LINK SITO WEB: LINK SITO WEB:
WWW.BGBUNICT.ITWWW.BGBUNICT.IT
HH22O O –– COCO22 -- NHNH33 –– CHCH44
Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,
MonosaccaridiMonosaccaridi
Proteine, Proteine, Acidi nucleici,Acidi nucleici, Lipidi, Lipidi, PolisaccaridiPolisaccaridi
LE MACROMOLECOLE CELLULARILE MACROMOLECOLE CELLULARI
12%
14%
16%
PROTEINS
IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.
0%
2%
4%
6%
8%
10%
RNA
DNA
SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA
Aggregati MacromolecolariAggregati Macromolecolari
Ribosomi Ribosomi –– Sistemi Sistemi multienzimaticimultienzimatici –– Membrane cellulariMembrane cellulari
CARBOIDRATICARBOIDRATICARBOIDRATICARBOIDRATI
I CARBOIDRATII CARBOIDRATI
I carboidrati sono polipoli--idrossialdeidiidrossialdeidi o o polipoli--idrossichetoniidrossichetoni o derivati di questio derivati di questi.
Unità di base dei carboidrati sono i monosaccaridimonosaccaridi.
Formula bruta : (CH(CH22O)O)nn
Dove n è compreso tra 3 e 7Dove n è compreso tra 3 e 7
Glucosio = C6H12O6
Si tratta in genere della componente principale dei nostri cibi e rientrano nella
struttura di molecole fondamentali di interesse biologico (e.g.: cellulosa, amido,
ac. Nucleici, etc…). Pur rappresentando (come polisaccaridi) solo circa il 2% del
peso secco totale di una cellula, essi rappresentano le sostanze più abbondanti
sulla Terra (e.g: cellulosa).
PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:
1)1) SONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLISONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLI
ORGANISMI;ORGANISMI;
2)2) HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);
3)3) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONOPARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONO3)3) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONOPARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONO
LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA COSTI=COSTI=
TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);
4)4) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)
CHE ASSICURANO CHE ASSICURANO L’EREDITARIETàL’EREDITARIETà DEI CARATTERI;DEI CARATTERI;
5)5) HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.
MONOSACCARIDIMONOSACCARIDI
SI TRATTA DEI
CARBOIDRATI PIU’
SEMPLICI, FACILMENTE
SOLUBILI IN ACQUA.
VENGONO CLASSIFICATI IN
BASE A:
i) PRESENZA DI GRUPPO i) PRESENZA DI GRUPPO
ALDEIDICO (ALDOSI) O
CHETONICO (CHETOSI);
ii) N° DI ATOMI DI C CHE
COSTITUISCONO LO
SCHELETRO CARBONIOSO
LA NUMERAZIONE IN GENERE
VIENE ASSEGNATA AGLI ATOMI
DI C IN MODO TALE CHE I C
Gruppo alcolico primario
Gruppo alcolico secondario
ALDEIDICI O CHETONICI ABBIANO
IL NUMERO PIU’ BASSO!
ENANTIOMERIAENANTIOMERIA
IMPORTANZA BIOLOGICA IMPORTANZA BIOLOGICA –– ESEMPIO: AMIDO (POLIMEROESEMPIO: AMIDO (POLIMERO
DELL’DELL’αααααααα--GLCGLC, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI
CELLULOSA (POLIMERO DEL CELLULOSA (POLIMERO DEL ββββββββ--GLCGLC, INDIGERIBILE, INDIGERIBILE
DAGLI ANIMALI)DAGLI ANIMALI)
IL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPOIL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPO
ALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SIALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SI
CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!
CICLIZZAZIONECICLIZZAZIONE
C C glucosidicoglucosidico
LEGAME GLICOSIDICOLEGAME GLICOSIDICO
Gruppo glicosidicoGruppo glicosidico
Gruppo alcolicoGruppo alcolico
Glucosio + Glucosio MaltosioMaltosio
Glucosio + Galattosio LattosioLattosio
DISACCARIDI PIU’ COMUNIDISACCARIDI PIU’ COMUNI
Glucosio + Galattosio LattosioLattosio
Glucosio + Fruttosio SaccarosioSaccarosio
LEGAME a1,4 GLICOSIDICOLEGAME a1,4 GLICOSIDICO
I MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSOI MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSO
PRESENTI SOTTO FORMA PRESENTI SOTTO FORMA DIDI ESTERI*ESTERI* FOSFORICIFOSFORICI
••**EstereEstere = gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo= gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo
•• acido (organico od inorganico) ed un residuo alcolicoacido (organico od inorganico) ed un residuo alcolico
FORMAZIONE FORMAZIONE DIDI LEGAMI NLEGAMI N--GLICOSIDICI: I NUCLEOSIDIGLICOSIDICI: I NUCLEOSIDI
POLISACCARIDI PIU’ COMUNIPOLISACCARIDI PIU’ COMUNI
Glicogeno (Animali)Glicogeno (Animali)
Amido (Vegetali)Amido (Vegetali)
Polisaccaridi di RiservaPolisaccaridi di Riserva Polisaccaridi StrutturaliPolisaccaridi Strutturali
Cellulosa (Vegetali)Cellulosa (Vegetali)
AcAc. Ialuronico (Animali). Ialuronico (Animali)
NOTANOTA: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetiche: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetichein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenerein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenereun numero elevato di singole un numero elevato di singole subunitàsubunità monosaccaridichemonosaccaridiche per diminuireper diminuire
al massimo la pressione osmotica.al massimo la pressione osmotica.
