BIOCHIMICA
Generica struttura di un generico alpha-amminoacido
alpha amminoacido ricordiamo voler dire gruppo
amminico legato a sinistra del carbonio chirale.
Gli amminoacidi presentano isomeria L-D e quelli
generalmente presenti nelle proteine ed utilizzati dal
peptidi non sintetizzati dai ribosomi, sintetizzati nelle
pareti batteriche ed in composti secreti da cellule
(antibiotici ed ormoni).
Amminoacidi sono molecole anfotere
Un amminoacido può esistere in forma completamente protonata o in
forma completamente deprotonata a seconda del pH della soluzione: a pH molto
acidi prevale la forma cationica e pH molto basici la forma anionica. Però vi è un
pH al quale è presente una forma dipolare lo zwitterione chiamato PI Punto Isoelettrico variabile a
seconda del
. In corrispondenza del PI non vi è alcun tipo di carica in quanto la
carica netta è uguale a zero. Possiamo quindi definire il punto isoelettrico come il pH al quale
Calcolo del PI Gli amminoacidi che non presentano R
ionizzabili hanno due costanti di ionizzazione con i relativi pKa
di circa 2 e 9 ed il PI è la media aritmetica dei due valori.
Questo valore varia a seconda del residuo -R.
S
PI è attorno ai 6. Se presenta due acide ed una basica è
attorno ai 3 e viceversa attorno ai 9.
Classificazione amminoacidi
Neutri (Idrofobici + carichi)
Idrofobici apolari
Ala, Val, Leu, Ile, Gly - alifatici
Met - S nei sostituenti
Pro ciclico
Phe, Trp - Aromatici
(Ala) è un amminoacido di rilievo bersaglio di molte sostituzioni che avvengono nelle prot.
alimentari. La Metionina (Met) presenta un tioetere come R e questo la rende preziosa (tutte le proteine
à di essere sufficientemente apolare così da
non permettere interazioni idrofiliche.
ovvero quelli aromatici (formati da un anello benzenico). Ne fanno parte
la Fenilanina (Phe) ed il Triptofano (Trp): sono molto idrofobici e raramente esposti al solvente. La Tirosina
1
Amminoacidi polari
Ser, Thr gruppo ossidrilico
Cys tiolo come R
Tyr aromatico
Asn, Gln Acidi
Le proteine dei cereali son ricche di questi ultimi due (Asn, Gln). Qual è il vantaggio per un seme di avere la
secondo è che per ciascuna molecola ci sono due atomi di azoto, indispensabile per la genesi di
2
Carichi
Amminoacidi acidi
Asp e Glu
La dissociabilità del carbossile e quindi la sua polarità conferisce una carica negativa
Se la funzione carbossilica di Aspartato ed Acido Glutammico viene trasformata in una funzione
amminica prendono vita la Asparagina Asn e la Glutammina Gln trasformandosi così in
amminoacidi neutri.
Amminoacidi basici
Arg, Lys, His
rendono un
accettore di protoni.
La Lisina (Lys) è la più basica
mina primaria nel sostituente.
Arginina (Arg) presenta una funzione guanidinica, un carbonio circondato da tre atomi di Azoto avidissimi
di protoni.
Istidina presenta un anello imidazolico (eteroatomico a 5C e 2N). Presenta una pK abbastanza alta quindi
una Ka abbastanza bassa, ergo: non si può dissociare così facilmente. In condizioni fisiologiche si trova un
COME SI COMPORTANO QUESTE SPECIE AL VARIARE DEL pH?
pH e stato di carica di un amminoacido.
Proteine e le loro strutture
Caratterizzate da possedere una sequenza amminoacidica ordinata, struttura primaria. Questo ordine di
disposizione ha un verso di lettura: il primo ha libero
Che cosa tiene insieme la sequenza? Il legame rilevante è il legame peptidico, formato dal carbossile in
-gruppo del secondo e così via. Il carbonio ha ibridazione sp2, di conseguenza tutti gli
amminoacidi giacciono in un piano
oto vi è un doppio legame. Cosa sporge da questa
struttura di piastrine? Le catene laterali degli amminoacidi che non intervengono nella formazione della
struttura planare della proteina.
Non vi è sempre la formazione di questa struttura piastrinica per v
prolina
è un imminoacido che impedisce la rotazione attorno il Carbonio alpha (R-C-H) saldando le piastrine.
Correlazione tra allineamento ed acquisizione di strutture di ordine superiore.
amminoacidi, quindi la sua struttura primaria, condiziona il tipo di avvolgimento
complessivo che la proteina assumerà. Vi è un rapporto fondamentale tra struttura e funzione proteica. Se
noi cambiamo qualche amminoacido dalla nostra sequenza noi cambiamo sostanzialmente la funzionalità. Il
tipo di amminoacidi e la loro sequenza è determinato geneticamente.
Cosa succede ogni tanto? Succede che questo codice genetico va in contro a mutazioni (sostituzione di un
amminoacido con un altro amminoacido). Ci sono due tipi di mutazioni: 1 conservative 2 semiconservative
o non conservative. Esempio: supponiamo di avere una mutazione in un cui prendo un residuo di ILE
(isoleucina) e lo sostituisco con VAL (valina), ho preso un amminoacido con catena laterale idrofobi
sostituito con un altro amminoacido con catena laterale sempre idrofobica. Questa è una mutazione
conservativa. Un esempio di mutazione non conservativa è la sostituzione di un glutammato con una di
cambiato tutto: la glutammina lega pochissima acqua e non si dissocia. Il glutammato si
dissocia e quando si dissocia lega tantissima acqua. Una soluzione più tragica è la sostituzione di ILE con LYS
(lisina); succede che
o polare.
Il significato funzionale lo vedremo tra un paio di lezioni però il concetto è che tutti facciamo proteine
diverse come umane.
Altra situazione interessante:
corrisponde a quanto
metionina. Tutte le proteine
cominciano con la metionina nella genesi, ma non tutte una volta finita la costruzione della proteina non
presentano inizialmente metionina. Questo avviene per modifiche post traduzionali. Possono riguardare il
determinando una differenza tra la sequenza genica e la
proteina finale. Un esempio classicissimo è di un comune ormone peptidico,
e la sua maturazione.
Il suo antenato nella genesi si chiama pre-pro-insulina che funge da sequenza leader che permette
rivare al Golgi, dove organelli specializzati si occuperanno della
modificazione. Questa sequenza leader viene tagliata ed il pezzo rimasto si chiama pro-insulina saldata per
bene tramite legami disolfuro. Viene tagliato il pezzo di sequenza inutile arrivando insulina matura
ottenuta per modificazione post traduzionale di una catena polipeptidica. Come fa ad uscire la prolina dalla
La struttura terziaria è molto importante perché il 90% degli interventi alimentari che noi eseguiamo su
alimenti proteici sono dediti alla modificazione della struttura terziaria.
