AMMINO ACIDI. L equilibrio è regolato dal ph

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1 AMMINO ACIDI

2 AMMINO ACIDI Amminoacido: un composto difunzionale che contiene nell ambito della stessa molecola una funzione amminica -NH 2 e una funzione carbossilica -COOH α-ammino acido: I due gruppi funzionali sono sullo stesso carbonio Essi esistono essenzialmente in forma di ione dipolare (sale interno) zwitterion -COOH cede H + ; -NH 2 acquista H + L equilibrio è regolato dal ph

3 Proprietà degli Ammino Acidi Punti di fusione molto elevati, > 200 C Solubili in acqua, poco solubili in etere Elevati momenti dipolari Acidi più deboli di un normale acido carbossilico Basi più deboli di una normale ammina O + _ H 3 N CH C O pk a = 10 pk b = 12 R

4 Struttura e ph A ph acido entrambi i gruppi funzionali sono nella forma acida: -COOH; -NH 3 + La struttura dominante è un catione A ph basico entrambi i gruppi funzionali sono nella forma basica: -COO - ; -NH 2 La struttura dominante è un anione Il valore di ph per cui predomina la forma dipolare è definito punto isolelettrico (pi) dell AA Al pi la carica globale è 0 carica globale = 0 catione anione

5 Elettroforesi Una miscela di AA può essere separata mediante elettroforesi in base ai diversi valori del pi Gli AA sono rivelati mediante colorazione con ninidrina

6 Gli α-amminoacidi sono chirali

7 CHIRALITA CHIRALE NON SOVRAPPONIBILE CON LA PROPRIA IMMAGINE SPECULARE

8 SIMMETRIA E CHIRALITA Oggetti achirali Presentano un piano di simmetria Sono sovrapponibili con la loro immagine speculare Oggetti chirali Non presentano un piano di simmetria Non sono sovrapponibili con la loro immagine speculare

9 CENTRO STEREOGENICO Un atomo di carbonio sp 3 con 4 sostituenti diversi Induce chiralità in una molecola organica Immagini speculari non sovrapponibili Una molecola organica con un centro stereogenico è priva di un piano di simmetria ed è chirale ENANTIOMERI R / S o D / L

10 CHIRALITA E TOPOLOGIA DI UN RECETTORE Interazione selettiva degli enantiomeri con il recettore

11 CHIRALITA degli AMMINO ACIDI Con l eccezione della glicina tutti gli ammino acidi proteinogenici: hanno almeno un centro stereogenico (il carbonio α-) sono chirali appartengono alla serie sterica L D L

12 I 20 AA proteinogenici Caratteristiche strutturali Sono tutti α-amminoacidi per 19 su 20, il gruppo amminico in α- è primario; per la prolina è secondario Con l eccezione della glicina, il carbonio in α- è uno stereocentro L isoleucina e la treonina contengono un secondo centro stereogenico

13 I 20 AA proteinogenici Differiscono per le caratteristiche della catena laterale (R): H (glicina) o alchile contiene un -OH contiene zolfo contiene un azoto non basico contiene -COOH contiene un azoto basico

14 I 20 AA proteinogenici

15 I 20 AA proteinogenici

16 Aminoacid abbreviations Amino acid name Abbreviation 1 letter abbreviation Alanine - Alanina Ala A Arginine Arginina Arg R Asparagine Asparagina Asn N Aspartic acid - Acido aspartico Asp D Cysteine Cisteina Cys C Glutamine Glutammina Gln Q Glutamic acid - Acido glutammico Glu E Glycine Glicina Gly G Histidine Istidina His H Isoleucine Isoleucina Ile I Leucine Leucina Leu L Lysine Lisina Lys K Methionine Metionina Met M Phenylalanine Fenilalanina Phe F Proline Prolina Pro P Serine Serina Ser S Threonine Treonina Thr T Tryptophan Triptofano Trp W Tyrosine Tirosina Tyr Y Valine - Valina Val V

17 Fonte commerciale di AA proteici Si ottengono dalla idrolisi delle proteine (idrolizzati proteici) Ovviamente sono disponibili solo gli aa appartenenti alla serie sterica L

18 PEPTIDI E PROTEINE

19 Legame peptidico Peptidi e proteine sono polimeri di amminoacidi, legati tra loro da legami ammidici (legame peptidico) tra il carbossile di un aa ed il gruppo amminico di un altro aa Le ammidi sono composti stabili e neutri Legame peptidico Legame peptidico peptide

