Lezioni, Biologia applicata

L

I

P

E

P

T

I

D

I

Anche gli amminoacidi possono unirsi tra di loro per formare il

dipeptide e dei polipeptidi.

Due amminoacidi sono in grado di interagire tra di loro attraverso il

gruppo carbossilico di un amminoacido e il gruppo amminico

dell’amminoacido adiacente, e in seguito alla formazione di un legame

detto legame peptidico, si ha la formazione di una piccolissima proteina

formata da due amminoacidi, identificato come dipeptide.

Questo legame peptidico può ripetersi n volte e dunque creare delle

catene polipeptidiche costituite da numerosi amminoacidi.

Esistono tante possibili combinazioni di amminoacidi.

A

P

P

U N T

I 1 1 B I O

L

O

G

I A

C

O

N

F

O

R

M

A

Z

I

O

N

E T

R

I

D

I

M

E

N

S

I

O

N

A

L

E

Per svolgere le loro funzioni le proteine devono assumere una conformazione estremamente rigorosa, perché ad ogni

conformazione della proteina si associa una funzione specifica. Se questa conformazione viene persa la proteina risulta

denaturata e non ha più nessuna attività biologica.

Per raggiungere la conformazione finale esistono 4 diversi livelli di organizzazione delle catene polipeptidiche.

S

T

R

U T

T

U R

A P R

I M

A

R I

A

La struttura primaria è anche detta a filo di perle. Si ha una sequenza lineare di una serie di amminoacidi.

Questi amminoacidi possiedono dei gruppi R laterali, che possono interagire in questa struttura primaria per dare

origine alle conformazioni successive.

Esempio: Glucagone, composto da 29 amminoacidi.

S

T

R

U T

T

U R

A S

E C O

N D A

R

I A

Le strutture secondarie più rappresentate delle proteine sono la struttura α-

elica (a) e struttura a Foglietto β (b).

Nella struttura α-elica (a) la catena polipeptidica tende ad assumere una

conformazione ellissoidale altamente uniforme. Questa conformazione

ellissoidale nasce dalla formazione di legami a idrogeno, cioè da legami tra

atomi di idrogeno e quelli di ossigeno, tra i gruppi laterali R di amminoacidi

che compongono lo stesso polipeptide.

Questi legami a idrogeno si formano tra una amminoacido e l’amminoacido

localizzato in 4° posizione rispetto al primo. Questi legami sono interazioni

abbastanza forti tali da mantenere questa struttura uniforme.

Nella struttura del foglietto β (b) la struttura è determinata sempre

da legami ad idrogeno tra i gruppi R laterali, che però vanno a

formarsi tra catene polipeptidiche diverse oppure tra porzioni diverse

si una stessa catena polipeptidica avvolta su se stessa.

S

T

R

U T

T

U R

A T

E R Z

I

A R

I

A È un ulteriore livello di

organizzazione della catena

polipeptidica.

La struttura terziaria deriva da una serie di interazioni di tipo diverso, che

vengono sempre a formarsi tra i gruppi laterali R degli amminoacidi che

compongono la stessa catena.

Tipi di legami:

 Legami a idrogeno, legami tra atomi di idrogeno e quelli di ossigeno

 Legami ionici, si instaurano tra gli amminoacidi acidi, con carica positiva o

negativa)

 Interazioni idrofobiche, interazioni tra gruppi R di amminoacidi idrofobici; sono

legami che si dispongono all’interno della proteina, lontano dagli ambienti

acquatosi

 Formazioni di ponti di solfuro, si formano tra due atomi di zolfo presenti nei

gruppi laterali R degli amminoacidi cisteina. Si formano solo dall’interazioni tra

due amminoacidi cisteina.

A

P

P

U N T

I 1 2 B I O

L

O

G

I A

S

T

R

U T

T

U R

A Q U A

T

E R

N A

R I

A

Alcune proteine per esplicare un’attività biologica sono composte da più

catene polipeptidiche, da due o più catene polipeptidiche, uguali o

diverse. L’interazione tra queste catene polipeptidiche definisce la

struttura quaternaria di una proteina.

L’emoglobina ad esempio è formata da 4 catene polipeptidiche uguali

due a due, oppure il collagene formato da 3 catene polipeptidiche uguali. Giovedì 17 Ottobre 2013

A

C

I

D

I N

U

C

L

E

I

C

I

Gli acidi nucleici sono fondamentalmente due:

a. Acido ribonucleico, RNA, composto da ribosio

b. Acido Desossiribonucleico, DNA, composto da desossiribosio

Anche gli acidi nucleici sono delle macromolecole, cioè polimeri

formati da unita più semplici; in questo caso le unità più semplici

sono i nucleotidi.

I nucleotidi sono costituiti da un monosaccaride a cinque atomi di

carbonio, il ribosio o il desossiribosio, associato a una molecola

detta base azotata, che contiene azoto, e a uno o più gruppi fosfato.

Le basi azotate sono dei composti organici che contengono

generalmente almeno un atomo di azoto.

Queste basi si distinguono in:

 Pirimidine, caratterizzate da un singolo anello.

 Purine, caratterizzate da un doppio anello.

