ammoniaca ammina primaria ammina terziaria ammina secondaria R N H 2

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1 gruppo funzionale amminico N ammoniaca R N R N R R N R R ammina primaria ammina secondaria ammina terziaria R N 2

2 Le ammine, come l ammoniaca, hanno carattere basico ed in soluzione acquosa accettano un protone dall acqua. R N R N Il gruppo funzionale amminico è presente negli amminoacidi

3 ammidi R N 2 R N R R Il gruppo funzionale ammidico è presente nelle proteine, polimeri degli amminoacidi R N R

4 Proteine: struttura e funzioni

5 2 N Gruppo funzionale R

6 gli amminoacidi che si ottengono dall'idrolisi delle proteine sono tutti -amminoacidi ed appartengono alla serie sterica L. (Fa eccezione la glicina he non ha atomi di carbonio asimmetrici). + 3 N - R Allo stato cristallino gli amminoacidi si trovano nella forma zwitterionica (ioni dipolari)

7 Gli amminoacidi delle proteine differiscono per il gruppo R, che può essere apolare polare non dissociabile dissociabile carico negativamente dissociabile carico positivamente aromatico

8 Gruppi R apolari + 3 N glicina (G) (Gly) N 3 - alanina (A) (Ala) + 3 N valina (V) (Val) N - isoleucina (I) (Ile) + 3 N leucina (L) (Leu) + 2 N N N N prolina (P) (Pro) fenilalanina (F) (Phe) N triptofano (W) (Trp) S 3 metionina (M) (Met)

9 Gruppi R polari non dissociabili + 3 N N N N N N S 2 N 2 N 2 serina (S) (Ser) treonina (T) (Thr) cisteina () (ys) tirosina (Y) (Tyr) asparagina (N) (Asn) glutammina (Q) (Gln) Gruppi R acidi + 3 N aspartato (D) (Asp) + 3 N glutammato (E) (Glu) Gruppi R basici + 3 N N 2 N - istidina () (is) N + 3 N N 2 2 N N 2 N arginina (R) (Arg) lisina (K) (Lys) -

10 il legame peptidico R R 2 N + 2 N - 2 R 2 N N R

11 Il legame peptidico 2 2 N + 2 N 2 N N serina alanina seril-alanina

12 + 3 N a a a N N 2 3 a a a N N N S S 3 amminoacido N-terminale amminoacido -terminale

13 atena principale o scheletro covalente (in nero) con struttura ripetitiva atene laterali variabili in verde

14 struttura primaria di una proteina sequenza degli amminoacidi nella catena polipeptidica

15 R R 2 4 N N N R 1 R 3

16 Il legame ad idrogeno in una -elica Il gruppo = forma un legame ad idrogeno con il gruppo N- del residuo + 4

17 Struttura secondaria -elica Legami col 4 aminoacido sopra e sotto nella stessa catena Gruppi R proiettati in fuori Sempre destrogira Alcuni aminoacidi (prolina) rompono l -elica causando un piegamento della catena

18 R N N N N R R 6 R N N N N N N N N N N R N foglietto b antiparallelo R a N N N N R N N N N N N N N N N -elica foglietto b parallelo

19 La struttura terziaria è dovuta al ripiegamento della proteina che assume una forma globulare. La struttura è stabilizzata da legami fra i residui delle catene laterali degli amminoacidi (legami ionici, ponti disolfuro, legami ad idrogeno, interazioni idrofobiche).

