Esame biochimica

H.

L’omologo superiore della glicina è l’alanina (catena R –CH3, acido alfa-ammino-

propionico) il cui chetoacido corrispondente (che vede un gruppo chetonico al posto

del gruppo amminico) è l’acido piruvico.

Classificazione secondo le caratteristiche chimiche della catena laterale

 Non polari: Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Fenilalanina,

Triptofano, Metionina, Prolina

 Polari prive di carica: Serina, Treonina, Tirosina, Cisteina, Asparagina,

Glutammina

 Polari cariche positivamente: Istidina, Lisina, Arginina

 Polari cariche negativamente: Acido Aspartico, Acido Glutammico

Alcuni sottogruppi:

 Aromatici: Fenilalanina, Triptofano, Tirosina

 Solforati: Metionina, Cisteina

 A catena ramificata: Alanina, Leucina, Isoleucina

Classificazione secondo la funzione (possibile metabolismo)

L’impegno metabolico primario degli a.a proteici è la sintesi proteica, poiché

l’enzima aminoacil-tRNA-sintetasi ha per essi affinità maggiore di ogni altro; tutti gli

altri enzimi hanno diversa affinità e permettono la loro conversione in una molecola

di natura diversa (il loro scheletro carbonioso si ritroverà a costituire la nuova

molecola).

 Glucogenetici: glucosio

 Chetogenetici: corpi chetonici o precursori degli acidi grassi (Leu, Lys)

 Funzione mista

Un altro impegno condiviso degli a.a è quello di partecipare alla sintesi di composti

azotati (essendo l’N atmosferico per noi inerte) quali le basi azotate, l’eme e la

creatina:

-Glicina: eme (insieme al succinilCoa), nt purinici

-Serina: sfingolo (sfingolipidi)

Classificazione secondo la possibile biosintesi

 Essenziali: non siamo in grado di biosintetizzarli (o non in quantità

sufficiente); occorre pertanto introdurli con la dieta

Valina, Leucina e Isoleucina (ramificati) sono utilizzati soprattutto a

o scopo energetico, trattenuti in parte dalle cellule della mucosa intestinale

e dal fegato ma soprattutto immessi in circolo e sottratti dal muscolo

Metionina è il donatore di metili per eccellenza previa sua attivazione a

o S-Adenosil-Metionina (SAM) per reazione con ATP (che dona

l’adenosina che si lega allo Zolfo con liberazione di 1 pirofosf. e 1

ortofosf.): es. etanolammina -3x->serina, noradrenalina-> adrenalina.

Una volta donato il suo gruppo metilico l’a.a non proteico omocisteina,

in cui la valenza dello zolfo viene risaturata con un H.

Treonina omologo superiore della serina, per mezzo della

o serina/treonina deidratasi (desaminazione non ossidativa) diventa α-

chetobutirrato

Lisina presenta un secondo gruppo amminico sul carbonio epsilon

o Arginina* , nella catena R presenta un carbonio legato a tre N, partecipa

o alla sintesi della creatina

Istidina presenta una anello imidazolico (acido alfa-ammino,beta-

o imidazolpropionico)

Fenilalanina per idrossilazione in para dà tirosina

o Triptofano è precursore della serotonina (idrossilato a %-

o idrossitriptofano, decarbossilato dà 5 idrossitriptamina

 Non essenziali: possono essere sintetizzati a partire da intermedi del

metabolismo o altri amminoacidi

Glicina precursore dell’eme, della serina, del glutatione (tripeptide

o ubiquitario gammaglutammil-cistenil-glicina; esapeptide nella forma

ossidata in cui l’a.glutammico partecipa al legame peptidico con il

carbossile in gamma), tampone sulfidrilico in quanto importante

cofattore di un enzima riducente (glutatione perossidasi seleno

dipendente, che riduce il perossido di idrogeno ad acqua) impegnato

nella difesa delle cellule (soprattutto globulo rosso e cellule connettivali

della cornea) dallo stress ossidativo; può fungere da neurotrasmettitore

Alanina dà piruvato (perdita –NH2)

o Tirosina (paraidrossifenilalanina) per idrossilazione della fenilalanina

o (fenilalanina idrossilasi, e.p.->fenilchetonuria)

Cisteina (acido alfa-ammino,beta-tiol-propionico), per ossidazione del

o gruppo tiolico di due molecole si forma la cistina (ponte disolfuro); dà

piruvato per perdita del gruppo –NH2 e –SH; precursore metionina;

dalla sua decarbossilazione e pluriossidazione del gruppo –SH (-SO3H)

si ottiene l’a.a non proteico taurina neurotrasmettitore)

Serina: (acido alfa-ammino,beta-idrossi-propionico) da glicina

o (idrossimetiltransferasi), precursore di piruvato (desaminazione non

ossidativa, perdita di –NH2 e -OH), glicina, sfingolo (e sfingolipidi) e

dei glicerofosfolipidi (fosfatidilserina, etanolammina per

decarbossilazione, -colina per trimetilazione della etanolammina)

Prolina, potrebbe essere definito imminoacido perché nella sua

o biosintesi, che vede come precursore l’a. glutammico, in seguito ad un

processo di ciclizzazione il gruppo –NH2 diviene –NH: pertanto non ha

un chetoacido corrispondente, ed il suo metabolismo prevede

l’interconversione in a.glutammico.

