Classificazione delle proteine in base ai livelli strutturali

PROTEINE FIBROSE

• Costituite in gran parte da un unico tipo di struttura secondaria

• Hanno catene polipeptidiche disposte in lunghi fasci o in foglietti

• Determinano la resistenza, la forma e la protezione esterna delle cellule nei vertebrati

• Insolubili in acqua: presenza di molti amminoacidi idrofobici sia all’interno che all’esterno della proteina

PROTEINE GLOBULARI

• Contengono più tipi di struttura secondaria

• Hanno catene polipeptidiche ripiegate per assumere una forma globulare o sferica

• La maggior parte degli enzimi e delle proteine regolatrici sono globulari

• Più solubili in acqua: presentano un interno idrofobo e una superficie idrofila

Le Proteine FibroseLe Proteine Fibrose• Sono di origine animali,• insolubili in acqua,• Assolvono ruoli strutturali per lo più.

Si dividono in tre categorie:

le cheratine i collageni le sete

Formano tessuti protettiviFormano tessuti connettivi

Come i bozzoli dei bachi da seta

Proteine fibrose: α-cheratina

• Componente dei capelli, lana, penne, unghie, artigli, corna, zoccoli e strati esterni della pelle

• È costituita da una struttura ad α-elica destrorsa • Due catene di α-elica si avvolgono in un superavvolgimento

sinistrorso • Ha un ruolo strutturale• È ricca di Cys che formano ponti disolfuro trasversali tra fibre

adiacenti, aumentandone la resistenza

18 % Cys

α-cheratina dei capelli

Le Proteine FibroseLe Proteine Fibrose• Cheratine e collageni

hanno strutture ad elica,

• Le sete hanno struttura foglietto beta

Gruppi apolari e ponti disolfuro tendono a conferire rigidità e insolubilità alle proteine fibrose.

Il collagene: una tripla elicaIl collagene: una tripla elica Principale componente dei tessuti Principale componente dei tessuti

connettivi (ossa, tendini, denti, cartilagini)connettivi (ossa, tendini, denti, cartilagini) Tre catene avvolte tra loro Tre catene avvolte tra loro

((tropocollagenetropocollagene): elica più estesa dell’): elica più estesa dell’αα--elicaelica

Composizione amminoacidica particolareComposizione amminoacidica particolare Un residuo ogni tre è Un residuo ogni tre è GlyGly Ricco in Ricco in prolinaprolina Amminoacidi insoliti (idrossilisina, Amminoacidi insoliti (idrossilisina,

idrossiprolina: formano ponti a idrogeno) idrossiprolina: formano ponti a idrogeno) “post-traduzionali” “post-traduzionali”

Le Proteine GlobulariLe Proteine Globulari• Sono solubili in acqua,• di forma quasi sferica,• Assolvono funzioni biologiche.

Possono essere:Possono essere:• Enzimi Enzimi • OrmoniOrmoni• Proteine di trasportoProteine di trasporto• Proteine di depositoProteine di deposito

Le Proteine GlobulariLe Proteine Globulari• Contengono Contengono

amminoacidi con amminoacidi con catene polari e carichi,catene polari e carichi,

• Sono strutture Sono strutture elicoidali.elicoidali.

Mioglobina, proteina globulare che trasporta l’ossigeno nei muscoli. Le interazioni sono dovute a

ponti disolfuro, alla polarità o meno dei gruppi R, e alla capacità di formare legame ad idrogeno.

La Struttura TerziariaLa Struttura Terziaria• La struttura terziaria è la

conformazione tridimensionale assunta da una proteina.

• È stabilizzata da legami non covalenti come ponti idrogeno, interazioni idrofobiche tra amminoacidi non polari e legami ionici.

È indispensabile per la sua attività biologica.

La Struttura TerziariaLa 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.

La Struttura TerziariaLa Struttura Terziaria• Quando le interazioni vengono

meno, in presenza di elevate temperature, di pH non ottimale o di detergenti, la struttura tridimensionale viene persa, così la proteina va incontro a denaturazione, perdendo la sua attività biologica.

la denaturazione a volte è un processo reversibile, e, allontanando l'agente denaturante, la proteina riprende spontaneamente la sua conformazione tridimensionale (che è dettata dalla struttura primaria).

La Struttura QuaternariaLa Struttura Quaternaria• Ogni proteina tende ad

assumere una sola struttura terziaria e proteine differenti assumono conformazioni differenti. Talvolta le proteine possono assumere anche una struttura quaternaria.