AMILOSIOAMILOSIO
GLICOGENOGLICOGENO
RISERVARISERVA
CELLULOSACELLULOSA
CHITINACHITINA
STRUTTURASTRUTTURA
I GLICIDI POSSONO COMBINARSII GLICIDI POSSONO COMBINARSI
INSIEME CON MOLECOLE ORGANICHEINSIEME CON MOLECOLE ORGANICHE
DIDI NATURA LIPIDICA (NATURA LIPIDICA (GLICOLIPIDIGLICOLIPIDI))
O PROTEICA (O PROTEICA (GLICOPROTEINEGLICOPROTEINE).).
UN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASOUN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASO
E’ DATO DALLE E’ DATO DALLE GONADOTROPINE (FSH, LHGONADOTROPINE (FSH, LH
ED ED hCGhCG), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE
STIMOLANTE VERSO LE GONADISTIMOLANTE VERSO LE GONADI
LIPIDILIPIDILIPIDILIPIDI
I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA GRANDE GRANDE VARIETàVARIETà
DIDI GRUPPI FUNZIONALIGRUPPI FUNZIONALI, DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO , DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO
ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA
DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA
DEFINIZIONE DEFINIZIONE
OPERATIVAOPERATIVA E E CIRCOSCRITTACIRCOSCRITTA
CLASSE CLASSE DIDI MOLECOLE IDROFOBE, MOLECOLE IDROFOBE, INSOLUBILI IN ACQUAINSOLUBILI IN ACQUA, ,
CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA VARIABILITA’ STRUTTURALEVARIABILITA’ STRUTTURALE
E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.
ALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MAALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MAALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MAALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MA
IN GENERALE IN GENERALE NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI MACRO=MACRO=
MOLECOLEMOLECOLE. TIPICAMENTE . TIPICAMENTE SI DISSOLVONO IN SOLVENTISI DISSOLVONO IN SOLVENTI
ORGANICIORGANICI QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.
SVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERESVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERE
RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:
1)1) ARCHITETTONICHEARCHITETTONICHE (IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)(IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)
2)2) ENERGETICHEENERGETICHE (COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)(COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)
3)3) PROTETTIVEPROTETTIVE (STRATI IMPERMEABILIZZANTI)(STRATI IMPERMEABILIZZANTI)
4)4) METABOLICHEMETABOLICHE (ORMONI)(ORMONI)
Costituiti principalmente o esclusivamente da Costituiti principalmente o esclusivamente da gruppi non polarigruppi non polari
1.1.Lipidi SempliciLipidi Semplici ((GliceridiGliceridi e e CereCere. In generale sono . In generale sono esteri di ac. grassi a lunga catena);esteri di ac. grassi a lunga catena);
2.2.Lipidi ComplessiLipidi Complessi ((FosfolipidiFosfolipidi e e SfingolipidiSfingolipidi. In . In gneralegnerale sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga catena, combinati con composti di natura diversa catena, combinati con composti di natura diversa gneralegnerale sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga catena, combinati con composti di natura diversa catena, combinati con composti di natura diversa (ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono(ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono-- ed ed oligooligo--saccaridi)saccaridi)
3.3.SteroidiSteroidi (composti contenenti la struttura del (composti contenenti la struttura del ciclopentanoperidrofenantreneciclopentanoperidrofenantrene e loro derivati)e loro derivati)
4.4.TerpeniTerpeni (costituiti dalla condensazione di diverse (costituiti dalla condensazione di diverse unità di unità di isopreneisoprene))
ACIDI GRASSIACIDI GRASSI
GLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTOGLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTODIDI FUSIONE Più ELEVATO FUSIONE Più ELEVATO DIDI QUELLI QUELLI
INSATURIINSATURI
Acidi grassi saturi ed insaturiAcidi grassi saturi ed insaturi
1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi 1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi
TrigliceridiTrigliceridi
Di solito i Di solito i grassigrassi animalianimali sono sono solidisolidi poiché nei poiché nei
trigliceridi che li costituiscono predominano trigliceridi che li costituiscono predominano
acidi grassi a lunga catena e saturiacidi grassi a lunga catena e saturi che a che a
temperatura ambiente tendono ad impaccarsi temperatura ambiente tendono ad impaccarsi
strettamente tra loro.strettamente tra loro.