Reattività del legame peptidico (al di fuori della catena laterale).
Le strutture secondarie sono permesse dalle interazioni tra due funzioni del legame peptidico: il gruppo
carbossilico ed il gruppo amminico. Le interazioni non possono per questioni di spazio avvenire nello stesso
amminoacido ma su due differenti. La natura ha sviluppato due geometrie di queste interazioni di legame
destrorsa e la struttura a foglietto Beta. Vediamo la differenza.
ALPHA ELICA
Cosa la stabilizza? Formazione di legame idrogeno
amminoacido a 4 amminoacidi di distanza nella sequenza proteica. 1-4;2-5;3Prima osservazione: tutti questi legami hanno lo stesso verso (
il basso) e tutti
sono disposti verso la generatrice del cilindro quindi verso
. Questa struttura a nastro è
3
stabilizzata esclusivamente da questi legami H.
Come si può rendere stabile questa struttura in ambiente acquoso in quanto può rompere il legame H? I vari
gruppi R degli amminoacidi sono risposti sulla superficie del cilindro
Ogni 3,4 amminoacidi vi è un giro della proteina. Ogni giro dista da quello sottostante 0,54 miliardesimi di
metro (nanometri), ogni amminoacido si allunga di 0.15 nanometri circa.
BETA SHEET a foglietto ripiegato
In questo caso gli amminoacidi non sono necessariamente vicini nella sequenza ma possono appartenere a
due sequenze di proteina anche molto distanti nella sequenza. Inter-agiscono in modo semplice ed
elegante. I due filamenti polipeptidici decorrono affiancati in modo che si dispongano come le tegole di un
tetto spigoloso ed i legami idrogeno si formano lateralmente. In questo caso i legami H non sono tutti con
lo stesso orientamento (CO ed NH si alternano tra dx e sx). Questi legami giacciono nello stesso piano delle
piastrine. E i gruppi laterali? Essi sporgono dalla struttura in modo alternato, uno sopra uno sotto uno sopra
uno sotto etc. Lo scopo è la pro
Nel caso del beta sheet noi abbiamo più di un sistema per disporre parallelamente due sequenze
amminoacidiche: 1 foglietto parallelo e 2 foglietti antiparalleli. Non cambia niente se non una questione
topologica. Se io voglio formare un legame parallelo od antiparallelo devo girare la catena in modo diverso.
Beta loop e beta turn.
Il legame a beta foglietto presenta fragilità se presa da sola mentre una stabilità e rigidità si può ottenere
affiancando più unità proteiche. Processo ottenibile unicamente nella beta sheet e non nella struttura ad
elica.
Che cosa rende stabili od instabili queste strutture? La presenza di un residuo di prolina. Ogni volta che noi
in una sequenza proteica troviamo un residuo di prolina quella proteina non può formare strutture
secondarie. La prolina è un elemento di rigidità strutturale e non consente la rotazione delle piastrine
attorno Calpha. Per giunta la Pr
non forma il legame
H. Prolina e proteine non primarie sono incompatibili.
La Prolina n
incompatibile con la struttura primaria:
Glicina: non protegge le strutture dalla presenza di acqua per via delle sue catene laterali corte ed
irrilevanti.
Amminoacidi acidi (- - - -). Se io metto due amminoacidi carichi negativamente vicini questi si respingono e
quindi ho una deformazione della struttura. Questo non vale se ho una situazione di alternanza (- + - + - +)
di cariche tra un amminoacido
Il caso del Beta Sheet è un caso diverso in quanto la situa è meno
critica rispetto alla alpha elica: nel caso di un foglietto pieghettato le catene laterali sporgono
alternativamente
sheet sorge il problema se dallo stesso foglietto attaccato sporge la stessa carica introducendo instabilità
nella struttura complessiva. La conseguenza è la difficoltà nello stabilire quali sequenze sono stabili o meno
in quanto nel foglietto beta sheet si accoppiano regioni di sequenze che possono essere distanti tra loro.
Amminoacidi ramificati disturbano per questioni di ingombro sterico (L'ingombro sterico, in chimica, è il
fenomeno prodotto dalla repulsione elettrostatica reciproca tra le nubi elettroniche degli atomi e dei
legami che formano una molecola dovuta alla loro sovrapposizione o eccessivo avvicinamento).
Esempio di rapporto struttura-funzione delle proteine
Ragnatela
La semplice formazione di una struttura secondaria con legami H mi consente di generare delle superfici
funzionali di una molecola anfifilica (contiene un gruppo idrofilo ed idrofobo). Da una parte ho amminoacidi
4
Ma come fanno a non rompersi le
scatole gli uni con gli altri? Sono alternati tra di loro quindi le cariche si stabilizzano. Superfici
STRUTTURA TERZIARIA PROTEICA
Spazialmente parlando è un ulteriore sviluppo della struttura secondaria che permette di disporre gli uni
vicini agli altri amminoacidi eventualmente lontanissimi, impostando specifici centri funzionali. A differenza
della strutt. primaria ove vi è unicamente legame pept. e della strutt. secondaria che presenta legame
idrogeno, questa struttura presenta differenti tipi di legami effettuati dalle catene laterali.
Il più solido che incontriamo è il legame disolfuro che coinvolge due Cisteine legate tra loro. A seguire
troviamo i legami idrofobici
. Segue al terzo posto per
stabilità il legame di coordinazione ed è un legame a metà tra il covalente ed un legame ionico. Al quarto
posto i legami ionici che coinvolgono le catene laterali cariche (arginina-glutammato o lisina-Aspartato).
Spesso troviamo degli agglomerati di cariche negative nelle strutture terziarie tenute insieme senza
respingersi da un catione (ad esempio Ca+). Quinto posto: legame idrogeno. Tutti i legami non covalenti
vengono coinvolti
. Questo tipo di porteine
proteine coniugate contengono gruppi funzionali complessi chiamati cofattori organici (derivati delle
vitamine) e cofattori inorganici (associazioni che non contengono carbonio).
Esempi di questi tipi di interazioni
Legami covalenti (disolfuro)
Betalattoglobulina BLG: proteina essenzialmente quasi tutta beta sheet con due piccole porzioni di alpha
elica iniziale e terminale.
secondarie? I legami disolfuro stabilizzano la proteina a forma di barile tenendola compatta in seguito ad
é stessa.
Su questa proteina vi sono 5 Cisteine, 4 sono occupate da legami disolfuro, ne avanza una. A cosa serve? È
marcatore della qualità del latte, se non è presente il latte è
maltrattato. Cosa succede? Lo Zolfo presente nella quinta cisteina ha la capacità di creare legami disolfuro
con le altre cisteine delle BLG creando grossi polimeri, avviene solo grazie ad alte temperature. Con il latte
UHT non si può fare il formaggio in quanto la caseina si polimerizza con la betalattoglobuline non
consentendo il coagulo presamico!
