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LE PROTEINE: POLIMERI COSTITUITI DA 20 TIPI DI MONOMERI,

I 20 AMINOACIDI

OGNI PROTEINA PUO’ ESSERE FORMATA DA MOLTE DECINE O

CENTINAIA DI AMINOACIDI CHE SI LEGANO A FORMARE UNA CATENA

NON RAMIFICATA

La catena di amminoacidi presenta un buon grado di flessibilità

CH2N

Gruppoaminico

COOH

Gruppocarbossilico

HCarbonio α

GLI AMINOACIDI

RRCatenalateraleCatenalaterale

α

Parte comune a tutti gli aminoacidi

Parte variabile

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C+H3N COO-

H

RR

α

In relazione al pH dell’ambiente, il gruppo COOH o il gruppo NH2 possono essere in forma dissociata o indissociata cedendo o accettando protoni

COOHH2NH2N

CH2N COOH

H

IL PIU’ SEMPLICE DEGLI AMINOACIDIGLICINA

HH

Gly G

α

R = H

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CH2N COOH

H

UN AMINOACIDO: IL TRIPTOFANO – R può essere un gruppo chimico complesso

Trp W

α

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acido aspartico Asp negativaacido glutammico Glu negativa

arginina Arg positivalisina Lys positivaistidina His positiva

Asparagina Asn non carica, polareGlutammina Gln non carica, polareserina Ser non carica, polaretreonina Thr non carica, polaretirosina Tyr non carica, polare

AMINOACIDO CATENA LATERALE (R)

AMINOACIDI POLARI

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alanina Ala non polareglicina Gly non polarevalina Val non polareleucina Leu non polareIsoleucina Ile non polareprolina Pro non polareFenilalanina Phe non polareMetionina Met non polareTriptofano Trp non polarecisteina Cys non polare

AMINOACIDO CATENA LATERALE

AMINOACIDI NON POLARI

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GLI AMINOACIDI ESSENZIALI

SI DEFINISCONO AMINOACIDI ESSENZIALI QUELLI CHE UN DATO ORGANISMO NON E’ IN GRADO DI SINTETIZZARE AUTONOMAMENTE MA CHE DEVE INTRODURRE CON LA ALIMENTAZIONE

PER L’UOMO GLI AMINOACIDI ESSENZIALI SONO:

TREONINA METIONINA LISINA

VALINA LEUCINA ISOLEUCINA

ISTIDINA FENILALANINA TRIPTOFANO

PER ALTRE SPECIE L’ELENCO POTRA’ ESSERE DIVERSO

ATTENZIONE, ESSENZIALE NON VUOL DIRE AMMINOACIDI PIÙ IMPORTANTI DI ALTRI

Gli aminoacidi si uniscono a formare una catena grazie al LEGAME PEPTIDICO

C

H

RR

C

O

OH

N

H

H

C

H

RR

C

O

OH

N

H

H

+α α

C

H

RR

C

O

OH

N

H

C

H

RR

C

O

N

H

H

H2O

αα

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Struttura primaria di una proteina: è la sequenza degli aminoacidi che la compongono: quanti aminoacidi, quali e un quale ordine.

Nota: in questa immagine, che descrive la struttura primaria di una proteina, la sequenza è stata disegnata ripiegata soltanto per motivi di spazio. La struttura primaria non descrive i ripiegamenti della catena polipeptidica.

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Quanti tipi di proteine in un organismo ?

In un essere umano alcune decine di migliaia, ciascuna con una sua specifica sequenza di amminoacidi e una sua specifica funzione

Nella stessa specie la maggior parte delle proteine può esistere in più di una variante, in genere con funzione identica o simile ma con piccole differenze nella sequenza di amminoacidi.

Le differenze nella sequenza di amminoacidi sono conseguenza di mutazioni avvenute nel DNA

In specie diverse possono esistere proteine con funzioni identiche o simili e con differenze nella sequenza di amminoacidi proporzionali alla distanza evolutiva

Nella figura la lunghezza dei segmenti è proporzionale alle differenze

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SI DEFINISCE STRUTTURA PRIMARIA DI UNA PROTEINA LA SUA SEQUENZA IN AMINOACIDI

MetAspLeuTyrGlyGlyPheCysProTrp………………..