I Trigliceridi I Trigliceridi vegetalivegetali tendono a presentare tendono a presentare
acidi grassi a catena breve o insaturi;acidi grassi a catena breve o insaturi; questi questi
trigliceridi a temperatura ambiente sono trigliceridi a temperatura ambiente sono
liquidi oleosiliquidi oleosi
FosfolipidiFosfolipidi
Testa polareTesta polare
Code apolariCode apolari Il fosfatidilinositolo èun importante trasduttore
di segnali provenienti dall’ambienteextracellulare
CapostipiteCapostipitefosfogliceridifosfogliceridi
SfingolipidiSfingolipidi
A differenza dei A differenza dei fosfogliceridifosfogliceridi
le molecole di acidi grassi esterificanole molecole di acidi grassi esterificano
la sfingosina (un amino alcole) e nonla sfingosina (un amino alcole) e non
il glicerolo.il glicerolo.
La molecola “capostipite” degli La molecola “capostipite” degli sfingo=sfingo=
lipidi è appunto la sfingosina e da essalipidi è appunto la sfingosina e da essa
derivano gli altri derivano gli altri sfingolipidisfingolipidi..
SteroidiSteroidi
3 anelli esatomici legati ad un anello pentatomico formano lo steroide.Molecole steroidi molto importanti sono:1)1) ColesteroloColesterolo (molecola di base da cui originano gli altri steroidi. Si trova
nelle membrane cell delle cellule animali ed, in parte, vegetali);2)2) CortisoneCortisone, CortisoloCortisolo e CorticosteroneCorticosterone (ormoni prodotti dalla ghiandola surre=
nale. Regolano il trasporto di ioni e glicidi attraverso le membr cell. In medi=cina vengono usati per il loro potere antiinfiammatorio);
3)3) AcAc. Biliari . Biliari (agenti emulsionanti che permettono la digestione dei grassi in diversi animali);
4)4) EstrogeniEstrogeni, ProgestiniciProgestinici e TestosteroneTestosterone (ormoni sessuali)diversi animali);
4)4) EstrogeniEstrogeni, ProgestiniciProgestinici e TestosteroneTestosterone (ormoni sessuali)
Grazie alla sua peculiareGrazie alla sua peculiare
posizione all’interno delleposizione all’interno delle
membrane cellulari, il membrane cellulari, il
colesterolo permettecolesterolo permette
una una maggiore fluidità delle maggiore fluidità delle
membrane a basse temperaturemembrane a basse temperature
(quando le code apolari degli(quando le code apolari degli
ac. grassi tenderebbero adac. grassi tenderebbero ad
addossarsi strettamente tra loro)addossarsi strettamente tra loro)addossarsi strettamente tra loro)addossarsi strettamente tra loro)
e garantirebbero una e garantirebbero una non eccessiva non eccessiva
fluidità delle membrane alle altefluidità delle membrane alle alte
temperaturetemperature, grazie alla stabilità, grazie alla stabilità
che determinano con il loro legamiche determinano con il loro legami
H con il gruppo H con il gruppo estereoestereo del fosfolipide.del fosfolipide.
Nota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoNota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoColesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:Colesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:11
Le molecole di colesterolo sono trasportate dal flusso ematico come
lipoproteine a bassa densità (LDL) , si tratta di particelle plasmatiche
consistenti in migliaia di molecole di colesterolo coniugate ad una
proteina.
In contrasto con le LDL , esistono altre molecole trasportatrici di In contrasto con le LDL , esistono altre molecole trasportatrici di
colesterolo: le HDL che realmente tendono a ridurre la deposizione
del colesterolo nell’ambito delle placche ateroschelotriche,
trasportando il colesterolo in eccedenza nelle placche al fegato, dove
viene catabolizzato.
STRUTTURA ESTRUTTURA E
FUNZIONEFUNZIONEFUNZIONEFUNZIONE
DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
COSA E’ UNA PROTEINA?COSA E’ UNA PROTEINA?
IN REALTA’ NON SI PUO’ DEFINIRE UNA SINGOLA PROTEINA.
LE PROTEINE, INFATTI, RAPPRESENTANO UN CLASSE DI MOLECOLE MOLTO
ETEROGENEA, SIA DA UN PUNTO DI VISTA CHIMICO, SIA DA UN PUNTO DI
VISTA FUNZIONALE. COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA
SECCA SECCA DIDI UNA CELLULAUNA CELLULA. PER COMPRENDERE COME FUNZIONANO I GENI, SECCA SECCA DIDI UNA CELLULAUNA CELLULA. PER COMPRENDERE COME FUNZIONANO I GENI,
COME I MUSCOLI SI CONTRAGGONO, COME I NERVI CONDUCONO
ELETTRICITA’, COME SI SVILUPPA UN EMBRIONE O COME FUNZIONANO
I NOSTRI CORPI, DOBBIAMO RAGGIUNGERE UNA COMPRENSIONE PROFONDA
DELLE PROTEINE. L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN
DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE
O TESSUTO VIENE DEFINITO O TESSUTO VIENE DEFINITO PROTEOMAPROTEOMA..
LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE
ETEROGENEA ETEROGENEA DIDI MACROMOLECOLE ORGANICHE): MACROMOLECOLE ORGANICHE):
1. SOSTEGNO: PROTEINE STRUTTURALI, QUALI COLLAGENO, CHERATINA, ELASTINA, FIBROINA.
2. FATTORI DI TRASCRIZIONE
3. MOVIMENTO: PROTEINE CONTRATTILI, QUALI ACTINA E MIOSINA.
4. TRASPORTO: EMOGLOBINA, MIOGLOBINA, LIPOPROTEINE, ALBUMINA, PROTEINE DI MEMBRANA.
5. RECETTORI: LEGANO MOLECOLE SULLA SUP. CELL. O DENTRO LA CELL.
6. CATALISI: TUTTI GLI ENZIMI
7. ORMONI: INSULINA E GLUCAGONE SONO SOLO ALCUNI ESEMPI DI ORMONI DI NATURA PROTEICA.
8. "DIFESA": IMMUNOGLOBULINE (ANTICORPI).
9. "ATTACCO": TOSSINE BATTERICHE, VELENI DEI SERPENTI.
10.RISERVA: NORMALMENTE LE PROTEINE NON HANNO UN RUOLO DI RISERVA DI AMMINOACIDI, MA L'OVOALBUMINA E LA CASEINA SONO ESEMPI DIPROTEINE CON QUESTA FUNZIONE
Proteine costitutiveProteine costitutiveIndispensabili per la sopravvivenza
La loro concentrazione deve rimanere costante
Proteine adattativeProteine adattative
FenotipoFenotipoSPECIFICITA’ DI ALCUNE PROTEINE, PROPRIE DI DETERMINATI FENOTIPI (ES:HB)
Proteine adattativeProteine adattativeCambiamenti delle condizioni ambientali
Produrre risposte metaboliche a specifici segnali
Proteine del differenziamentoProteine del differenziamento
Assunsione ed espressione permanente di nuove funzioni specifiche
UNITA’ UNITA’ DIDI BASE DELLE PROTEINEBASE DELLE PROTEINE
L’UNITA’ DI BASE DELLE PROTEINE E’ L’AMINOACIDO (aa.):
CARATTERISTICHE PRINCIPALI DI UN aa.:
•E’ UNA MOLECOLA CHE PRENDE NOME DAI DUE GRUPPI CHIMICI FUNZIONALICHE LA CARATTERIZZANO: IL GRUPPO NH2 (AMINICO) ED IL GRUPPO COOH (CARBOSSILICO);
•IL C (C “ALPHA”) E’ LEGATO A QUATTRO GRUPPI CHIMICI DIVERSI CIA=SCUNO DALL’ALTRO, PER TALE MOTIVO QUESTO C E’ DETTO CHIRALE O STE=REOCENTRO (L-aa.; D-aa.);
•IL GRUPPO R E’ LA PARTE “VARIABILE” DELLA MOLECOLA ED E’ PERTANTO LA PORZIONE PIU’ CARATTERIZZANTELA (CHIMICAMENTE, STRUTTURALMENTE E FUNZIONALMENTE)
QUANTI QUANTI aaaa. IN NATURA?. IN NATURA?
IN NATURA CI SONO 20 aa. (+ Pirrolisina e Selenocisteina):
•Acidi•Basici•Neutri non polari•Neutri polari
Il tipo di aminoacidi presenti in una proteina determinerà le caratteristiche chimiche della proteina
Aminoacidi essenzialiAminoacidi essenziali
Il nostro organismo non riesce a sintetizzarli e devono essere assunti con la dieta
CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATECLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATE
ClasseNatura chimica del gruppo
prostetico
Glicoproteine Carboidrati
LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:
1.1. SEMPLICISEMPLICI (SOLO aa.)
2.2. CONIUGATE CONIUGATE (aa. + gruppo prostetico di natura non aminoacidica)
LE PROTEINE
CONIUGATE PRIVE DIGlicoproteine Carboidrati
Lipoproteine Lipidi
Nucleoproteine Ac. Nucleici
Emoproteine Gruppo eme
Metalloproteine Ioni metallici
Fosfoproteine Ac. Fosforico
Flavoproteine Nucleotidi flavinici
CONIUGATE PRIVE DI
GRUPPO PROSTETICO
SONO DETTE
APOPROTEINEAPOPROTEINE
STRUTTURA 1STRUTTURA 1°°, 2, 2°°, 3, 3°° E 4E 4°° DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
DUE aa. SI LEGANO TRA LORO ATTRAVERSO UNA “REAZIONE DI CONDENSA=ZIONE” CHE AVVIENE TRA IL GRUPPO –COOH DI UN aa. ED IL GRUPPO -NH2DEL SUCCESSIVO, IN MODO TALE CHE LA MOLECOLA CHE SI GENERA AVRA’LE DUE ESTREMITA’ DIVERSE: UN’ESTREMO CARATTERIZZATO DAL GRUPPOCHIMICO -NH2 (N-TERMINALE) E L’ESTREMO OPPOSTO CARATTERIZZATO DAL GRUPPO –COOH (C-TERMINALE)
PIU’ aa. POSSONO UNIRSI TRA LORO ATTRAVERSO TALI LEGAMI COVALENTIA FORMARE I PEPTIDI (OLIGO-PEPTIDI, SE FORMATI DA 2 A 50 CA. “RESIDUI aa.”;POLI-PEPTIDI, SE FORMATI DA PIU’ DI 50 aa.).UNA PROTEINA PUO’ ESSERE COSTITUITA DA UN SOLO POLIPEPTIDE (IN TAL CASO,PER CONVENZIONE, SI FANNO COINCIDERE I TERMINI PROT. E PEPTIDE SE QUEST’ULTIMO E’ COSTITUITO DA UN NUM. DI aa. RILEVANTE –IN GENERE DA 60 IN SU-, ALTRIMENTI SI USA SEMPLICEMENTE IL TERMINE PEPTIDE) – PRO=TEINA “MONOMERICA”- , OPPURE DA PIU’ POLIPEPTIDI LEGATI TRA LORO ATTRA=VERSO LEGAMI NON COVALENTI –PROTEINA “MULTIMERICA”-.
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)
LA SEQUENZA DI PIU’ aa., IN TAL MODO LEGATI A FORMARE UN SINGOLO
PEPTIDE, PER CONVENZIONE, VIENE DETTA STRUTTURA PRIMARIA DELLE
PROTEINE: QUESTA STRUTTURA E’ CARATTERIZZATA, DUNQUE, DALLA PRE=
SENZA DI SOLI LEGAMI COVALENTI.
SI POSSONO DISTINGUERE UNA:SI POSSONO DISTINGUERE UNA:
•PORZIONE (OSSATURA) “COSTANTE”, RAPPRESENTATA DALLA “MERA” SUC=
CESSIONE DEI LEGAMI PEPTIDICI;
•UNA PORZIONE “VARIABILE”, RAPPRESENTATA DAI GRUPPI “R” CHE SI ALTER=
NANO SOPRA E SOTTO IL PIANO COSTITUITO DALL’OSSATURA.
I LEGAMI PEPTIDICI IN SENSO STRETTO (LEGAMI N-C) SONO PIUTTOSTO
RIGIDI; VICEVERSA I LEGAMI αC – N E αC – C SONO FLESSIBILI.
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)
NOTA:NOTA:
PER CONVENZIONE UN PEPTIDE VIENE “LETTO” DALL’ESTREMITA’
N-TERMINALE ALL’ESTREMITA’ C-TERMINALE (QUESTA CONVENZIONE
DERIVA DALLA NATURALE SINTESI DEI PEPTIDI CHE SEGUE
L’ANDAMENTO N-TERMINALE / C-TERMINALE).
La polarità NH2-COOH delle proteine corrisponde alla polarità 5’ –
3’ dell’mRNA.
LA STRUTTURA “SECONDARIA”LA STRUTTURA “SECONDARIA”DELLE PROTEINE: L’ DELLE PROTEINE: L’ αα-- ELICA ED IL FOGLIETTO ELICA ED IL FOGLIETTO ββ
SPESSO IN UN PEPTIDE SI TROVANO DUE SCHEMI REGOLARI DI RIPIEGA=MENTO:•L’ α-ELICA E•IL FOGLIETTO β.
ENTRAMBI DERIVANO DALLA FORMAZIONE DI LEGAMI H FRA I GRUPPI N-H E C=O DELL’OSSATURA POLIPEPTIDICA, SENZA COINVOLGERE LE CATENE LA=TERALI DEGLI aa.TERALI DEGLI aa.
αα--ELICAELICA
SI FORMA QUANDO UNA SIGOLA CATENA POLIPEPTIDICA SI AVVOLGE SU SE STESSA PER FORMARE UN CILINDRO RIGIDO: IN PARTICOLARE SI INSTAURAUN LEGAME H FRA UN LEGAME PEPTIDICO E IL QUARTO SUCCESSIVO; SI
GENERA COSI’ UN’ELICA REGOLARE DI PASSO UGUALE A 3,6 aa (CIOE’ 5,4Å) .