Legami idrofobici tra catene laterali apolari
Questo tipo di legame è sfruttato dalle proteine per formare centri funzionali e strutturali a seconda della
disposizione assunta nello spazio dalle catene polipeptidiche. Di norma i residui idrofobici degli
formando il core proteico, struttura
fondamentale da preservare intatta per via del trasporto ematico degli acidi grassi. Normalmente in tutte le
proteine note abbiamo questo core idrofobico come nocciolo strutturale la cui presenza è essenziale per la
corretta disposizione degli elementi di struttura secondaria a formare struttura terziaria, questo ultimo
punto spiega la funzione strutturale del legame idrofobico. Si tratta di un legame cooperativo e non
covalente
La disposizione
lontana dal solvente corrisponde anche alla creazione di zone funzionali.
Cooperazione tra legame disolfuro e legame idrofobico: Albumina sierica, proteina maggioritaria nel plasma
(70g/L). Cosa fa questa proteina? Ha una struttura a panino con un solco nel mezzo utilizzato nel nostro
organismo per trasportare acidi grassi. Come si fa a tenere aperto questo panino senza che le due metà del
La struttura contiene su 700 amminoacidi circa 34 residui di cisteina su 660 circa che
formano 17 ponti disolfuro.
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Legami di coordinazione con specie metalliche
Tipico legame presente in agenti chelanti che legano specie non proteiche o ioniche. Vi è uno ione ferro
nella proteina ordinato in modo tetraedrico con 4 cisteine (sipunculide). Si tratta di una proteina coniugata
con capacità di trasporto di ioni rispondendo ad una necessità funzionale. Gli elementi di struttura
secondaria sono giusto una beta sheet ed un paio di eliche eppure la proteina presenta una struttura
straordinaria sopravvivendo a temperature di 142 gradi. La presenza di questo legame di coordinazione
impartisce caratteristiche di stabilità distinte. Il componente della parte non proteica ha due significati: il
primo è la stabilizzazione ed il secondo è
i nuove funzionalità proteiche come la capacità
di trasportare ossigeno legandolo a sé ed includendolo nella struttura.
Emoeritrina: (derivato della ruggine) è una coniugazione di 2 Ferro Ist + Glu
Ferredossina: presenta strutture ferro-zolfo (cuore della Pirite) presenta una coniugazione di Cys + 8Fe 8S
L alpha-lattoalbumina: sieroproteina coinvolta nella produzione della ricotta, la più rilevante.
[Perché si deve acidificare il siero per far la ricotta? Perché la struttura della alfa-lattoalbumina è stabilizzata
da una palla di ione calcio coordinato esclusivamente da residui di aspartato e glutammato]
(coordinazione di legami ionici).
Legame elettrostatico o legame ionico
Presente in proteine che portano rispettivamente un amminoacido carico positivamente ed uno
negativamente (Lys-Arg).
noti sono tutti accoppiati.
Qual è la rilevanza di questo discorso? Tutte le proteine perdono le loro funzionalità quando esposte ad
estremi valori di pH. Se vado a pH molto acido protòno togliendo la carica negativa facendo rimanere sola
la carica positiva denaturando la struttura terziaria fino a quella primaria o comunque più semplice.
A pH molto alto sparisce la carica positiva. Il risultato è in sintesi la perdita di struttura di una proteina,
processo centrale alla trasformazione alimentare industriale: denaturazione. Passaggio dallo stato nativo
terziario ad uno stato denaturato. Il 99,4% dei processi alimentari si basa sulla denaturazione controllata
di proteine.
Come abbiamo visto, le strutture terziarie possono comprendere combinazioni di proteine funzionali,
strutturali e sostanze non proteiche, chiamati unità strutturali indipendenti (esempio della penna). Vi
possono essere però casi in cui elementi di struttura secondaria con proprie funzionalità i domini si
combinino tra loro per formare strutture super-secondarie tenuti insieme da vari legami. Queste forme
super-secondarie svolgono funzioni specifiche e possono dar vita a tre differenti tipologie di proteine:
1) Proteine di fusione
RR Rubredossina + Emeritrina = Rubreritrina (funzione: trasporto e
Trasporto: Le proteine di trasporto presenteranno domini in grado di trasportare e riconoscere
cosa trasportare (trasporto + riconoscimento molecolare)
2) Proteine contenenti cofattori
dominio del cofattore + dominio del substrato
3) Domini ripetitivi
proteine di deposito e proteine con funzione meccanica
Possiamo quindi dire che le strutture super secondarie sono combinazioni di precise strutture secondarie
con precise funzioni
a con struttura terziaria
potremo trovare delle regioni di strutture super secondarie conferenti determinate funzioni.
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Ciascuno di questi domini sono stabili, aderiscono ad una specifica funzione (catalisi o riconoscimento
molecolare) ed è intercambiabile:
STRUTTURA QUATERNARIA
Associazione permanente di polipeptidi distinti. Distinti non vuol dire diversi in quanto possono presentarsi
omopolimeri o eteropolimeri. Cosa tiene insieme queste catene polipeptidiche distinte? Esattamente gli
stessi tipi di legame che tengono insieme la struttura terziaria. Qual è lo scopo di avere
struttura?
alla
formazione di nuovi centri funzionali. Solo associando diversi polipeptidi posso regolare la funzionalità di
una macchina complessa: la trasmissione di segnali, la formazione di macrostrutture complesse finalizzate a
trasporto ed immagazzinamento ed interconversione tra le varie forme di energia attraverso macchine
cellulari. Formando così sistemi supermacromolecolari.
Nel latte bovino la betalattoglobulina BLG è presente naturalmente come un dimero. Le due proteine
Leucine ed isoleucine. Queste ultime si
interdigitano per formare una prima interazione idrofobica
. Vi è un secondo
tipo di interazione ionica tra esse ove i residui carichi delle due alfa eliche si dispongono alternativamente
Questo tipo di legame ionico può avvenire
anche tra parti lontane tra loro
Esempio di associazione quaternaria deputata al deposito e interconversione energetica
- Ferritrina: 24 proteine uguali disposte per formare una sfera cava per depositare Ferro citotossico.
- ATPasi mitocondriale (solo la parte mobile) permette di convertire il flusso di cariche interno/esterno del
mitocondrio in energia chimica producendo ATP in questi organelli.
Conclusione della lezione di oggi: se io prendo un filo di piastrine come la trasformo in una struttura più
complessa? Il processo di acquisizione delle strutture di ordine superiore partendo dalla semplice sequenza
amminoacidica prende il nome di FOLDING (ripiegamento).
1) folding spontaneo PDI, PRO isomerasi, inserimento di cofattori metalli (nucleazione), cofattori complessi.
2) folding assistito: Chaperoni e co-chaperoni con o senza dispendio di energia. In questi casi si aiuta la
proteina ad assumere la propria struttura necessaria.
