LIPIDILIPIDI

��Hanno la caratteristica di essere Hanno la caratteristica di essere solubili in solventi apolari e solubili in solventi apolari e contengono, per grammo, una contengono, per grammo, una quantità di energia notevolmente quantità di energia notevolmente superiore rispetto alle altre molecole superiore rispetto alle altre molecole di importanza biologicadi importanza biologica

Lipidi semplici: esteri di acidi grassi a Lipidi semplici: esteri di acidi grassi a

lunga catenalunga catena

GLICERIDI: esteri di acidi grassi + una molecola di glicerolo

- sono insolubili in acqua

- costituiscono un importante materiale di riserva

-hanno una conducibilità termica scarsa

CERE: esteri di acidi grassi+ alcool a lunga catena

Sono molecole nettamente apolari (idrofobiche) perciò

ottimi isolanti

Lipidi semplicimonogliceridi, digliceridi, trigliceridi

OH

H-C-O-C-C-C-C-C- Legame estere

R R

Legame estere

gruppo estereo

Lipidi sempliciCere: esteri di acidi grassi a lunga catena+alcool

CC--CC--CC--CCnn--COCOOOHH + + HHOO--CC--CC--CC--CC

-- HH22OO

H

H alcoolacido grasso

O

RR

C-C-C-Cn-C-O-C-C-C-C

acido grasso alcool

-Sono molecole ANFIPATICHE

-Esteri o ammidi di acidi grassi a lunga catena,

combinati con composti di natura diversa (acido

fosforico, ammine, amminoacidi, mosaccaridi,

oligosaccaridi)

LIPIDI COMPLESSI

Fosfogliceridi

Amminoalcool

a lunga catena

Legame

ammidicoLegame

estere

aminoalcol

Sfingolipidi

Non contengono carboidrati

Glicosfingolipidi

gruppo(i) glucidici + sfingolipidi

Lipide neutro

Lipide carico negativamente (acido sialico)

Cerebrosidi e Gangliosidi sono glicosfingolipidi

FOSFOGLICERIDIFOSFOGLICERIDIDerivati dell’acido fosfatidico in cui i due gruppi alcoolici del glicerolo sono esterificati con 2

ac. grassi (saturo+ insaturo) mentre il terzo -OH è esterificato da una molecola di acido

fosforico.

SFINGOLIPIDISFINGOLIPIDILa molecola di base è un ammino-alcool, la

sfingosina, che grazie ad un gruppo amminico e ad un

gruppo alcoolico primario forma molecole complesse

come SFINGOLIPIDI e GLICOSFINGOLIPIDI

COME SI ORGANIZZANO COME SI ORGANIZZANO

I FOSFOLIPIDI NELLA I FOSFOLIPIDI NELLA

MEMBRANA PLASMATICA?MEMBRANA PLASMATICA?

FosfoglicerideFosfatidil-etanolammina

Fluidità della membrana

-Lunghezza delle catene degli acidi grasso

-Presenza di doppi legami

-Presenza del colesterolo

Acido grasso insaturo(legami semplici e doppi)

Acido grasso saturo(legami semplici)

Acidi grassi saturi impacchettati

> n. interazioni idrofobiche

Acidi grassi insaturi impacchettati

< n interazioni idrofobiche

Effetti della temperatura sul doppio strato lipidico

< temperatura

> temperatura

OH

Come il colesterolo influenza la fluidità

delle membrane?

I LIPIDI SI MUOVONO….

MOVIMENTO DEI LIPIDI

FLIP-FLOP

DIFFUSIONE LATERALE

terpeniterpeni

unità isoprene

Le membrane sono fluide e permettono il

movimento delle proteine

PROTEINEPROTEINE

Funzione: - enzimatica

- strutturale (citoscheletro)

- trasporto (emoglobina)

- deposito (ovalbumina)

- ormoni (FSH)

- fattori di crescita (EGF)

- Anticorpi

- fattori di trascrizione (ER)

Trasportoa-canale idrofilo selettivob-proteina di trasporto che usa ATP

Attività enzimaticaEnzimi di membrana associati a formare un complesso coinvolto in una via metabolica

Trasduzione del segnaleProteina di membrana riconosce ligando extra-cellulare. Il legame induce una cascata di eventi all’interno della cellula

Adesione intercellulareProteine di membrana di cellule adiacenti possono unirsi per formare giunzioni

Riconoscimento fra cellule

Adesione al citoscheletroe alla matrice

Composizione: L-a-amminoacidi [20 aa + selenocisteina (UGA) e

pirrolisisna (UAG)]

