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
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
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
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
+ 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
Valori di pk per i venti amminoacidi principali Amminoacido pk1 pk2 pk R Amminoacido pk1 pk2 pk R Alanina 2.4 9.9 Leucina 2.3 9.7 Arginina 1.8 9.0 12.5 Lisina 2.2 9.1 10.5 Asparagina 2.1 8.7 Metionina 2.1 9.3 Acido aspartico 2.0 9.9 3.9 Fenilalanina 2.2 9.3 Cisteina 1.9 10.7 8.4 Prolina 2.0 10.6 Acido glutammico 2.1 9.5 4.1 Serina 2.2 9.2 Glutammica 2.2 9.1 Treonina 2.1 9.1 Glicina 2.4 9.8 Tirosina 2.2 9.2 10.5 Istidina 1.8 9.3 6.0 Triptofano 2.5 9.4 Isoleucina 2.3 9.8 Valina 2.3 9.7 6
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
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
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
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
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
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
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
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
Legame peptidico (2) E un legame molto forte perché ha parziale carattere di doppio legame C, O e N sono sullo stesso piano 15
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
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
Struttura secondaria delle proteine Alfa-elica Foglietto-beta 18
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
Basi azotate presenti negli acidi nucleici STPA-Chimica Organica 20
Zuccheri presenti negli acidi nucleici Ribosio (RNA) H 2-deossi ribosio (DNA) STPA-Chimica Organica 21
I monomeri presenti negli acidi nucleici: i nucleotidi monofosfato Fosfato Base purinica o pirimidinica Ribosio (deossi ribosio) Nucleotide STPA-Chimica Organica 22
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
STPA-Chimica Organica 24