TIPICAMENTE, BREVI REGIONI AD α-ELICA SONO ABBONDANTI IN PROTEINEPOSTE NELLE MEMBRANE CELLULARI (ES.: PROTEINE DI TRASPORTO E RE=CETTORI); IN ALTRE PROTEINE α-ELICHE SI AVVOLGONO L’UNA INTORNOALL’ALTRA PER FORMARE STRUTTURE STABILI NOTE COME “COILED-COIL”.
(ES.: α-CHERATINA O MIOSINA).(ES.: α-CHERATINA O MIOSINA).
α-ELICACOILED-COIL
FOGLIETTO FOGLIETTO ββ (O (O ββ--SHEET)SHEET)
SI FORMANO PER LEGAMI H TRA GRUPPI PEPTIDICI ADIACENTI APPARTE=NENTI AD UNA STESSA CATENA O A CATENE POLIPETIDICHE DIFFERENTI CHE POSSONO DECORRERE PARALLELE OD ANTI-PARALLELE (PARALLELE SE HANNO LO STESSO ORIENTAMENTO N-TERMINALE / C-TERMINALE; ANTIPARALLELE SE UNA DECORRE N-TERMINALE / C-TERMINALE IN DIREZIONE NORD-SUD O EST-OVEST E L’ALTRA N-TERMINALE / C-TERMINALIN DIREZIONE SUD-NORD O OVEST-EST).
I FOGLIETTI BETA COSTITUISCONO IL “CORE” DI MOLTE STRUTTURE PROTEICHESTRUTTURE PROTEICHE
FOGLIETTO β (O β-SHEET)
LA PROTEINA CHE COSTITUISCE IL FILO DI SETA E’ ESCLUSIVAMENTECOSTITUITA DA FOGLIETTI β!
αααααααα--elicaelica
ZincZinc Finger (ZF) Finger (ZF) MotifMotifCysCys
Leucine Leucine ZipperZipper (LZ) (LZ) MotifMotif
LeuLeu
STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURALISTRUTTURALI
HisHisββββββββ--sheetsheet
HelixHelix--turnturn--HelixHelix (HTH) (HTH) MotifMotif
Elica diElica diriconoscimentoriconoscimento
Elica diElica distabilizzazionestabilizzazione
ZnZn++++
LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICIDELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI
LA STRUTTURA 3D CHE UN PEPTIDE ASSUME NELLO SPAZIO A SEGUITO DEL SUO AVVOLGIMENTO (FOLDING) DOVUTO A LEGAMI DI TIPO NON COVALENTE(LEGAMI H; INTERAZIONI DI Van Der Waals; INTERAZIONI IDROFOBICHE
E PONTI SALINI) CHE SI INSTAURANO TRA GLI ATOMI O GRUPPI ATOMICI DELLA STESSA MOLECOLA E’ NOTA COME STRUTTURA TERZIARIA.
ALL’INTERNO DI UNA SIFFATTA MOLECOLA, SI RITROVANO DELLE SOTTO=STRUTTURE (STRUTTURALMENTE E TALORA FUNZIONALMENTE INDIPEND.)
NOTE COME DOMINI PROTEICI.STRUTTURE (STRUTTURALMENTE E TALORA FUNZIONALMENTE INDIPEND.)
NOTE COME DOMINI PROTEICI.I DOMINI PROTEICI SONO DUNQUE SOTTOSTRUTTURE PRODOTTE DA
QUALUNQUE PARTE DELLA CATENA POLIPEPTIDICA IN GRADO DI RIPIEGARSI INDIPENDENTEMENTE IN UNA STRUTTURA COMPATTA STABILE.
UN DOMINIO IN GENERE CONSTA DAI 40 AI 350 aa.
CARATTESTICI SPESSO DELLE PROTEINE SONO I “MODULI”, CIOE’ DEI DOMINI PICCOLI (40-200 aa.) CHE COSTITUISCONO DELLE “SIGNATURE” NELLE PROTEINE E CHE SPESSO SI RICOMBINANO TRA LORO A FORMARE
STRUTTURE NUOVE.
LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)
NOTA:NOTA:MOLTE GRANDI PROTEINE SI SONO EVOLUTE PER UNIONE DI DOMINI PREESISTENTI CHE SI SONO COMBINATI IN MODI DIFFERENTI (RIMESCOLAMENTO DEI DOMINI).
STRUTT. STRUTT. IIIIII°° DOMAINSDOMAINS DOMAIN DOMAIN -- SHUFFLINGSHUFFLING
I principali tipi di legame che si trovano
all’interno di una struttura terziaria
di una proteina:
1)1) Legami HLegami H1)1) Legami HLegami H
2)2) Legami ioniciLegami ionici
3)3) Legami covalenti (ponti disolfuro)Legami covalenti (ponti disolfuro)
Ponti disolfuro
La posizione di ciascun aminoacido
all’interno della sequenza ne determina la
forma tridimensionale.