20 N 3 legami idrogeno interazioni idrofobiche 2 interazioni con il solvente 2 ponti disolfuro 2 S S ( 2 ) 4 N 3 ponti salini

21 mioglobina In una proteina possono aversi strutture ad -elica, foglietto b, random random Gliceraldeide-3- fosfato deidrogenasi - elica foglietto b

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23 ollagene ostituente principale della matrice extracellulare Tre eliche sinistrorse si avvolgono a formare una superelica destrorsa Gly-X-Y (prolina, idrossiprolina) Esistono circa 20 tipi di collagene 30% in peso di tutte le proteine corporee

24 a) Le tre catene polipeptidiche della tripla elica di tropocollagene sono stabilizzate da legami a idrogeno tra le catene (in giallo) e da legami covalenti fra residui di lisina (in rosso). b) le triple eliche di tropocollacene si organizzano in microfibrille stabilizzate da legami covalenti trasversali fra residui di lisina Immagine ripresa da: Biochimica di J.D. Rawn Edizione italiana a cura di A. Finazzi-Agrò, 1990 McGraw-ill

25 catene pesanti () N catene leggere (L) N

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27 ALBUMINA 50% delle proteine del plasma, g/l 66 kda; anione 200 cariche negative Vita media 20 giorni ontrollo della pressione osmotica Trasporto di acidi grassi, bilirubina e farmaci

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29 aso clinico: lesioni ossee Mieloma multiplo

30 DENATURAZINE Per denaturazione di una proteina si intende la perdita della conformazione nativa (struttura terziaria e secondaria) e della funzione biologica. Non si perde la struttura primaria. Irreversibile: indotta dal calore, variazioni estreme di p etc. Reversibile: Spontaneo ritorno alla conformazione nativa una volta allontanati gli agenti denaturanti.

31 lassificazione delle proteine omposizione semplici coniugate Struttura fibrose globulari Funzione atalisi Trasporto Deposito Protezione Meccanica rmonale Strutturale Regolazione

32 FUNZINI BILGIE DELLE PRTEINE Enzimatica Regolatoria Trasporto Deposito Protezione Strutturale ontrazione e movimento Tripsina, glucochinasi, ATPasi, lipasi rmoni proteici, recettori, fattori trascr. Emoglobina, trasportatori di membrana Ferritina, mioglobina Anticorpi, fibrinogeno, trombina ollagene, elastina, cheratine Actina, miosina, tubulina

33 Funzioni delle proteine Emoglobina e mioglobina: due proteine che legano ossigeno L ossigeno molecolare si lega al gruppo prostetico eme

34 PRTEINE E LEGAN SSIGEN Mioglobina: cellule di muscoli lisci e striati, immagazzina ossigeno nel citoplasma Emoglobina: eritrociti, trasporto dell ossigeno dai polmoni ai tessuti Entrambe contengono il gruppo eme (gruppo prostetico)

35 EMGLBINA Trasporta ossigeno ed è localizzata negli eritrociti È un tetramero (2 subunità e 2 b) Lega 4 molecole di ossigeno con diversa affinità. E una proteina allosterica

36 Emoglobina 4 catene polipeptidiche 2 a 2 uguali ba : 2 b amminoacidi b 146 amminoacidi ogni subunità lega 1 molecola di 2 b dell adulto ba 2 b 2 b fetale bf 2 g 2

37 Struttura del gruppo prostetico EME Anello porfirinico con al centro uno ione Fe 2+ Struttura planare inserita in una tasca idrofobica onferisce colore rosso alla emoglobina Lega 2 all atomo di ferro

38 Emoglobina (b): struttura e funzione (a) (b) = 2 3 N N N 2 F e N is

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40 LA MIGLBINA 153 residui 8 segmenti ad elica 17,000 Dalton

41 mioglobina emoglobina Le frecce indicano i gruppi eme alloggiati in una tasca idrofobica della globina. Nell emoglobina, ognuna delle quattro subunità lega un gruppo eme

42 L emoglobina lega 4 molecole di 2 per molecola b b( 2 ) 4 La mioglobina lega 1 molecola di 2 per molecola Mb + 2 Mb 2

43 percentuale di saturazione b trasporta ossigeno ai tessuti Mb è una riserva di ossigeno Mb b pressione gassosa di 2 (mm g)

