PROTEINE (Pag. 50-52) ∝
Polimeri lineari che derivano dall’assemblaggio tramite condensazione di 20 L-
amminoacidi.
∝ ∝
Gruppi -amminici e -carbossilici si legano tra loro mediante reazione di condensazione,
▪ cioè eliminazione di una molecola d’acqua. Si forma un legame peptidico.
Le proteine possono assumere 4 livelli organizzativi: struttura primaria, secondaria, terziaria e
▪ quaternaria.
STRUTTURA PRIMARIA (Pag. 52-59)
Sequenza di amminoacidi che compone la proteina: definisce l’individualità di una proteina.
∝
Catena proteica presenta una parte di struttura costante, formata da atomi di carbonio e dai
▪ legami peptidici chiamata catena principale o backbone. Su di essa si diramano le catene
!
laterali.
Gli amminoacidi vengono chiamati residui amminoacidici (perché l’amminoacido è ciò che
▪ resta dopo la condensazione, cioè un “residuo”).
Il n° di molecole d’acqua rilasciate nella formazione di una proteina composta da n
▪ amminoacidi è di n-1. ∝
L’estremità che presenta un gruppo -amminico libero viene detta estremità N-terminale;
▪ ∝
l’estremità che presenta un gruppo -carbossilico libero è detta estremità C-terminale il
!
fatto che le due estremità non siano equivalenti implica che la catena sia dotata di polarità.
≤ Na a ≤
In genere 150 800.
▪
▪ Peso molecolare di una proteina PM = Naa X 110. 110 massa molecolare media del singolo
!
residuo.
Un peptide è una catena polipeptidica di piccole dimensioni (meno di 50 amminoacidi) che, a
▪ differenza di una proteina, non è in grado di ripiegarsi (per assumere una struttura globulare) a
causa delle piccole dimensioni. Dunque, una catena polipeptidica fluttua senza assumere una
ben definita struttura tridimensionale.
▪ La struttura primaria definisce l’individualità di una proteina l’identità della proteina è
!
stabilita dalla sua sequenza amminoacidica le proteine hanno infatti sequenze uniche di
!
amminoacidi.
La sequenza amminoacidica determina la struttura tridimensionale e la funzione di una
▪ proteina.
LEGAME PEPTIDICO
Il legame peptidico è un ibrido di risonanza tra due forme limite. Conseguenze:
1. L’azoto del legame peptidico non può essere protonato non ha proprietà basiche.
!
2. Il legame peptidico è planare tutti gli atomi che formano il legame peptidico giacciono sullo
!
stesso piano.
3. Impossibilità di rotazione del legame peptidico parziale doppio legame della forma ibrida
! π
(deriva da una delle forme di risonanza) presenza di orbitali che impediscono la rotazione.
! ∝
4. Il legame peptidico è soggetto a isomeria cis-trans i due carboni possono trovarsi, rispetto
!
all’asse di legame, dalla stessa parte o da parti opposte la maggior parte sono trans, poiché
!
l’isomeria cis è sfavorita da impedimento sterico. Eccezione: prolina nel 20% dei casi presenta
isomeria cis!
5. Catena polipeptidica può essere rappresentata come sequenza di piani nello spazio, su
∝
ciascuno dei quali giace un legame peptidico ciascun carbonio giace su due piani
!
consecutivi e ne è il punto di giunzione. La conformazione (ripiegamento complessivo della
φ e ψ
proteina) può essere definita da tante coppie di valori (angoli torsionali) quanti sono
gli amminoacidi.
STRUTTURA SECONDARIA (Pag. 59-61)
Catena proteica con andamento nello spazio regolare o ripetitivo.
Un numero limitato di proteine possiede la struttura secondaria; la maggior parte delle proteine
▪ possiede una struttura terziaria entro la quale sono presenti elementi di struttura secondaria.
Le proteine dotate di sola struttura secondaria hanno funzione puramente meccanica o di
▪ sostegno. 1
La ripetitività conformazionale della catena non implica la ripetitività delle sequenze
▪ amminoacidiche.
negli anni ’50 del XX secolo non era ancora nota nessuna struttura tridimensionale delle
!
proteine. Linus Pauling cercò di identificare tutte quelle strutture regolari che consentissero la
formazione del massimo numero possibile di legami H tra C=O e i gruppi N-H predisse una
! ∝
serie di strutture secondarie, alcune esistenti effettivamente, altre no. Pauling predisse: -elica,
β
foglietto , elica 3 . Ramachandran predisse la tripla elica del collagene.
