Proteine ed Enzimi PDF

STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE  PROTEINE STRUTTURA FUNZIONE intelaiatura citoscheletrica catalisi enzimatica strutture cellulari...

STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE  PROTEINE STRUTTURA FUNZIONE intelaiatura citoscheletrica catalisi enzimatica strutture cellulari riconoscimento impalcatura di sostegno extracellulare trasporto deposito movimento difesa LE MOLECOLE PROTEICHE CHE SVOLGONO QUESTE FUNZIONI HANNO STRUTTURA MOLTO SIMILE.  La struttura delle proteine ne determina la funzione Le proteine sono singole catene, non ramificate di monomeri amino acidici Ci sono 20 differenti amino acidi La sequenza degli amino acidi di una proteina ne determina la sua struttura tridimensionale (conformazione) A sua volta, la struttura di una proteina ne determina la funzione Tutti gli amino acidi hanno la stessa struttura generale ma ciascuno differisce per il gruppo R I legami peptidici uniscono gli amino acidi in catene lineari  Quattro livelli di struttura determinano la forma di una proteina Primaria: la sequenza lineare degli amino acidi Secondaria: l’organizzazione di parti di una catena polipeptidica (esempio: l’ elica o il foglietto ) Terziaria: la struttura tridimensionale completa di una catena polipeptidica Quaternaria: l’associazione di due o più polipeptidi in una struttura complessa multi-subunità Becker, Kleinsmith, Jardin, Bertoni, Il mondo della Figura 3.6 cellula © 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A  Struttura secondaria Si riferisce alla conformazione locale della catena polipeptidica. E’ determinata da interazioni di tipo legame a idrogeno fra l’ossigeno di un gruppo carbonilico del legame peptidico e l’idrogeno del gruppo ammidico di un altro legame peptidico. Esistono due tipi di strutture secondarie: l’ -elica ed il foglietto .  Strutture secondarie: l’ elica eil foglietto beta -elica ponte-H ogni 3,6 aminoacidi Il legame H si instaura tra l’H dell’azoto amidico e l’O del gruppo carbonilico residui esterni alla spirale -foglietto legami idrogeno fra aminoacidi di catene Diverse,foglietto piegato Becker, Kleinsmith, Jardin, Bertoni, Il mondo della Figura 3.8 cellula © 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A Becker, Kleinsmith, Jardin, Bertoni, Il mondo della Figura 3.9 cellula © 2009 Pearson Paravia Bruno Mondadori S.p.A  Una proteina tende a ripiegarsi in una configurazione compatta Cosa determina la forma di una proteina?  Struttura terziaria La struttura terziaria è la conformazione tridimensionale, avvolta, di una proteina. La struttura primaria di una catena polipeptidica determina la sua struttura terziaria. Quando una proteina si avvolge su se stessa, gli AA che si trovano in regioni lontane della sequenza polipeptidica possono ugualmente interagire tra loro.  La Struttura Terziaria La struttura terziaria è la È indispensabile per la sua conformazione tridimensionale attività biologica assunta da una proteina. ‫ال غنى عنه لنشاطه البيولوجي‬. È stabilizzata da legami non covalenti come ponti idrogeno, interazioni idrofobiche tra amminoacidi non polari e legami ionici.  La Struttura Terziaria Ma anche da legami covalenti, sotto forma di ponti disolfuro fra due cisteine. Le interazioni che si instaurano a livello tridimensionale coinvolgono amminoacidi non necessariamente vicini nella struttura primaria. ossidazione Struttura terziaria (i domini)  Struttura quaternaria delle proteine Molte proteine NON sono un’unica catena polipeptidica Sono combinazione di “oggetti” Aggregati di proteine (globulari o fibrose) Ci possono essere parecchie unità identiche Molte proteine inglobano un gruppo non proteico che viene utilizzato per compiere una funzione specifica e viene detto PROSTETICO  Struttura quaternaria Molte proteine sono costituite da una sola catena polipeptidica (proteine monomeriche). Alcune proteine sono costituite da 2 o più catene polipeptidiche (subunità) strutturalmente identiche o diverse (proteine multimeriche). L’associazione di queste subunità costituisce la struttura quaternaria. Le subunità sono tenute insieme da interazioni non covalenti. Struttura quaternaria: associazione di più catene polipeptidiche  Alcune proteine contengono gruppi chimici diversi dagli amminoacidi Molti enzimi contengono solo amminoacidi e nessun altro gruppo chimico PROTEINE SEMPLICI. Altre proteine contengono, oltre agli amminoacidi, gruppi chimici funzionali permanentemente associati PROTEINE CONIUGATE. La parte non amminoacidica viene definita GRUPPO PROSTETICO.  