LA VITA, LA CHIMICA E L’ACQUA - bgbunict.it MEDICINA 2015/02... · Unità di base dei carboidrati...
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LA VITA, LA CHIMICALA VITA, LA CHIMICA
E L’ACQUAE L’ACQUA
PER INIZIARE PER INIZIARE …QUALCHE…QUALCHE CENNO CENNO DIDI CHIMICACHIMICA
••LA MATERIA E’ FATTA LA MATERIA E’ FATTA DIDI COMBINAZIONI COMBINAZIONI DIDI ELEMENTIELEMENTI..
••GLI ELEMENTI SONO COMPOSTI DA SINGOLI GLI ELEMENTI SONO COMPOSTI DA SINGOLI ATOMIATOMI,, LE PIU’ PICCOLELE PIU’ PICCOLEUNITA’ CHE MANTENGONO LE PROPRIETA’ CHIMICHE E FISICHE UNITA’ CHE MANTENGONO LE PROPRIETA’ CHIMICHE E FISICHE DIDI UN UN ELEMENTO.ELEMENTO.
••ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE MOLECOLEMOLECOLE..
GRAFITEGRAFITE CARBONIOCARBONIO MOLECOLA ATPMOLECOLA ATP
IN NATURA SI TROVANO IN NATURA SI TROVANO 92 ELEMENTI92 ELEMENTI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRIPER NUMERO PER NUMERO DIDI “p” E “p” E DIDI “e“e--” NEI SUOI ATOMI ” NEI SUOI ATOMI
GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO DA UNA PICCOLA SELEZIONE DA UNA PICCOLA SELEZIONE DIDI QUESTI ELEMENTIQUESTI ELEMENTI
C; H; O; N > 96% DEL PESO DEGLI ORGANISMI VIVENTIC; H; O; N > 96% DEL PESO DEGLI ORGANISMI VIVENTI
Ca; P; K; S; Ca; P; K; S; NaNa; Cl; Mg ca. 4%; Cl; Mg ca. 4%
ALTRI ELEMENTI IN TRACCE (Co; Mn; Mb; Al; ALTRI ELEMENTI IN TRACCE (Co; Mn; Mb; Al; ZnZn; I; ; I; etc…etc…))
IN UN ATOMO SI DISTINGUE UN NUCLEO CARICO POSITIVAMENTE ATTORNO AL QUALE RUOTANO PARTICELLE CARICHE NEGATIVAMENTE: GLI ELETTRONI (e-) (-)
IL NUCLEO DI UN ATOMO, IN PARTICOLARE, CONTIENE SIA PROTONI (p) (+) CHE NEUTRONI (n) (0).
UN ATOMO ELETTRICAMENTE NEUTRO HA UN UGUAL NUMERO DI “e-” E DI “p” NUMERO ATOMICO = N° DI “p” DEL NUCLEO
GLI “e-” DETERMINANO IL COMPORTAMENTO CHIMICO DI UN ATOMO E TUTTI GLI ATOMI DI UN DATO ELEMENTO HANNO LO STESSO NUMERO ATOMICO
ISOTOPI = ATOMI CON IDENTICO NUMERO DI “p” MA DIVERSO NUM. DI “n” (IMPORTANZA BIOLOGICAIMPORTANZA BIOLOGICA)
MASSA DI UN p O DI UN n = 1,66 * 10-24 g.
NUMERO DI MASSA= NUM TOTALE DI PROTONI E NEUTRONI PRESENTINEL NUCLEO
L’ATOMO
ATOMO ATOMO DIDI BOHRBOHR
NUCLEONUCLEO
ORBITALIORBITALI
ELETTRONIELETTRONI
I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE” LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE”
ORBITALI ORBITALI
IL LIVELLO ENERGETICO PIU’IL LIVELLO ENERGETICO PIU’
BASSO BASSO DIDI UN ATOMO, OVVEROUN ATOMO, OVVERO
QUELLO PIU’ VICINO AL NUCLEO,QUELLO PIU’ VICINO AL NUCLEO,
PUO’ ESSERE OCCUPATO DA UNPUO’ ESSERE OCCUPATO DA UN
MASSIMO MASSIMO DIDI DUE eDUE e-- ALL’INTERNOALL’INTERNO
DIDI UN SINGOLO ORBITALE.UN SINGOLO ORBITALE.
GLI eGLI e-- PRESENTIPRESENTI
NEL LIVELLONEL LIVELLO
ENERGETICO PIU’ENERGETICO PIU’
ESTERNO ESTERNO DIDI UNUN
ATOMO SONO GLIATOMO SONO GLI
ee-- DIDI VALENZAVALENZA
I LEGAMI CHIMICI TRA GLI ATOMII LEGAMI CHIMICI TRA GLI ATOMI
NEI TESSUTI VIVENTI SOLO GLI ELETTRONI DI UN ATOMO SUBISCONO
RIARRANGIAMENTI (MODIFICAZIONI).
GLI e- SONO IN CONTINUO MOVIMENTO INTORNO AL NUCLEO, SECONDO
BEN PRECISI STATI DISCRETI DETTI “ORBITALI” O “GUSCI ELETTRONICI”.
CIASCUN GUSCIO PUO’ CONTENERE SOLO UN NUMERO PRESTABILITO DI
e-: 1° GUSCIO 2 e-; 2° E 3° GUSCIO 8 e- CIASCUNO; 4° E 5° GUSCIO 18 e-
CIASCUNO… (ATOMI CON PIU’ DI 4 GUSCI SONO MOLTO RARI NELLE
MOLECOLE BIOLOGICHE).
