LEZIONE DEL 27/03/2017

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1 LEZIONE DEL 27/03/2017 Struttura primaria sequenze amminoacidiche --> ponti disolfuro; Strutture secondarie (stabilizzate dai legami idrogeno intercatena): dipendono dal legame peptidico; Strutture terziarie (conformazione tridimensionale): pezzi di strutture secondarie si ripiegano: (i) legami idrogeno; (ii) poli salini; (iii) interazioni idrofobiche (massimizzazione entropia conformazionale); (iv) legami elettronicamente stabili; - dipendono dal residuo amminoacidico che sporge all'esterno della struttura proteica; intorno a queste strutture ci sono anche molecole d'acqua; Imbuto termodinamico (con diminuzione di energia libera). Le terziarie sono strutture dinamiche, non fisse. Se il congelamento delle proteine è molto rapido, allora esse non si rompono (l'acqua si aggrega poco). Si scongelano lentamente, per non avere rotture di fibra, e riacuisiscono la funzionalità. Se le congelo in azoto liquido, allora il processo è ancora più rapido - una tecnica simile è adottata nel congelamento di embrioni, nella conservazione delle cellule surgelate. La liofilizzazione implica la sublimazione del ghiaccio in modo da creare il vuoto (si usa soprattutto per gli alimenti, che diventano anidri). In entrambi i casi non viene distrutta la struttura proteica, ma la sua mobilità. Scongelata, a volte può subire modifiche conformazionali e perdere la propria funzione. STRUTTURA QUATERNARIA Premessa: sembrerebbe una complicazione gerarchica. Interessa però la manipolazione delle costanti di equilibrio (associazione e dissociazione). Si chiamano costanti perché non dipendono dalla oncentrazione, ma dalla temperatura (nei casi 1

2 esocinetico ed endocinetico). Devo fare in modo che in una proteina ci sia la possibiltà di modulare questi equilibri strutturali. Alcol deidrogenasi del fegato (esempio) Cattura le molecole di alcol etilico e le trasforma in molecole utili per il metabolismo glucidico. La modulazione dell'attività enzimatica è dovuta al fatto che una proteina è formata da due subunità identiche; ci sono più siti di legame. Se considero altre quaternarie, ci possono essere anche più subunità: dimeri, trimeri, tetrameri,...dodecameri -> complessi superproteici, insomma). Quando c'è molto alcol, per effetto allosterico ("all'osteria", disse Giovanni (il) Vecchio), ovvero per cambiamento conformazionale indotto da substrato, le due parti, i due monomeri agiscono insieme. Le due subunità si accoppiano senza legami covalenti. In sostanza, il modo in cui si mettono insieme due o pià subunità con legami deboli è detto struttura quaternaria. Dimero (alcol deidrogenasi) --> tetramero (prealbumina): Associazioni Isologa (stessi siti di accoppiamento). Eterologa (simmetria cubica, di rotazione). I più rari sono i trimeri e i pentameri. 2

3 [ Virus: confine tra essere vivente e non (non vive da solo)] MIOGLOBINA (PROTEINA TETRAMETRICA) E' la prima proteina globulare di cui è stata esattamente data la conformazione e la configurazione rispetto ai vari amminoacidi. E' stata studiata con la diffrazione a raggi x: purificata la proteina, la cristallizzo e la pongo sotto questo fascio, provocando interferenze costruttive e distruttive con una densità elettronica proporzionale al tipo e numero di atomi. Essa ha un gruppo prostretico (estraneo) ed è una oloproteina (un'apoproteina invece non ha un gruppo tale). [ Extra: Radiotelescopi. Periodicità dei segnali radio. SETI (analisi distribuita dei dati). Folding at Home (ricerca di strutture proteiche partendo dalla struttura amminoacidica - sconosciuta o modificata). Posso fare mutazioni sitospecifiche (raffinamento conformazionale).] Se per una funzione biologica è utile un elemento non proteico, lo posso inglobare nella proteina. La mioglobina usa le funzioni riduttive del ferro, ingabbiato in un complesso proteico (gruppo eme). Il 3

4 ferro viene dunque circondato da anelli organici (protoporfirina). Ruolo delle globine di trasporto e immagazzinamento [per ossigeno in acqua si intende O2 in H2O] CO2, O2, N2 si sciolgono in una soluzione gas-liquido che dipende dalla pressione del gel. Affinché l'ossigeno entrasse nelle cellule interne, gli organismi interni si sono dovuti inventare un meccanismo. Aspetti fisiologici Vi è uno scambio dell'ossigeno atmosferico con l'interno dei corpi tramite aperture e grandi superfici di scambio, tra ossigeno gassoso e un liquido (sangue), che dev'essere capace di catturare l'ossigeno e trasportarlo in tutte le cellule. Per questo serve una tubazione (sistema di circolazione). Si deve tornare a ritroso in questo processo, per fare un circolo di sangue. Ci vuole una pompa (cuore), in cui no si deve mescolare il sangue arterioso col venoso -> doppia periferia -> piccola e grande circolazione. Aspetti biochimici Deve esistere una sequenza amminoacidica capace di fare tutto questo. Inventare vuol dire creare un 4

5 sistema con minimo di energia libera, con rilasci graduali. La natura dunque ha sintetizzato la mioglobina (involucro proteico + gruppo prostretico eme contenente ferro). Il problema è che non rilascia più l'ossigeno; anzi, lo fa solo in cssi eccezionali (è una proteina di deposito, di riserva, di accumulo). La troviamo più spesso nei muscoli. Sta nei cetacei (muscolo nero: apporto di ossigeno minimo). Prendo la mioglobina, la modifico in due catene α e due catene β (mi formo un tetramero). EMOGLOBINA Ottengo una struttura quaternaria (quattro mioglobine con 4 siti, 4 ferri, 4 ox trasportati alla volta). Una parte rifornisce il metabolismo cellulare, una parte la mioglobina. E' circondata da una parete (globulo rosso: invenzione per trasportare la mioglobina all'interno del sangue). Formazione eritrociti umani: fanno in modo che non si 5

6 blocchi la circolazione. [Sangue artificiale] Per comprendere la parte biologica, vogliamo studiare le minime variazionia atomiche. 6