NH2 C COOH

R

Hgruppo carbossilicogruppo amminico

catena laterale

idrogeno

Le proteine sono polimeri di aa

La catena

laterale

differenzia

i singoli aa

Steroisomeridegli aaIsomeri ottici:

l’atomo di

carbonio α è

asimmetrico,

sono possibili

due

stereoisomeri

(enantiomeri)

che sono

immagini

speculari (D e L in

dipendenza della

posizione

dell’NH3)

ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE

DELLE PROTEINE

Gli aa sono acidi e basi deboli

NH3+ Cαααα COO -

H

R

aa POLARI carichi negativamente o positivamente

-proteine semplici (soli aa)

-proteine coniugate (porzione aa + porzione lipidica o

carboidratica

APOPROTEINA GRUPPO PROSTETICO

L’aggiunta del gruppo PROSTETICO all’APOPROTEINA

mediante legame covalente fa parte delle modifiche POST-

TRADUZIONALI delle proteine (lipo- e glico-proteine)

Struttura chimica

LEGAME PEPTIDICO

Delocalizzazione degli elettroni

Orbitale delocalizzato

Il legame peptidico è planare e rigido: il legame C-N

non può ruotare

Rotazione possibile

Lunghezza di

legame intermedia

La maggiore elettronegatività

dell’O si trasmette all’N e quindi

all’H

La catena risulta polarizzata

Struttura primaria

Semplice sequenza aa

Conformazione delle proteine: struttura

tridimensionale dettata dalle interazioni tra

le catene laterali

conformazione

Legami deboli e disolfuro stabilizzano la struttura terziaria

Legami idrogeno stabilizzano la struttura secondaria

αααα elica

ββββ foglietto

Rappresentazione αααα elica (cilindro) e ββββ foglietto (freccia)

Scomposizione della struttura terziaria in più livelli di organizzazione

1) struttura primaria

2) struttura secondaria

3) struttura terziaria

AVVOLGIMENTO DESTRORSO

3,6 residui

CααααC

NH

O

C N

H

O

C N

HO

Legami a idrogeno di un’αααα elica si instaurano all’interno di

una singola catena polipeptidica e sono paralleli all’asse

Catene

polipeptidiche

adiacenti

interagiscono

via legami

idrogeno

Struttura β foglietto

Legami idrogeno

parallele antiparallele

NH2NH2 COOH

COOHLegami

idrogeno

Orientamento parallelo e antiparalleloOrientamento parallelo e antiparallelo

-Parallele: stessa polarità, stessa direzione

-Antiparallele: stessa polarità, direzioni opposte

Orientamento parallelo e antiparalleloOrientamento parallelo e antiparallelo

Ogni legame peptidico

forma due legami H

Struttura più stabile dato

il miglior orientamento

degli atomi impegnati

nella formazione dei

legami idrogeno

Alcune proteine hanno una struttura quaternaria

EMOGLOBINA: 2 αααα e 2ββββ

Forze che stabilizzano la struttura quaternaria

Catene leggere e pesanti interagiscono

soprattutto attraverso ponti disolfuro

Denaturazione e RinaturazioneAgenti denaturanti fisici (calore

radiazioni ionizzanti) o chimici (pH,

guanidina, urea) inducono la perdita

della funzione biologica ma non

intaccano i legami peptidici

Avviene solo in certe condizioni (la

conformazione dipende dalla

struttura primaria!!!)

Se il folding è corretto la proteina

riacquista la sua attività biologica

Un corretto ripiegamento/folding detta una corretta conformazione e attività biologica

Proteina solubile

La CONFORMAZIONE è alla base

dell’ ATTIVITA’ BIOLOGICA di una

proteina

Conformazioni di proteine che interagiscono

con il doppio strato fosfolipifdico

Porzione polare:

aa polari che

espongono i loro R

Porzione apolare:

aa apolari che

espongono i loro R

gli aa apolari espongono i loro R verso le code apolari

degli acidi grassi

Formazione di un canale apolare

monopasso

multipasso

Possibili disposizioni del C-Term e dell’N-Term delle

proteine di membrana

Singolo, doppio, triplo dominio transmembrana

l’eme è una molecola organica, contenente un atomo di Fe2+ capace di legare l’O2 reversibilmente

Corretto folding delle catene αααα e ββββ dettano

una corretta conformazione dell’emoglobina

e quindi la sua attività biologica

le tasche idrofobiche

mantengono l’atomo

di Fe nello stato

ferroso Fe2+,

evitandone

l’ossidazione in

ferrico Fe3+

FoldingFolding/conformazione/dominio di legame di /conformazione/dominio di legame di

un un recettorerecettore per uno specifico per uno specifico ligandoligando

Recettore-ligando: es. d’interazione

-proteina-proteina (FSHR-FSH)

-proteina-lipide (ER-Estradiolo)