A. aspartico da a. ossalacetico; per decarbossilazione si ottiene la beta

o alanina (a.a non proteico); può fungere da neurotasmettitore

A. glutammico da a. α-chetoglutarico per reazione con ammoniaca

o (organicata) o, molto frequentemente, per transaminazione; per

decarbossilazione dà il GABA (acido gamma-ammino-butirrico), a.a non

proteico di tipo inibitorio; può fungere da neurotrasmettitore

Asparagina per transaminazione dell’acido aspartico con donatore

o glutammina

Glutammina si forma dall’acido glutammico per reazione con una

o molecola di ammoniaca che legandosi al carbossile della sua catena

laterale può in questo modo essere organicata

Tirosina si ottiene per idrossilazione in para della fenilalanina,

o idrossilata forma la DOPA (diidrossifenilalanina), aminoacido non

proteico della serie L dalla cui decarbossilazione si ottiene la dopamina,

prima delle catecolammine (catecolo: anello benzenico con due gruppi

ossidrilici, quello in para e quello adiacente), da cui derivano le altre

due, la noradrenalina e (metilata) l’adrenalina.

Tuttavia non esiste una riserva di amminoacidi, ma in caso di estrema necessità (ad

es. per mantenere costante la glicemia in condizioni di digiuno prolungato), entro

certi limiti possono essere demolite proteine per fornire amminoacidi.

Non esiste nemmeno una riserva di ATP: il suo impegno nelle cellule viene

risparmiato al massimo, e se presente in quantità superiore al fabbisogno attiva i

processi di sintesi cosicché una riserva potenziale di ATP sia data da molecole che

possono essere conservate.

Amminoacidi post-sintetici

Modificati quando già incorporati nella proteina; quando degradati entrano a far parte

del pool degli a.a liberi

 3 o 4-idrossiprolina, (prolil-idrossilasi) caratteristico del collagene

 Idrossilisina (lisil-idrossilasi) caratteristico del collagene

 Epsilon-trimetil-lisina precursore della carnitina, coinvolta nel trasporto degli

acidi grassi attivati ad acile nel mitrocondrio dove possono essere

metabolizzati

 Acido gamma-carbossi-glutammico presenta tre gruppi carbossilici, presente

nella protrombina che partecipa alla cascata della coagulazione (le sue cariche

negative favoriscono l’interazione con lo ione calcio)

 Fosfoserina, fosfotreonina e fosfotirosina

Proteine

Polimeri costituiti in genere da un numero di a.a maggiore di 50 (quando minore si

parla di peptidi) legati con un legame peptidico che ha le caratteristiche di parziale

doppio legame (risonanza), legame planare molto rigido (idrolizzabile tramite

proteasi che rientrano tra le idrolasi) attorno al quale è impedita la rotazione, che si

instaura tra il gruppo carbossilico di un a.a e l’amminico dell’a.a che segue (per

convenzione il primo a.a ha libero il gruppo –NH2 e l’ultimo il gruppo –COOH).

Attorno ai legami che si instaurano invece con il carbonio alfa è invece concessa la

rotazione che porterà alla formazione di specifici angoli di legame indicati con fi e

psi che condizionano i livelli strutturali delle proteine. Tra questi la struttura

quaternaria è assunta solo se la proteina è costituita da più subuinità ed è pertanto

modulabile nelle interazioni tra queste e quindi nella sua funzione (in genere è

multimerico l’enzima chiave di un percorso metabolico); gli altri livelli strutturali

devono essere mantenuti nella forma nativa che garantisce alla proteina la massima

funzionalità. Per consentire alla catena proteica i più diversi ripiegamenti le catene

laterali sono in configurazione trans rispetto al piano del legame peptidico. Strutture

secondarie sono stabilizzate da legami a ponte idrogeno tra i gruppi CO e NH, deboli

ma dall’effetto cumulativo importante, denaturabili (irreversibilemente) ad alte

temperature o a pH acido per esporre il legame peptidico ad una più facile azione di

enzimi proteolitici; le più comuni sono le strutture ad alfa elica (passo 5,4 A°/ 3,6 a.a

per spira), a beta foglietto pieghettato (tra diverse catene o porzioni, parallele o

antiparallele) e la elica caratteristica del collagene. La struttura terziaria prevede in

aggiunta l’instaurarsi di interazioni tra le catene R degli a.a (int. elettrostatiche,

idrofobiche, ponti disolfuro [come nella insulina composta da due sub tenute insieme

da due ponti disolfuro e con un altro intracatena, sua rottura determina disattivazione

dell’ormone] etc), caratteristiche delle proteine globulari. Si ricordi che nelle proteine

porzioni regolarmente organizzate sono alternate da porzioni non ordinatamente

ripiegate.

Funzioni

 Catalisi (enzimi proteici)

 Proteine semplici

 Proteine coniugate con diversi gruppi prostetici

Lipoproteine, presenti nel plasma in diverse classi, ciascuna delle quali è

o composta da una percentuale delle diverse classi di lipidi (trigliceridi,

colesterolo libero/esterificato, fosfolipidi)

Glicoproteine, in cui è maggiorgmente rappresentata la componente

o proteica, e proteoglicani, il cui ha un maggior peso la componente

glucidica data dai GAG

Fosfoproteine, come la caseina del latte, particolarmente ricca di residui

o di acido ortofosforico e calcio importanti per la crescita

Cromoproteine, che presentano un cromogeno come gruppo prostetico,

o come l’eme nelle proteine a ferro eminico, o i nucleotidi flavinici (forma

attiva della vitamina B2) nelle flavoproteine, o l’11-cis retinale della

rodopsina, vitamero della vitamina A che ha come precursori i caroteni.

Metalloproteine, es. rame (citocromo ossidasi); rame e molibdeno

o (superossido-dismutasi); selenio (glutatione perossidasi); ferro

 Proteine di trasporto di molecole di natura idrofobica (ormoni steroidei:

albumine e trasp.specifici), emoglobina (O2 e CO2), ioni (“riserva” che può

essere liberata quando si modificano le con