Corso di Laurea in Farmacia Insegnamento di BIOCHIMICA. Angela Chambery Lezione 11

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1 Corso di Laurea in Farmacia Insegnamento di BIOCHIMICA Angela Chambery Lezione 11

2 Funzioni delle proteine Concetti chiave: La varietà strutturale delle proteine consente loro di svolgere un enorme quantità di ruoli biologici specializzati: Proteine strutturali Proteine di trasporto Proteine di protezione difesa Proteine di controllo e regolazione Proteine catalitiche (enzimi) Proteine per il movimento Proteine di riserva La struttura di una proteina determina la sua funzione biologica

3 Proteine di controllo e regolazione L'insulina è un ormone peptidico prodotto dalle cellule beta delle isole di Langerhans all'interno del pancreas. La sua funzione è quella di regolatore dei livelli di glucosio ematico riducendo la glicemia mediante l'attivazione di diversi processi metabolici e cellulari.

4 Proteine di controllo e regolazione L'insulina è formata da due catene unite da due ponti solfuro: catena A di 21 aminoacidi e catena B di 30 aminoacidi.

5 Biosintesi e maturazione L insulina viene sintetizzata in forma di precursore inattivo (preproinsulina). La maturazione avviene in due passaggi. La rimozione del peptide leader porta alla formazione della proinsulina. La rimozione del segmento intermedio (peptide C) porta alla formazione dell insulina attiva.

6 Biosintesi e maturazione

7 Proteine di riserva La ferritina è una proteina globulare che si trova principalmente nel fegato, nella milza, nel midollo osseo e nei tessuti scheletrici e che può contenere fino a circa ioni di ferro in una struttura a nanogabbie composta da 24 identiche subunità. È la principale proteina coinvolta nell'immagazzinamento del ferro.

8 Proteine catalitiche Gli enzimi sono i catalizzatori dei processi biologici

9 Proteine di difesa La risposta immunitaria umorale è mediata dagli anticorpi (immunoglobuline), glicoproteine che possiedono domini costanti e domini variabili, in grado di riconoscere antigeni specifici che sono prodotti dai linfociti B. Il riarrangiamento e l'ipermutazione del gene dell'anticorpo contribuiscono alla diversità degli anticorpi. Immunoglobulina PDBid 1IGT

10 Proteine di difesa Anche se le cellule B vivono pochi giorni a meno che non siano stimolate dal loro antigene, alcune cellule B con memoria riconoscono il loro antigene dopo settimane o anche dopo anni, producendo una risposta immunitaria più rapida e massiva (risposta secondaria).

11 Le immunoglobuline differiscono a livello delle catene pesanti Le immunoglobuline (Ig) sono un gruppo numeroso di proteine tra loro correlate. Le 5 classi di Ig differiscono per il tipo di catene pesanti e per la composizione in subunità.

12 Le immunoglobuline differiscono a livello delle catene pesanti Ad esempio, le IgM, le prime ad essere secrete in risposta all antigene, sono costituite da 5 molecole a forma di Y disposte intorno ad una subunità centrale J. Sono efficaci contro i microrganismi.

13 Immunoglobulina G (IgG) umana Le IgG sono glicoproteine costituite da due catene leggere (L) e due catene pesanti (H) che interagiscono mediante ponti disolfuro e interazioni non covalenti formando una molecola simmetrica a forma di Y.

14 Immunoglobulina G (IgG) umana Sequenze ipervariabili L enzima proteolitico papaina rompe le IgG in una regione a cerniera producendo due frammenti Fab (antigen binding) identici ed un frammento Fc (c, facilmente cristallizabile). Le IgG legano gli antigeni in tre regioni ad ansa presenti nei domini variabili.

15 Legame antigene-anticorpo L associazione tra antigene-anticorpo coinvolge interazioni di van der Waals, idrofobiche, ioniche e legami idrogeno. La specificità e l affinità dipendono da una straordinaria complementarità strutturale tra le due molecole.

16 Proteine per il movimento Concetti chiave: La miosina è una proteina motoria che subisce cambiamenti conformazionali nel momento in cui idrolizza l'atp. Il modello a scorrimento dei filamenti della contrazione muscolare descrive il movimento dei filamenti spessi rispetto ai filamenti sottili. La proteina globulare actina è in grado di formare delle strutture come i microfilamenti e i filamenti sottili del muscolo.

17 Legame antigene-anticorpo L associazione tra antigene-anticorpo coinvolge interazioni di van der Waals, idrofobiche, ioniche e legami idrogeno. La specificità e l affinità dipendono da una straordinaria complementarità strutturale tra le due molecole.

18 Proteine per il movimento Concetti chiave: La miosina è una proteina motoria che subisce cambiamenti conformazionali nel momento in cui idrolizza l'atp. Il modello a scorrimento dei filamenti della contrazione muscolare descrive il movimento dei filamenti spessi rispetto ai filamenti sottili. La proteina globulare actina è in grado di formare delle strutture come i microfilamenti e i filamenti sottili del muscolo.

19 Motori molecolari Gli organismi, le cellule, gli organelli e le macromolecole si muovono all interno delle cellule. La maggior parte di questi movimenti deriva dall attività di classi di proteine che, per la loro funzione, sono definite motori molecolari. Tali proteine sfruttano l energia chimica generalmente fornita da ATP e subiscono variazioni conformazionali che generano forze direzionali alla base del movimento.

20 Motori molecolari I motori proteici sono responsabili della contrazione muscolare. La forza contrattile del muscolo è generata dall interazione di due proteine: la miosina e l actina che rappresentano oltre l 80% della massa proteica del muscolo.

21 Miosina La miosina è costituita da sei subunità: due catene pesanti e quattro catene leggere. Nella regione C-terminale le catene pesanti sono organizzate in strutture ad α elica che si avvolgono l una sull altra generando una struttura superavvolta ad andamento sinistrorso. Nella regione N-terminale le catene leggere sono associate a domini globuari che contengono i siti per l idrolisi dell ATP. Nelle cellule del muscolo centinaia di molecole di miosina aggregano formando strutture chiamate filamenti spessi.

22 Actina Molecole di actina monomerica (G-actina) si associano a formare lunghi polimeri di actina filamentosa (F-actina) che costituiscono i filamenti sottili. A questi si associano altre due proteine regolatorie: la tropomiosina che si lega ai filamenti sottili bloccando i siti di legame per le teste della miosina e la troponina che lega il Ca 2+ rilasciato dall impulso nervoso. In seguito a legame con il Ca 2+ si verifica una variazione conformazionale del complesso tropomiosina-troponina che espone i siti di legame della miosina.

23 Organizzazione del muscolo scheletrico I muscoli volontari tra cui i muscoli scheletrici striati sono costituiti da lunghe cellule plurinucleate (fibre muscolari) che contengono fasci paralleli di miofibrille (greco myos, muscolo). Le bande sono formate da regioni alternate di densità elettronica maggiore (bande A) e minore (bande I).

24 Organizzazione del muscolo scheletrico Ciascuna miofibrilla è formata da migliaia di unità contrattili dette sarcomeri, delimitati dai dischi Z. I sarcomeri sono costituiti a loro volta da filamenti spessi di molecole di miosina e filamenti sottili di actina.

25 Contrazione delle miofibrille Un muscolo si contrae quando i filamenti sottili scorrono lungo i filamenti di miosina determinando l accorciamento del sarcomero.

26 Meccanismo molecolare della contrazione muscolare

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