Le proteine, costituite da 20 amminoacidi, rappresentano circa il 18% del peso corporeo e svolgono funzioni cruciali come la struttura, il trasporto e l'enzimaticità. La loro struttura può essere classificata in primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, ognuna delle quali è fondamentale per la funzionalità della proteina. Malformazioni nel ripiegamento proteico possono portare a malattie come Alzheimer e fibrosi cistica.

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. LEGAME PEPTIDICO

11. Struttura del dipeptide valilalanina

12. Le proteine hanno diversi livelli di struttura

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. 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. 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. L’L’αα-elica-elica
(L. Pauling, 1951)(L. Pauling, 1951)
Legami a
idrogeno
Premio Nobel per la
Chimica, 1954

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. 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. StrutturaStruttura ββ
foglietto pieghettatofoglietto pieghettato
Legami a idrogeno
tra catene
Gruppi –R che
sporgono sopra e
sotto il piano

20. La Struttura Secondaria
• Le catene adiacenteLe catene adiacente
possono svilupparsi inpossono svilupparsi in
direzione opposta.direzione opposta.
Beta foglietto
anti-parallelo

21. La Struttura Secondaria
• Le catene adiacenteLe catene adiacente
possono svilupparsipossono svilupparsi
nella stessanella stessa
direzione.direzione.
Beta – foglietto
parallelo

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. - 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. La cisteina può formare ponti disolfuro
Ponte disolfuroPonte disolfuro

26. riduzione piega ossidazione
La Biochimica dal
parrucchiere: la “permanente”

29. 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.

30. 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