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Le proteine svolgono
un ruolo fondamentale in molte
strutture e funzioni cellulari
nome proteina (dal greco proteion"primaposizione") suggerisce
l'importanza di questa classe di macromolecole' Unaproteina è un
polimero costituito da monomeri chiamati amminoacidi' Ognuna delle diverse proteine presenti nel nostro corpo ha una struttura
tridimensionale unica che corrisponde a una speciflca funzione'
Di seguito indichiamo gli otto tipi principali di proteine:
I1
1. gli enzimi sono proteine che agiscono dacalahzzatori e hanno
il compito di accelerare le reazioni chimiche della celiula. Un
comune enzima è lalattasi;
2.
3.
strutturali
si
muscoli (Figura 3.ll);
4.
nei
3.11 L. proteine struttur;li sitrovano, per esempio'
sono
contrattili
proteine
le
legamenti;
.r"p.tii, n.i tendini, e nei
presenti nei muscoli.
fig*u
trovano nei peli dei mammiferi e nelle
fibre di tessuti connettivi come i tendini e i legamenti;
le proteine contrattili come I'actina e la miosina si trovano nei
le protei-ne
le
proteine di difesa,
come gii anticorpi, contribuiscono a com-
8.
6.
7.
albume dell uovo'
proteine di riserva, come lbvoalbumina dell
via di sviluppo'
in
l'embrione
fonte di amminoacidi per
che
battere le infezioni;
5.
le
proteine-segnale) sono ormoni e altri
le proteine regolatrici
messaggeri che contribuiscono a coordinare ie attività dell'organismo attraverso Ia comunicazione tra le cellule;
le proteine-recettore si trovano all'interno delle membrane celiulari e favoriscono iÌ riconoscimento di particolari molecole;
le proteine d.i trasporto spostano le sostanze nel corpo. Per
esempio l'emoglobina dei globuli rossi porta l'ossigeno ai muscoli e agli altri tessuti, mentre altre proteine distribuisconq gli
zuccheri dove è necessaria energia;
(o
è
una
molto importante
Le proteine, dunque' rappresentano una parte
a ogni
partecipano
e
delle strutture delle celluie e degli organismi
loro attività.
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Le funzioni del[e
proteine
proteine sono costituite
da amminoacidi legati mediante
legami peptidici
Le
La diversità deile proteine sí basa sulla differente combinazione, in
ciascuna di esse, di soltanto 20 amminoacidi, comuni a tutte ie molecole proteiche. Tutti gli amminoacidi (Figura 3'12A) contengono
un gruppo amminico e un gruppo carbossiLico' Questi gruppi funzionali sono uniti da un legame covalente a un atomo di carbonio
centrale, chiamato carbonio alfa, aI quale sono legati anche un
atomo di idrogeno e un gruppo
chimico indicato con Ia lettera
R. II gruppo R, chiarnato anche
/o
\o*
gruppo
gruppo
amminico
ca rbossi I ico
Figura 3.124 La struttura
generale di un amminoacido-
gruppo laterale (o catena laterale), è diverso in ognuno dei
20 amminoacidi e ne determina le propríetìt specifiche (vedi
Appendice 3). Nelta glicina iab-
breviato Gly), I amminoacido
piu semplice, il gruppo R è rap-
N
H,/
serìna
(5er)
acido aspartico (Asp)
polare idrofilo
I
Figura
3.ì28 Esempi di amminoacidicon gruppi
R
apolari e polari'
come
presentato da un atomo di idrogeno' In altri amminoacidi'
o pir)
uno
di
consiste
R
quelli iltustrati nella Figura 3-r2;, il gruppo
atomi di carbonio legati a vari gruppi funzionali'
apolaCome si vede nella Figura a'tzÈ, esistono amminoacidi
(Leu) è
ieucina
La
(o
Ídrofili)'
poiari
ri (o idrofobi) e amminoicidi
idrofobo, ii cui gruppo R è apolare' La
un esempío di ammÍnoacido
poiare'
serina (Ser), il cui gruppo R contiene un gruppo ossidrilico
(Asp) è carico negatiè un arnminoaciaJlaréAto. Lacido utpurii.o
ll DNA e l'RNA sono acidi nucleici owero polimeri composti da monomeri denominati
nucleotidi.
I nucleotidi che formano il DNA contengono un gruppo fosfato, lo zucchero desossiribosio
e una delle basi azotate adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T). | 4 tipi diversi
desossiribonucleotidi si differenziano per la base, mentre lo
r zucchero e i gruppi fosfati legano tra loro formando lo
, scheletro di ognuno dei due filamenti della molecola.
La sequenza dei nucleotidi (quindi delle basi) nelle molecole
del DNA determina I'informazione genetica necessaria per
costruire e mantenere in vita un organismo; le quattro basi si
comportano un po'come lettere dell'alfabeto (che disposte
secondo un ordine sequenziale formano parole, linguaggio,
informazione).
ffi'ff#;Iffi:##fJ;'#i:#ì:*ili'"ff*
Un gene è una tunga sequenza di
DNA (in media migliaia di basi) che codifica una informazione;
attraverso i meccanismi biochimici di sintesi proteica, un gene
puo codificare la sequenza caratteristica di una polipeptide.
All'interno delle cellule sono dette cromosomi Iunghe sequenze
di DNA (milioni di paia di basi) che possono contenere centinaia
di geni diversi,
ry fil
lry
$,il
qn
tI lr,r ry ì,! til, l|p {l
il,f ql il$ r,r r,l lf
tt
ll DNA di una cellula somatica umana presenta circa 6
miliardi di paia di basi, contenute in 46 cromosomi, e più del
99% di queste basi sono le stesse in tutte le persone. Circa il
97% è 'Junk DNA", owero sembra non codificare
informazioni. Una cellula umana contiene circa2 metri di
DNA (un essere umano quindi contiene circa 20 milioni di km
di DNA).
Nel 1869 il DNAfu isolato dallo svizzero Friedrich Miescher,
che le diede il nome di nucleina, poiché tale molecola è
localizzata nel nucleo. Nel 1952, a conclusione di una serie di studi sul Dna compiuti su
alcuni microrganismi e alcuni virus (esperimento Herschey-Chase), gli studiosi giunsero
definitivamente alla conclusione che il Dna è la molecola che contiene e trasmette
l'informazione genetica da un organismo all'altro.
Ne 1953 James Watson e Francis Crick descrissero la struttura del DNA e il suo
meccanismo di replicazione. Le basi del DNA dei due filamenti (antiparalleli) si appaiano
tra loro, A con T e C con G, (formando le unità che abbiamo definito paia di basi).
La struttura della doppia elica è quindi simile ad una scala in cui le paia di basiformano i
pioli della scala e lo zucchero ed il fosfato formano i pezzi laterali della scala. lmportante
proprietà del DNA è che può replicarsi o fare copie di se stesso. Ogni filamento di DNA
nella doppia elica può servire da stampo per la duplicazione della sequenza di basi.
Questo è indispensabile quando le cellule si dividono perché ogni nuova cellula avrà
bisogno di avere l"esatta copia del DNA presente nella cellula di partenza. "Erroú" nel
processo di duplicazione dell'informazione sono dette Mutazioni geniche, e sono alla base
della variabilità tra i viventi.