10
tutti i gruppi C=O e N-H della catena principale formano un legame idrogeno tra di loro.
!
∝ -ELICA (Pag. 61-64)
Filamento che si avvolge attorno all’asse centrale con andamento regolare e risale al
contempo lungo esso.
Passo = tratto dell’elica la cui altezza comporta una rotazione di 360° della catena. Passo =
▪ 0,54 nm si ottiene moltiplicando 0,15 nm X 3,6 Passo = n° di residui per giro X passo per
! !
residuo.
Passo per residuo = 0,15 nm.
▪
▪ Numero di residui per giro = 3,6 non è un numero intero, quindi il secondo giro non inizia
!
con lo stesso atomo della catena principale con cui era iniziato il primo.
La minima unità ripetitiva non è il giro ma il modulo. Per capire qual è la dimensione minima
▪ del modulo bisogna sommare un numero di giri tale da totalizzare un numero intero di residui
della catena principale: 3,6 x 5 = 18 sono necessari 5 giri e 18 residui per ritrovare la
!
condizione di partenza. Modulo = 18 giri.
Passo del modulo = modulo X passo per residuo = 18 X 0,15 nm = 2,7.
▪ L’orientamento dei legami H è parallelo all’asse dell’elica e la catena principale è
▪ perpendicolare all’asse dell’elica quindi i legami H sono perpendicolari alla catena
!
principale.
∝
L’ -elica presenta una rotazione destrorsa un’elica è destrorsa quando la catena
▪ !
principale, mentre decorre da sinistra a destra, va dal basso verso l’alto avvicinandosi
all’osservatore.
Le catene laterali sono dirette radialmente verso l’esterno.
▪
▪ Potrebbe essere chiamata “elica 3,6 ”: 3,6 n° di residui per giro, 13 n° di atomi che
! !
13
formano un’ansa entro un legame H.
ELICA 3 (Pag. 65)
10
▪ Passo = 0,60 nm si ottiene moltiplicando 0,20 nm X 3
!
Passo per residuo = 0,20 nm.
▪ Numero di residui per giro = 3.
▪ Passo del modulo = 3 X 0,20 = 0,60.
▪
▪ Modulo = 3 X 1 = 3 giri il n° di residui per giro è già un numero intero.
!
Rotazione destrorsa.
▪
▪ Forma legami H tra un C=O e l’N-H del terzo residuo successivo di conseguenza il legame
!
H racchiude un’ansa formata da 10 atomi.
▪ La denominazione “elica 3 ” deriva da: 3 n° di residui per giro, 10 n° di atomi che
! !
10
formano un’ansa racchiusa entro un legame H.
β
FOGLIETTO (Pag. 65-68) β
Insieme di un certo numero di filamenti adiacenti, che interagiscono mediante legame H,
formando una struttura approssimativamente planare.
β
Filamento : tratto di catena esteso, ad andamento regolare, che è in grado di formare legami
▪ H con analoghi tratti adiacenti.
β ∝ β
Un filamento è una struttura molto più estesa di un’ -elica un filamento non può
▪ !
∝
formare legami H intra-catena come l’ elica, ma solo legami H inter-catena, cioè tra due
catene adiacenti perché ha una struttura molto “stirata”, quindi i legami C=O e N-H sono
!
perpendicolari all’asse della struttura e puntano verso l’esterno.
β
Esistono 2 tipi di foglietto :
▪ 2
β
Foglietto antiparallelo: filamenti adiacenti hanno polarità alternata (immagine pag. 68).
➢ β
Foglietto parallelo: filamenti adiacenti hanno tutti la stessa polarità.
➢
▪ Passo per residuo = 0,34 nm (antiparallelo), 0,32 nm (parallelo) l’antiparallelo è leggermente
!
più disteso del parallelo.
Passo del modulo = 0,68 nm (antiparallelo), 0,64 nm (parallelo).
▪ Modulo = 2.
▪ β β
Il foglietto in inglese è chiamato “ -pleated sheet” foglietto leggermente increspato per via
▪ !
della geometria dei legami covalenti tra gli atomi della catena principale.
▪ I foglietti paralleli sono leggermente meno stabili di quelli antiparalleli perché nel foglietto
!
antiparallelo i legami H sono perfettamente allineati con C=O e N-H che li formano, nel foglietto
parallelo si osserva una certa distorsione (immagine pag.68).
