Proteine (struttura, sistema immunitario, enzimi)

ATTIVITÁ ATPASICA

“ATTIVITÁ ATPASICA” presente nelle testa globulari di miosina. Ricapitolando: nel sistema abbiamo una proteina fibrosa, l’actina, che è una struttura globulare stabilizzata dall’ATP, per far scorrere l’actina sulla miosina ho bisogno di questa miosina con 2 domini (uno fibroso dell’alfa elica ripetuta e uno globulare che lega l’ATP); il movimento è legato al movimento della testa globulare di miosina dove è contenuto l’ATP. Il movimento è inoltre causato dal passaggio da ATP a ADP (consumo di fosfato) e questo passaggio è catalizzato. Esiste un’entità che favorisce l’ingresso della molecola d’acqua, fa da attacco nucleofilo dell’acqua sull’ossigeno del fosfato e si libera il fosfato. Nel sistema muscolare abbiamo 4 elementi da ricordare: struttura fibrosa, il nucleotide, struttura globulare e attività enzimatica. Parlare di energia, lavoro e consumo di ATP nella

conformazione intramolecolare della struttura dellatesta di miosina. A questo punto avremo solo due cariche e il sistema riesce a legare l'actina, ma il fosfato essendomolto solubile esce dal complesso. Questo rilascio del fosfato innesca la forza/la potenza della contrazione muscolare e fa si che avvenga un altro cambio conformazionale che sposta all'indietro la testa di miosina.

A questo punto esce anche l'ATP. L'ATP ha un legame meno forte con la testa di miosina però ha più alta affinità per essa. Senza attività ATPasica non ci sarebbe movimento, si paralizzerebbe il muscolo perché l'ATP ha un'elevata affinità per la miosina.

Molto importante è l'elevatissima produzione di adenosin-trifosfato a livello mitocondriale. I mitocondri si trovano vicino alla membrana perché è più vicino al punto in cui il gradiente di ossigeno è maggiore.

Esiste anche un'altra molecola di

La riserva energetica, chiamata fosfocreatina, è una pseudovitamina utilizzata dagli sportivi e dagli anziani perché fornisce una riserva energetica ulteriore per la sintesi dell'ATP. In pratica, cede fosfato all'ADP per ricostituire l'ATP ed è catalizzata da un enzima detto creatin-fosfochinasi, molto abbondante nel muscolo. Questo ci fornisce una riserva aggiuntiva di ATP quando ne abbiamo bisogno, ad esempio durante una corsa, uno scatto o momenti di sforzi improvvisi. La reazione chimica è: Fosfocreatina + ADP → creatina + ATP.

La fosfocreatina si trova in quegli spazi intracellulari, oltre la membrana, dove ci sarà il capillare e il collagene mantiene le dimensioni di questi spazi intracellulari dove passano tutti i vasi, il flusso dei liquidi che portano ossigeno e nutrienti. In queste zone, il collagene fa da struttura. Esso ha una struttura fibrosa classica, molto particolare.

è l’elica collagenica che non ha niente a che vedere con l’alfaelica, è struttura elicoidale completamente diversa. Questa elica è una struttura che raggiunge lastabilità solo quando più eliche collagenica si uniscono insieme e vanno a formare una tetraedrica, èuna stabilità intermolecolare. I ponti idrogeno non saranno verticali, ma trasversali tra elichediverse. Questa elica è una struttura super secondaria perché richiede l’assemblaggio di altre eliche.

Un ossidrile, rispetto alla prolina, può donare un idrogeno quindi l’idrossilazione della prolina èfondamentale per stabilizzare la tripla elica collagenica. Se questa elica è instabile la prima cosa sirompono i capillari causando emorragia per carenza della vitamina C che è fondamentale nellereazioni di idrossilazioni. È molto importante anche l’idrossilazione della lisina.

Le proteine globulari sono e la ed

di accumulo dell'ossigeno che è la mioglobina. L'ossigeno deve andare nella catena respiratoria, nel quarto complesso della fosforilazione ossidativa a livello mitocondriale. Nella combustione noi consumiamo ossigeno e introduciamo anidride carbonica anche se poi essa torna indietro come bicarbonato quindi deve essere idratata.

accumulo: Mioglobina costituita da una singola catena polipeptidica.