I GUSCI PIU’ INTERNI AVRANNO I LORO e- MAGGIORMENTE ATTRATTI
DAI p, AL CONTRARIO GLI e- DEI GUSCI PIU’ ESTERNI SARANNO “MENO
VINCOLATI”. I PRIMI e- SONO PIU’ “STABILI” DEI SECONDI.
QUANDO UN ATOMO HA IL GUSCIO PIU’ ESTERNO INTERAMENTE
RIEMPITO DI e- E’ PARTICOLARMENTE STABILE E, QUINDI,
CHIMICAMENTE NON REATTIVO (Es: He; Ne; Ar; etc…).
GLI ATOMI CHE, INVECE, HANNO L’ORBITALE PIU’ ESTERNO NON
COMPLETAMENTE RIEMPITO, SONO IN GRADO DI “DONARE”;
“RICEVERE” O “CONDIVIDERE” e- FRA LORO PER FORMARE MOLECOLE O
IONI
4 TIPI PRINCIPALI DI LEGAMI CHIMICI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHE:
1) LEGAME IONICO;
2) LEGAME COVALENTE;
3) LEGAME IDROGENO (H);
4) FORZE DI van der Waals
LEGAME IONICOLEGAME IONICO
1)1) LEGAMI FORTI (5LEGAMI FORTI (5--10 Kcal/mol);10 Kcal/mol);
2)2) FORZA ATTRATTIVA SUFORZA ATTRATTIVA SUDISTANZE > RISPETTODISTANZE > RISPETTOA QUALSIASI ALTROA QUALSIASI ALTROLEGAME CHIMICO;LEGAME CHIMICO;
3)3) FORZA ATTRATTIVA FORZA ATTRATTIVA ESTESA A TUTTE LE ESTESA A TUTTE LE DI=DI=REZIONI;REZIONI;
4)4) FORZA VARIA A SECONDAFORZA VARIA A SECONDADELLA PRESENZA DELLA PRESENZA DIDI ALTREALTRESOSTANZE CARICHE.SOSTANZE CARICHE.
LEGAME COVALENTELEGAME COVALENTE1)1) LEGAMI MOLTO LEGAMI MOLTO
FORTI (50FORTI (50--110 Kcal/mol);110 Kcal/mol);
2)2) FORZA ATTRATTIVA FORZA ATTRATTIVA ESTESA AD ANGOLAZIONIESTESA AD ANGOLAZIONIE DIREZIONI DISCRETE.E DIREZIONI DISCRETE.CIO’ CONFERISCE BENCIO’ CONFERISCE BENPRECISE FORME 3D ALLEPRECISE FORME 3D ALLEMOLECOLE (ES: CHMOLECOLE (ES: CH44; PROTEINE).; PROTEINE).
LEGAME COVALENTE POLARELEGAME COVALENTE POLARE
ELETTRONEGATIVITAELETTRONEGATIVITA’:’:
Misura dell’attrazione di un atomoMisura dell’attrazione di un atomo
nei confronti degli enei confronti degli e-- che condivideche condivide
con un altro atomo in un legamecon un altro atomo in un legame
chimico.chimico.
Più un atomo è elettronegativo, piùPiù un atomo è elettronegativo, più
l’atomo attrae con forza gli el’atomo attrae con forza gli e-- condicondi
visi.visi.
LEGAMI COVALENTI POLARILEGAMI COVALENTI POLARI
LEGAMI COVALENTI APOLARILEGAMI COVALENTI APOLARI
LEGAME IDROGENOLEGAME IDROGENO
1)1) LEGAME DEBOLE (3LEGAME DEBOLE (3--7 Kcal/mol)7 Kcal/mol)
2)2) SI FORMA QUANDO UN ATOMO SI FORMA QUANDO UN ATOMO DIDI H H
SI METTE “A PONTE” TRA DUE ATOMI SI METTE “A PONTE” TRA DUE ATOMI
AD ELETTRONEGATIVITA’ MAGGIORE AD ELETTRONEGATIVITA’ MAGGIORE
RISPETTO AD ESSO (RISPETTO AD ESSO (EsEs: LEGAMI H : LEGAMI H
INTRAMOLECOLARIINTRAMOLECOLARI
ALL’INTERNO ALL’INTERNO DIDI UN UN
POLIPEPTIDE). POLIPEPTIDE).
NOTANOTA: A T>45: A T>45°°C I LEGAMI H SI C I LEGAMI H SI
ROMPONO! (ROMPONO! (IMPORTANZAIMPORTANZA
BIOLOGICABIOLOGICA))
FORZE FORZE DIDI vanvan derder WaalsWaals
1)1) LEGAME MOLTO DEBOLE (1 Kcal/mol);LEGAME MOLTO DEBOLE (1 Kcal/mol);
2)2) UN NUMERO MOLTO ELEVATO UN NUMERO MOLTO ELEVATO DIDI LEGAMI LEGAMI DIDI vdWvdW PERMETTE UDI PERMETTE UDI
RAGGIUNGERE UNA FORZA NOTEVOLE (RAGGIUNGERE UNA FORZA NOTEVOLE (IMPORTANZA BIOLOGICA!IMPORTANZA BIOLOGICA!))