Nel DNA troviamo Citosina, Timina, Adenina e Guanina.

Nel RNA troviamo Citosina, Uracile, Adenina e Guanina.

I nucleotidi si assemblano tra di loro attraverso un legame detto

fosfo-diesterico che si forma tra un nucleotide e quello adiacente.

Il legame avviene tra un gruppo fosfato e la molecola di zucchero a cinque atomi di carbonio di due nucleotidi vicini.

Creando una sequenza di nucleotidi.

Il DNA e l’RNA sono molecole con una funzione informazionale, non svolgono funzioni di strutture o energetiche.

Contengono un informazione genetica. Alcuni nucleotidi possono pero fungere da molecole energetiche della cellula:

molecole come l'ATP, adenosintrifosfato.

A

P

P

U N T

I 1 3 B I O

L

O

G

I A

L A C

E

L

L

U

L A

La teoria cellulare si basa su due sunti:

1. Le cellule rappresentano l'unità funzionale di tutti gli essere viventi; unità fondamentale sia di funzione che di

organizzazione.

2. Tutte le cellule derivano da altre cellule, tutte le cellule sono in grado di riprodursi dando origine ad altre cellule

tramandando il materiale genico.

La cellula è composta dalla membrana esterna detta membrana plasmatica, la quale delimita un'area interna chiamata

citoplasma, ed è comune per tutte le cellule.

Contiene almeno una molecola di acido desossiribonucleico (DNA), che porta l’informazione genetica, e tutti gli enzimi

necessari alla replicazione del genoma e all’espressione dell’informazione genetica.

-6

La dimensione va da 1 a 100 μm “micron” (10 = 1 micron).

Un fattore limitante della cellula è il rapporto tra la superficie e volume (parte interna): sulla membrana plasmatica

avvengono una serie di funzioni cellulari che devono avvenire in tempi molto ristretti. Il fatto di essere costituito da

molte cellule piccole il rapporto tra superficie e volume è a favore della superficie, è quindi maggiore la superficie.

Se la cellula fosse molto grande i processi sarebbero rallentati.

La forma e la dimensione dipendono dalla funzione che svolgono. Hanno forme diverse perché svolgono funzioni

differenti; un neurone è diverso da un eritrocita.

Esistono due tipologie di cellule: procariotiche e eucariotiche.

 Procariotiche: tipiche di organismi molto semplici batteri e archeobatteri.

 Eucariote: organismi più complessi animali funghi piante e protisti.

C

E

L

L

U

L

E P

R

O

C

A

R

I

O

T

I

C

H

E

Sono cellule prive di nucleo.

Il materiale genetico si trova disperso all'interno del citoplasma senza essere

confinato in uno spazio ben definito. Si parla di nucleolide intendendo il

materiale genetico (cioè il DNA) disperso nel citoplasma.

Sono cellule molto piccole circa 1/20 di diametro rispetto al diametro della cellula eucariotica.

Caratterizzate dalla membrana plasmatica, che riveste la cellula.

È presente anche una parete cellulare che si pone esteriormente a membrana plasmatica.

C

E

L

L

U

L

A E

U

C

A

R

I

O

T

I

C

A

Sono più complesse delle cellule procariotiche.

Sono limitate da un involucro esterno detto

membrana plasmatica che delimita lo spazio

interno noto come citoplasma.

È presente una struttura centrale che è il nucleo,

dove è rinchiuso il materiale genetico della

cellula, DNA.

Nella cellula sono presenti organuli o organelli

citoplasmatici, che svolgono funzioni specifiche.

Tutte questi organuli sono circondati da un

involucro esterno, una membrana. Si parla di

membrana plasmatica quando si parla

dell'involucro di tutta la cellula, ma tutti gli

organuli citoplasmatici sono ricoperti da

membrana simile a quella plasmatica. La

presenza degli organelli determina il sistema di

endomembrane, all'interno del citoplasma tutte

le membrane che circondano i singoli organelli

rientrano in questo sistema di endomembrane

con funzioni importanti. A

P

P

U N T

I 1 4 B I O

L

O

G

I A

N

U

C

L

E

O

Caratterizzato da una doppia membrana, ovvero è circondato da due membrane una concentrica all'altra, in questo

modo si definisce uno spazio tra le due membrane detta cisterna perinucleare che si trova in continuità con un altro

organello citoplasmatico che è il reticolo endoplasmatico.

Queste due membrane in alcuni punti lungo la circonferenza del nucleo si fondono insieme creando delle aperture

chiamate pori nucleari. Questi pori nucleari hanno la funzione di consentire il passaggio di molecole dal nucleo verso il

citoplasma e viceversa. I pori strutturalmente sono complessi di proteine disposte in modo ottagonale a cui sono

associate delle fibre proteiche che si riflettono verso l'interno del nucleo attraverso il doppio strato di membrane.

Al di sotto della cisterna perinucleare, all'interna del nucleo è presente la lamina nucleare. Questa lamina è composta

da proteine laminine A, B e C che svolgono una funzione di struttura e sostegno verso il nucleo. Formano una fitta rete

sotto alla membrana interna conferendo sostegno e struttura al nucleo.

All'interno del nucleo troviamo la cromat