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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

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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher llauram99 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica biologica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Milano - Bicocca o del prof Prosperi Davide.
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