Domande e risposte esame Biochimica prof Bonomi

Domande e risposte sulle proprietà degli amminoacidi e delle proteine

1. La meno idrofobica è l'acido glutammico, seguito dall'alanina e dalla leucina, mentre la fenilalanina è la più idrofobica.

2. A pH 5, l'acido glutammico avrà una carica negativa, la glutammina avrà una carica positiva e l'istidina avrà una carica positiva.

3. Il rapporto tra metil-istidina e idrossiprolina in un alimento a base di carne indica la qualità della carne. Se il rapporto è maggiore per la metil-istidina, significa che la carne è di buona qualità e composta principalmente da muscolo. Se il rapporto è maggiore per l'idrossiprolina, che si trova principalmente nel collagene, significa che la carne è principalmente composta da scarti.

4. Se gli ossidrili delle serine in una proteina vengono fosforilate, il pI della proteina aumenta o diminuisce dipendendo dal numero di fosforilazioni. La fosforilazione può aumentare la carica negativa della proteina, quindi se ci sono molte fosforilazioni, il pI della proteina aumenterà.

viene inserito un gruppo ingombrante e carico negativamente. Questa carica influenza la reattività della proteina che inizialmente possedeva solo gruppi carichi positivamente. Il pI della molecola diminuisce perché il pka del gruppo fosfato è maggiore. 6- quale sarà la carica (positiva/negativa/circa zero) del tripeptide ALA-GLU-PHE a pH 7? La carica di ALA è positiva, GLU e PHE negativa. La carica totale del tripeptide sarà negativa. LEZIONE 4 PRIMARIA SECONDARIA 1- Cosa si intende per legame peptidico? È un legame covalente che si crea tra un gruppo carbossilico situato sul carbonio alfa del primo amminoacido e il gruppo amminico situato sul carbonio alfa del secondo amminoacido. 2- Perché la prolina non consente la formazione di strutture secondarie? Perché il suo carbonio alfa non è in grado di ruotare e di formare strutture secondarie ripiegate. 2- Quali sono le caratteristiche principali dei legami a idrogeno chestabilizzanouna struttura ad alfa-elica? Il legame idrogeno si forma tra il gruppo carbossilico del primo amminoacido e il gruppo amminico del quarto amminoacido successivo. La proteina si dispone in una struttura cilindrica e i legami idrogeno sono disposti lungo la generatrice del cilindro, esternamente e non internamente. 3- Quali amminoacidi sono incompatibili con la stabilità di una struttura ad alfa-elica, e perché? La prolina non consente la rotazione dei piani e quindi di creare una struttura circolare; la glicina non ha gruppi R capaci di tenere lontana l’acqua, causando la rottura del legame idrogeno che non permetterebbe la formazione della struttura secondaria; gli amminoacidi ramificati, come la valina e l’isoleucina, hanno un ingombro sterico troppo elevato per permettere un corretto avvolgimento. 4- Perché una sequenza formata da residui contigui di isoleucina non forma strutture ad alfa-elica, ma può partecipare ad una struttura a

beta-sheet? A causa dell'ingombro sterico che ha l'isoleucina non è possibile formare una struttura arrotolata e circolare come quella ad alfa-elica. Nella struttura a beta-sheet invece i gruppi r ingombranti sporgono da entrambi i lati esternamente al piano e quindi non interferiscono tra di loro e con la struttura.

5- Spiegare perché una sequenza di residui contigui di glutammato non forma strutture ad alfa elica a pH 7.0, ma le può formare a pH 3.0? A pH 7 i residui laterali del glutammato sono tutti dissociate e le numerose cariche negative non permettono la stabilità della struttura secondaria che non riesce a formarsi a causa della repulsione elettrostatica. Mentre a pH 3 le cariche sono più omogenee.

6- Illustrare gli arrangiamenti topologici richiesti per la formazione di filamenti beta paralleli ed antiparalleli. Il beta-sheet si forma ripiegando più volte la struttura primaria in filamenti disposti l'uno accanto all'altro.

che interagiscono tra loro tramite legami idrogeno tra i gruppi peptidici. In questo modo si forma una struttura planare. Le catene laterali sporgono al di sopra e al di sotto del beta-sheet. Viene definito parallelo quando i residui ammino-terminali dei filamenti sono disposti nella stessa direzione. Viene definito antiparallelo quando il residuo ammino-terminale di un filamento è disposto accanto ad un residuo carbonio-terminale del filamento adiacente. In questa struttura i legami idrogeno sono planari. 7- Che differenza c'è tra beta-turns e beta-loops? I beta-turns si formano tra due sequenze antiparallele, mentre i beta-loops si formano tra due sequenze parallele. 8- Illustrare le ragioni molecolari che consentono a strutture secondarie di separare superfici con diversa capacità di interagire con l'acqua. Le parti della proteina apolari, grazie al legame idrofobico si aggregano per formare strutture idrofobiche per evitare il contatto con l'acqua. Queste

Strutture

Le strutture sono ad esempio micelle e doppie membrane.

LEZIONE 5 TERZIARIA QUATERNARIA

1. Quali amminoacidi potranno formare legami ionici con un residuo diglutammato nella struttura terziaria di una proteina?

   Il glutammato ha sulla catena laterale un gruppo carbossile ionizzato a pH 7 con carica negativa, e può quindi formare legami ionici con qualsiasi amminoacido che abbia sulla catena un gruppo amminico con carica netta positiva, come l'arginina, l'istidina e la lisina.