LE MACROMOLECOLE CELLULARI: LE MACROMOLECOLE CELLULARI: L’IMPORTANZA DELL’ACQUAL’IMPORTANZA DELL’ACQUA
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
PROTEINS
RNA
DNA
SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA
IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.
PROPRIETA’ DELL’ACQUAPROPRIETA’ DELL’ACQUA
IL GHIACCIO E’ MENO DENSO IL GHIACCIO E’ MENO DENSO
DELL’ACQUA!DELL’ACQUA!
ASSOCIAZIONI POLARI ED APOLARIASSOCIAZIONI POLARI ED APOLARI
L’ACQUA E’ UN IMPORTANTE SOLVENTEL’ACQUA E’ UN IMPORTANTE SOLVENTE
PUNTO PUNTO DIDI EBOLLIZIONE ELEVATO EDEBOLLIZIONE ELEVATO EDEFFETTI TERMOSTABILIZZANTIEFFETTI TERMOSTABILIZZANTI
COESIONE E TENSIONE SUPERFICIALECOESIONE E TENSIONE SUPERFICIALE
L’ACQUA SI IONIZZAL’ACQUA SI IONIZZA
H2O H+ + OH-
pH = pH = --LOG [LOG [H+]]
I GRUPPI FUNZIONALI NELLE MOLECOLE I GRUPPI FUNZIONALI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHEBIOLOGICHE
1)1) IDROSSILICI;IDROSSILICI;
2)2) CARBONILICI (ALDEIDICI O CHETONICI);CARBONILICI (ALDEIDICI O CHETONICI);
3)3) CARBOSSILICI;CARBOSSILICI;
4)4) AMMINICI;AMMINICI;
5)5) FOSFATO;FOSFATO;
6)6) SULFIDRILICI.SULFIDRILICI.
LE PRINCIPALI LE PRINCIPALI
BIOBIO--MACROMACRO--MOLECOLEMOLECOLE
DELLE CELLULEDELLE CELLULE
HH22O O –– COCO22 -- NHNH33 –– CHCH44
Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,
MonosaccaridiMonosaccaridi
Proteine, Proteine, Acidi nucleici,Acidi nucleici, Lipidi, Lipidi, PolisaccaridiPolisaccaridi
LE MACROMOLECOLE CELLULARILE MACROMOLECOLE CELLULARI
0%2%4%6%8%
10%12%14%16%
PROTEINS
RNA
DNA
SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA
IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.
Aggregati MacromolecolariAggregati Macromolecolari
Ribosomi Ribosomi –– Sistemi Sistemi multienzimaticimultienzimatici –– Membrane cellulariMembrane cellulari
CARBOIDRATICARBOIDRATI
I CARBOIDRATII CARBOIDRATII carboidrati sono polipoli--idrossialdeidiidrossialdeidi o o polipoli--idrossichetoniidrossichetoni o derivati di questio derivati di questi.
Unità di base dei carboidrati sono i monosaccaridimonosaccaridi.
Formula bruta : (CH(CH22O)O)nn
Dove n è compreso tra 3 e 7
Glucosio = C6H12O6
Si tratta in genere della componente principale dei nostri cibi e rientrano nella
struttura di molecole fondamentali di interesse biologico (e.g.: cellulosa, amido,
ac. Nucleici, etc…). Pur rappresentando (come polisaccaridi) solo circa il 2% del
peso secco totale di una cellula, essi rappresentano le sostanze più abbondanti
sulla Terra (e.g: cellulosa).
PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:
1)1) SONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLISONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLI
ORGANISMI;ORGANISMI;
2)2) HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);
3)3) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONOPARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONO
LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA COSTI=COSTI=
TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);
4)4) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)
CHE ASSICURANO CHE ASSICURANO L’EREDITARIETàL’EREDITARIETà DEI CARATTERI;DEI CARATTERI;
5)5) HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.
MONOSACCARIDIMONOSACCARIDI
SI TRATTA DEI
CARBOIDRATI PIU’
SEMPLICI, FACILMENTE
SOLUBILI IN ACQUA.
VENGONO CLASSIFICATI IN
BASE A:
i) PRESENZA DI GRUPPO
ALDEIDICO (ALDOSI) O
CHETONICO (CHETOSI);
ii) N° DI ATOMI DI C CHE
COSTITUISCONO LO
SCHELETRO CARBONIOSO
LA NUMERAZIONE IN GENERE
VIENE ASSEGNATA AGLI ATOMI
DI C IN MODO TALE CHE I C
ALDEIDICI O CHETONICI ABBIANO
IL NUMERO PIU’ BASSO!
Gruppo alcolico primario
Gruppo alcolico secondario
IMPORTANZA BIOLOGICA IMPORTANZA BIOLOGICA –– ESEMPIO: ESEMPIO: AMIDOAMIDO (POLIMERO(POLIMERO
DELL’DELL’aa--GLCGLC, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI), FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI)
CELLULOSACELLULOSA (POLIMERO DEL (POLIMERO DEL bb--GLCGLC, INDIGERIBILE, INDIGERIBILE
DAGLI ANIMALI)DAGLI ANIMALI)
ENANTIOMERIAENANTIOMERIA
IL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPOIL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPO
ALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SIALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SI
CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!