È composta da aggregati di un certo numero di subunità Emoglobina di un adulto

La Struttura QuaternariaLa Struttura Quaternaria

• L’aggregazione serve ad L’aggregazione serve ad evitare alle parti apolari evitare alle parti apolari della superficie proteica della superficie proteica l’esposizione l’esposizione all’ambiente acquoso all’ambiente acquoso della cellula.della cellula.

DIGESTIONE DELLE PROTEINE

PROTEINA

MACROPEPTIDI

PEPTIDI

AMMINOACIDI

Vena porta

Acido cloridrico +Pepsina

Pepridasi pancreatiche

Enzimi parete intestinale

FEGATO

CREATINACREATINA

EFFETTI POSITIVI (50%) SU FORZA E POTENZA MUSCOLARI IN SINGOLI GESTI RIPETUTI OPPURE IN SCATTI INTERCALATI AD ATTIVITA’ AEROBICA.

EFFETTO ANABOLIZZANTE

RITENZIONE IDRICA E EFFETTO OSMOTICO

EFFETTI SULLA FATICA (relativo risparmio glicolisi anaerobia e modulazione ammoniemia)

CREATINACREATINA

EFFETTI COLLATERALI

Sicuramente aumento di massa corporea per ritenzione idrica

In acuto: effetto osmotico intraintestinale, diarrea, disidratazione , crampi

A lungo termine: insufficienza renale? Diminuzione della sintesi del trasportatore di membrana?

Sintesi della Sintesi della creatinacreatina

e sua e sua degradazione degradazione in in creatininacreatinina

Fosfocreatina Fosfocreatina →→ creatina creatina Enzima: creatin chinasi (muscolo e cervello)Enzima: creatin chinasi (muscolo e cervello) Scopo: conservazione dell’energia biologica:Scopo: conservazione dell’energia biologica:

Eccesso di ATP: energia conservata come fosfocreatinaEccesso di ATP: energia conservata come fosfocreatina Mancanza di ATP: fosfocreatina è fonte di energiaMancanza di ATP: fosfocreatina è fonte di energia

EnzimiEnzimi Gli enzimi consentono alle reazioni di Gli enzimi consentono alle reazioni di

procedere a velocità compatibili con la vitaprocedere a velocità compatibili con la vita sono catalizzatori di natura proteicasono catalizzatori di natura proteica influenzano la velocità, ma influenzano la velocità, ma nonnon l’equilibrio l’equilibrio non si consumano: si trovano immutati alla fine non si consumano: si trovano immutati alla fine

della reazionedella reazione presenti in piccole quantità (importanza della presenti in piccole quantità (importanza della

concentrazione)concentrazione) formano complessi reversibili con il substratoformano complessi reversibili con il substrato sono sono specifici (ad esempio digestione)specifici (ad esempio digestione)

Gli enzimi sono catalizzatori di natura Gli enzimi sono catalizzatori di natura proteica: accelerano le reazioni biologiche proteica: accelerano le reazioni biologiche

di diversi ordini di grandezzadi diversi ordini di grandezza

Aumenti di velocità prodotti da enzimi

G

Coordinata di reazione

∆Greazione

∆G

S

P

ES

∆Gc∆G

E = enzima

S = substrato

P = prodotti

Modello “Lock and Key”: l’enzima si combina chimicamente col substrato

• Il sito attivo è costituito dal “negativo” del substrato– Si formano legami “esatti”

fra enzima e substrato– Esiste una regione

dell’enzima detta sito di legame e una detta sito catalitico

• Riconoscimento spesso tridimensionale– Esempio: glicerol kinasi

(lega solo il glicerolo in forma alfa)

il legame avviene in una specifica regione dell’enzima chiamato sito attivo

il potere catalitico dell’enzima è legato alla formazione del complesso enzima substrato ES

se la concentrazione dell’enzima è costante la velocità della reazione aumenta proporzionalmente all’aumento della concentrazione del substrato fino a un valore costante vmax

sito attivo occupa solo una piccola parte del volume dell’enzima

sito attivo è tridimensionale

legami sito attivo-substrato:legami secondari

CARATTERISTICHE GENERALI

Il legame enzima-substrato avviene tramite l’interazione delle cariche del substrato con

alcuni aminoacidi del sito attivo

• Alterazioni della struttura primaria di un enzima possono mutarne l’attività causando malattie genetiche

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Il legame enzima-substrato induce un cambiamento conformazionale nell’enzima

Esempio: esochinasi senza e con glucosio