Errori portano al misfolding dando vita a malattie come parkinson od alzheimer.
I DIVERSI LIVELLI DI STRUTTURA AL LAVORO
Primo esempio rapporto struttura-funzione è una molecola proteica chiamata collagene, una proteina
fibrosa molto abbondante nel tessuto connettivo dove adempie alla connessione delle parti mobili con le
La sua struttura primaria è stupida, formata pressoché dalla ripetizione
solita di Glicina - Prolina o idrossiprolina - lisina o idrossilisina. Ogni tre ricomincia la ripetizione. La
strutturazione del collagene richiede
tre catene polipeptidiche a formare una treccia
tenuta insieme dai legami H intercatena
prendendo il nome di tropocollagene. La struttura del collagene non è un
portento di stabilità. Il sistema tramite una modificazione post traduzionale inserisce dei legami covalenti
di un peptide e cross link che le collega tutte
Cosa forma questi legami trasversali?
sidui di Lisina LYS.
NH della lisina viene trasformato nella corrispettiva aldeide Allisina fondamentale per la
sintesi di collagene. In reazione entra ossigeno + cofattore (Acido ascorbico vit.C) ed esce acqua +
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ammoniaca. La vitamina C previene lo scorbuto, è risaputo difatti che carenze di vitamina C hanno effetti
sulla biosintesi di collagene.
delle reti spugnose che ci
Come si fa ad ottenere una struttura così organizzata come quella appena descritta?
: La storia comincia
con la sintesi delle catene peptidiche sul ribosoma. Non hanno ancora finito di uscire dal ribosoma che già
queste ultime vengono modificate. La prima mod
idrossilisina. A cosa servono queste modificazioni post traduzionali? Servono ad uno scopo solo: attaccare a
queste proteine degli zuccheri. Il collagene è una glicoproteina. A cosa servono le molecole di zucchero
legate? A mantenere ad una certa distanza le fibre ed assicurare a loro una corretta idratazione (gli
di zuccheri si uniscono 3 a 3 formando la tripla elica.
disolfuro per chiudere la treccia. Successivamente le parti terminali vengono rimosse. Segue la maturazione
del collagene con i legami intracatena ed intercatena che conferiscono rigidità al sistema.
PROTEINA DI TRASPORTO PER ECCELLENZA Mioglobina ed emoglobina
Trasporto O2 inter-tissutale
-venoso dai polmoni verso i capillari tissutali
chiamate Mioglobina
MB ed Emoglobina HB.
MB è una struttura polipeptidica monomerica di struttura terziaria (160 AA) a differenza di HB che presenta
una struttura quaternaria composta da 2 eliche Alpha e 2 eliche Beta. Entrambe, però, hanno la
caratteristica di presentare il mede
: il gruppo eme. Si
tratta di una struttura porfirinica (4 anelli pirrolici) ed è un composto caratterizzato da
legame cooperativo con specie Metallica, il Ferro Ferroso (Fe2+).
ossidazione del Ferro ferroso in quanto è esavalente cioè permette di legare sei molecole
differenti nonché 4 atomi di N della porfirina, 1 His 93 prossimale
Ossigeno
combattono per mantenere
Il gruppo eme, sia in Hb che in Mb, è inserito
sacca idrofobica costituita dai sostituenti R idrofobici degli amminoacidi in quanto
essendo una molecola apolare necessita di un ambiente anidro. Gli amminoacidi idrofobici
formanti questa tasca anidra sono Phe e Leu.
La Mioglobina MB è una proteina monomerica, costituita da una singola catena di 153 AA con struttura
terziaria avvolta su sé stessa fino a formare 8 Alpha eliche. una proteina non allosterica ovvero una
proteina che non presenta la caratteristica di innescare una affinità di legame a catena con le subunità
affianco ad essa in quanto è una singola subunità monomerica. Lega un Ossigeno alla volta in quanto
piuttosto che al rilascio. Anche a pressioni basse di Ossigeno lei lo lega molto facilmente si conseguenza la
sua tendenza al rilascio nelle medesime condizioni è molto bassa. Ciò le conferisce la qualità di proteina
riesca a rilasciare una sufficiente quantità di Ossigeno essa interviene. Questa sua caratteristica è spiegata
molto bene nel grafico delle curve di saturazione delle due specie. Si nota subito il picco di assorbimento di
Come già anticipato nella premessa il Ferro ferroso è esavalente, di conseguenza 4 legami li effettua già con
i 4 N della porfirina, il quinto legame con una His 93 prossimale che aggancia e stabilizza parzialmente O2
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ed il sesto
il quale a sua volta crea un legame idrogeno con His Distale andando così
a modificare la carica elettrica del Ferro e di conseguenza la sua disposizione spaziale permettendogli un
Hb è composta da 4 subunità in una struttura quaternaria (ricordiamo che è possibile
considerare una proteina strutturata quaternaria solamente se presenta una o più di una subunità legata
. Questa struttura quaternaria comprende 2 alpha eliche e 2 Beta sheet composte
quasi completamente assomigliante alla Mb. Le 4 subunità sono tenute insieme da interazioni ioniche
coinvolgenti i sostituenti degli amminoacidi (R NH2 COOH) inter ed intracatena
è quella idrofobica tipica di queste due proteine che permette la formazione di una sacca proteica dedita
alla protezione de
.
avvenuto il primo legame con esso le altre, per reazione a catena, assumono la medesima affinità nei suoi
confronti. A differenza della Mb questa è a tutti gli effetti una proteina di trasporto
una zona in cui la sua Pressione è maggiore (polmoni) verso i capillari tissutali ove la pressione di
suo facile rilascio
monossido di Carbonio. Il Carbonio ha la caratteristica di legare più facilmente
Questo aspetto rende irreversibile il triplo
legame tra C ed O sommato
etto di legame in più rispetto al C ed
eme. Causa intossicamento da monossido di carbonio, Cliché.
Curiosità: perché la carne se trattata con il limone imbrunisce? Perché se io protono il sostituente
non avviene il legame con la mioglobina e quindi non conferisco il caratteristico colore rosso.
Curiosità2: In molti salumi vengono aggiunti nitriti o nitrati per generare Ossido di azoto, che va a legarsi al
prodotto che rimane appetibile.
CURVA DI SATURAZIONE
Vengono descritte su un grafico: Sulla Y
valore che va da 0->1 (0 libera 1 legata totalmente). Sulla X
un gas non ha concentrazione ma pressione). In un sistema biologico la pressione massima di ossigeno
raggiungibile è 110 mmHg, valore massimo sulla nostra X.
Ragioniamo sul grafico
Da un primo impatto visivo possiamo dire che la Mb cresce più
Su Hb possiamo notare che ha un accrescimento più
Sigmoidale e quindi con un picco più ritardato. Queste due curve sono
totalmente comprensibili se si hanno ben chiare le proprietà delle due
proteine.
