LE PROTEINE: POLIMERI COSTITUITI DA 20 TIPI DI MONOMERI, I 20 AMINOACIDI

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1 LE PROTEINE: POLIMERI OSTITUITI DA 20 TIPI DI MONOMERI, I 20 AMINOAIDI OGNI PROTEINA PUO ESSERE FORMATA DA MOLTE DEINE O ENTINAIA DI AMINOAIDI E SI LEGANO A FORMARE UNA ATENA NON RAMIFIATA La catena di amminoacidi presenta un buon grado di flessibilità GLI AMINOAIDI Parte comune a tutti gli aminoacidi arbonio α Gruppo aminico 2 N R α atena laterale OO Gruppo carbossilico Parte variabile 1

2 In relazione al p dell ambiente, il gruppo OO o il gruppo N 2 possono essere in forma dissociata o indissociata cedendo o accettando protoni + 3 N OO - 2 N R α OO GLIINA IL PIU SEMPLIE DEGLI AMINOAIDI R = 2 N α OO Gly G 2

3 UN AMINOAIDO: IL TRIPTOFANO R può essere un gruppo chimico complesso 2 N α OO Trp W 3

4 AMINOAIDI POLARI AMINOAIDO ATENA LATERALE (R) acido aspartico Asp negativa acido glutammico Glu negativa arginina Arg positiva lisina Lys positiva istidina is positiva Asparagina Asn non carica, polare Glutammina Gln non carica, polare serina Ser non carica, polare treonina Thr non carica, polare tirosina Tyr non carica, polare 4

5 AMINOAIDI NON POLARI AMINOAIDO ATENA LATERALE alanina Ala non polare glicina Gly non polare valina Val non polare leucina Leu non polare Isoleucina Ile non polare prolina Pro non polare Fenilalanina Phe non polare Metionina Met non polare Triptofano Trp non polare cisteina ys non polare 5

6 GLI AMINOAIDI ESSENZIALI ATTENZIONE, ESSENZIALE NON VUOL DIRE AMMINOAIDI PIÙ IMPORTANTI DI ALTRI SI DEFINISONO AMINOAIDI ESSENZIALI QUELLI E UN DATO ORGANISMO NON E IN GRADO DI SINTETIZZARE AUTONOMAMENTE MA E DEVE INTRODURRE ON LA ALIMENTAZIONE PER L UOMO GLI AMINOAIDI ESSENZIALI SONO: TREONINA METIONINA LISINA VALINA LEUINA ISOLEUINA ISTIDINA FENILALANINA TRIPTOFANO PER ALTRE SPEIE L ELENO POTRA ESSERE DIVERSO Gli aminoacidi si uniscono a formare una catena grazie al LEGAME PEPTIDIO N α O + N α O R O R O 2 O N α O N α O R R O 6

7 Struttura primaria di una proteina: è la sequenza degli aminoacidi che la compongono: quanti aminoacidi, quali e un quale ordine. Nota: in questa immagine, che descrive la struttura primaria di una proteina, la sequenza è stata disegnata ripiegata soltanto per motivi di spazio. La struttura primaria non descrive i ripiegamenti della catena polipeptidica. 7

8 Quanti tipi di proteine in un organismo? In un essere umano alcune decine di migliaia, ciascuna con una sua specifica sequenza di amminoacidi e una sua specifica funzione Nella stessa specie la maggior parte delle proteine può esistere in più di una variante, in genere con funzione identica o simile ma con piccole differenze nella sequenza di amminoacidi. Le differenze nella sequenza di amminoacidi sono conseguenza di mutazioni avvenute nel DNA In specie diverse possono esistere proteine con funzioni identiche o simili e con differenze nella sequenza di amminoacidi proporzionali alla distanza evolutiva Nella figura la lunghezza dei segmenti è proporzionale alle differenze 8

9 MetAspLeuTyrGlyGlyPheysProTrp.. SI DEFINISE STRUTTURA PRIMARIA DI UNA PROTEINA LA SUA SEQUENZA IN AMINOAIDI La catena polipeptidica si ripiega per assumere la sua conformazione tridimensionale grazie alla sua flessibilita e in seguito alle interazioni degli aminoacidi tra di loro e con l ambiente circostante Questi ripiegamenti vengono descritti da ciò che si definisce struttura secondaria e terziaria di una proteina (o eventualmente quaternaria per le proteine formate da più subunità) Il ripiegamento (FOLDING) delle proteine è dovuto alle interazioni degli aminoacidi tra di loro e con l ambiente 9

10 Piano β 10

11 Alcune proteine multimeriche possono essere costituite dai copie multiple di una stessa subunità o di subunità diverse NELLA SUA STRUTTURA TERZIARIA (O QUATERNARIA), UNA PROTEINA SI PRESENTA OME UN OGGETTO DI FORMA OMPLESSA, E POTRÀ PRESENTARE SOLI E AVITÀ ED E RIOPERTA DI GRUPPI IMII APAI DI FORMARE LEGAMI DEBOLI ON ALTRE MOLEOLE PERE UNA PROTEINA POSSA LEGARSI ON UN ALTRA MOLEOLA (LIGANDO), DOVRA ESISTERE UNA OMPLEMENTARIETA DI FORMA E DI APAITA DI FORMARE LEGAMI IL LEGAME SARA TANTO PIU STABILE QUANTO MAGGIORE E IL NUMERO DI INTERAZIONI SIMULTANEE 11

12 Pochi legami: la agitazione termica facilmente determina il distacco Molti legami: la agitazione termica difficilmente determina il distacco La precisione della complementarietà, e soprattutto il numero di legami non covalenti che si possono formare, determina la maggiore o minore affinità tra due molecole e la stabilità del legame, che è comunque sempre reversibile. Le stesse forze che determinano il ripiegamento delle proteine determinano anche le interazioni tra una proteina ed altre molecole, come ad esempio tra un enzima e il suo substrato o tra un recettore ed il suo ligando 12

13 MOLTE ARATTERISTIE FUNZIONALI DI UNA PROTEINA DIPENDONO DALLA SUA APAITA DI INTERAGIRE ON ALTRE MOLEOLE LEGANDOLE QUESTE INTERAZIONI RIIEDONO UN RIONOSIMENTO REIPROO, LEGATO ALLA FORMA DELLE MOLEOLE ED ALLE APAITA DI FORMARE LEGAMI LIGANDO Perchè una proteina possa interagire correttamente con il suo ligando è necessario che il suo ripiegamento sia avvenuto correttamente 13

14 LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DI UNA PROTEINA NON E RIGIDA, MA DINAMIA IL AMBIAMENTO DELLE ONDIZIONI AMBIENTALI O L INTERAZIONE ON ALTRE MOLEOLE POTRA MODIFIARE REVERSIBILMENTE LA ONFORMAZIONE DELLA PROTEINA Ricordiamo infatti che quando una proteina si lega con un altra molecola (proteica o meno), viene a contatto con gruppi chimici che potranno essere carichi positivamente o negativamente, polari o non polari. Questa nuova situazione potrà modificare reversibilmente il ripiegamento della proteina 14

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16 ome si ripiegano le proteine. Il ripiegamento delle proteine è dovuto alle proprietà dei suoi amminoacidi, quindi è una conseguenza della struttura primaria e delle sue interazioni con l ambiente. Alcune proteine, se artificialmente svolte (denaturate), si ripiegano correttamente in modo spontaneo Ripiegamenti non corretti contagiosi possono essere causa di malattie: il caso dei prioni (la mucca pazza ) 16

17 Una proteina prionica ripiegata in modo anomalo induce il ripiegamento anomalo di altri esemplari 17