44 L affinità dell emoglobina per l ossigeno: È diminuita da uno spostamento del p verso l acidità (effetto Bohr) È diminuita da aumentati livelli di 2 È diminuita dall aumento della temperatura È diminuita dal 2,3-difosfoglicerato

45 percentuale di saturazione Il 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) favorisce il rilascio di 2 ai tessuti, legandosi alle catene b della forma deossigenata di b - P 3 2 P 3 2,3-DPG ,3-DPG pressione gassosa di 2 (mm g)

46 VARIANTI FISILGIE ba 2 b 2 ba 2 2 d 2 bf 2 g 2 (-7/9 mesi) be 2 e 2 (4/10 settimane)

47 Emoglobina fetale 50% atene atene g atene b 25% 0% -9 oncepimento 0 Nascita 9 Mesi

48 Emoglobina fetale e 2,3-DPG bf non lega 2,3-DPG (b g) Sangue fetale con affinità per 2 maggiore del sangue materno Il feto strappa 2 al sangue materno attraverso la placenta

49 L ossidazione del ferro del gruppo eme da Fe 2+ (ferroso) a Fe 3+ (ferrico) determina la formazione di metaemoglobina (1.7% è fisiologico) incapace di trasportare 2 Sistemi enzimatici riducenti del globulo rosso contribuiscono a riportare il ferro allo stato di ossidazione di Fe 2+ Il loro deficit origina le metaemoglobinemie

50 Emoglobina glicata ba 1c L b può reagire in maniera irreversibile con il glucosio ematico per dare emoglobina glicata. Livelli di ba 1c superiori al 7% dell b totale indicano la persistenza di una condizione di iperglicemia nelle 3-6 settimane precedenti l analisi. Livelli elevati di ba 1c sono indice di condizione diabetica non trattata.

51 arbossiemoglobina Il gruppo eme dell b lega il monossido di carbonio () con affinità 300 volte superiore all ossigeno Il monossido di carbonio può venire da gas di scarico, fumo di sigarette, stufette difettose. Effetto tossico. Terapia iperbarica

52 Difetti genetici che portano alla sostituzione anche di un solo amminoacido dell b sono causa di emoglobinopatie. Nell anemia falciforme l amminoacido nella posizione 6 delle catene b dell b è un residuo di Val anziché un residuo di Glu catena b normale 6 Glu Val catena b mutata L b mutata si chiama bs

53 Gli eritrociti nell anemia falciforme hanno una forma a falce. Eritrociti normali Eritrociti a forma di falce Solo gli omozigoti sviluppano la malattia

54 eritrocita normale eritrocita falciforme

55 La deformazione degli eritrociti è dovuta all aggregazione fra molecole di bs quando 2 è rilasciato a livello dei tessuti

56 Gli eritrociti falciformi ostacolano il flusso sanguigno nei capillari, riducendo l apporto di 2 alle cellule

57 Il bisogno di respirare 2 2 L uomo è un organismo aerobio L 2 inspirato serve a ossidare i nutrienti con produzione di energia La 2 espirata è il maggior prodotto del catabolismo cellulare

58 A livello dei tessuti, la 2 prodotta nel catabolismo cellulare entra nel globulo rosso, provocando l abbassamento del p, che favorisce il rilascio di ossigeno anidrasi carbonica b b A livello dei polmoni l elevata p 2 favorisce lo spostamento degli equilibri a sinistra, provocando ossigenazione dell b e favorendo l eliminazione di 2 nel processo di espirazione.

59 Trasporto di 2 Polmoni Tessuti 2 b + Sangue venoso b b 2 Sangue arterioso b 2 + Atmosfera 3 - Plasma 3 - Metabolismo

60 Forme in cui 2 si presenta nel sangue Bicarbonato ( 3- ) (percentuale elevata) 2 libera (% piccolissimo) arbammati ( 2 legata agli amminogruppi N-terminali di b) (% piccolissimo) 2 e 2 NN si legano allo stesso sito di b!