Amminoacidi (1) Acido 2-ammino propanoico (acido α-ammino propionico) α * NH 2 CH 3 COOH. ) ed un gruppo carbossilico ( COOH) nella stessa molecola

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1 Amminoacidi (1) Presentano un gruppo amminico ( NH 2 ) ed un gruppo carbossilico ( COOH) nella stessa molecola CH 3 NH 2 C H α * COOH Acido 2-ammino propanoico (acido α-ammino propionico) 1

2 Amminoacidi (2) Sono composti organici molto diffusi in natura. Costituenti delle proteine Intermedi del metabolismo azotato Neurotrasmettitori Nelle proteine si ritrovano esclusivamente α- amminoacidi (i più comuni sono 20) mentre per le altre funzioni si possono avere anche β- e γ- amminoacidi 2

3 Serie stereochimiche (1) L appartenenza di un composto chirale ad una serie stereochimica viene verificata per omologia tra la struttura dell atomo di carbonio in esame e quello presente nell aldeide glicerica (2-idrossi propanale). HO CHO C H CH 2 OH H CHO C OH CH 2 OH L-gliceraldeide D-gliceraldeide Gli α-amminoacidi che troviamo nelle proteine appartengono tutti (tranne la glicina) alla serie stereochimica L. 3

4 Classificazione degli α-amminoacidi Gli α-amminoacidi che si trovano nelle proteine si differenziano per le diverse catene laterali (-R) legate all atomo di carbonio asimmetrico. Questa distinzione permette la loro classificazione. Apolari Polari non carichi Polari carichi 4

5 + H 3 N Equilibrio acido-base negli α-amminoacidi COOH C H R Forma cationica + H + + COO H + H 3 N C R H H 2 N Ione dipolare o anfoione COO C H R Forma anionica ph < pi ph = pi ph > pi Punto isoelettrico (pi): valore di ph al quale la forma anfoionica è predominante 5

6 Valori di pk per i venti amminoacidi principali Amminoacido pk1 pk2 pk R Amminoacido pk1 pk2 pk R Alanina Leucina Arginina Lisina Asparagina Metionina Acido aspartico Fenilalanina Cisteina Prolina Acido glutammico Serina Glutammica Treonina Glicina Tirosina Istidina Triptofano Isoleucina Valina

7 Catene laterali (1): residui acidi La catena laterale contiene un gruppo acido. A ph fisiologico, la catena laterale è completamente dissociata ed ha carica negativa. Aspartato e glutammato sono efficaci chelanti di ioni metallici divalenti come Ca 2+ e Zn 2+. Il gruppo carbossilico sulla catena laterale si comporta da acido organico, e dunque può subire reazioni tipiche del gruppo COOH, come ad esempio esterificazione con alcoli. Acido aspartico Acido glutammico 7

8 Catene laterali (2): residui basici La catena laterale contiene un gruppo basico. A ph fisiologico, la catena laterale è completamente protonata ed ha carica positiva. Il gruppo guanidinico (arginina) è il più basico tra le catene laterali (la forma protonata è stabilizzata per risonanza). Il gruppo amminico primario della lisina è un buon nucleofilo. Nella cellula può dare reazioni con aldeidi e chetoni per formare basi di Schiff. Lisina Arginina 8

9 Catene laterali (3): residui contenenti ammidi La catena laterale contiene un gruppo ammidico. A ph fisiologico, la catena laterale non è dissociata, è generalmente poco reattiva e rappresenta un gruppo polare che può essere coinvolto in legami a idrogeno. Il gruppo ammidico è instabile ad elevati valori i ph. Asparagina Glutammina 9

10 Catene laterali (4): cisteina La catena laterale contiene un ottimo nucleofilo (SH). La catena laterale è facilmente ossidata, dando origine a ponti disolfuro (-S-S-) che rappresentano uno delle forze principali coinvolte nel mantenimento della struttura tridimensionale da parte delle proteine. A ph superiore a 8.5, la forma prevalente è quella con la catena laterale ionizzata (vedi valori di pk R ). Il tiolato (-S - ) è un nucleofilo ancora più forte, e può essere coinvolto in varie reazioni di sostituzione nucleofila. Cisteina 10

11 Catene laterali (5): metionina La catena laterale contiene un tioetere. Residuo apolare, generalmente poco reattivo. Può essere ossidato a solfossido, e sucessivamente a solfone. Questa degradazione ossidativa avviene anche nelle metionine presenti nelle proteine. Può essere metilata dallo ioduro di metile. Metionina 11

12 Catene laterali (6): triptofano Catena laterale indolica. L indolo è il principale responsabile del picco di assorbimento UV a 280 nm, osservabile nelle proteine. La misura dell assorbanza a 280 nm può essere un modo semplice per stimare la quantità di proteina presente in una soluzione. Triptofano 12

13 Esempi di modifiche post-traduzionali degli amminoacidi: glicosilazione N-glicosilazione Principalmente a carico dell asparagina O-glicosilazione Principalmente a carico di serina e treonina 13

14 Legame peptidico (1) I gruppi -COOH e -NH 2 di due diversi α-ammino-acidi possono reagire e attraverso l eliminazione di una molecola di acqua formando il legame peptidico responsabile della struttura primaria delle proteine 14

15 Legame peptidico (2) E un legame molto forte perché ha parziale carattere di doppio legame C, O e N sono sullo stesso piano 15

16 Sequenziamento di peptidi e proteine: metodo di Edman Reagente di Edman Gli amminoacidi vengono idrolizzati all N-terminale ad uno ad uno, ed inviati singolarmente ad uno strumento (HPLC) che ne determina l identita calcolandone la polarita. 16

17 Struttura primaria delle proteine E la sequenza con la quale sono stati concatenati gli amminoacidi Notazione a 3 lettere Ala-Ala-Gly-Ser-Lys Notazione a 1 lettera AAGSK 17

18 Struttura secondaria delle proteine Alfa-elica Foglietto-beta 18

19 Strutture terziaria e quaternaria delle proteine Si riferisce alla struttura complessiva di una catena polipeptidica. La forza trainante per il ripiegamento di una proteina è spesso l interazione idrofobica. La struttura tridimensionale è poi stabilizzata da: Ponti disolfuro Ponti salini Legami a idrogeno Più catene polipeptidiche, unite da interazioni deboli o legami disolfuro, costituiscono la struttura quaternaria di una proteina 19

20 Basi azotate presenti negli acidi nucleici STPA-Chimica Organica 20

21 Zuccheri presenti negli acidi nucleici Ribosio (RNA) H 2-deossi ribosio (DNA) STPA-Chimica Organica 21

22 I monomeri presenti negli acidi nucleici: i nucleotidi monofosfato Fosfato Base purinica o pirimidinica Ribosio (deossi ribosio) Nucleotide STPA-Chimica Organica 22

23 Nelle molecole di acido nucleico, i nucleotidi son legati tra loro attraverso un legame fosfodiestereo Il gruppo fosfato lega l ossidrile in posizione 3 del o nucleotide con quello in posizione 5 del segue STPA-Chimica Organica 23

24 STPA-Chimica Organica 24