C C glucosidicoglucosidico
CICLIZZAZIONECICLIZZAZIONE
LEGAME GLICOSIDICOLEGAME GLICOSIDICO
Gruppo glicosidicoGruppo glicosidico
Gruppo alcolicoGruppo alcolico
Glucosio + Glucosio MaltosioMaltosio
Glucosio + Galattosio LattosioLattosio
Glucosio + Fruttosio SaccarosioSaccarosio
DISACCARIDI PIU’ COMUNIDISACCARIDI PIU’ COMUNI
LEGAME a1,4 GLICOSIDICOLEGAME a1,4 GLICOSIDICO
I MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSOI MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSO
PRESENTI SOTTO FORMA PRESENTI SOTTO FORMA DIDI ESTERI*ESTERI* FOSFORICIFOSFORICI
••**EstereEstere = gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo= gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo
•• acido (organico od inorganico) ed un residuo alcolicoacido (organico od inorganico) ed un residuo alcolico
FORMAZIONE FORMAZIONE DIDI LEGAMI NLEGAMI N--GLICOSIDICI: I NUCLEOSIDIGLICOSIDICI: I NUCLEOSIDI
Glicogeno (Animali)Glicogeno (Animali)
Amido (Vegetali)Amido (Vegetali)
Polisaccaridi di RiservaPolisaccaridi di Riserva Polisaccaridi StrutturaliPolisaccaridi Strutturali
Cellulosa (Vegetali)Cellulosa (Vegetali)
AcAc. Ialuronico (Animali). Ialuronico (Animali)
POLISACCARIDI PIU’ COMUNIPOLISACCARIDI PIU’ COMUNI
NOTANOTA: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetiche: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetichein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenerein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenereun numero elevato di singole un numero elevato di singole subunitàsubunità monosaccaridichemonosaccaridiche per diminuireper diminuire
al massimo la pressione osmotica.al massimo la pressione osmotica.
AMILOSIOAMILOSIO
GLICOGENOGLICOGENO
CELLULOSACELLULOSA
CHITINACHITINA
RISERVARISERVA
STRUTTURASTRUTTURA
Heparan-sulphate glycosaminoglycans (HSGAGs; green lines) exist at the cell surface and also in theextracellular matrix (ECM), where they are bound to proteins (red lines) to form proteoglycans. Owingto the highly hydrophilic nature of the HSGAG chains, proteoglycans have a Christmas-tree-likeextended conformation. The biosynthesis of HSGAGs leads to regions of aggregate chemicalcharacter within the polysaccharide chain. The green squares indicate highly sulphated regions of thepolysaccharide chain, whereas the green circles indicate regions of undersulphation. Zooming infurther, all HSGAGs consist of a disaccharide unit of uronic acid (either iduronic acid or glucuronicacid) that is attached to a glucosamine. Each disaccharide unit can be differentially sulphated at the 2-O position of the uronic acid and/or the 6-O, 3-O positions of the glucosamine (designated in the figurewith a red X). In addition, the N-position of the glucosamine can be either sulphated, acetylated orunsubstituted (designated with a red Y). All potential sites of modification are shown in red. Thediversity of chemical sequences that is contained within the polysaccharide chain enables HSGAGs tobind to and modulate the activity of various growth factors (orange circles), chemokines and enzymesat the cell surface and in the extracellular matrix (ECM)
Roles of Roles of heparanheparan--sulphatesulphate
glycosaminoglycansglycosaminoglycansin cancerin cancer
Nature Reviews Cancer 2, 521-528 (July
2002)
I GLICIDI POSSONO COMBINARSII GLICIDI POSSONO COMBINARSI
INSIEME CON MOLECOLE ORGANICHEINSIEME CON MOLECOLE ORGANICHE
DIDI NATURA LIPIDICA (NATURA LIPIDICA (GLICOLIPIDIGLICOLIPIDI))
O PROTEICA (O PROTEICA (GLICOPROTEINEGLICOPROTEINE).).
UN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASOUN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASO
E’ DATO DALLE E’ DATO DALLE GONADOTROPINE (FSH, LHGONADOTROPINE (FSH, LH
ED ED hCGhCG), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE
STIMOLANTE VERSO LE GONADISTIMOLANTE VERSO LE GONADI
LIPIDILIPIDI
I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA GRANDE GRANDE VARIETàVARIETà
DIDI GRUPPI FUNZIONALIGRUPPI FUNZIONALI, DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO , DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO
ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA
DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA
DEFINIZIONE DEFINIZIONE
OPERATIVAOPERATIVA E E CIRCOSCRITTACIRCOSCRITTA
CLASSE CLASSE DIDI MOLECOLE IDROFOBE, MOLECOLE IDROFOBE, INSOLUBILI IN ACQUAINSOLUBILI IN ACQUA, ,
CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA VARIABILITA’ STRUTTURALEVARIABILITA’ STRUTTURALE
E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.
ALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MAALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MA
IN GENERALE IN GENERALE NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI MACRO=MACRO=
MOLECOLEMOLECOLE. TIPICAMENTE . TIPICAMENTE SI DISSOLVONO IN SOLVENTISI DISSOLVONO IN SOLVENTI
ORGANICIORGANICI QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.
SVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERESVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERE
RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:
1)1) ARCHITETTONICHEARCHITETTONICHE (IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)(IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)
2)2) ENERGETICHEENERGETICHE (COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)(COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)
3)3) PROTETTIVEPROTETTIVE (STRATI IMPERMEABILIZZANTI)(STRATI IMPERMEABILIZZANTI)
4)4) METABOLICHEMETABOLICHE (ORMONI)(ORMONI)
Costituiti principalmente o esclusivamente da Costituiti principalmente o esclusivamente da gruppi non polarigruppi non polari
1.1.Lipidi SempliciLipidi Semplici ((GliceridiGliceridi e e CereCere. In generale sono . In generale sono esteri di ac. grassi a lunga catena);esteri di ac. grassi a lunga catena);
2.2.Lipidi ComplessiLipidi Complessi ((FosfolipidiFosfolipidi e e SfingolipidiSfingolipidi. In . In gneralegnerale sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga catena, combinati con composti di natura diversa catena, combinati con composti di natura diversa (ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono(ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono-- ed ed oligooligo--saccaridi)saccaridi)
3.3.SteroidiSteroidi (composti contenenti la struttura del (composti contenenti la struttura del ciclopentanoperidrofenantreneciclopentanoperidrofenantrene e loro derivati)e loro derivati)
4.4.TerpeniTerpeni (costituiti dalla condensazione di diverse (costituiti dalla condensazione di diverse unità di unità di isopreneisoprene))
ACIDI GRASSIACIDI GRASSI
GLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTOGLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTODIDI FUSIONE Più ELEVATO FUSIONE Più ELEVATO DIDI QUELLI QUELLI
INSATURIINSATURI
Acidi grassi saturi ed insaturiAcidi grassi saturi ed insaturi
Carnitinala carnitna facilita l'ingresso degli acidi grassi a LUNGA catena all'interno dei mitocondri dove vengono ossidati per produrre energia (dal punto di vista biochimico la carnitina svolge le proprie funzioni partecipando ad un complesso meccanismo chiamato carnitina acil-CoA transferasi).
Beta ossidazione e biosintesi degli acidi grassiL'albumina plasmatica, la proteina più abbondante nel plasma, è deputata al trasporto in circolo degli acidi grassi liberi.
1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi 1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi
TrigliceridiTrigliceridi
Beta ossidazione e biosintesi degli acidi grassiI trigliceridi vengono idrolizzati nell'intestino grazie all'intervento della lipasi pancreatica.
Una volta idrolizzati a glicerolo ed acidi grassi liberi, possono essere assorbiti dalle cellule dell'epitelio intestinale, le quali riconvertono il glicerolo e gli acidi grassi in trigliceridi.
I trigliceridi vengono poi liberati nel circolo linfatico, associati a particolari particelle lipoproteiche chiamate chilomicroni.
Grazie all'intervento catalitico delle lipoproteine lipasi i trigliceridi depositati dai chilomicroni vengono nuovamente idrolizzati.
Il glicerolo e gli acidi grassi liberi possono essere utilizzati come combustibile per produrre energia, depositati come riserve lipidiche nel tessuto adiposo ed essere utilizzati come precursori per la sintesi di fosfolipidi, triacilgliceroli ed altre classi di composti.
Di solito i Di solito i grassigrassi animalianimali sono sono solidisolidi poiché nei poiché nei
trigliceridi che li costituiscono predominano trigliceridi che li costituiscono predominano
acidi grassi a lunga catena e saturiacidi grassi a lunga catena e saturi che a che a
temperatura ambiente tendono ad impaccarsi temperatura ambiente tendono ad impaccarsi
strettamente tra loro.strettamente tra loro.
I Trigliceridi I Trigliceridi vegetalivegetali tendono a presentare tendono a presentare
acidi grassi a catena breve o insaturi;acidi grassi a catena breve o insaturi; questi questi
trigliceridi a temperatura ambiente sono trigliceridi a temperatura ambiente sono
liquidi oleosiliquidi oleosi
In base alla posizione degli atomi di idrogeno associati ai carboni impegnati nel doppio legame, un acido grasso può esistere in natura sotto due forme, una
cis e una trans.
La presenza di un doppio legame nella catena alifatica implica l'esistenza di
due conformazioni:
- cis se i due atomi di idrogeno legati ai carboni impegnati nel doppio legame
sono disposti sullo stesso piano- trans se la disposizione spaziale è
opposta.
La forma cis abbassa il punto di fusione dell'acido grasso e ne fa aumentare la
fluidità.
Acidi grassi cis e trans
In natura prevalgono nettamente gli acidi grassi cis rispetto ai trans, che si formano soprattutto in seguito a determinati trattamenti artificiali. Per esempio, durante il processo di rettifica necessario per renderli idonei all'alimentazione, gli oli di semi si arricchiscono di acidi grassi trans. Analogo discorso per la produzione di margarine, che avviene attraverso un processo di idrogenazione degli oli vegetali (si aggiungono atomi di idrogeno per saturare i carboni impegnati nel doppio legame, ottenendo così trigliceridi con acidi grassi saturi, quindi solidi, a partire da lipidi insaturi, quindi liquidi).Due acidi grassi uguali, ma che hanno un legame in conformazione cis ed uno in conformazione trans, possiedono nomi diversi. In figura è riportato un acido grasso a diciotto atomi di carbonio, con insaturazione in posizione nove e conformazione cis (acido oleico, l'acido grasso più abbondante in natura e presente soprattutto nell'olio di oliva); il suo isomero trans, presente in percentuali molto basse, assume un nome differente (acido elaidinico).
Perché gli acidi grassi trans sono pericolosi?