Conformazione, modificazione e degradazione delle proteine Una catena polipeptidica appena sintetizzata deve conformarsi e spesso subire modificazioni chimiche per generare la proteina finale Tutti i polipeptidi con la stessa sequenza amminoacidica assumono, in condizioni standard, la stessa conformazione (lo stato nativo), che è la più stabile conformazione che la molecola può assumere. L’ informazione per il “folding” della proteina è contenuta nella sequenza Proteine denaturare al calore, con acidi, o chimici perdono la struttura terziaria e secondaria e la funzione biologica. Il processo è reversibile Le chaperonine assistono le proteine nella fase di folding, prevenendo il legame con ligandi inappropriati.  Proteine conformate in modo aberrante sono implicate nello sviluppo di patologie Una placca amiloide nella malattia di Alzheimer è un agglomerato di filamenti proteici  PROTEINE CONIUGATE GLICOPROTEINE: enzimi, anticorpi, molecole di riconoscimento e recettori, supporti extracellulari. Tutte le proteine localizzate sulla superficie cellulare e negli spazi intercellulari sono GLICOPROTEINE. I gruppi carboidratici, a causa dei molti siti in grado di formare legami idrogeno, ne aumentano la stabilità conformazionale; conferiscono resistenza all'attacco enzimatico; forniscono gruppi specifici, riconoscibili dai ligandi. LIPOPROTEINE: moltissime nelle membrane cellulari, in special modo nella membrana plasmatica, dove il gruppo lipidico funge da ancora per la proteina. METALLOPROTEINE: spesso la loro presenza è necessaria per l'attività degli enzimi.  Funzioni proteiche La funzione proteica generalmente richiede cambiamenti conformazionali Le proteine possono essere destinate a legare un range di molecole (ligandi) – Il legame è caratterizzato da due proprietà: affinità e specificità Gli anticorpi posseggono precise specificità di legame Gli enzimi sono catalizzatori molto efficienti e specifici – il sito attivo di un enzima si lega ad un substrato e catalizza una reazione Gli enzimi Gli enzimi sono proteine che accelerano le reazioni cellulari. Ogni reazione è catalizzata da uno specifico enzima, che lega il substrato nel proprio sito attivo.  Gli enzimi:catalizzatori biologici La velocità di una reazione chimica è indipendente dal DG ma è determinata dall’ampiezza della barriera dell’energia di attivazione. I catalizzatori aumentano la velocità di reazione, abbassando questa barriera.  Nel sito attivo, i substrati possono essere orientati correttamente o modificati chimicamente. Ne risulta che il substrato raggiunge rapidamente il proprio stato di transizione e quindi la reazione procede. La cinetica di una reazione enzimatica è descritta dalla Vmax e dalla Km  Meccanismi che regolano la funzione proteica Transizioni allosteriche – Rilascio di subunità catalitiche, stato attivo  stato inattivo – legame cooperativo del ligando fosforilazione  defosforilazione Attivazione proteolitica Compartimentalizzazione  Regolazione Allosterica La regolazione allosterica è la regolazione di un enzima o di una proteina mediata da una molecola detta effettore, che svolge tale funzione legandosi presso il sito allosterico. In molte molecole proteiche, cambiamenti strutturali possono determinare profondi cambiamenti nella funzione o nell’attività. Il cambio conformazionale può avvenire in risposta ad interazioni con altre molecole quali: Substrato, analoghi del substrato, prodotti finali di vie metaboliche Modulatori allosterici Legame covalente di gruppi Subunità regolative o proteine accessorie Enzimi proteolitici Regolazione Allosterica Rilascio allosterico di subunità catalitiche Fosforilazione  defosforilazione Attivazione per taglio proteolitico e compartimentalizzazione Proprietà e funzioni delle proteine La forma e le proprietà chimiche delle proteine determinano la loro funzione. L’alterazione della struttura tridimensionale di una proteina è detta denaturazione ed è spesso accompagnata dalla perdita della sua normale funzionalità biologica.