Specificità di

legame: le

due forme si

riconoscono

Affinità di legame: legami

deboli stabilizzano il

riconoscimento

L’attività di una proteina può essere

regolata mediante variazione di

conformazione

-Regolazione allosterica

-Regolazione mediante modificazione covalente

Regolazione allosterica:

effettore allosterico di tipo attivatorio o inibitorio

Attivazione Inibizione

Il legame effettore/enzima-è dettato da interazioni deboli

-è facilmente reversibile

Il legame effettore/enzima e quindi attivazione o inibizione

dell’enzima dipende dalla concentrazione dell’effettore

Regolazione dell’attività di una proteina

per modificazione covalente

proteina inattiva

proteina inattiva proteina attiva

La modificazione può attivare o inibire

proteina attiva

La proteina viene fosforilata a livello della catena laterale di alcuni amminoacidi

amminoacidi fosforilabili

La fosforilazione è alla base del funzionamento

della pompa SODIO-POTASSIO

K+ K+

<[Na+]>[K+]

>[Na+]<[K+]

>[Na+) <[K+]

<[Na+) >[K+]

Pompa Na+/K+

La variazione di conformazione

non è dettata solo dall’effettore

o da modificazioni covalenti

variazione conformazionale del trasportatore di membrana dipendente da ligando

legame

rilascio

cambio conformazione

GLUT1 nei globuli rossi

Il cAMP lega la PKA e la attiva: rilascio delle

subunità catalitiche ad attività chinasica

Varietà di proteine e funzioni

Piccole proteine globulari con capacità di aggregarsi

(le subunità si aggregano in strutture)

Conformazione dell’actina G

bilobata

con un

sito di

legame

per

ATP/ADP

testa

appuntita

coda

sfrangiata

/ADP

Microfilamenti o filamenti di actina

Monomero di actina G con attività ATPasica

coda

testa

Filamento di actina singolo polarizzato

estremità

appuntita

Polimerizzazione

testa-coda

α α α α actina

β β β β actina

γ γ γ γ actina

Differenti isoforme di actina

ATP

ATP

ADP

ATP

ADP

ADP

ADP

estremità

sfrangiata

ATP

ATP

I monomeri di actina G polimerizzano formando

due catene filamentose che si intrecciano

le catene filamentose intrecciate nell’insieme prendono il nome

di microfilamento o microfilamento di actina F o actina F

depolimerizzazione

(+) (-)

- La concentrazione di actinaG/ATP è maggiore ad una delle due

estremità

-il monomero ActinaG/ATP tende a polimerizzare (polimerizza

più facilmente del monomero ActinaG/ADP)

-Avvenuta la polimerizzazione l’ATP viene lentamente idrolizzato

-il monomero ActinaG/ADP tende a depolimerizzare (si dissocia

facilmente)

ATP

ADP

ATP ATP ATPATP

ATP ATP ATP ATP ATPADP

ADP

ADP

ADP ADP

ADP

ATP

ADP

polimerizzazione

ATP

ATP

ADPMicrofilamento polarizzato Testa-Coda

Microfilamento di actina F formato da monomeri di

actina G

Organizzazione dei microfilamenti di actina in

reticoli e fasci

Organizzazione in fasci

13 protofilamenti

Cilindro cavo in

allungamento

per aggiunta di

nuovi dimeri

La tubulina, piccola proteina globulare, si

organizza in dimeri, αβαβαβαβ, e forma strutture

cilindriche cave: i microtubuli

centrosoma

Centri di nucleazione

Un microtubulo è formato da 13 Un microtubulo è formato da 13 protofilamentiprotofilamenti di di tubulinatubulina αα e e ββ

(struttura a trave(struttura a trave --B)B)

protofilamento

Citoscheletro: forma e sostegno, adesione, migrazione

Microtubuli identificati mediante Microtubuli identificati mediante fluorescenzafluorescenza

Le funzioni del Le funzioni del citoscheletrocitoscheletro

Supportare gli organuli nella posizione utile alla loro funzione

Proteine motrici

Il neurotrasmettitore viene sintetizzato e vescicolato a

livello del corpo cellulare e quindi trasportato lungo

l’assone fino alla sinapsi da proteine motrici

Proteine enzimatiche: fungono da catalizzatoriProteine enzimatiche: fungono da catalizzatori

substratoenzima

Proteine enzimaticheProteine enzimatiche

prodotti di

reazione

affinità substrato

e riconoscimentolegame

modifica

substrato

Andamento della velocità di una reazione

enzimatica, in funzione della concentrazione del

substrato

L’enzima è completamente

saturato dal substrato

Rappresentazione schematica dei fenomeni alla base

della cinetica di saturazione degli enzimi

>concentrazione substrato

> n. siti attivi occupati dal

substrato

La velocità di reazione è limitata dalla saturazione dell’enzima

(all’aumentare del substrato, la velocità di reazione non può

aumentare ulteriormente)