La catena polipeptidica si ripiega per assumere la sua conformazione tridimensionale grazie alla sua flessibilita’ e in seguito alle interazioni degli aminoacidi tra di loro e con l’ambiente circostante

Questi ripiegamenti vengono descritti da ciò che si definisce struttura secondaria e terziaria di una proteina (o eventualmente quaternaria per le proteine formate da più subunità)

Il ripiegamento (FOLDING) delle proteine è dovuto alle interazioni degli aminoacidi tra di loro e con l’ambiente

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Piano β

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Alcune proteine multimeriche possono essere costituite dai copie multiple di una stessa subunità o di subunità diverse

NELLA SUA STRUTTURA TERZIARIA (O QUATERNARIA), UNA PROTEINA SI PRESENTA COME UN OGGETTO DI FORMA COMPLESSA, CHE POTRÀ PRESENTARE SOLCHI E CAVITÀ ED E’ RICOPERTA DI GRUPPI CHIMICI CAPACI DI FORMARE LEGAMI DEBOLI CON ALTRE MOLECOLE

PERCHE’ UNA PROTEINA POSSA LEGARSI CON UN’ALTRA MOLECOLA (LIGANDO), DOVRA’ESISTERE UNA COMPLEMENTARIETA’ DI FORMA E DI CAPACITA’ DI FORMARE LEGAMI

IL LEGAME SARA’ TANTO PIU’ STABILE QUANTO MAGGIORE E’ IL NUMERO DI INTERAZIONI SIMULTANEE

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La precisione della complementarietà, e soprattutto il numero di legami non

covalenti che si possono formare, determina la maggiore o minore affinità tra

due molecole e la stabilità del legame, che è comunque sempre reversibile.

Pochi legami: la agitazione

termica facilmente

determina il distacco

Molti legami: la agitazione

termica difficilmente

determina il distacco

Le stesse forze che determinano il ripiegamento delle proteine determinano anche le interazioni tra una proteina ed altre molecole, come ad esempio tra un enzima e il suo substrato o tra un recettore ed il suo ligando

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MOLTE CARATTERISTICHE FUNZIONALI DI UNA

PROTEINA DIPENDONO DALLA SUA CAPACITA’

DI INTERAGIRE CON ALTRE MOLECOLE

LEGANDOLE

QUESTE INTERAZIONI RICHIEDONO UN RICONOSCIMENTO RECIPROCO, LEGATO ALLA FORMA DELLE MOLECOLE ED ALLE CAPACITA’ DI FORMARE LEGAMI

LIGANDO

Perchè una proteina possa

interagire correttamente con

il suo ligando è necessario

che il suo ripiegamento sia

avvenuto correttamente

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LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DI UNA PROTEINA NON E’ RIGIDA, MA DINAMICA

IL CAMBIAMENTO DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI O L’INTERAZIONE CON ALTRE

MOLECOLE POTRA’ MODIFICARE REVERSIBILMENTE LA CONFORMAZIONE

DELLA PROTEINA

Ricordiamo infatti che quando una proteina si lega con un’altra molecola (proteica o meno), viene a contatto con gruppi chimici che potranno essere carichi positivamente o negativamente, polari o non polari. Questa nuova situazione potrà modificare reversibilmente il ripiegamento della proteina

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Come si ripiegano le proteine.

Il ripiegamento delle proteine è dovuto alle proprietà dei suoi amminoacidi, quindi è una conseguenza della struttura primaria e delle sue interazioni con l’ambiente.Alcune proteine, se artificialmente svolte (denaturate), si ripiegano correttamente in modo spontaneo

Ripiegamenti non corretti “contagiosi” possono essere causa di malattie: il caso dei prioni (la “mucca pazza”)

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Una proteina prionica ripiegata in modo anomalo induce il ripiegamento anomalo di altri esemplari