proteine e acidi nucleici

Quindi la struttura base della successione degli amminoacidi fatta da : carbonio centrale,

gruppo carbossilico e gruppo amminico del legame peptidico dell’amminoacido successivo,

carbonio centrale, gruppo carbossilico, gruppo amminico e così via; questa successione di

atomi si struttura formando un elica dove le catene laterale si dispongono perpendicolarmente

all’asse dell’elica, in alcuni casi gli amminoacidi che costituiscono l’alfa elica possono generare

una struttura che sia fortemente anfipatica, cioè tutti gli amminoacidi idrofobici si

dispongono da un lato mentre quelli idrofili tutti dall’altro lato e quindi in alcuni casi queste

alfa eliche posso essere anfipatiche, ad esempio in una porzione associata in una

membrana.

(se queste sono catene idrofobiche questa porzione tenderà ad interagire con delle regioni

idrofobiche come ad esempio una membrana,l’altro lato se ,invece, è fatto da gruppi “R”

idrofilici tenderà ad interagire con l’ambiente acquoso, quindi questo conferma che le alfa

eliche possono avere questa doppia caratteristica chimico-fisica che permette di interagire

sia con l’ambiente idrofilico sia che con un ambiente idrofobico)

foglietto beta

Il è una struttura planare in cui la struttura base(carbonio alfa, carbonio

carbossilico e NH ) è lineare e lungo questa catena di amminoacidi i gruppi “R” si

dispongono sempre al di sopra o al di sotto di questi amminoacidi, tale catena terminerà

con un loop e tornerà indietro e poi terminerà con un altro loop e ritornerà indietro per

formare una struttura che forma una determinata superficie.

Quindi il foglietto beta si chiama così perché questa successione di amminoacidi forma una

struttura piana, cioè tridimensionalmente parlando generano un piano con i gruppi “R” che si

estendono al di sopra e al di sotto del piano.

Tipiche proteine ricchissime del foglietto beta sono le proteine “BARREL”, strutture a

foglietto beta che hanno una forma di “barili”, infatti queste proteine vengono chiamate anche

beta barrel, beta perché ricchissime di foglietti beta e barrel perché hanno una struttura a

barile dove ogni foglietto beta rappresenta una doga della botte. Solitamente queste proteine

sono delle proteine canale che sono essenziali per il funzionamento della membrana

plasmatica come regolatori per passaggio di molecole, ioni e acqua ai due lati della

membrana.

Quindi esistono delle specifiche sequenze che si struttureranno secondo alfa eliche, altre

formando dei foglietti beta, altre ancora che si struttureranno senza formare una struttura

definita(quindi non ad alfa elica o a beta foglietto). In una proteina troveremo regioni ad

alfa elica, regioni a foglietto beta e regioni né ad alfa elica né a foglietti beta.

Alfa elica e foglietti beta vengono definiti strutture secondarie delle proteine.

Una sequenza primaria è una successione di amminoacidi e nell’ambito di questa sequenza

primaria troveremo delle regioni che si strutturano ad alfa elica, altre a beta foglietto e altre

ancora né ad alpha elica né a foglietti beta ma nell’insieme questa successione di amminoacidi

genererà una struttura tridimensionale, quindi alla fine questa successione di amminoacidi avrà

una struttura tridimensionale che è peculiare.

ad una struttura primaria sarà associata una peculiare struttura

Quindi :

tridimensionale che la identifica.

La funzione della proteina è associata alla sua struttura.

Una proteina è dotata di attività biologica(attività enzimatica) cioè svolge una funzione sulla

base della sua struttura tridimensionale. Se io modifico in qualche modo la struttura

tridimensionale quella proteina,molto probabilmente, non funzionerà più nello stesso

modo.

Come posso modificare la struttura tridimensionale di una proteina ?

 Aumentando la temperatura

 Variando il ph

 Variando la salinità

Esempi di proteine in cui viene modificata la forma:

 Uovo bollito

 La carne, quando la mettiamo sulla brace cambia completamente sia colore che

consistenza e da questo possiamo dedurre che l’aumento della temperatura causa la

denaturazione delle proteine, ovvero stiamo cambiando la forma alle proteine e quindi

assumeranno una forma alterata a cui, molto probabilmente, non c’è più una funzione

associata.

 La marinatura delle alici (con sale e limone )

Associata alla struttura tridimensionale della proteina troviamo una funzione.

Una successione di amminoacidi si strutturerà formando un insieme di alfa eliche, di foglietto

beta e regioni a struttura variabile che insieme formeranno una determinata struttura

tridimensionale. In questa struttura ad ogni atomo possiamo dare delle coordinate, infatti

noi di moltissime proteine conosciamo la struttura tridimensionale a cui è associata l’attività

biologica. Anche alla base dello sviluppo di un farmaco c’è la comprensione della struttura

di quella determinata proteina mutata, perché se io conosco questa struttura posso

bloccare questa proteina

disegnando un farmaco ad esempio che si va a posizionare nel sito attivo/catalitico di quella

proteina e che la va a bloccare.

Conoscere la struttura tridimensionale di una proteina significa conoscere di ogni atomo le sue

coordinate tridimensionali, cioè x,y,z generando un modello tridimensionale.

