Corso di Laurea in Farmacia Insegnamento di CHIMICA BIOLOGICA. Angela Chambery Lezione 5

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1 Corso di Laurea in Farmacia Insegnamento di CHIMICA BIOLOGICA Angela Chambery Lezione 5

2 Il legame peptidico Concetti chiave: In un polipeptide gli amminoacidi sono uniti dai legami peptidici. Il legame peptidico ha parziale carattere di doppio legame Il legame peptidico è un ibrido di risonanza I legami peptidici nelle proteine assumono la conformazione trans

3 Condensazione di due amminoacidi

4 Condensazione di due amminoacidi

5 Oligopeptidi o polipeptidi La reazione lascia ancora disponibile un gruppo NH 3 a un estremità del peptide e un gruppo carbossilico libero all altra. Perciò la reazione potrebbe essere continuata aggiungendo uno o più amminoacidi all estremità COOH del peptide. Le estremità N-terminali di molte proteine sono bloccate da gruppi N-formilici o N- acetilici e alcune proteine presentano i carbossili C-terminali modificati in ammidi.

6 Risonanza del legame peptidico IL LEGAME PEPTIDICO E UN IBRIDO DI RISONANZA ha cioè ha un parziale carattere di doppio legame

7 Risonanza del legame peptidico C α O C N H C α C α O - C N + H C α C α O δ - C N H C α δ +

8 Coplanarità del legame peptidico Il gruppo peptidico è una struttura rigida, e cioè i quattro atomi CO-NH che lo definiscono e i due carboni α che esso collega sono coplanari. La relazione di coplanarità degli atomi del gruppo ammidico è sottolineata da un piano immaginario ombreggiato, che giace tra due carboni α successivi nello scheletro peptidico.

9 Lunghezza del legame peptidico Legame C-N 1,45 A Legame C=N 1,28 A Legame CO-NH 1,32 A

10 Proprietà dei legami peptidici Le cariche parziali, rispettivamente negativa e positiva, sull ossigeno e sull idrogeno del legame, rendono tali atomi particolarmente disponibili a formare legami a idrogeno. Gli unici legami di una catena polipeptidica su cui è teoricamente possibile libera rotazione sono quelli che il Cα di ciascun amminoacido forma con il carbonio carbonilico dell amminoacido che precede, e con l azoto ammidico dell amminoacido che segue: gli angoli di rotazione intorno a questi legami sono designati rispettivamente ψ e ϕ. ψ C α O δ - C N H ϕ C α δ + Da ciò consegue che l esatta definizione dei valori degli angoli diedri ψ e ϕ di una catena polipeptidica ci darebbe la conformazione del polipeptide.

11 Proprietà dei legami peptidici

12 Grafico di Ramachandran Dato l alto numero di valori possibili degli angoli ψ e ϕ per ciascun legame, il numero di conformazioni possibili è elevatissimo. Ma ci sono delle limitazioni a questo numero dovute agli impedimenti sterici dei gruppi peptidici e delle catene laterali. Ramachandran studiò i limiti imposti dall impedimento sterico alla libera rotazione sui legami ψ e ϕ e propose un grafico.

13 I legami peptidici assumono la conformazione trans IL LEGAME PEPTIDICI NELLE PROTEINE SONO IN CONFIGURAZIONE TRANS AD ECCEZIONE DEI LEGAMI PEPTIDICI IN CUI L AZOTO CHE PARTECIPA AL LEGAME E QUELLO, INSERITO IN UN ANELLO PIRROLICO, DELLA PROLINA. Fanno inoltre eccezione alcuni oligopeptidi ciclici, in cui le estremità N- e C- terminali sono legate tra loro.

14 I derivati degli amminoacidi Concetti chiave: Le catene laterali dei residui amminoacidici nelle proteine possono essere modificate covalentemente. Alcuni amminoacidi e i loro derivati fungono da ormoni e molecole regolatorie.

15 Gli amminoacidi modificati nelle proteine Oltre ai 20 amminoacidi proteici ci sono amminoacidi che svolgono una serie di funzioni biologiche importanti. Nelle proteine, le catene laterali degli amminoacidi possono essere modificate. Generalmente gli aa vengono modificati dopo la sintesi della catena polipeptidica.

16 I derivati degli amminoacidi biologicamente attivi Alcuni derivati di amminoacidi fungono da messaggeri chimici per la comunicazione tra cellule. Il GABA (prodotto di decarbossilazione della glutammina) e la dopamina (derivato della tirosina) sono neurotrasmettitori. L istamina (prodotto di decarbossilazione dell istidina) è un potente mediatore delle reazioni allergiche. La tiroxina (derivato della tirosina) è un ormone tiroideo.

17 I derivati degli amminoacidi biologicamente attivi La carnosina è un dipeptide naturale del tessuto muscolare. E anche utilizzata come integratore per le sue proprietà antiossidanti.

18 I derivati degli amminoacidi biologicamente attivi Vasopressina ed ossitocina sono ormoni costituiti da peptidi ciclici di nove amminoacidi che contengono un ponte S-S. Il C-terminale è ammidato. L ossitocina induce il travaglio, regola la contrazione muscolare uterina e stimola la produzione del latte materno. La vasopressina controlla la pressione del sangue regolando la contrazione della muscolatura liscia. Ha effetto antidiuretico.

19 I derivati degli amminoacidi biologicamente attivi Le encefaline sono pentapeptidi del cervello che fungono da analgesici (antidolorifici) naturali. Le loro proprietà sono dovute alla loro similarità strutturale con gli oppiacei come la morfina che legano probabilmente gli stessi recettori. Encefalina leucina (Leu-encefalina) Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu YGGFL Encefalina metionina (Met-encefalina) Tyr-Gly-Gly-Phe-Met YGGFM

20 I derivati degli amminoacidi biologicamente attivi Alcuni peptidi batterici con proprietà antibiotiche contengono D-amminoacidi come la gramicidina S e la tirocidina A che sono prodotti dal batterio Bacillus brevis. Entrambi contengono anche ornitina, un amminoacido non proteico che svolge un ruolo come metabolita intermedio di molte vie metaboliche.

21 Dimerizzazione del glutatione Il Glutatione è un tripeptide con struttura Glu-Cys-Gly in cui il gruppo γ-carbossilico della catena laterale del Glu forma un legame isopeptidico con il gruppo amminico del residuo di Cys. Ha un ruolo fondamentale nel metabolismo cellulare nell inattivazione di composti ossidanti che sono in grado di danneggiare le strutture cellulari.