Proteina di trasporto: Emoglobina costituita da 4 subunità, due catene alfa e due catene beta.

Proteina diVi è un "disco" contenuto nella struttura è il gruppo Eme che non è una struttura proteica, fondamentale per il funzionamento di entrambe. La mioglobina ha una singola catena e un solo gruppo eme mentre l'emoglobina ha 4 catene e 4 gruppi eme quindi ciascuna subunità ha un Eme legato a essa. Vedere la struttura.

(Nb: le proteine funzionano se l'elemento chimico non proteico si lega a loro).

Immagine: Al centro

Dell'anello tetrapirorico c'è un atomo di ferro che sintetizziamo nelle cellule che producono l'emoglobina. Vi sono 4 metili, due acidi propionici e due gruppi vinilici. Questi gruppi interagiranno con la testa della proteina con cariche positive. L'anello si integra e va ad interagire molto con l'emoglobina, quindi è molto stabilmente legata alla proteina polipeptidica. Tutti questi gruppi sostituenti servono a "incollare" l'Eme con interazioni non covalenti all'emoglobina. L'eme non deve assolutamente muoversi nella struttura. Il ferro ha quattro legami di coordinazione con gli azoti, deve essere mantenuto sempre nello stato di 2+ per poter riuscire a legare l'ossigeno. Questo modello di struttura lo troveremo anche nei citocromi, delle strutture proteiche destinate al trasporto degli elettroni. Troviamo anche l'amminoacido più "intelligente" del nostro organismo è

l'Istidina infatti abbiamodue istidine che hanno un ruolo fondamentale. Un quinto legame di coordinazione del ferro avvienecon l'azoto dell'Istidina. L'istidina detta prossimale che fa parte della proteina polipeptidica. Dall'altra parte invece il ferro forma il legame con la molecola di ossigeno che può legarsi all'emesolo se forma un ponte idrogeno con un'altra istidina che si trova sull'elica E alla posizione 7. Lamolecola di ossigeno forma un angolo di circa 100° sul piano dell'elica. Quindi queste due istidine stanno una sopra e una sotto e legano l'ossigeno del sistema. (NB: L'istidina prossimale è detta anche F8 perché l'elica F al numero 8 della sua sequenza amminoacidica ha questa istidina). Questa è la geometria del legame dell'ossigeno al ferro dell'Eme. Perché l'emoglobina deve stare incollata all'eme? Perché l'emoglobina può

stare in due stati: statoT cioè teso o stato R cioè rilassato. Nel primo non c’è l’ossigeno e nel secondo invece c’è l’ossigeno.

Nella struttura dei due stati si è visto che il gruppo eme nello stato T ha una convessità verso l’istidina prossimale, quando c’è l’ossigeno invece (stato R) il gruppo eme diventa planare. La elica Fnon è nella stessa posizione perché avviene un movimento di 0.4Å in quanto quando l’ossigeno silega, l’istidina distale “tira” l’eme e fa perdere la sua convessità trascinandosi dietro l’elica F.

L’ossigeno fa da ponte tra l ‘istidina distale e il ferro. Questo è devastante sulla struttura perchél’emoglobina subisce una rotazione di ben 15° e passando ad uno stato rilassato si rompono tantilegami. Questo movimento è il movimento base della vita sulla terra in condizioni

di aerobiosi. La vita nel mondo aerobico è permessa dallo spostamento di 0,4 Å dell'anello planare dell'eme che perde la sua convessità quando arriva all'ossigeno, quindi l'ossigeno fa un legame con l'istidina distale, trascina l'elica F agganciata al ferro verso l'istidina in posizione 8. Questo movimento si ripercuote su tutta la struttura e si può dire che è grazie alla struttura quaternaria della proteina che questo piccolo movimento può ripercuotersi sulle altre strutture, infatti è proprio lo scivolamento delle subunità che genera questa modificazione.

Per capire meglio il concetto prendiamo in considerazione il seguente grafico:

L'emoglobina quindi ha perso il suo ossigeno a livello dei capillari dei tessuti, ad esempio quando il muscolo sta respirando o sta producendo un lavoro, arriva a livello polmonare dove c'è una pressione parziale di ossigeno molto alta, inizia ad inserirsi