Tutta questa attenzione rivolta agli acidi grassi trans (trans fatty acid) è dovuta alle implicazioni salutistiche negative che il loro uso comporta. Questi acidi grassi determinano infatti un aumento del "colesterolo cattivo" (lipoproteine LDL) accompagnato ad una diminuzione della frazione "buona" (lipoproteine HDL). Un elevato consumo di acidi grassi trans, fortemente rappresentati nella margarinae nei prodotti da forno (merendine, creme spalmabili, ecc), aumenta quindi il rischio di sviluppare gravi patologie cardiovascolari (aterosclerosi, trombosi, ictus ecc).
Numero atomi di Carbonio
Composizione Denominazione comune
Denominazione IUPAC
Notazione abbreviativ
a
Punto di fusione
(°C)
Fonti in natura
4 CH3(CH2)2COOH Butirrico Butanoico C4:0 -5
6 CH3(CH2)4COOH Caprinico Esanoico C6:0 -2 Grasso del latte, olio di cocco
8 CH3(CH2)6COOH Caprilico Ottanoico C8:0 17 Grasso del latte, olio di cocco
10 CH3(CH2)8COOH Caprico Decanoico C10:0 32 Grasso del latte, olio di cocco, semi di olmo (50% degli acidi grassi)
12 CH3(CH2)10COOH Laurico Dodecanoico C12:0 44 Semi di Lauraceae, oli di cocco
14 CH3(CH2)12COOH Miristico Tetradecanoico C14:0 58
Presente in tutti gli oli e grassi vegetali ed animali, latte (8-12%), cocco (15-30%), noce
moscata 70-80%
16 CH3(CH2)14COOH Palmitico Esadecanoico C16:0 62
Presente in tutti gli oli grassi animali e vegetali,sego e strutto(25-30%). palma (30-
50%), cacao (25%)
18 CH3(CH2)16COOH Stearico Ottadecanoico C18:0 72
Presente in tutti gli oli e grassi animali e vegetali, sego(20%), strutto (10%), cacao
(35%), oli vegetali (1-5%)
20 CH3(CH2)18COOH Arachico Eicosanoico C22:0 78
Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate,solo nell'olio di arachide 1-
2%
22 CH3(CH2)20COOH Beenico Docosanoico C22:0 80
Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate,solo nell'olio di arachide 1-
2%
24 CH3(CH2)22COOH Lignocerico Tetracosanoico C24:0
Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate, solo nell'olio di arachide 1-
2%
Principali Acidi Grassi Saturi e loro distribuzione in natura
Numero atomi
di carbonio
Composizione Denominazione comune
Denominazione IUPAC Notazione abbreviata
Fonti in natura
10 CH2=CH(CH2)7COOH Caproleico cis-9-decanoico C10:1 Latte
14 CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH Miristoleico cis-9-tetradecenoico C14:1 ω5 Latte
16 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH Palmitoleico cis-6-esadecenoico C16:1 ω7 Tutti i grassi vegetali e animali
18 CH3(CH2)10CH=CH(CH2)4COOH Petroselinico cis-6-ottadecenoico C18:1 ω6 Latte
18 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH Oleico cis-9-ottadecenoico C18:1 ω9 Tutti gli oli ed grassi, olio di oliva (56-
84%), oli di semi (38-72%)
18 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH Elaidinico trans-9-ottadecenoico C18: ω9 Latte oli e grassi raffinati, margarine
18 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH Vaccenico trans-11-ottadecenoico C18:1 ω11 Latte
18 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH Vaccenico cis-11-ottadecenoico C18:1 ω11 Olio di pesce
20 CH3(CH2)9CH=CH(CH2)7COOH Gadoleico cis-9-eicosenoico C20:1 ω9 Olio di pesce
20 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOH Gondoico cis-11-eicosenoico C20:1 ω11 Olio di pesce
22 CH3(CH2)9CH=CH(CH2)9COOH Cetoleico cis-11-docosenoico C22:1 ω11 Olio di pesce
24 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)13COOH Selacoleico cia-13-tetracosenocio C24:1 ω13 Cerebrosidi
26 Ximenico cis-17-esacosenoico C26:1 ω17
26 Lumechico cis-21-esacosenoico C22:1 ω1
I principali acidi grassi monoinsaturi
Num. atomi
di C Composizione Denominazione
comuneDenominazione
IUPAC
Notazione abbreviativ
aNote/Fonti in natura
18 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH Linoleico cis,cis-9,12-
octadecadienoico C18:2Grassi essenziali, ω6 (origine vegetale) Oli vegetali, in particolare oli di semi (girasole,
mais ecc.)
18 CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOHα-
Linolenicocis,cis,cis-9,12,15-octadecatrienoico C18:3
Grassi essenziali, ω3 (origine animale) Oli vegetali, in particolare oli di semi (soia, colza
ecc)
18 C17H29COOH γ-Linolenico cis,cis,cis,6-9,12,-octadecatrienoico C18:3
ω6 (origine vegetale) Oli di pesce, olio di semi di Borago officinalis, olilo di semi di