β
Nelle proteine dotate di struttura terziaria i singoli filamenti che compongono un foglietto
▪ normalmente sono parte di un’unica catena polipeptidica e quindi sono connessi tra loro
secondo varie modalità.
PROTEINE DOTATE DI SOLA STRUTTURA SECONDARIA (Pag. 68-71)
CHERATINE
∝
-cheratine:
! ∝
Formate da -eliche.
▪ Costituiscono gli annessi cutanei nei vertebrati: peli, capelli, unghie, corna, piume, squame,
▪ artigli.
Presenti nei cheratinociti (cellule epiteliali dell’epidermide).
▪ Andamento sinistrorso.
▪
▪ Formano struttura detta superelica o elica superavvolta (coiled coil) le supereliche si
!
attorcigliano tra loro sempre di più formando fasci sempre più grandi (protofilamenti e
protofibrille).
Caratteristiche:
▪ Insolubilità per alto contenuto di amminoacidi idrofobici. È un’eccezione in quanto la
!
superficie esterna delle proteine globulari è quasi sempre polare e dunque sono solubili in
acqua.
▪ Resistenza meccanica legami trasversali (vedi inestensibilità).
!
▪ Inestensibilità per presenza di numerosi ponti disolfuro che formano una fitta rete di
!
legami trasversali o crociati (cross links) tra molecole adiacenti i ponti disolfuro si
!
formano grazie alla presenza di cisteine (11% sul totale degli amminoacidi), che
possiedono come catena R -CH -SH (il ponte disolfuro si forma tra due catene R di due
2
cisteine -CH -S-S-CH -). La presenza di cisteine è condizione necessaria ma non
2 2
sufficiente per la formazione di ponti disolfuro. ∝
È particolare il fatto che siano inestensibili, in quanto un’ -elica è una struttura compatta
che è soggetta ad essere estesa.
β -cheratine:
! β
Formate da foglietti .
▪
▪ Costituiscono i tessuti di sostegno di uccelli e rettili: penne e squame.
▪ FIBROINA proteina prodotta da un insetto allo stato larvale, ovvero il baco da
! ∝
seta, è il componente base della seta. Stesse proprietà delle -cheratine
(insolubilità, resistenza meccanica, inestensibilità) ma proprietà strutturali diverse.
β
Foglietto antiparallelo.
▪
▪ Sequenza amminoacidica ripetitiva 1 glicina ogni due residui, i residui rimanenti
!
sono o alanina o serina.
Caratteristiche:
▪ Insolubilità per effetto idrofobico dovuto agli amminoacidi apolari.
!
▪ Resistenza meccanica dovuta ad estese interazioni di Van der Waals che
!
conferiscono grande stabilità ma anche flessibilità (no resistenza al piegamento) !
dovute all’interdigitazione delle glicine di glicine di foglietti adiacenti.
β
Inestensibilità dovuta alla struttura a foglietto .
!
▪ 3
PONTI DISOLFURO (Pag. 76-78)
I ponti disolfuro si formano a seguito dell’ossidazione di cisteine promossa direttamente o
indirettamente dall’O atmosferico __> reazione ossidoriduttiva in cui gli elettroni sono
2
trasferiti dai gruppi tiolici -SH delle cisteine all’O:
▪ La formazione di ponti disolfuro richiede una ambiente ossidante non si formano in
!
ambiente intracellulare perché la concentrazione di ossigeno è troppo bassa !
solitamente le proteine intracellulari non possiedono ponti disolfuro pur contenendo
cisteine.
▪ I ponti disolfuro si trovano nelle proteine destinate alla secrezione, cioè ad un ambiente
extracellulare ne determinano la stabilità es: anticorpi, enzimi (chimotripsina,
! !
tripsina, ribonucleasi), albumina di siero, ormoni peptidici (insulina, ormone della
crescita).
∝
L’ -cheratina è una proteina intracellulare, tuttavia contiene ponti disolfuro si trova
!
▪ in cellule morte (annessi cutanei) che hanno quindi cessato totalmente di consumare
ossigeno.
Esempio “messa in piega permanente” dal parrucchiere:
1. Indebolimento legami H tramite vapore
2. Trattamento capelli con agente riducente che rompe i ponti disolfuro
3. Arricciatura, piega
4. Rimozione agente riducente e quindi riossidazione si riformano i ponti disolfuro che
!
“bloccano” i capelli nella nuova