Amminoacidi (1)
• Presentano un gruppo amminico (—NH2) ed un
gruppo carbossilico (—COOH) nella stessa
molecola
NH2
|
α *
CH3 C COOH
|
H
Acido 2-ammino propanoico
(acido α-ammino propionico)
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1
Amminoacidi (2)
• Sono composti organici molto diffusi in natura.
• • Costituenti delle proteine
• • Intermedi del metabolismo azotato
• • Neurotrasmettitori
• Nelle proteine si ritrovano esclusivamente αamminoacidi (i più comuni sono 20) mentre per le
altre funzioni si possono avere anche β- e γamminoacidi
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2
Serie stereochimiche (1)
• L’appartenenza di un composto chirale ad una serie stereochimica
viene verificata per omologia tra la struttura dell’atomo di carbonio in
esame e quello presente nell’aldeide glicerica (2-idrossi propanale).
HO
CHO
|
C H
|
CH2OH
H
L-gliceraldeide
CHO
|
C OH
|
CH2OH
D-gliceraldeide
• Gli α-amminoacidi che troviamo nelle proteine appartengono tutti
(tranne la glicina) alla serie stereochimica L.
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3
Classificazione degli α-amminoacidi
• Gli α-amminoacidi che si trovano nelle proteine si
differenziano per le diverse catene laterali (-R) legate
all’atomo di carbonio asimmetrico. Questa
distinzione permette la loro classificazione.
Apolari (alifatici, aromatici)
Polari non carichi
Polari carichi (positivamente o negativamente)
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4
Equilibrio acido-base negli α-amminoacidi
+
H3N
COOH
+ H+
|
+
H3N
C H
|
R
COO—
— H+
|
H2N
C H
|
R
Forma cationica
Ione dipolare o anfoione
pH < pI
pH = pI
COO—
|
C H
|
R
Forma anionica
pH > pI
• Punto isoelettrico (pI): valore di pH al quale
l’amminoacido non migra in un campo elettrico
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5
Valori di pK per i venti amminoacidi principali
Amminoacido
pK1 pK2 pKR Amminoacido pK1 pK2 pKR
Alanina
2.4 9.9
Leucina
2.3 9.7
Arginina
1.8 9.0 12.5
Lisina
2.2 9.1 10.5
Asparagina
2.1 8.7
Metionina
2.1 9.3
Acido aspartico
2.0 9.9 3.9
Fenilalanina
2.2 9.3
Cisteina
1.9 10.7 8.4
Prolina
2.0 10.6
Acido glutammico 2.1 9.5 4.1
Serina
2.2 9.2
Glutammica
2.2 9.1
Treonina
2.1 9.1
Glicina
2.4 9.8
Tirosina
2.2 9.2 10.5
Istidina
1.8 9.3 6.0
Triptofano
2.5 9.4
Isoleucina
2.3 9.8
Valina
2.3 9.7
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6
Catene laterali (1): residui acidi
• La catena laterale contiene un gruppo acido.
• A pH fisiologico, la catena laterale è completamente dissociata ed
ha carica negativa.
• Aspartato e glutammato sono efficaci chelanti di ioni metallici
divalenti come Ca2+ e Zn2+.
• Il gruppo carbossilico sulla catena laterale si comporta da acido
organico, e dunque può subire reazioni tipiche del gruppo –COOH,
come ad esempio esterificazione con alcoli.
Acido aspartico
Acido glutammico
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7
Catene laterali (2): residui basici
• La catena laterale contiene un gruppo basico.
• A pH fisiologico, la catena laterale è completamente protonata
ed ha carica positiva.
• Il gruppo guanidinico (arginina) è il più basico tra le catene
laterali (la forma protonata è stabilizzata per risonanza).
• Il gruppo amminico primario della lisina è un buon nucleofilo.
Nella cellula può dare reazioni con aldeidi e chetoni per
formare basi di Schiff.
Lisina
Arginina
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8
Catene laterali (3): residui contenenti ammidi
• La catena laterale contiene un gruppo ammidico.
• A pH fisiologico, la catena laterale non è dissociata, è
generalmente poco reattiva e rappresenta un gruppo polare che
può essere coinvolto in legami a idrogeno.
• Il gruppo ammidico è instabile ad elevati valori i pH.
Glutammina
Asparagina
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Catene laterali (4): cisteina
• La catena laterale contiene un ottimo nucleofilo (SH).
• La catena laterale è facilmente ossidata, dando origine a ponti
disolfuro (-S-S-) che rappresentano uno delle forze principali
coinvolte nel mantenimento della struttura tridimensionale da parte
delle proteine.
• A pH superiore a 8.5, la forma prevalente è quella con la catena
laterale ionizzata (vedi valori di pKR). Il tiolato (-S-) è un nucleofilo
ancora più forte, e può essere coinvolto in varie reazioni di
sostituzione nucleofila.
