Funzioni delle proteine ENZIMI Proteine di trasporto Proteine di riserva Proteine contrattili o motili Proteine strutturali Proteine di difesa Proteine regolatrici
Proteine di trasporto Emoglobina Lipoproteine Proteine che legano sostanze (glucosio, aa) e le trasportano attraverso la membrana
Proteine di riserva Proteine del seme di mais e del riso Ovalbumina, principale proteina del bianco dell uovo Caseina, proteina del latte Ferritina, proteina presente in alcuni batteri, nelle piante e tessuti animali, che immagazzina Ferro
Proteine contrattili o motili Actina e Miosina Tubulina Dineina
Proteine strutturali Collageno: proteina fibrosa, componente dei tendini e della cartilagine Elastina: nei legamenti Cheratina: proteina insolubile, nelle unghie, capelli, piume Fibroina: componente delle fibre della seta, della ragnatela dei ragni Resilina: componente delle connessione delle ali di alcuni insetti
Proteina di difesa Immunoglobuline o anticorpi Fibrinogeno e trombina Veleni di serpenti, tossine batteriche e proteine tossiche delle piante
Proteine regolatrici Ormoni Proteine G
Caratteristiche molecolari delle proteine: Numero di catene polipeptidiche Numero di Amminoacidi Peso molecolare Composizione % in amminoacidi
Proteine Coniugate Proteine che oltre ad essere formate da aa, contengono altri gruppi chimici La parte non amminoacidica di queste proteine è detta GRUPPO PROSTETICO, importante per la funzione della proteina Esempio: Lipoproteine, Glicoproteine, Metalloproteine
Dalla struttura primaria di una proteina dipende la sua funzione
Proteine con somiglianze nella sequenza aa, vengono definite appartenenti alla stessa famiglia ( chinasi, fosfatasi) Proteine omologhe : sono proteine correlate evolutivamente e che svolgono la stessa funzione in specie differenti
Proteine omologhe Sono costituite da tratti di residui identici in tutte le specie ( residui invarianti ), e da residui variabili. Esempio: Citocromo c= proteina mitocondriale contenente ferro, che trasferisce elettroni nelle ossidazioni biologiche.
STRUTTURA PRIMARIA DELLE PROTEINE Sequenza lineare degli aa nella catene polipeptidica Gli aa sono legati da legami ammidici covalenti detti legami peptidici
Legame peptidico
Struttura secondaria alfa elica beta foglietto
Aa che destabilizzano l alfa elica Glycina Prolina Aa carichi Triptofano
Struttura secondaria: β foglietto con direzione antiparallela
Confronto struttura alfa e beta Strutture beta sono formate da due o più catene polipeptidiche o da segmenti di catene Struttura alfa da una sola catena Catene nella struttura beta sono completamente distese Nella struttura alfa la catena si avvolge ad elica Entrambe sono stabilizzate da legami a H Legami a idrogeno sono perpendicolari allo scheletro polipeptidico nella struttura beta e possono essere intra o intercatena Legami a idrogeno sono intracatene nell alfa elica
Ripiegamenti beta
Struttura secondaria non ripetitiva Il 50% delle proteine globulari sono costituite da alfa eliche e /o da strutture beta foglietto, la parte restante è costituita da anse e avvolgimenti casuali, cioè da avvolgimenti meno regolari.
Esempi
Strutture supersecondarie
STRUTTURA TERZIARIA Struttura tridimensionale delle proteine Struttura più stabile e quella a cui compete la minima energia Conformazione nativa
Forze stabilizzanti la struttura terziaria
Struttura quaternaria Proteine costituite da più catene polipeptidiche o subunità Dimeri, trimeri, tetrameri.multimeri.
Legami stabilizzanti la struttura 4 Legami non covalenti tra le subunità: Legami a H, Interazioni elettrostatiche Interazioni idrofobiche
Concetto di allosteria
TERMODINAMICA SUL RIPIEGAMENTO DELLE PROTEINE Struttura 1 : legame peptidico ( legame covalente) Strutture superiori dipendono da legami non covalenti e 3 anche covalenti. I legami non covalenti sono quelli che contribuiscono a formare la struttura più stabile di una proteina
Quale è la struttura più stabile Minima energia G minore di 0 G0= H-Τ S di una proteina H contribuiscono i legamia H, ionici e le foraze di van der Walls S contribuiscono le interazioni idrofobiche
Legami a H, ionici, interazioni idrofobiche Legami a H si stabiliscono nell ambito della struttura secondaria Si stabiliscono anche tra le catene R degli aa Legami ionici sulla superficie delle proteine Interazioni idrofobiche si trovano all interno delle proteine
L acqua tende a disporsi intorno ad una molecolare apolare in maniera ordinata Più molecole apolari interagiscono tra di loro e il grado di disordine dell acqua aumenta
Ripiegamento delle proteine L informazione sul corretto ripiegamento è già nella struttura 1 Ruolo degli chaperon molecolari
CHAPERON HSP 70 ( 70kDa)prodotte da E. coli in presenza di alte temperature. Si legano alla catena proteica in fase di sintesi evitando uno scorretto ripiegamento
Malattie legate ad uno scorretto Diabete 2 ripiegamento Morbo di Parkinson Alzheimer
Denaturazione CHAPERON di una proteina Perdita della conformazione nativa della proteina e quindi perdita della sua funzione biologica.
FATTORI FISICI E CHIMICI CHE INFLUENZANO LA DENATURAZIONE DI UNA PROTEINA Temperatura, variazioni di ph,e forza Solventi organici Agenti denaturanti- urea, ( 8-10 M), guanidina Agenti denaturanti- Dodecilsolfato di sodio Beta mercaptoetanolo e DTT
Conformazione delle proteine: FIBROSE GLOBULARI
Proteine fibrose Proteine fibrose: costituite in gran parte da un unico tipo di struttura secondaria, insolubili in acqua ( aa idrofobici), sono adatte a ruoli strutturali (determinano la resistenza, la forma e la protezione esterna delle cellule dei vertebrati). Esempi: α-cheratina :capelli, penne e unghie; fibroina della seta, collagene:.
α Cheratina Nei capelli a cheratina è una a elica. Avvolgimento di due catene in maniera sinistrorsa. Queste a loro volta formano i protofilamenti e protofibrille. 4 protofibrille ( 32 filamenti di α cheratina) formano un filamento intermedio.
Collagene Componente delle ossa e tessuto connettivo Organizzata in fibre molto resistenti ed insolubili
La fibra di Collagene è formato da una tripla elica Ogni catena possiede una sequenza ripetitiva di tre aa: X-Pro-Gly oppure X-Hyp-Gly Hyp: idrossiprolina X: qualsiasi aa
PROTEINE GLOBULARI SOLUBILI STRUTTURA 3 e 4 COMPLESSA ESEMPI: MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA