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Esistono 20 amminoacidi diversi
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• Legati al carbonio α ci sono anche un idrogeno
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Le proteine hanno diversi livelli di struttura
La struttura delle proteine
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Premio Nobel per la
Chimica, 1954
La Struttura Secondaria
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La Struttura Secondaria
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possono svilupparsipossono svilupparsi
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La Struttura Secondaria
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- Interazioni idrofobiche
- Legami ionici (ponti salini)
- Legami idrogeno che
coinvolgono le catene laterali
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La cisteina può formare ponti disolfuro
Ponte disolfuroPonte disolfuro
riduzione piega ossidazione
La Biochimica dal
parrucchiere: la “permanente”
Molte malattie sono dovute al
difettoso ripiegamento di una
proteina
Alcune patologie derivano da proteine che non sono in...
Classificazione delle proteine in base ai livelli strutturali
PROTEINE FIBROSE
• Costituite in gran parte da un unico tipo...
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V I° Lezione

  1. 1. Protidi da PROTOS = primo per la loro importanza primaria Sono composti quaternari a contengono anche S e P POLIMERI LINEARI di 20 amminoacidi diversi • Nell’organismo umano costituiscono circa il 18% del peso corporeo
  2. 2. Le funzioni delle proteine • La principale funzione delle proteine è di tipo plastico 1 g di proteine = 4 kcal -Energetica -Strutturale -Enzimatica -Trasporto -Ormonale
  3. 3. n = numero di aa in una data proteina Quante proteine si possono inventare con 20 amminoacidi? Il nostro organismo probabilmente sintetizza circa 100.000- 150.000 diverse proteine, usando non più di 30.000-40.000 geni diversi.
  4. 4. Esistono 20 amminoacidi diversi Quante proteine possiamo costruire? Per farci un’idea, cominciamo con un semplice peptide fatto da una catena di quattro amminoacidi. In ciascuna delle quattro posizioni, possiamo scegliere di mettere uno qualsiasi dei 20 amminoacidi; il numero complessivo di combinazioni sarà pertanto 20x20x20x20= 160.000. In realtà, le proteine sono fatte da moltissimi amminoacidi, in media da 200-300. Questo significa moltiplicare 20 per se stesso per 200-300 volte (20200 -20300 ). Ne viene fuori un numero praticamente infinito di sequenze teoricamente possibili.
  5. 5. O O C H N H H Struttura di un α-amminoacido • Legati al carbonio α ci sono anche un idrogeno Cα H R La forma zwitterionica è la struttura corretta di un amminoacido a pH neutro -H + legate ad un carbonio centrale detto carbonio α, Cα. Tutti gli amminoacidi contengono un gruppo amminico ed una catena laterale, R. I diversi amminoacidi si distinguono per la diversa natura del gruppo multifunzionale R. ed una funzione carbossilica
  6. 6. Forme ioniche dell’alanina nelle soluzioni acide, neutre e basiche Quindi a pH fisiologico (7.4) il gruppo carbossilico è deprotonato (R-COO-) e quello amino protonato (R-NH3+) Questo composto è chiamato zwitterione, ed ha carica netta=0
  7. 7. Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R Le catene laterali di tali a.a. danno origine ad interazioni idrofobiche che stabilizzano la struttura terziaria delle proteine
  8. 8. Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R Le catene laterali di questi a.a. sono più idrofiliche di quelle degli a.a. non polari per la presenza di gruppi funzionali in grado di formare legami idrogeno con l’acqua
  9. 9. Classificazione degli amminoacidi in base al gruppo R Amminoacidi con catene laterali acide Amminoacidi con catene laterali basicheLe catene laterali di questi a.a. sono più idrofiliche per la presenza di cariche nette positive o negative
  10. 10. LEGAME PEPTIDICO
  11. 11. Struttura del dipeptide valilalanina
  12. 12. Le proteine hanno diversi livelli di struttura
  13. 13. La struttura delle proteine Struttura primaria: sequenza di amminoacidi che forma una catena polipeptidica. Legami covalenti Struttura secondaria: catena polipetidica si ripiega a formare struttura ad α-elica o struttura a foglietti β . Legami a idrogeno Struttura terziaria: ripiegamento della catena polipeptidica dovuto ad interazioni deboli. In tale ripiegamento sono presenti diversi tipi di struttura secondaria. Proteine globulari Struttura quaternaria: interazioni esistenti fra varie subunità, nel caso in cui le proteine siano costituite da più catene polipeptidiche. Es. emoglobina (proteina presente nei globuli rossi, con funzione di trasporto dell’ossigeno nel sangue) La forma della proteina è importante per svolgere la sua funzione. Il riscaldamento provoca la perdita della forma (denaturazione) e la perdita della funzione delle proteine.
  14. 14. La Struttura PrimariaLa Struttura Primaria • È lo scheletro dellaÈ lo scheletro della proteina,proteina, • si ripetono unsi ripetono un atomo di azoto conatomo di azoto con due di carbonio,due di carbonio, • la semplicela semplice sequenzasequenza amminoacidicaamminoacidica costituisce lacostituisce la struttura basestruttura base della proteina.della proteina.