La Mb
m
concentrazioni. Motivo per il quale anche a livello dei capillari dove la pressione è di appena 30 mmHg lei è
già satura completamente e ci rimane per tutto il sistema circolatorio. Questa sua caratteristica come già
9
Hb invece che è composta da 4 subunità presenta un carattere allosterico che di conseguenza gli conferisce
una bassa affinità a basse concentrazioni. Ma una volta che una subunità
anche le altre assumono la stessa affinità determinando un picco massimo di saturazione a livello degli
alveoli polmonari dove la pressione è di 100 mmHg. Una volta che essa, tramite il sistema circolatorio
Hb
La capacità di legare
anche influenzata da altri fattori: Il primo è il pH del
sangue. Il pH del sangue venoso è circa 7.4, quello arterioso è circa 7.6! Quello venoso è più basso perché i
tessuti per degradazione del cibo producono CO2 ed H20 rilasciandole nel circolo sanguigno dando vita ad
HCO3- ed H
PROTEINE E CATALISI EZIMATICA
Un catalizzatore è un composto chimico semplice o complesso che ha il solo scopo di
reazione chimica spontanea o non spontanea. Se noi lasciassimo
perché vi è
. Non
hanno nessun effetto sugli aspetti termodinamici della reazione, se la reazione ha un deltaG negativo sarà
spostata verso i prodotti e viceversa per i reagenti indipendentemente dai catalizzatori.
I catalizzatori proteici vengono chiamati Enzimi (dal greco fermento), strutture enormemente complesse
che offrono una pluralità di superfici reattive
che devono reagire tra loro. La struttura enzimatica è in grado di catturare una o più specie, orientarle e di
consentire lo svolgimento di una reazione chimica. Quindi il primo evento è la formazione di un complesso
enzima-substrato ed a fine reazione si ha un complesso enzima-prodotto.
Cosa succede quando due substrati si sono legati al mio enzima nel mio sito di legame del substrato?
Succede che altri residui
era e propria
aiutando le due molecole a reagire.
rispetto ai substrati
attività. Avvenuta la reazione può ricominciare con un enzima fisicamente e funzionalmente inalterato.
I siti attivi degli enzimi legano substrati specifici a seconda della carica che presentano sul residuo
amminoacidico nella tasca idrofobica. Ad esempio: la tripsina e la chimotripsina.
Tripsina e Chimotripsina appartengono entrambe alla famiglia delle Serin-proteasi, classe di proteasi la cui
loro attività è basata sulla reattività della Serina presente nella triade catalitica del sito attivo enzimatico. Il
loro è un processo idrolitico del legame peptidico presente tra il gruppo amminico ed il gruppo carbossilico
della proteina substrato. Come già detto sono caratterizzati da una triade catalitica comune Ser 195; His 57
ed Asp 102 tenuti insieme da legami idrogeno e vicini solo grazie alla conformazione strutturale terziaria
modo casuale ma secondo un orientamento ben preciso. Tripsina e Chimotripsina le accomunano il fatto
vengono secrete entrambe in forma inattiva (tripsinogeno e chimotripsinogeno) dal pancreas - in quanto
tossiche anche delle differenze:
La Tripsina presenta affinità per substrati Basici con preferenze per Arg e Lys.
La Chimotripsina presenta affinità per substrati Idrofobici apolari con preferenze per Tyr, Trp, Phe e Leu.
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Ciò che differenzia la preferenza per i substrati è il residuo presente sulla Serina nel sito attivo. La tripsina
presenta una carica negativa sul carbossile mentre la chimotripsina presenta residuo idrofobico.
Il sito di legame di un enzima non coincide ovviamente con il sito di svolgimento della reazione catalitica in
quanto tutta la tr
funge da base rimuovendo il protone del gruppo OH della Serina rendendola più reattiva. Ora la Serina
reagirà con il Carbonio peptidico del substrato. La
carica n
permette la liberazione di acido carbossilico e la
rottura del substrato. Come già detto la tripsina
agisce in modo specifico su amminoacidi basici
mentre la chimotripsina su amminoacidi idrofobici.
Questi due enzimi hanno un sito catalitico molto
simile basato su un residuo di serina ma un diverso
sito di legame del substrato il quale deve essere
specifico per ciò che vuol legare. La tripsina che deve
legare basici avrà un sito di legame carico
negativamente come un carbossile.
SERPIN (serin-protein-inibitore).
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Velocità di reazione enzimatica
Substrato prodotto. S + E = SE (con legami non covalenti).
EP = E + P
La velocità di catalisi enzimatica quasi ovviamente è la velocità che ci vuole per passare dalla condizione E +
S a P + E inalterato. Di conseguenza le inter-fasi che si dovranno percorrere saranno la formazione di SE e
substrato. Ci interessano due tipi di velocità distinguibili come in fisica, la
tempo, come la catalisi che può convertire 104 moli di substrato al secondo). La velocità di reazione invece
quanto è in sintonia e rapido. La velocità di conversione ES in EP è data da Kcat la quale va moltiplicata per
[ES]. La velocità di formazione ES non basta, bisogna anche considerare la concentrazione di S disponibile
, nonché Kd
indicata come 1/Kd.
affinità che E ha per S,
Attorno al 1926 due tipi stipularono due equazioni indipendentemente:
EQUAZIONE DI MICHAELIS-MENTEN
Dove la Vmax
rapporto kcat/Km che esprime
catalitica di un enzima.
Km nonché la costante di michaelis menten descrive la concentrazione di substrato quando la velocità
massima di reazione è a metà.
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Cosa ci dice?
1) La velocità di una reazione enzimatica dipende dalla quantità di enzima che abbiamo
presente. Se raddoppio la quantità di enzima raddoppio velocità e se la dimezzo, dimezzo di
conseguenza la velocità.
nella forma ES e quindi la velocità sarà quella massima possibile.
Qual è il nostro enzima più furbo (migliore)? Quello che ha il rapporto tra Kcat/Kd maggiore.
Raggruppa i due parametri principali: 1/Kd la capacità di catturare il substrato
Le curve sui grafici
descrivono la quantità di
di tempo. Su X troviamo la
concentrazione del
substrato. La velocità iniziale
di reazione è direttamente
prop. alla quantità di enzima
presente nel sistema. Esiste quindi una relazione lineare. La prima rilevanza è di tipo cellulare: se vi è poco
enzima la reazione andrà adagio e viceversa se ce ne sarà tanta. La quantità di enzimi che secerniamo noi è
regolata, lo fa solo se abbiamo mangiato. Seconda rilevanza è tecnologica: quando noi maltrattiamo uno
dei nostri alimenti il trattamento termico comporta la perdita della struttura terziaria degli enzimi presenti
nella materia prima. Se io misuro l
mio prodotto. Se io ho poca attività ho poco enzima.
