Strutturali: es. collagene (tendini e cartilagini) cheratina (capelli) fibroina (seta, ragnatela) Cuoio penne Di nutrimento e riserva: Di difesa: es. anticorpi es. ovalbumina Veleni serpenti, caseina funghi e piante Funzioni proteine Contrattili: es. actina e miosina Enzimi: es. lisozima Di trasporto: es. emoglobina ecc. Di regolazione: es. ormoni Dal greco“Proteios”= di primaria importanza: CHE COSA SONO? Molecole organiche complesse con funzioni vitali nei processi biologici di un organismo. Sono presenti in tutte le forme di vita soprattutto negli organismi animali. Costituiscono il 50% del peso secco di una cellula proteina Sono Poliammidi Sono formate da molecole di α-amminoacidi α- AMMINOACIDI O Gruppo amminico H O Gruppo carbossilico C H N Cα H H R Catena laterale variabile IDENTITA’ e CLASSIFICAZIONE DEI 20 AMMINOACIDI! α- amminoacidi: Glicina Alanina GRUPPI R Valina Fenilalanina Triptofano Leucina Metionina Gruppi R non polari Isoleucina Gruppi R polari non carichi α- amminoacidi: GRUPPI R Gruppi R carichi negativamente a pH 7 Aspartato Glutammato Gruppi R carichi positivamente a pH 7 Istidina Lisina Arginina Amminoacidi essenziali : devono essere introdotti nell’organismo umano con la dieta Istidina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Treonina Triptofano Valina Amminoacidi non essenziali: possono essere sintetizzate dalle cellule umane Alanina Arginina Asparagina Aspartato Cisteina Glutammato Glutammina Glicina Prolina Serina Tirosina Tutti hanno carbonio asimmetrico (tranne la glicina) “Composti chirali” Configurazione L Amminoacidi naturali Configurazione D Alcuni prodotti di sintesi PROPRIETA’: PUNTI DI FUSIONE 200° C DISCRETA SOLUBILITA’ IN ACQUA E ALTRI SOLVENTI POLARI ELEVATO MOMENTO DIPOLARE PERCHE’? COO COOH H2N C H R Forma non dissociata H3N C H PREVALENTE ! R Forma dipolare Zwitterionica a pH 7 Gli amminoacidi sono anfoteri Comportamento come acido COOH H3N C COO H +H+ R H3N C H +OH- R COO H2N C H R Comportamento come base 0 14 pH Forma cationica (protonata) PUNTO ISOELETTRICO pKa amminoacido= pKa del gruppo –NH3+ Forma anionica (deprotonata) PUNTI ISOELETTRICI DEGLI AMMINOACIDI amminoacido pH amminoacido pH glicina 6.0 prolina 6.3 alanina 6.0 triptofano 5.9 valina 6.0 tirosina 5.7 leucina 6.0 Istidina 7.5 isoleucina 6.0 Lisina 9.7 fenilalanina 6.0 Arginina 11.2 serina 5.7 asparagina 5.4 treonina 5.6 Acido aspartico 2.8 cisteina 5.1 glutammina 5.7 metionina 5.7 Ac. glutammico 3.2 IN LABORATORIO: “SEPARAZIONE AMMINOACIDI MEDIANTE ELETTROFORESI SU CARTA” Scopo esperienza: Separare e identificare gli amminoacidi di una soluzione di una miscela Materiale: due vaschette, tampone a un dato pH, carta da filtro, un alimentatore elettrico in CC,due elettrodi, soluzione di una miscela di amminoacidi Ninidrina Campione di amminoacidi noti Contenuti: 1-Prevedere il comportamento degli amminoacidi in campo elettrico al valore di pH misurato e in base ai valori dei loro punti isoelettrici. 2-Osservare e giustificare la differente direzione e velocità di migrazione dei diversi amminoacidi IL LEGAME PEPTIDICO H H2N C C R O H H O N H C COOH H R H2O H2N H O C C R H N C H R COOH Legame ammidico OLIGOPEPTIDI PEPTIDI POLIPEPTIDI PM 10.000 PROTEINE Anni ’40 e 50’: Linus Pauling e Robert Corey. Struttura del legame peptidico CARATTERISTICHE Delocalizzazione degli elettroni non condivisi dell’azoto sulla funzione carbonilica Legame peptidico è rigido Parziale carattere di doppio legame carbonio e azoto Il gruppo ammidico è planare 1.32 A° 1.47 A° PROTEINE: 4 LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE Struttura primaria Sequenza amminoacidi dall’informazione genetica Struttura secondaria Conformazioni della catena per formazione legami idrogeno Struttura terziaria Struttura tridimensionale per ripiegamenti Struttura quaternaria Interazione di due o più catene polipeptidiche (sub-unità) che formano le proteine “oligomeriche” STRUTTURA PRIMARIA polipeptide Determina l’attività biologica proteina Determina le strutture superiori di organizzazione Ribosoma mRNA Gravi patologie Es. anemia falciforme Sostituzione eliminazione o addizione di un solo amminoacido STRUTTURA SECONDARIA β-sheet α-elica 3.6 RESIDUI Es. fibroina della seta Es: α-cheratine STRUTTURA TERZIARIA Ogni proteina ne possiede una sola e precisa Il ripiegamento corretto è guidato da proteine specifiche (folding). Importante per lo svolgimento delle funzioni biologiche STRUTTURA TERZIARIA serina glutammina valina fenilalanina LEGAMI IDROGENO INTERAZIONI IDROFOBICHE Approfondimento: Come si fa l’ondulazione “permanente” dei capelli Ac. glutammico lisina LEGAMI IONICI PONTI DISOLFURO STRUTTURA TERZIARIA LA DENATURAZIONE PERDITA DELLA STRUTTURA TERZIARIA PER: Aumento della temperatura Trattamento con acidi o con basi Trattamento con detergenti proteina Proteina denaturata Trattamento con urea Processo irreversibile per la maggior parte delle proteine Esempio: Riscaldamento dell’albume dell’uovo (albumina) STRUTTURA QUATERNARIA PROTEINE OLIGOMERICHE Interazioni tra 2 o più subunità fino a 180! Le subunità si uniscono mediante: Legami ionici Interazioni idrofobiche Legami H Ponti disolfuro Immunoglobuline Emoglobina Prima proteina oligomerica sottoposta a raggi X da Max Perutz, intorno agli anni ’50-’60 CLASSIFICAZIONE PROTEINE Fibrose Forma allungata Insolubili in acqua globulari Catena/catene polipeptidiche ripiegate Solubili in acqua coniugate Es: a-cheratine dei capelli e della lana Fibroina della seta Collagene ed elastina Es: enzimi (lisozima, citocromo c) proteine di trasporto del sangue (mioglobina) Anticorpi proteine di riserva (albumina) Proteine con parte non amminica detta “gruppo prostetico” che consente di classificarle in: Lipoproteine (es. quelle sanguigne) Glicoproteine (es. globuline sangue) Metalloproteine (ferritina) ENZIMI Proteine globulari che catalizzano reazioni chimiche specifiche nei sistemi biologici, aumentando la loro velocità. La reazione avviene nel sito attivo Elevata specificità per il substrato Emil Fischer (1894) Daniel Koshland (1958) Un migliaio in ogni cellula Il nome viene affidato in base alla reazione catalizzata aggiungendo suffisso –ASI. Es: polimerasi