2. Perché lo ione Ca++ stabilizza la struttura di alcune proteine?

   Lo ione Ca++ si trova ad esempio nella lattoalbumina. In questa proteina, come in altre, ci sono delle regioni in cui residui di AA vicini tra loro carichi negativamente tendono a respingersi (aspartato e glutammato). Lo ione Ca++ avendo due cariche positive può stabilizzare la proteina contrastando le cariche negative formando legami ionici stabili. Se lo ione venisse tolto la proteina perderebbe la sua struttura terziaria.

3. Che cosa

si intende per "core idrofobico" di una struttura proteica? Il core idrofobico è la regione interna delle proteine ed è costituita da residui idrofobici che si aggregano all'interno per evitare il contatto con sostanze polari. 4. Per quali ragioni alcuni polipeptidi si uniscono permanentemente a dare una "struttura quaternaria"? La struttura quaternaria permette di ottenere nuove funzionalità come ad esempio: nuovi siti funzionali, associazione tra funzioni diverse, regolazione di attività, trasmissione di segnali, la formazione di macrostrutture complesse finalizzate al trasporto di materiali e all'interconversione energetica. 5. Commentare le modalità di azione di una delle proteine che intervengono nel "folding assistito". Uno dei modi in cui può avvenire un folding assistito è grazie ai chaperoni molecolari, un complesso proteico che consiste in tre subunità che servono a riorganizzare la

La struttura terziaria di una proteina è responsabile della sua corretta conformazione. I chaperoni utilizzano l'energia derivata dall'idrolisi di ATP per legarsi alle superfici delle proteine bersaglio e modificarne la conformazione.

Quasi tutte le proteine perdono la loro struttura terziaria se esposte a valori estremi di pH. A pH acidi, i legami peptidici resistono, mentre i legami idrogeno cedono e la proteina si denatura. In questo processo, la proteina perde la sua struttura secondaria, terziaria e quaternaria, ma non la struttura primaria.

LEZIONE 6: COLLAGENE E EMOPROTEINE

1. Qual è la sequenza ripetitiva nel collageno?

Il collagene ha una sequenza ripetuta di tre amminoacidi, che possono essere: un amminoacido qualsiasi seguito da prolina e glicina oppure un amminoacido qualsiasi seguito da idrossiprolina e glicina.

2. Quali sono le principali modificazioni post-traduzionali che determinano la struttura delle fibre di collageno nel tessuto connettivo?

Le principali modificazioni post-traduzionali avvengono man...

mano che la proteina di collagene esce dal ribosoma, delle proteine speciali trasformano la prolina in idrossiprolina e la lisina in idrossilisina. Queste funzioni alcoliche vengono riconosciute da altre proteine come siti di ancoraggio degli zuccheri, diventano delle proteine coniugate, più precisamente glicoproteine. In questo modo ora trefilamenti di tropocollagene sono in grado di legarsi a formare una tripla elica, il collagene esce dalla cellula, finisce la maturazione e vengono rimossi le parti in eccesso della struttura. 3) Perché la regolare assunzione di vitamina C previene lo scorbuto? La vitamina C è un cofattore essenziale per la sintesi di molecole del collagene. È infatti responsabile della conversione dei residui di prolina in idrossiprolina e dell'idrossilazione della lisina, entrambe essenziali per la struttura a tripla elica del collagene. Se il collagene non ha questa struttura rinforzata, viene lo scorbuto, che è una perdita di.

tenacità del tessuto connettivo, con conseguente caduta dei denti, perdita di sangue dal naso ed echimosi.

4) Quali sono le ragioni molecolari per cui la gelatina utilizzata in gastronomia è preparata da "colla di pesce"? La colla di pesce è collagene ottenuto facendo bollire le lische di pesce. Facendo bollire il collagene si rompono i legami H e passa in soluzione, una volta raffreddato i legami si riformano ma in ordine casuale e sparso. Il risultato è la formazione di una gelatina perché il collagene ha intrappolato acqua solidificandosi. Il collagene di pesce si disfa e ricompone molto facilmente e il pesce è una grande fonte di collagene visto che le lische spesso sono costituite principalmente da esso.

5) Qual è lo stato di ossidazione del ferro in mioglobina in assenza/presenza di ossigeno? Per poter legare l'ossigeno è necessario che l'atomo di ferro sia ossidato a ferroso (Fe++) perché in questo stato

Di ossidazione il legame con l'ossigeno è reversibile e può essere ceduto ai tessuti. Se invece il ferro fosse ossidato ferrico (Fe+++) l'emoglobina diventerebbe metaemoglobina e sarebbe incapace di cedere ossigeno ai tessuti.

6) Quali sono i leganti dello ione ferro nell'ossiemoglobina? I leganti dello ione ferro sono 4 azoti dell'anello protoporfrinico e un azoto di istidina prossimale.

7) Come mai il sangue venoso è più acido di quello arterioso? Il sangue venoso ha un pH di 7,4 leggermente minore del sangue arterioso che possiede un pH di 7,6. Il sangue venoso va dai tessuti verso il cuore ed è ricco di CO2 disciolta nel sangue che lo acidifica a causa della formazione di ioni carbonati e protoni.

8) Spiegare le basi molecolari del cosiddetto "effetto Bohr". L'effetto di Bohr è un effetto fisiologico che consiste nel rilascio di ossigeno da parte dell'emoglobina in presenza di un aumento dell'acidità o di una diminuzione del pH.