  15. 15. La Struttura PrimariaLa Struttura Primaria • La struttura primariaLa struttura primaria di una proteina è unadi una proteina è una lunga sequenza dilunga sequenza di amminoacidi legatiamminoacidi legati per mezzo del legameper mezzo del legame peptidico: il gruppopeptidico: il gruppo carbossilico di uncarbossilico di un amminoacido si legaamminoacido si lega al gruppo amminico dial gruppo amminico di quello adiacente conquello adiacente con la liberazione di unala liberazione di una molecola d'acqua.molecola d'acqua. Reazione di condensazione
  16. 16. L’L’αα-elica-elica (L. Pauling, 1951)(L. Pauling, 1951) Legami a idrogeno Premio Nobel per la Chimica, 1954
  17. 17. La Struttura Secondaria • L' α-elica ha un passo di 5.4 Å eL' α-elica ha un passo di 5.4 Å e ogni spira dell'elica è costituitaogni spira dell'elica è costituita dada 3.6 residui amminoacidici.amminoacidici. • L'eccezionale stabilità di questaL'eccezionale stabilità di questa conformazione dipende dal fattoconformazione dipende dal fatto che tutti gli NH e i C=O deiche tutti gli NH e i C=O dei gruppi peptidici sono impegnatigruppi peptidici sono impegnati in legami a ponte di idrogeno.in legami a ponte di idrogeno. L'α-elica è il risultato del ripiegamentoL'α-elica è il risultato del ripiegamento probabilmente più "naturale" che unaprobabilmente più "naturale" che una catena peptidica possa assumere.catena peptidica possa assumere.
  18. 18. La Struttura Secondaria • Le catene laterali R dei residuiLe catene laterali R dei residui amminoacidici sono tutteamminoacidici sono tutte rivolte verso l'esternorivolte verso l'esterno dell'elica.dell'elica. • Procedendo dall’azotoProcedendo dall’azoto terminale, tutti i gruppiterminale, tutti i gruppi carbonilici sono rivolti versocarbonilici sono rivolti verso il basso.il basso. • Sono legati con legami adSono legati con legami ad idrogeno a gruppi N-H che diidrogeno a gruppi N-H che di trovano avanti lungo la catena.trovano avanti lungo la catena.
  19. 19. StrutturaStruttura ββ foglietto pieghettatofoglietto pieghettato Legami a idrogeno tra catene Gruppi –R che sporgono sopra e sotto il piano
  20. 20. La Struttura Secondaria • Le catene adiacenteLe catene adiacente possono svilupparsi inpossono svilupparsi in direzione opposta.direzione opposta. Beta foglietto anti-parallelo
  21. 21. La Struttura Secondaria • Le catene adiacenteLe catene adiacente possono svilupparsipossono svilupparsi nella stessanella stessa direzione.direzione. Beta – foglietto parallelo
  22. 22. La Struttura Secondaria • I gruppi R delle dueI gruppi R delle due catene si trovano unacatene si trovano una volta sopra e unavolta sopra e una volta sotto il piano.volta sotto il piano. • Possono darePossono dare repulsioni.repulsioni. • Quindi la strutturaQuindi la struttura beta si trova inbeta si trova in proteine conproteine con amminoacidi cheamminoacidi che presentano R piccoli.presentano R piccoli.
  23. 23. - Interazioni idrofobiche - Legami ionici (ponti salini) - Legami idrogeno che coinvolgono le catene laterali degli aa e/o dei gruppi CO e NH dei legami peptidici non impegnati nella stabilizzazione della struttura secondaria - Forze attrattive e repulsive di Van der Waals STRUTTURE SECONDARIE
  24. 24. La cisteina può formare ponti disolfuro Ponte disolfuroPonte disolfuro
  25. 25. riduzione piega ossidazione La Biochimica dal parrucchiere: la “permanente”
  26. 26. Molte malattie sono dovute al difettoso ripiegamento di una proteina Alcune patologie derivano da proteine che non sono in grado di raggiungere la loro struttura funzionale e che tendono a formare grossi aggregati (fibrille o forme amiloidi): Alzheimer, Parkinson, encefalopatia spongiforme, diabete di tipo II. In altri casi mutazioni puntiformi generano proteine che non raggiungono la loro locazione finale o che non sono più in grado di svolgere la loro funzione perché incapaci di legare i loro substrati. Fibrosi cistica: difetto nella proteina transmembrana che agisce come un canale degli ioni cloro nelle cellule epiteliali (CFTR: 1480 amminoacidi). La mutazione più comune è la delezione di un amminoacido (Phe 508) e la proteina mutata non si avvolge correttamente.
  27. 27. Classificazione delle proteine in base ai livelli strutturali PROTEINE FIBROSE • Costituite in gran parte da un unico tipo di struttura secondaria • Hanno catene polipeptidiche disposte in lunghi fasci o in foglietti • Determinano la resistenza, la forma e la protezione esterna delle cellule nei vertebrati • Insolubili in acqua: presenza di molti amminoacidi idrofobici sia all’interno che all’esterno della proteina PROTEINE GLOBULARI • Contengono più tipi di struttura secondaria • Hanno catene polipeptidiche ripiegate per assumere una forma globulare o sferica • La maggior parte degli enzimi e delle proteine regolatrici sono globulari • Più solubili in acqua: presentano un interno idrofobo e una superficie idrofila

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