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Gli aminoacidi Gli aminoacidi

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Gli aminoacidiGli aminoacidi

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Proprietà comuniIl b ili è id iù f t d l

Proprietà comuni• Il gruppo α-carbossilico è un acido più forte del

gruppo carbossilico degli acidi alifatici paragonabiliparagonabili

• Il gruppo α-aminico è un acido più forte (o una base più debole del gruppo aminico di aminebase più debole del gruppo aminico di amine alifatiche corrispondenti

• Tutti gli aminoacidi con gruppi R privi di carica• Tutti gli aminoacidi con gruppi R privi di carica hanno valori pK1 e pK2 molto simili tra loro

• L’unico aminoacido con una capacità tampone• L unico aminoacido con una capacità tampone degna di nota a pH fisiologico è l’istidina

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La struttura La struttura delle proteinedelle proteine

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Funzioni delle proteine

• Strutturali• Contrattili Contrattili• Trasporto• Riserva • Ormonali• Enzimatiche• protezione• protezione……………

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Struttura secondaria: ripiegamento locale della catena polipeptidica con andamento ripetitivo regolare (si considera la disposizione spaziale delloscheletro del polipeptide, senza considerare la disposizione delle catenelaterali.

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Il legame Il legame tidipeptidicop p

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Il gruppo peptidico, come conseguenza delle interazioni di risonanza, è una struttura rigida e planare con le

caratteristiche tipiche del doppio legamep pp g m

Il legame C-N è circa 0.13 Å più corto del legame N-Cα;mentre il il legame C=O è circa 0.02 più lungo di quello delle aldeidi o dei chetoni.

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I due carboni alfa sono in configurazione transI due carboni alfa sono in configurazione trans (unica possibile eccezione Pro)

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Per convenzione gli angoli di torsione φ (N-Cα) e ψ (Cα-C) sono uguali a 180°Per convenzione gli angoli di torsione φ (N-Cα) e ψ (Cα-C) sono uguali a 180Quando il polipeptide è nella conformazione completamente estesa

In linea di principio gli angoli φ e ψ possono assumere qualunque valoreIn linea di principio gli angoli φ e ψ possono assumere qualunque valorecompreso tra -180° e +180°, ma molti di questi valori sono impediti perproblemi di interferenza sterica tra gli atomi dello scheletro polipeptidico

e quelli della catena lateraleq

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Il grafico di Ramachandran

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L’α elica(Pauling e Corey 1951)(Pauling e Corey 1951)

3,6 residui per giro

Passo di 5,4 Å

Legame idrogeno ottimale (2,8 Å)tra C=O e NH di quattro residui successivi

ProlinaGlicinaResidui carichiconsecutiviResidui ingombrantiAdiacentiDipolo elettrico

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Il dipolo elettrico di un legame peptidico un legame peptidico viene trasmesso lungo l’elica mediante i legami idrogeno intercatena,

d di l generando un dipolo complessivo dell’elica

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La conformazione beta delle catene polipeptidichePauling e Corey 1951Pauling e Corey 95

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La conformazione beta delle catene polipeptidiche

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Rappresentazione schematica della ppcarbossipeptidasi A

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Connessioni tra catene adiacentinei foglietti β

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La struttura terziaria e

quaternaria d ll delle

t iproteine

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Avvolgimento dell’α-cheratina

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Diversi livelli di organizzazione della cheratinaDiversi livelli di organizzazione della cheratina

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La fibroina della seta

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La tripla elica del collageno

Vari tipi di catene

Gly-X-YConformazione elicoidale sinistrorsa con tre residui

X-ProY-HyPro

circa per giro

Tre catene si avvolgonol’ ll’ lt Y HyPro

Prolil idrossilasi

l’una sull’altra con andamento destrorso

Vitamina C

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Interazioni molecolari nel collageneInterazioni molecolari nel collagene

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Motivi proteiciMotivi proteici

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Distribuzione delle catene lateraliDistribuzione delle catene laterali

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I dominiI domini

G3PD

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La struttura quaternaria ha aspetti funzionali rilevanti

Meno informazione geneticaMaggiore fedeltà di sintesiMolteplicità dei siti funzionaliMigliore possibilità di regolazione

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Simmetria nelle proteine poligomeriche

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Ripiegamento e stabilità delle proteinep

La conformazione nativa di una proteina è quella a cui si associa la sua funzione biologica.associa la sua funzione biologica.

Il termine stabilità può essere definito come la tendenza a mantenere la conformazione nativa

In condizioni fisiologiche le proteine sono solo In condizioni fisiologiche le proteine sono solo marginalmente stabili (ΔG compreso tra 15 e 65 kJ/mole)

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Forze che stabilizzanole proteine

•L’effetto idrofobico tendenza dellet l i i i i il t tt sostanze non polari a minimizzare il contatto

con l’acqua

Interazioni elettrostatiche •Interazioni elettrostatiche •Legami chimici trasversaliLegami chimici trasversali

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Denaturazione e rinaturazione delle proteine

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I legami disolfuro possono essereg m f protti da agenti riducenti

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Gli agenti caotropiciGli agenti caotropici

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Il paradosso di LevinthalIl paradosso di LevinthalC f t i i lCome fa una proteina a raggiungere la sua

conformazione nativa?-Proteina di 100 amminoacidi-Proteina di 100 amminoacidi -supponiamo almeno 10 diverse conformazioni per

aminoacido = 10100 conformazioni possibiliaminoacido 10 conformazioni possibili-se il ripiegamento è casuale e richiede, ad

esempio, 10-13 sec per sperimentare ciascuna 77conformazione possibile, ci vorrebbero 1077 anni

per testare tutte le conformazioni possibili alla ricerca della migliorericerca della migliore

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di lf i idisolfuro isomerasi

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I chaperoni molecolari

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Alcune patologie sono legate ad un errato ripiegamento delle proteine

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Le proteine sono molecole flessibiliLe proteine sono molecole flessibili