AMMINOACIDO: unità di base delle proteine. Costituito da un carbonio α centrale, un gruppo amminico, un gruppo carbossilico, un atomo di idrogeno ed un radicale libero
ENANTIOMERIA: essendo il carbonio alfa un carbonio chirale, gli amminoacidi esistono sotto forma di due enantiomeri L e R. Sono biologicamente attivi solamente gli L.
L'amminoacido è considerato uno IONE DIPOLARE : il gruppo amminico e quello carbossilico sono dei gruppi funzionali in grado di comportarsi sia da acidi che da basi . Ogni amminoacido a pH basso può protonarsi in NH3+, mentre a pH bassi può deprotonarsi in COO-. A condizioni neutre preferisce comunque la forma ionizzata dei due gruppi.
In base al tipo di radicali liberi di cui è dotato l'amminoacido si divide in:
APOLARI AROMATICI
RADICALI CARICHI
APOLARI ALIFATICI:
POLARI NON CARICHI
Svolgono interazioni idrofobiche
Caratterizzati da un atomo di ossigeno molto elettronegativo e polare per i doppietti che instaura LEGAMI A IDROGENO
Contengono gruppi in grado di ionizzarsi
CON LO ZOLFO
Sia polari che apolari formano LEGAMI COVALENTI con altri radicali con lo zolfo formando legami intercatena chiamati PONTI DISOLFURO nella struttura terziaria
Si legano tra loro per un tipo di CONDENSAZIONE chiamato LEGAME PEPTIDICO. Si legano il gruppo carbossilico e amminico e si libera acqua. Questo legame non è termodinamicamente favorito: RICHIEDE ENERGIA
Si forma una catena di amminoacidi in sequenza che definisce la STRUTTURA PRIMARIA
In base al numero di amminoacidi carichi e al tipo di carica degli stessi ogni catena peptidica ha un valore di pH in cui la carica totale della sequenza o CARICA NETTA è NEUTRA. Questo valore si chiama PUNTO ISOELETTRICO
Ad ogni sequenza è associata UNA ED UNA SOLA PROTEINA che viene sintetizzata a partire da una propria eSPECIFICA COMBINAZIONI DI GENI
A causa dei radicali che caratterizzano la sequenza e quindi al tipo di INTERAZIONI DEBOLI specifica che questa forma, all' interno della stessa sequenza sono contenute le informazione per la formazione della sua STRUTTURA SECONDARIA E TERZIARIA e quindi della sua FUNZIONE.
Ad una catena polipeptidica possono aggiungersi anche gruppi di molecole di natura non amminoacidica rendendo le proteine CONIUGATE: si chiamano GRUPPI PROSTETICI
Tenendo conto sia delle repulsioni steriche che della conformazione migliore per creare legami ad idrogeno interni alla catena la sequenza peptidica si arrotola su sé stessa creando la STRUTTURA SECONDARIA che si definisce regolare se i valori di Ψ e Φ rimangono invariati.
α-ELICA:
Si è notata la riproposizione di alcune strutture secondarie molto stabili in diverse proteine: questi li chiamiamo MOTIFS. Queste elementi ricorrenti se riescono a strutturarsi in modo indipendente e SE A LORO VIENE ASSOCIATA UNA UNA FUNZIONE RICORRENTE si definiscono DOMINI.
β-FOGLIETTO
RIPIEGAMENTI: sezioni di catena attraverso cui questa cambia direzione
ANSE: cambi di direzione disordinati e senza una struttura precisa
Riarrangiamento della sequenza a forma di elica in cui i radicali liberi sono esposti all'esterno. la stabilità è garantita da LEGAMI A IDROGENI PARALLELI ALL'ASSE DELL'ELICA che si instaurano ogni 4aa tra gli idrogeni del gruppo amminico e il doppietto dell'ossigeno del carbossile.
Elica destrorsa e angoli Ψ e Φ di -50 e -60 gradi
Riarrangiamento della sequenza in cui due parti di catena si pongono linearmente una parallelamente all'altra. I radicali sono posti ortogonalmente rispetto al piano delle due catene che sono stabilizzate dalla creazione LEGAMI A IDROGENO tra le due parti. NON SONO PIANI
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La catena di atomi di carbonio può ruotare intorno ai legami Cα-C=O e Cα-N mentre non può ruotare intorno al legame peptidico N-C=O a causa della STRUTTURA DI RISONANZA che lo caratterizza che lo rende quasi un DOPPIO LEGAME.