Quindi la forma che la proteina assume
dipende dalla sequenza di aminoacidi che
costituiscono la proteina
Ciascuna proteina si ripiega normalmente Ciascuna proteina si ripiega normalmente in un’ unica conformazione stabile che in un’ unica conformazione stabile che in genere è quella in cui è minima in genere è quella in cui è minima
l’energia libera.l’energia libera.
Tuttavia la conformazione può cambiare Tuttavia la conformazione può cambiare Tuttavia la conformazione può cambiare Tuttavia la conformazione può cambiare leggermente quando la proteina leggermente quando la proteina
interagisce con altre molecole della interagisce con altre molecole della cellula. cellula.
Questo cambiamento di forma è spesso Questo cambiamento di forma è spesso cruciale per l’attività della proteinacruciale per l’attività della proteina
LA STRUTTURA “QUATERNARIA”LA STRUTTURA “QUATERNARIA”DELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHEDELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHE
SPESSO LE PROTEINE CONSTANO DI PIU’ SUBUNITA’ PEPTIDICHE (CIASCUNA GIA’ RIPIEGATA NELLA SUA STRUTTURA 3D) CHE INTERAGISCONO TRA LORO
TRAMITE LEGAMI NON COVALENTI (LEGAMI H ED INTERAZIONI IDROFOBICHE PRINCIPALMENTE) A FORMARE UN’UNICA STRUTTURA FUNZIONALE: LA PROTEINA AVENTE STRUTTURA QUATERNARIA.
Es.:PROTEINA EMOGLOBINA
RIASSUMENDO: I LIVELLI RIASSUMENDO: I LIVELLI DIDI STRUTTURA STRUTTURA DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
FOLDINGFOLDING
PER POTER SVOLGERE LA PROPRIA FUNZIONE BIOLOGICA, UNA PROTEINA DEVE ESSERE STRUTTURATA NELLA COSIDDETTA
CONFORMAZIONE NATIVA.
LA CONFORMAZIONE NATIVA È QUELLA STRUTTURA 3D STABILE E FUNZIONALE, CARATTERIZZATA DA UN MINIMO
DI ENERGIA POTENZIALE E DA QUELLA PARTICOLARE CONFORMAZIONE, UNICA, CHE CONSENTE ALLA PROTEINA DI CONFORMAZIONE, UNICA, CHE CONSENTE ALLA PROTEINA DI SVOLGERE ADEGUATAMENTE LA FUNZIONE A CUI È DEPUTA.
IL PROCESSO CHE DALLA BIOSINTESI DEL PEPTIDE, PORTA ALLA PROTEINA STRUTTURATA NELLA FORMA NATIVA,
BIOLOGICAMENTE ATTIVA, PRENDE IL NOME DI "FOLDING".
IMPORTANZA DEL FOLDING IN BIOIMPORTANZA DEL FOLDING IN BIO--MEDICINAMEDICINA
È MOLTO PROBABILE CHE PATOLOGIE QUALI L'ALZHEIMER, LA FIBROSI CISTICA E IL MORBO DELLA MUCCA PAZZA (SINDROME DI CREUTZFELDT-JAKOB NELL'UOMO) ABBIANO UNA ETIOLOGIA COMUNE IN UN DIFETTOSO FOLDING DI ALCUNE PROTEINE, CON
CONSEGUENTE AGGREGAZIONE E PRECIPITAZIONE E SUCCESSIVA MORTE CELLULARE.
La variazione di un singolo aminoacido può provocare gravi effetti sul fenotipo dell’organismo
Regolazione dell’attività di una proteina
Livello trascrizionale
Modificazioni chimiche di una proteina
01_23.jpg
DIAGRAMMA DIAGRAMMA DIDI FLUSSO FLUSSO
DELL’ESPRESSIONE GENICADELL’ESPRESSIONE GENICA
miRNA
NuclearNuclear phasephase
••ChoiseChoise and and TranscriptionTranscription ofof specificspecific genesgenes
••RNA RNA MaturationMaturation
••NucleusNucleus--CytoplasmCytoplasm transfertransfer
CytoplasmaticCytoplasmatic phasephase
••ProteinProtein SynthesisSynthesis
••PostPost--translationaltranslational modificationsmodifications
••ProteinProtein ““travellingtravelling” ”
REGOLAZIONE ALLOSTERICAREGOLAZIONE ALLOSTERICA
E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)
DEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHEDEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHE
SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)
LEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICO
E PROTEINA ALLOSTERICAE PROTEINA ALLOSTERICA
REGOLAZIONE PER MODIFICAZIONIREGOLAZIONE PER MODIFICAZIONI
POSTPOST--TRADUZIONALITRADUZIONALI
Type of modification (group added) Target amino acids Comments
Phosphorylation (PO4-) Tyrosine, serine, threonine Achieved by specific kinases. May be
reversed by phosphatases
Methylation (CH3) Lysine Achieved by methylases and undone by demethylases
Hydroxylation (OH) Proline, lysine, aspartic acid Hydroxyproline and hydroxylysine are particularly common in collagens
Acetylation (CH3CO) Lysine Achieved by an acetylase and undone Acetylation (CH3CO) Lysine Achieved by an acetylase and undone by deacetylase