2) Enzimi con diversa Kcat o di Km hanno capacità catalitiche differenti.
La cellula è in grado di modificare le proteine enzimatiche in modo da cambiare i parametri di
funzionamento. Avviene per trasformazione della struttura proteica
enzima.
Nei sistemi biologici, che sono sistemi aperti, la velocità della reazione
condiziona la natura e la concentrazione dei prodotti. Il flusso di
metaboliti e quindi le macroreazioni che avvengono sono suddivise in
numerosi passaggi intermedi ognuno rappresentante una reazione.
Ergo, ogni reazione ha un enzima proprio con proprie caratteristiche
che regoleranno la velocità di reazione. La motivazione di questa
suddivisione consente di ottenere dei rimedi utili. Permette di
Permette di decidere la
velocità di decorso di ogni singola tappa.
Cosa decide in che direzione
polivalente? Lo decide la sua attività, nonché la sua velocità! Se ho un enzima poco attivo ottengo un
prodotto X e Y mentre avrò carenza di CDE e dei loro derivati (metaboliti) Z,W,K.
Regolatori
1) Quantità di enzima presente nella cellula
dipende dalla velocità di sintesi (folding e messa in regola per il funzionamento)
e la velocità della sua degradazione in caso di inutilità.
2) Concentrazione del substrato e sua localizzazione
citoplasma ed il substrato sta nel mitocondrio etc.
3)
4)
Altri regolatori della capacità catalitica di un enzima
1) in vitro nella cellula questo tipo di intervento esterno non è possibile. Possiamo agire su
temperatura, pH, forza ionica ed agenti chelanti.
2) in vivo modificazioni post-traduzionali, modificazioni non permanenti strutturali esercitate da
molecole chiamate effettrici (chiamate così perché
)e
spostamento del pH del sistema (il pH nei vari compartimenti di una cellula eucariota non è
costate. Ci sono pH molto alcalini in alcuni compartimenti ed altri molto acidi - lisozoma 4,5 - ).
pH
andamento descritto come una curva a campana (lorenziana).
noi chiamiamo pH ottimale per il funzionamento enzimatico, non
uguale per alcuni enzimi come già detto, alcuni lavorano bene a pH
basso, alcuni acido (pepsina) ed alcuni neutri (chimotripsina).
Perché un enzima possa funzionare occorre che la sua
conformazione si trovi in un certo stato in cui certi residui sono
potenzialmente vicini e potenzialmente carichi.
13
ASN. Questi presentano determinate cariche a determinati pH. Le cariche coinvolte sono sia quelle delle
anche quelle presenti sul substrato (o sui cofa
. Se io scendo con il pH
aumento la quantità di specie cariche positivamente, al contrario se invece alzo il pH ci saranno degli
, carico negaticamente. Se io devo farlo interagire
con un enzima che deve trasformarlo in qualcosa, che carica deve avere? Una carica positiva. La carica deve
essere opposta!
Le modificazioni post traduzionali: altra modalità per accendere o spegnere un enzima. Facciamo la
proteina, le consentiamo di assumere un tipo di struttura e poi interveniamo sulla proteina una volta resa
definitiva.
nostre cellule pancreatiche producono tripsina e chimotripsina e sono proteasi pancreatiche, come faccio a
far sì che queste proteine non si mangino le proteine cellulari? (Tripsina e chimotripsina auto-digerirebbero
le proteine pancreatiche se non sintetizzate come tripsinogeno e chimo-tripsinogeno).
Queste vengono prodotte come precursori, inattivi, avendo un pezzettino di sequenza in più, chiamati
zimogeni, precursore più attivo nelle nostre cellule. Questo zimogeno viene rilasciato al di fuori delle cellule
del pancreas ed entra nel lume intestina
, degli enzimi rimuovono la porzione, per
cui il tripsinogeno si trasforma in tripsina. (Questo tipo di
conversione ha un aspetto affascinante perché una volta che ho
cominciato a fare questo giochino il processo diventa autocatalitico. Vuol dire che se io genero una molecola di tripsina
questa molecola andrà a funzionare da enzima utile alla
generazione di tripsina stessa, auto-catalizzando la sua sintesi). La
tripsina è protagonista di altre attivazioni proteiche: attiva anche il
chimotripsinogeno che viene convertito in una forma particolare di
chimotripsina chiamata pigrego-chimotripsina. Questo enzima proteolitico lavora solamente su sé stesso,
sto scemo di guerra: Prende sé stesso e trasforma la sua struttura nella forma definitiva della alphaparte bassa (sotto lo stomaco) del nostro tratto digerente.
pepsina
enzimogeno. La pepsina lavora a pH 2 e
nelle cellule che la producono il pH è 7. Allora lo stomaco ha sulla sua parete interna due tipi di cellule
piuttosto rare che producono il pepsinogeno e cellule parietali che secernono acido cloridrico nel tratto
basso del tratto digerente.
Impiego di effettori
Possono essere inibitori od effettori allosterici. Gli inibitori sono molecole che possono avere solamente
inibizione competitiva.
proteina non permettendone la trasformazione. Può
accadere, nel caso io avessi troppo prodotto, un caso di
controllo a retroazione o a feedback che consiste in: se
sto producendo troppa specie chimica, proprio quella
zima stesso. Caso più complesso:
effettori allosterici.
In questo caso abbiamo la presenza di enzimi allosterici
che presentano un sito attivo di legame per il substrato ed
14
effettori può avvenire seguendo un modello sequenziale o
simultaneo.
attivo non facendo riconoscere più il substrato. Nel secondo può
legarsi contemporaneamente l
rallentandone/velocizzandone la catalisi. In caso di sua assenza
ovviamente non avverrà alcun cambiamento sul processo
catalitico. Dal grafico notiamo che la curva in viola è il
funzionamento
15
viene stimolato dalla presenza di ATP ed inibito dal CTP.
substrato mentre effettori negativi la peggiorano.
UTILIZZO DI ENZIMI NELLE PRODUZIONI ALIMENTARI
finalità produttiva
Idrolasi
- latte HD
- idrolisi polimeri (amido e proteine)
I formaggi presamici non esisterebbero se non ci fosse un enzima che tagli in un punto preciso la caseina
del formaggio. Tutto il pane prima di andare in forno è stato trattato con enzima per accorciare i tempi di
lievitazione. Il saccharomyces cervisae funziona a maltosio, se noi effettuiamo una predigestione
accorciamo i tempi.
- aromi (sintesi e rilascio)
- interesterificazione
Olio di palma burro di cacao
Isomerasi
Conversione glucosio-fruttosio con 50% di resa. Si ottiene una miscela di 50 glucosio e 50 fruttosio dopo
una reazione di isomerizzazione e venduto commercialmente come isomerosio
vantaggio è che a differenza dello zucchero non cristallizza rendendola ideale per fare tante cose come
bibite e gelati.