Cisteina
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Catene laterali (5): metionina
• La catena laterale contiene un tioetere.
• Residuo apolare, generalmente poco reattivo. Può essere
ossidato a solfossido, e sucessivamente a solfone. Questa
degradazione ossidativa avviene anche nelle metionine presenti
nelle proteine.
• Può essere metilata dallo ioduro di metile.
Metionina
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Catene laterali (6): triptofano
• Catena laterale indolica.
• L’indolo è il principale responsabile del picco di
assorbimento UV a 280 nm, osservabile nelle proteine. La
misura dell’assorbanza a 280 nm può essere un modo semplice
per stimare la quantità di proteina presente in una soluzione.
Triptofano
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12
Legame peptidico (1)
I gruppi -COOH e -NH2 di due diversi α-ammino-acidi possono reagire e
attraverso l’eliminazione di una molecola di acqua formando il legame
peptidico responsabile della struttura primaria delle proteine
O
OH
C
H2N
|
C
|
R
H
N
H
H
COOH
|
C H
|
R
HOOC
O
H2N
H2O +
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C
C
R
N
H
C
R
H
H
13
Legame peptidico (2)
• E’ un legame molto forte perché stabilizzato per risonanza
O
C
C
.. C
N
H
—
O
C
C
+ C
N
H
C, O e N sono sullo stesso piano
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14
Sequenziamento di peptidi e proteine:
metodo di Edman
Reagente di Edman
Gli amminoacidi vengono idrolizzati all’N-terminale ad uno ad uno, ed
inviati singolarmente ad uno strumento (HPLC) che ne determina
l’identita’ calcolandone la polarita’.
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16
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Metodo Kjeldahl
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LIPIDI
• Sono composti organici che hanno la caratteristica di
essere insolubili nei solventi polari ma solubili in quelli
apolari.
• Gliceridi
• Cere
• Fosfolipidi
• Steroli
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20
GLICERIDI
CH2OH
|
• Sono esteri del glicerolo con acidi grassi.
CHOH
|
ACIDI GRASSI
Glicerolo CH2OH
• Gli acidi grassi sono acidi carbossilici a lunga catena carboniosa
e, riguardo la catena idrocarburica, possono essere sia saturi
che insaturi.
Saturi
Insaturi
• Acido laurico (12)
• Acido miristico (14)
• Acido palmitico (16)
• Acido stearico (18)
• Acido arachidico (20)
Acido
oleico (p.f. = 13°C)
CH3(CH2)7CH = CH(CH2)7COOH
Acido
linoleico (p.f. = - 5°C)
CH3(CH2)4CH = CHCH2CH = CH(CH2)7COOH
Acido
linolenico (p.f. = -11°C)
CH3CH2CH = CHCH2CH = CHCH2CH = CH(CH2)7COOH
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FOSFOLIPIDI
• Presentano la caratteristica di essere molecole anfipatiche, che
presentano cioè nella stessa molecola una testa polare costituita dal
gruppo fosfodiestere e una coda apolare costituita dalle lunghe catene
idrocarburiche.
CH3(CH2)nOCOCH2
|
Testa polare
CH3(CH2)nOCOCH
OH
|
|
CH2 – O–P–>O COO –
Coda apolare
|
|
O–CH2–C–NH3+
|
H
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22
• FOSFOGLICERIDI (1)
• Si ottengono attraverso l’esterificazione del glicero-fosfato
con due molecole di acidi grassi, formando così gli acidi
fosfatidici.
CH2OH
|
CHOH
|
CH2OH
Glicerolo
HOOC—R
+
HOOC—R’
HOPO3H2
Acidi
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CH2OCOR
|
3 H2O
CHOCOR’ +
|
CH2OPO3H2
Un acido α-fosfatidico
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• FOSFOGLICERIDI (2)- LECITINE
• In seguito ad esterificazione del residuo di acido fosforico
dell’acido fosfatidico con la colina si ottengono le lecitine.
CH2OCOR
|
R’OCOCH OH
|
|
CH2O–P–>O
|
O–H
CH3
| + Cl–
HO–CH2–CH2–N–CH3
|
CH3
Un acido α-fosfatidico
Cloruro di colina
CH2OCOR
|
R’OCOCH OH
|
|
CH2O–P–>O
CH3
|
| + Cl–
O–CH2–CH2–N–CH3
|
Una lecitina
CH3 24
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• FOSFOGLICERIDI (3)- CEFALINE
• Se l’acido fosforico dell’acido fosfatidico viene esterificato
con l’etanolammina o la serina si ottengono le cefaline.
CH2OCOR
|
R’OCOCH OH
|
|
CH2O–P–>O
|
O–H
COO –
|
HO–CH2–C–NH3+
|
H
Un acido α-fosfatidico
Serina
CH2OCOR
|
R’OCOCH OH
|
|
CH2O–P–>O COO –
|
|
O–CH2–C–NH3+
|
Una cefalina H
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