Carboxylation (COOH) Glutamate Achieved by γ-carboxylase
N-glycosylation (complex carbohydrate)
Asparagine, usually in the sequence: Asn-X-Ser/Thr
Takes place initially in the endoplasmic reticulum; X is any amino acid other than proline
O-glycosylation (complex carbohydrate)
Serine, threonine, hydroxylysine Takes place in the Golgi apparatus; less common than N-glycosylation
GPI (glycolipid) Aspartate at C terminus Serves to anchor protein to outerlayer of plasma membrane
Myristoylation (C14 fatty acyl group) Glycine at N terminus (see text) Serves as membrane anchor
Palmitoylation (C16 fatty acyl group) Cysteine to form S-palmitoyl link. Serves as membrane anchor
Farnesylation (C15 prenyl group) Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor
Geranylgeranylation (C20 prenylgroup)
Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor
ESEMPI ESEMPI DIDI REGOLAZIONI POSTREGOLAZIONI POST--TRADUZIONALITRADUZIONALI
SolitamenteSolitamenteGli Gli aaaa. . inte=inte=Gli Gli aaaa. . inte=inte=ressatiressati dalladallamodifica sono modifica sono ThrThr; ; TyrTyr e e SerSer
NOTA:NOTA:
Chinasi e Fosfatasi sono spesso degli
enzimi allosterici, sicchè la loro
attività risulta essere regolataattività risulta essere regolata
da specifici effettori.
Ciò evita che la loro attività
avvenga contemporaneamente all’interno
della cellula!
ACIDI ACIDI
NUCLEICINUCLEICI
Esperimenti preliminariEsperimenti preliminari
1953: costruzione del modello 1953: costruzione del modello definitivo del DNA a doppia elicadefinitivo del DNA a doppia elica
DNA RNA PROTEINE
Dogma centrale
DNA RNA PROTEINE
I nucleotidiI nucleotidi
I nucleotidi non sono solo componentiI nucleotidi non sono solo componenti
essenziali degli ac. Nucleici, ma svolgonoessenziali degli ac. Nucleici, ma svolgono
numerose funzioni all’interno della cellula.numerose funzioni all’interno della cellula.
Es.: Es.: ATPATP: principale molecola energetica, : principale molecola energetica,
usata in numerose reazioni cellulari che usata in numerose reazioni cellulari che
necessitano di energia; necessitano di energia; AMPAMP ciclicociclico: : coin=coin=
volto nei meccanismi i trasduzione delvolto nei meccanismi i trasduzione del
segnale; segnale; GTPGTP: lega le proteine G, innescando: lega le proteine G, innescando
una cascata di eventi all’interno della cellulauna cascata di eventi all’interno della cellula
in risposta a stimoli esterni.in risposta a stimoli esterni.
Basi azotate
DNATimina Citosina Guanina AdeninaRNAUracile Citosina Guanina Adenina
I I PolinucleotidiPolinucleotidiLegame Legame fosfodiesterefosfodiestere
tra il gruppo ossidriletra il gruppo ossidrile
del C3’ del 1del C3’ del 1°° nucleotide nucleotide
ed il gruppo fosfato del C5’ed il gruppo fosfato del C5’
del nucleotide successivodel nucleotide successivo
NOTANOTA: La sintesi del DNA: La sintesi del DNANOTANOTA: La sintesi del DNA: La sintesi del DNA
E dell’RNA avviene sempreE dell’RNA avviene sempre
secondo una polarità 5’secondo una polarità 5’--3’.3’.
l’energia per la formazione l’energia per la formazione
di tali di tali biopolimeribiopolimeri è data daiè data dai
precursori nucleosidi precursori nucleosidi trifosfatotrifosfato
DiametroDiametro: 2nm: 2nm
Passo elicaPasso elica: 3,4 : 3,4 nmnm
Carica nettaCarica netta: negativa: negativa
Struttura del DNAStruttura del DNA
Carica nettaCarica netta: negativa: negativa
CanonicameteCanonicamete una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.
In particolare i legami canonici sono: In particolare i legami canonici sono: A::T e G:::CA::T e G:::C
ClassiClassi didi RNAs RNAs eucarioticieucariotici
• ribosomal RNA (rRNA)18S (small subunit)28S (large subunit)5.8S (large subunit)5S (large subunit)
• transfer RNA (tRNA)• transfer RNA (tRNA)• messenger RNA (mRNA)• heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) (precursors of mRNA)• small nuclear RNA (snRNA)
U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10...• small cytoplasmic RNA (scRNA)
7SL RNA•● microRNA