Ossidoreduttasi
alcuni alimenti come il vino.
UTILIZZO DI ENZIMI NELLE PRODUZIONI ALIMENTARI finalità analitica e marcatori di processo
- misure di concentrazione di una specifica specie chimica
- misure cinetiche della concentrazione in un enzima, marcatori di processo
Per affrontare questo argomento preannunciamo che gli enzimi sono dotati di due caratteristiche
fondamentali:
1) Stereoselettività
galattosio mentre sul glucosio si (ricordiamo la piccola differenza tra glucosio e galattosio). Così
facendo possiamo analizzare quantitativamente uno dei due inserendo enzimi nel sistema.
2) Regioselettività
Attacca in una posizione specifica del substrato.
-
MISURE DI CONCENTRAZIONE DI UNA SPECIFICA SPECIE CHIMICA
DOSAGGIO DEL GLUCOSIO
Sfruttamento del concetto di regio/stereoselettività.
il Glucosio con un enzima chiamato Esochinasi che riesce ad
attaccare al Glucosio un residuo Fosfato. Prendo un altro enzima che utilizzando un cofattore, prende il
glucosio 66 fosfogluconico. Tutti quanti sono incolori però c
cofattore che io uso ha un colore diverso a seconda che sia ossidato o ridotto. Quando io faccio queste
reazioni una mole di glucosio mi forma una mole di questo cofattore ridotto e così posso misurarlo. Grazie
alla specificità degli enzimi solamente il glucosio può trasformarsi in questo cofattore.
ANALISI DI UN SUCCO DI FRUTTA
Dosaggio sequenziale di Glucosio, fruttosio e saccarosio nello stesso
campione:
Invertasi, isomerasi e G6Pdh.
16
-
17
GLI ENZIMI SONO MARCATORI DI PROCESSO
Un alimento può essere trattato con uno specifico processo (es. la pastorizzazione del latte) lungo la sua
produzione. Durante questo processo posso attivare o disattivare degli enzimi, questo fattore mi permette
di marcare il processo suggerendomi se è stato effettuato correttamente o scorrettamente.
La stabilità di un enzima e la sua attività possono essere compromessi irreversibilmente da agenti
denaturanti chimici o fisici.
AGENTI DENATURANTI
Chimici
pH
Caotropi
Detergenti
Metalli pesanti
Ossidanti
Fisici
denaturazione proteica irreversibile perdita
struttura perdita funzionalità
Temperatura
sulla proteina la principale forza che le
permette di mantenere la sua struttura. Le
molecole si agitano e viene alterata la
struttura organizzata denaturando la
conformazione proteica.
Shear forces
Radiazioni ionizzanti
Esempio PARANITROALANINA NITROALANINA
La tripsina trasf. la paranitroalanina in nitroalanina
tagliandone i legami. La nitroalanina forma dei doppi
legami alternati in struttura, tipici dei composti
colorati. Se il mio enzima tripsina funziona vedrò
formarsi del colore giallo intenso in soluzione. Più
più giallo si forma.
Misura della stabilità termica di un enzima
18
DECADIMENTO ENZIMATICO
Il decadimento enzimatico dipende da due fattori:
TEMPO (più sta lì più muore)
Figura 1-
Figura 2 - La rappresentazione semilogaritmica delle cinetiche a varie
TRIGLICERIDI
La struttura base dei trigliceridi è il Glicerolo al quale, con
(Vengono anche chiamati tri acil glicerali
acido carbossilico con X al posto di un OH).
I tre acidi grassi possono essere uguali o differenti e la loro catena carboniosa varia da 4 a 28 atomi
di carbonio (le più comuni lunghezze sono di 17/19). Per la presenza di queste lunghe catene
carboniose e per la loro geometria sono molecole apolari e quindi idrofobe. Sono gli AG a conferire
ai trigliceridi e quindi agli alimenti che li contengono le loro caratteristiche organolettiche. Per
questa distinzione differiamo gli AG in due categorie: AG saturi ed insaturi.
e sono esenti da doppi legami. Ciò permette loro di organizzarsi con un numero maggiore di unità per
volume permettendo uno stato solido a temperatura ambiente. I prodotti alimentari presentano differenti
, ad ogni modo basse concentrazioni attivano un certo tipo di sensori
Gli acidi grassi insaturi sono presenti principalmente
nei grassi vegetali e presentano legami insaturi. Questo doppio legame con isomeria cis tra i carboni non
permette una disposizione di numerose unità per volume così presentandosi con stato liquido a
temperatura ambiente.
I Trigliceridi hanno origine esogena ed endogena se vengono rispettivamente assunti con la dieta e se
sintetizzati partendo da AcetilCoA e glicerolo 3 fosfato. Il glicerolo proviene dalla digestione dei
carboidrati e gli AG dai grassi. Vengono metabolizzati dalla lipasi per via di un processo lipasico che attacca
il legame etere rendendo disponibili glicerolo ed acidi grassi. Sono il principale contenuto dei chilomicroni
(assieme al colesterolo) i quali assorbono i trigliceridi a livello intestinale per portarli al fegato.
FOSFOLIPIDI
R
In questi composti il Glicerolo è legato a due acidi grassi ed un gruppo fosfato
a sua volta legato ad un sostituente. Il gruppo fosfato forma un legame estere
molecole anfifiliche (o
anfipatiche) quindi presentano una sezione polare, la testa-fosfato, ed una
permette loro di disporsi, in ambiente acquoso, in mood membrana cellulare.
Le cariche di questi composti sono modulabili così permettendo una vasta
possibilità di combinazioni con altre molecole del sistema.
19
La natura ha trovato dei sistemi per rimuovere e neutralizzare la carica del fosfato. Il fosfato può
esterificare altre specie molecolari. Cambiando il sostituente R si ottengono molecole diverse con proprietà
diverse.
Acido FOSFATIDICO
FOSFATILDIL-ETANOLAMINA
FOSFATIDIL-COLINA
FOSFATIDIL-SERINA
FOSFATIDIL-NOSITOLO
Precursore di tutti i fosfolipidi
Si tratta di uno dei più importanti
componenti delle membrane
biologiche. In particolare, si tratta del
fosfolipide più abbondante sul foglietto
esterno della membrana plasmatica.
Principale componente della Lecitina.
importante componente della
membrana plasmatica, che svolge un
ruolo chiave nella segnalazione del ciclo
cellulare, specificamente in relazione
all'apoptosi.
Segnalatore cellulare.