20 Geometria del legame peptidico Il legame peptidico (ammidico) è un ibrido di due strutture limiti di risonanza Tutti gli atomi legati al C ed all N del legame peptidico giacciono sullo stesso piano Piano del legame peptidico

21 Geometria del legame peptidico Sono possibili due conformazioni O C α O H C N C N C α H C α C α s-trans s-cis

22 Peptidi e Proteine peptide: è il nome dato a un polimero costituito da un numero relativamente basso di unità monomeriche; la classificazione avviene in base al numero di unità amminoacidiche della catena o Dipeptide, tripeptide, tetra..: 2, 3, 4,. unità amminoacidiche o Polipeptide: contiene più di 12 unità proteina: una macromolecola con numerose unità amminoacidiche ed elevato peso molecolare (5000 g/mol o più), costituita da una o più catene polipeptidiche

23 PEPTIDI Per convenzione, il primo amminoacido scritto a sinistra ha il gruppo -NH 3 + libero e l ultimo scritto a destra ha un gruppo -CO 2 - libero

24 Un dipeptide: alanilserina Ala-Ser 2 residui amminoacidici legati con legame peptidico Il gruppo carbossilico della Ala forma il legame peptidico con il gruppo amminico della Ser Legame peptidico

25 Un ormone peptidico: Bradichinina arginilprolilprolil..arginina La bradichinina è un ormone polipeptidico (9 AA) che induce dilatazione dei vasi sanguigni periferici ed aumenta la permeabilità capillare Le azioni della bradichinina sono simili a quelle dell' istamina. La bradichinina è un potente stimolatore della formazione dell'ossido d azoto nell' endotelio vascolare e della sintesi formazione delle prostacicline

26 Un ormone peptidico: Glucagone Ormone polipeptidico (29 AA) prodotto dalle cellule alfa delle isole di Langerhans del pancreas Regola il metabolismo glicidico con azione iperglicemizzante, in antagonismo con l insulina NH 2 -His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp- Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH

27 Legami disolfuro La Cisteina può formare ponti disolfuro tra catene peptidiche adiacenti I ponti disolfuro influenzano la struttura tridimensionale delle proteine I ponti disolfuro tra residui di cisteina della stessa catena inducono ripiegamenti (loops) I ponti disolfuro tra residui di cisteina in differenti catene peptidiche associano le due catene originariamente indipendenti in una più complessa struttura aggregata

28 Proteine Nel 1902, Emil Fischer propose che le proteine fossero costituite da lunghe catene di amminoacidi legati da legami ammidici, che egli chiamò peptidici Le proteine sono biomolecole di enorme importanza Struttura - pelle, ossa, capelli. (Collagene/ cheratina) Catalisi - enzimi. (Ossidoreduttasi, Idrolasi, Isomerasi, etc) Muscoli - Miosina e Actina Trasporto - Emoglobina Ormoni - Insulina, Ossitocina, HG ormone Una cellula tipo contiene > proteine. Vi sono > proteine nel corpo umano Possono essere classificate in: Fibrose - insolubili in acqua, strutturali. Globulari - solubili, non-strutturali.

29 STRUTTURA PRIMARIA Rappresenta la sequenza amminoacidica letta dall amminoacido N-terminale a quello C-terminale La determinazione della struttura primaria prevede: Determinazione della composizione ammino acidica Determinazione della sequenza degli aa

30 STRUTTURA TRIDIMENSIONALE Le proteine presentano una certa rigidità conformazionale connessa alle caratteristiche del legame peptidico

31 STRUTTURA DELLE PROTEINE Struttura terziaria: il modo in cui l intera catena peptidica si ripiega per assumere una determinata forma tridimensionale Struttura quaternaria: il modo in cui differenti unità proteiche si associano tra loro per dar luogo ad una più grande struttura aggregata Struttura secondaria: il ripiegamento o la conformazione degli aa in regioni localizzate di una proteina Due strutture secondarie: α-elica foglietto ripiegato

32 α-elica

33 FOGLIETTO RIPIEGATO

34 Two Types of β-pleated Sheets

35 STRUTTURA QUATERNARIA

36 Riepilogo della struttura di una proteina

37 Denaturazione delle Proteine La struttura terziaria delle proteine è il risultato di numerose interazioni intramolecolari, che possono essere distrutte da un cambiamento delle condizioni ambientali: temperatura, solvente, forza ionica. La modifica della struttura terziaria comporta la denaturazione e la perdità delle proprietà della proteina