Oenotera biennis
18 Moroticocis,cis,cis,4-
8,12,15-octadecatetraenoico
C18:4 Oli di pesce
20 C20:1 Oli vegetali, in particolare oli di semi (soia, colza ecc.)
20 cis,cis-13,16-docosadienoico C20:2 Oli di pesce olio di semi di colza
20 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH Arachidonico
cis,cis,cis,cis-5,8,12,15-
eicosatetraenoicoC20:4 ω6 (origine animale) Oli di pesce
20Eicosapentaenoic
o(EPA)
C20:5 Oli di pesce
22 Docosaesaenoico (DHA ) C22:6 Oli di pesce
25 C23H35COOH Nisinicocis,cis,cis,cis-
4,8,12,15-eicosapentenoico
C26:4 Oli di pesce
26 C26:5 ω3 (origine animale)Oli di pesce
Acidi grassi polinsaturi
FosfolipidiFosfolipidiTesta polareTesta polare
Code apolariCode apolari Il fosfatidilinositolo èun importante trasduttore
di segnali provenienti dall’ambienteextracellulare
CapostipiteCapostipitefosfogliceridifosfogliceridi
FosfolipidiFosfolipidi
I PIU’ COMUNI FOSFOLIPIDI I PIU’ COMUNI FOSFOLIPIDI DIDI MEMBRANA SONO QUELLI CONTENENTI LA COLINAMEMBRANA SONO QUELLI CONTENENTI LA COLINA
((FOSFATIDILCOLINAFOSFATIDILCOLINA), LA SERINA (), LA SERINA (FOSFATIDILSERINA FOSFATIDILSERINA ------ V. APOPTOSIV. APOPTOSI), L’ETANOLAMMINA ), L’ETANOLAMMINA
((FOSFATIDILETANOLAMMINAFOSFATIDILETANOLAMMINA) E L’INOSITOLO () E L’INOSITOLO (FOSFATIDILINOSITOLO FOSFATIDILINOSITOLO ------ V. TRASDUZIONEV. TRASDUZIONE
DEL SEGNALEDEL SEGNALE).).
SfingolipidiSfingolipidi
A differenza dei A differenza dei fosfogliceridifosfogliceridi
le molecole di acidi grassi esterificanole molecole di acidi grassi esterificano
la sfingosina (un amino alcole) e nonla sfingosina (un amino alcole) e non
il glicerolo.il glicerolo.
La molecola “capostipite” degli La molecola “capostipite” degli sfingo=sfingo=
lipidi è appunto la sfingosina e da essalipidi è appunto la sfingosina e da essa
derivano gli altri derivano gli altri sfingolipidisfingolipidi..
I CERAMIDI E LA SFINGOMIELINA SONO GLI UNICI SFINGOLIPIDI I CERAMIDI E LA SFINGOMIELINA SONO GLI UNICI SFINGOLIPIDI DIDI MEMBRANA CHE NONMEMBRANA CHE NONCONTENGONO CARBOIDRATI. CONTENGONO CARBOIDRATI.
SfingolipidiSfingolipidi
NELLA NELLA MCMC SONO CONTENUTI PRINCIPALEMENTESONO CONTENUTI PRINCIPALEMENTE
GLICOSFINGOLIPIDIGLICOSFINGOLIPIDI, COSTITUITI DALL’UNIONE , COSTITUITI DALL’UNIONE
DIDI UNO O PIU’ RESIDUI GLUCIDICI CON UNA UNO O PIU’ RESIDUI GLUCIDICI CON UNA
MOLECOLA MOLECOLA DIDI SFINGOLIPIDE.SFINGOLIPIDE.
TRA I GLICOSFONGOLIPIDI SI DISTINGUONO ITRA I GLICOSFONGOLIPIDI SI DISTINGUONO I
CEREBROSIDI, LIPIDI NEUTRI CHE PRESENTANO CEREBROSIDI, LIPIDI NEUTRI CHE PRESENTANO
GRUPPI GLUCIDICI COSTITUITI DA 1 A 20 UNITA’GRUPPI GLUCIDICI COSTITUITI DA 1 A 20 UNITA’
DIDI CARBOIDRATI ED I GANGLIOSIDI, A CARICACARBOIDRATI ED I GANGLIOSIDI, A CARICA
NEGATIVA DOVUTI ALLA PRESENZA NEGATIVA DOVUTI ALLA PRESENZA DIDI UNO OUNO O
PIU’ RESIDUI PIU’ RESIDUI DIDI AC. SIALICO.AC. SIALICO.
CEREBROSIDI E GANGLIOSIDI SONOCEREBROSIDI E GANGLIOSIDI SONO
ABBONDANTI NELLE ABBONDANTI NELLE MCMC DELLE CELLULE NERVOSE DELLE CELLULE NERVOSE
ANIMALIANIMALI
Esempi di cerebrosidicerebrosidi sono: il galattosil- (tess. nervoso), glucosil-(tess. non nervosi) e talora lattosil-ceramidi.Le patologie congenite associate ad accumulo di gangliosidigangliosidi in sede fagolisosomiale, dimostrato sperimentalmente avvenire in tale scompartimento da Strauss, sono due.