SFINGOLIPIDI
Sono composti che presentano come struttura portante una molecola di Sfingosina legata ad un acido
grasso ed un sostituente. A seconda del sostituente si ottengono molecole differenti con funzioni differenti:
H Ceramide
Fosfocolina Sfingomielina
Glucosio Glicolipide neutro
Il Glicolipide neutro assieme al Lattosilceramide e Ganglioside compongono la famiglia dei Glico-sfingolipidi
aspetto possiamo dire che la funzione di questi composti è il riconoscimento molecolare ed in parte anche
strutturale in quanto li troviamo sulla membrana cellulare. Sono molecole polari di conseguenza le
troveremo con la loro porzione idrofila orientata verso il solvente.
GLICOLIPIDI
acetalico con un glucide e con un legame estere un AG. Sono molecole anfifiliche con porzione polare
costituita dalla porzione glucidica che può differirsi per complessità da glicolipide a glicolipide. Questa
variabilità permette una pluralità di combinazioni ed un ampio svolgimento del suo ruolo di riconoscimento
cellulare con numerose molecole. Si trovano sulla membrana cellulare con la porzione glucidica affacciata
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LIPIDI NON SAPONIFICABILI
Steroli
Sono derivati dello sterolo al quale - al carbonio 17
- è stata addizionata una catena
ramificata.
Sono molecole anfifiliche e per questo si organizzano in una struttura
micellare in solventi polari mentre sono solubili in solventi organici. La
molecola è apolare. Per questo possiamo definirli come molecole
anfifiliche ma non troppo.
La loro provenienza è sia vegetale come fitosteroli sia animale come zoosteroli. Di questi ultimi ne fa parte
il più conosciuto nonché il colesterolo. Il colesterolo è una molecola composta da 27 atomi di carbonio ed
anfifilica in quanto composta da una testina polare ed una coda apolare, per questo assume la solita
renderlo idrosolubile, per questo il suo trasporto ematico è unicamente in funzione di lipoproteine
(Chilomicroni, VLDL, LDL ed HDL). Questa piccola polarità può essere completamente annullata previa
esterificazione
con acido grasso.
Il trasporto tramite lipoproteine prevede il traporto sia di colesterolo non esterificato, che si dispone ai lati
della lipoproteina, sia di col
esterificato con acido grasso e successivamente trasportato da LDL. La circolazione ematica del colesterolo
la tratteremo dopo. La funzione del colesterolo è unicamente fisiologica in quanto la sua rigidità strutturale
conferisce lo stesso carattere alla membrana cellulare.
Cere
(generalmente acido grasso) ed un alcolo a catena lunga per via di un legame estere.
INTERAZIONE PROTEINE LIPIDI
MEMBRANA CELLULARE EUCARIOTA
Il plasmalemma è un doppio strato fosfolipidico con
annesse molecole quali glicolipidi, sfingolipidi,
proteine e glicoproteine. In questo paragrafo
trattiamo le proteine associate alla membrana
plasmatica. Prima di cominciare questo argomento si
ossono effettuare movimenti
diffusione. La diffusione trasversale prevede un
nome di flip-flop. Quella laterale, invece, è la più rapida e plausibile e prevede una traslazione dei
fosfolipidi. Questo movimento dei fosfolipidi permette di comprendere il concetto di mosaico fluido nonché
la possibilità di interazione tra queste molecole tra di loro.
Compiti delle proteine di membrana:
enzimi e regolatori: catalizzano le reazioni chimiche;
21
trasportatori di molecole attraverso la membrana
molecole di adesione: mantengono la forma delle cellule e formano le giunzioni cellulari;
recettori: riconoscono le molecole segnale
TIPOLOGIE DI PROTEINE DI MEMBRANA
INTEGRALI
Attraversano integralmente o parzialmente ma
comunque internamente il plasmalemma. Sono
riversate parzialmente con una testa idrofilica
citoplasmatico. Generalmente la testa idrofilica è
un glicoside e svolge la funzione di
riconoscimento molecolare, comunicazione e
stabilizzazione della membrana (ricordiamo il
concetto di mosaico fluido). La porzione
idrofobici ed alcuni di essi si dispongono per
formare una
PERIFERICHE
-membrana ma
affacciano su un solo lato di essa, che sia esterno
od interno a seconda della loro funzione.
Possono effettuare legami di tipo:
1) ELETTROSTATICI
con le teste idrofiliche dei fosfolipidi
2) IDROGENO
sempre con le teste idrofiliche
3) INTERAZIONE CON PROTEINE INTEGRALI
tramite legame covalente
4) LEGAME COVALENTE
con A.G del colesterolo intra-membrana
come la glicina/apolari possono effettuare questo
tipo di interazione strutturale
Ancorati ai fosfolipidi tramite legami covalenti.
TRASPORTO PROTEICO
NON MEDIATO DIFFUSIONE
MEDIATO
Per Gas e molecole liposolubili di piccole
dimensioni. Non prevede trasportatori specifici
per andare contro gradiente di concentrazione. La
Svolto da proteine altamente specifiche che
possono effettuare un trasporto attivo o passivo.
- PASSIVO
secondo gradiente di concentrazione, no
ATP specifico per il Glucosio.
- ATTIVO
contro gradiente di concentrazione, sì ATP
per ioni Na+.
Oltre a questi tipi distinguiamo il mediato in:
1) Uniporto
trasporto di una sola molecola
2) Sinporto
Una molecola ma solo accompagnata
3) Antiporto
Uno entra ed uno esce
Esempio: Il glucosio entra nelle cellule intestinali
sol se accompagnato da ione Sodio Na+, sinporto.
In seguito entra nel circolo ematico in uniporto. E il
Sodio rimasto nelle cellule intestinali per antiporto
dalle pompe NaK viene espulso per far entrare K+.
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METABOLISMO COLESTEROLO
Il colesterolo esogeno (libero ed esterificato) il libero anfipatico viene direttamente assorbito dalle cellule
intestinali. Quello esterificato deve essere micellato dai Sali biliari i quali successivamente rilasciano il
ocita.
dai Sali biliari, unica via per farli passare
CHILOMICRONI. Questi vanno dal dotto linfatico a quello ematico. Ne
trigliceridi scindendoli così i chilomicroni impoveriti (rimanenze) vanno al fegato e vengono scissi nei loro
componenti che rimangono liberi nel fegato. Il fegato sintetizza una nuova classe di lipoproteine chiamate
VLDL composte con più colesterolo e meno trigliceridi rispetto ai chilomicroni. Riemesse nel flusso ematico
subiscono nuovamente lipasi lipoproteica. Scambi con le HDL già presenti nel circolo ematico dove cedono
colesterolo esterificato a queste e sempre queste lo scambiano con i trigliceridi, così impoverendosi sempre
di più di trigliceridi. Si forma una classe intermedia chiamata IDL e successivamente sempre per scambi con
HDL prendono ancora più colesterolo e perdono ancora più trigliceridi. Si formano così le LDL. Queste
VUOTE. Queste sono dette spazzine e vanno in giro. Grazie al riconoscimento delle apoE prendono il
colesterolo in eccesso e lo riportano al fegato o lo scambiano con altre VLDL.
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