Le metodiche per determinare la struttura tridimensionale delle proteine

sono due:

La diffrazione a raggi x:

 con questa tecnica si va a sollecitare delle proteine

a partire da una soluzione molto concentrata di queste proteine e si fanno

precipitare, la precipitazione di queste proteine genera una struttura cristallina.

Questo cristallo, che si è formato dalla precipitazione delle proteine in particolari

condizioni, viene bombardato dai raggi x che passano e quindi bombardano la

proteina. I raggi x ,quando trovano un atomo davanti, vengono deviati e poi raccolti

da una lastra radiografica . trasformata di curie

Tramite un procedimento matematico che si chiama

possiamo risalire alla struttura tridimensionale, quindi conoscere la posizione di tutti

gli atomi che hanno rifratto i raggi x e quindi riusciamo a sapere la struttura

tridimensionale di una proteina tipo questa in figura:

Dove ogni pallino rappresenta un atomo e quindi noi riusciamo ad identificare il sito

attivo che ad esempio può essere un sito di legame dell’ATP, questo per capire che se

io trovo un farmaco che entra nel sito attivo e mi copre il sito attivo determinerà un

non funzionamento di quella proteina.

Se io conosco la struttura tridimensionale del ribosoma procariotico, io posso disegnare

un farmaco che mi blocca uno dei siti attivi del ribosoma procariotico che è diverso

da quello eucariotico e ci genero un antibiotico.

Quindi la struttura terziaria di una proteina è la struttura tridimensionale di una proteina.

La risonanza magnetica nucleare (RMN)



Dalla struttura primaria non puoi avere un dato certo della struttura tridimensionale della

proteina.

struttura quaternaria delle proteine

La è quella che si ha quando più proteine si

edificio proteico complesso.

associano tra di loro per formare quello che si chiama Ad

esempio l’emoglobina che è costituita da due catene alfa e due catene beta dove ciascuna

catena rappresenta una subunità di questa grossa proteina. L’emoglobina non è un’unica

proteina ma è fatta dalla combinazione di quattro proteine, uguali a due a due( due alfa e

due beta). In realtà l’emoglobina è peculiare perché, oltre ad essere costituita da un porzione

proteica, è costituita anche da una porzione non proteiche che prende il nome di prostetica,

quindi l’emoglobina possiede il gruppo eme.

Le proteine sono enzimi. Ogni enzima possiede un sito di legame per un determinato

substrato, quindi ,molto probabilmente, un enzima è dotato di un’attività biologica di

trasformazione: trasforma il substrato “a” in “b”. L’enzima per trasformare il substrato “a” in

“b” deve necessariamente legare “a”, quindi deve avere un sito di legame “a” e a livello di

questo sito attivo succederà qualcosa che convertirà “a” in “b”.

Un enzima svolge l’attività di catalizzatore. Un catalizzatore è colui che accelera la velocità di

reazione, in termini termodinamici, abbassando l’energia di attivazione.

Quindi per ogni reazione chimica o enzimatica abbiamo sempre un grafico di reazione del tipo:

Ad ogni reazione chimica o enzimatica che converte il reagente in prodotto è associata una

variazione di energia.

Di solito abbiamo due tipi di reazioni :

Energeticamente favorevole

1. in cui in cui l’energia dei reagenti è maggiore di

quella dei prodotti.

Possiamo vedere questo tipo di reazione come un oggetto che “scende” senza

l’applicazione di energia esterna .

Energeticamente sfavorevole

2. in cui l’energia dei prodotti è maggiore di quella dei

reagenti. Quindi affinché la reazione avvenga dobbiamo fornirgli energia e questa

energia viene fornita spezzando il legame tra fosfati dell’ATP.

Es: è come se dovessimo alzare un bicchiere posizionato sul tavolo, se non gli

fornissimo energia l’oggetto non si muoverebbe verso l’alto

La natura accoppia una reazione energeticamente sfavorevole ad una reazione

energeticamente favorevole in modo tale che la somma delle due reazioni abbia un

parametro che sia energeticamente favorevole. Tale parametro prende il nome di

variazione di energia libera di Gibbs che si indica con ΔG. (ad ogni reazione chimica è

associato un ΔG).

Se il ΔG<0 la reazione è energeticamente

favorevole. Se il ΔG>0 la reazione è

energeticamente sfavorevole.

Esempio: Se io accoppio la reazione energeticamente sfavorevole con un ΔG= +10 kJ/mol l’accoppio

con un’altra reazione energeticamente favorevole con un ΔG=-30 kj/mol, che è pari al valore della

reazione di

idrolisi dell’ATP, io ottengo ΔG un totale che è uguale alla somma di ΔG1+ ΔG2 che in questo caso è

+10kj/mol-30kj/mol=-20 kj/mol quindi questa reazione sarà energeticamente favorevole.

A livello termodinamico per far avvenire una reazione energeticamente sfavorevole basta accoppiarla

ad una reazione energeticamente più favorevole.

Alcune reazioni energeticamente favorevoli (energia reagenti>energia prodotti) sono molto

lente, cioè per farle avvenire ci potrebbero volere anche migliaia di anni.

La possibilit&agra