare!!)

• Descrivere concisamente i cambiamenti nella geometria del sistema successivamente al legame

dell’ossigeno ad emoproteine.

Il legame di una molecola di ossigeno ad uno dei 4 polipeptidi che contengono l’eme che formano

l’emoglobina modifica l’affinità per l’ossigeno del polipeptide adiacente. Fa parte della spiegazione della

transizione strutturale dell’emoglobina in relazione alle quantit&agrav