Si vengono a creare 2 ANGOLI DIEDRI: Φ tra il piano dei legami N-C=O / Cα-N e il piano dei legami Cα-N / Cα-C=O, INTORNO AL LEGAME Cα-N , e Ψ tra il piano dei legami N-C=O / Cα-C=O e il piano dei legami Cα-N / Cα-C=O, INTORNO AL LEGAME Cα-C=O
In base ai valori di questi legami si creano diversi STEREOISOMERI CONFORMAZIONALI non tutti possibili a causa delle REPULSIONI STERICHE instaurate tra i diversi gruppi di atomi
Nel ripiegare la stessa catena per porla parallela si creano dei ripiegamenti regolari che sfruttano H legami chiamati β-TURNS
Le parti di catena possono esse disposte parallelamente o antiparallelamente (differenza di direzione). ANTI è più stabile perché più stabili gli H legami.
Nel momento in cui la struttura secondaria si ripiega ulteriormente nello spazio a definire l'esatta posizione di tutti gli atomi si ha una STRUTTURA TERZIARIA
Diverse tipologie e forme
FIBROSE
GLOBULARI
I.D.P.
TRANSMEMBRANALI
DENATURAZIONE: essendo creata da legami intermolecolari la struttura terziaria è fragile e quindi se soggetta a stress di temperatura o pH facilmente si disfa, regredendo alla struttura primaria
FOLDING o ripiegatura proteica di una specifica sequenza
Si stabilizza tramite la creazione di INTERAZIONI IDROFOBICHE che si creano tra i radicali liberi lasciati esterni dalle strutture secondarie e tramite la creazione di PONTI DISOLFURO: legame covalente per ossidazione tra radicali contenenti zolfo
Anfisen dimostra che sono determinanti le interazioni idrofobiche, i ponti disolfuro sono solo di completamento.
Si chiama denaturazione perché è nella struttura terziaria che risiede la natura di una proteina ovvero la sua FUNZIONE
Se avviene gradualmente è un processo REVERSIBILE
Essa è soggetta a EFFETTO COOPERATIVO: ossia un effetto a catena per cui dopo la rottura di un legame debole risulta sempre più semplice rompere gli altri
Nel momento in cui più strutture terziarie si aggregano nella stessa proteina per lavorare insieme, queste ultime diventano delle subunità costituenti della STRUTTURA QUATERNARIA
La ripiegatura non avviene casualmente bensì segue un MODELLO DI NUCLEAZIONE-CONDENSAZIONE per cui la proteina inizia ad arrangiarsi casualmente formando talvolta degli INTERMEDI CORRETTI rispetto alla struttura nativa che PRESERVA
Si riscontra lo stesso effetto a catena della denaturazione ma al contrario: dopo aver creato un intermedio corretto risulta sempre più facile crearne gli altri
Difatti, l'andamento termodinamico è ad IMBUTO, ovvero gli intermedi corretti risultano via via resmpre meno energetici e quindi stabili sino a raggiungere la forma nativa che è la meno energetica
Per ciascuna precisa struttura primaria esiste un'unica corrispondente struttura terziaria corretta per la sua funzione e stabile: si chiama STRUTTURA NATIVA
COLLAGENE: questa proteina NON forma LA NORMALE α-ELICA , infatti qui si riscontrano 3 catene differenti che si spiralizzano insieme e si stabilizzano non tramite H legami intracatena ma tramite LEGAMI AD IDROGENO INTERCATENA tra i residui di Gly e di idrossiprolina
α-CHERATINA: è un dimero di due α-eliche spiralizzate insieme tramite delle interazioni idrofobiche tipiche di uno dei lati delle due catene. Collabora anche la presenza di ponti disolfuro alla stabilità del dimero
Può essere accellerato e coadiuvato da enzimi chiamati CHAPERONI
Poiché complesso può fallire e riscontrare la formazione di alcuni AGGREGATI cioè ammassi di catena mal legata che provocano anche malattie
Sono proteine che letteralmente si accartocciano su se stesse, per via della forza delle interazioni idrofobiche dei radicali esterni delle strutture secondarie che cercano di allontanarsi dall'acqua. Ritroviamo quindi un "nucleo idrofobico" all'interno e una parte più polare all' esterno. NO SPAZIO VUOTO
Sono proteine senza una struttura terziaria fissa che non riescono ad organizzarsi in un nucleo idrofobico si strutturano solo vicino aspecifiche proteine