1) Malattia di Tay-Sachs: dovuta a deficit di esosoaminidasi lisosomialecomporta l'insorgenza di una idiozia neurotica infantile con evidente deficienza neurologica. L'accumulo di gangliosidi GM2 avviene in zona corticale con conseguente disorganizzazione del parenchima e in sede retinica: il soggetto presenta fovea color rosso-ciliegia con contorno chiaro, possibile cecità
2) Sindrome di Hurler: mucopolisaccaridosi primaria a cui si associa una
gangliosidosi secondaria, accumulo di GM1. Il deficit genetico colpisce
l'enzima α-L-ialuronidasi la cui assenza comporta un accumulo periferico di
mucopolisaccaridi a cui si associano epatosplenomegalia, cifoscoliosi e altri
difetti scheletrici: i soggetti presentano il fenotipo tipico di gargoilismo. Nel
Sistema Nervoso Centrale l'accumulo di mucopolisaccaridi è scarso ma
abbastanza da regolare negativamente l'enzima β-galattosidasi: l'inattività
della β-galattosidasi non permette la degradazione fagolisosomiale dei
gangliosidi GM1 che si accumulo provocando un diminuita attività
funzionale cerebrale quindi ritardo mentale.
SteroidiSteroidi
3 anelli esatomici legati ad un anello pentatomico formano lo steroide.Molecole steroidi molto importanti sono:1)1) ColesteroloColesterolo (molecola di base da cui originano gli altri steroidi. Si trova
nelle membrane cell delle cellule animali ed, in parte, vegetali);2)2) CortisoneCortisone, CortisoloCortisolo e CorticosteroneCorticosterone (ormoni prodotti dalla ghiandola surre=
nale. Regolano il trasporto di ioni e glicidi attraverso le membr cell. In medi=cina vengono usati per il loro potere antiinfiammatorio);
3)3) AcAc. Biliari . Biliari (agenti emulsionanti che permettono la digestione dei grassi in diversi animali);
4)4) EstrogeniEstrogeni, ProgestiniciProgestinici e TestosteroneTestosterone (ormoni sessuali)
Grazie alla sua peculiareGrazie alla sua peculiare
posizione all’interno delleposizione all’interno delle
membrane cellulari, il membrane cellulari, il
colesterolo permettecolesterolo permette
una una maggiore fluidità delle maggiore fluidità delle
membrane a basse temperaturemembrane a basse temperature
(quando le code apolari degli(quando le code apolari degli
ac. grassi tenderebbero adac. grassi tenderebbero ad
addossarsi strettamente tra loro)addossarsi strettamente tra loro)
e garantirebbero una e garantirebbero una non eccessiva non eccessiva
fluidità delle membrane alle altefluidità delle membrane alle alte
temperaturetemperature, grazie alla stabilità, grazie alla stabilità
che determinano con il loro legamiche determinano con il loro legami
H con il gruppo H con il gruppo estereoestereo del fosfolipide.del fosfolipide.
Nota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoNota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoColesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:Colesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:11
Le molecole di colesterolo sono trasportate dal flusso ematico come
lipoproteine a bassa densità (LDL) , si tratta di particelle plasmatiche
consistenti in migliaia di molecole di colesterolo coniugate ad una
proteina.
In contrasto con le LDL , esistono altre molecole trasportatrici di
colesterolo: le HDL che realmente tendono a ridurre la deposizione
del colesterolo nell’ambito delle placche ateroschelotriche,
trasportando il colesterolo in eccedenza nelle placche al fegato, dove
viene catabolizzato.
http://umm.edu/health/medical/reports/images/hdlhttp://umm.edu/health/medical/reports/images/hdl--andand--ldlldl
High-density lipoproteins (HDL) are composed mainly of proteins, with only small amounts of cholesterol. HDLs are often referred to as "good
cholesterol" because they help remove cholesterol from artery walls and
transport it to the liver for elimination from the body. Higher HDL levels
actually protect against coronary heart disease.
Low-density lipoproteins (LDL) are composed mainly of
cholesterol and have very little protein. They are often referred to as "bad cholesterol" because they are primarily responsible
for depositing cholesterol within arteries. High levels of LDL are associated with an increased
risk for coronary heart disease.
STRUTTURA ESTRUTTURA E
FUNZIONEFUNZIONE
DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
COSA E’ UNA PROTEINA?COSA E’ UNA PROTEINA?
IN REALTA’ NON SI PUO’ DEFINIRE UNA SINGOLA PROTEINA.
LE PROTEINE, INFATTI, RAPPRESENTANO UN CLASSE DI MOLECOLE MOLTO
ETEROGENEA, SIA DA UN PUNTO DI VISTA CHIMICO, SIA DA UN PUNTO DI
VISTA FUNZIONALE. COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA
SECCA SECCA DIDI UNA CELLULAUNA CELLULA. PER COMPRENDERE COME FUNZIONANO I GENI,
COME I MUSCOLI SI CONTRAGGONO, COME I NERVI CONDUCONO
ELETTRICITA’, COME SI SVILUPPA UN EMBRIONE O COME FUNZIONANO
I NOSTRI CORPI, DOBBIAMO RAGGIUNGERE UNA COMPRENSIONE PROFONDA
DELLE PROTEINE. L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN
DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE
O TESSUTO VIENE DEFINITO O TESSUTO VIENE DEFINITO PROTEOMAPROTEOMA..
LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE
ETEROGENEA ETEROGENEA DIDI MACROMOLECOLE ORGANICHE): MACROMOLECOLE ORGANICHE):
1. SOSTEGNO: PROTEINE STRUTTURALI, QUALI COLLAGENO, CHERATINA, ELASTINA, FIBROINA.
2. FATTORI DI TRASCRIZIONE
3. MOVIMENTO: PROTEINE CONTRATTILI, QUALI ACTINA E MIOSINA.
4. TRASPORTO: EMOGLOBINA, MIOGLOBINA, LIPOPROTEINE, ALBUMINA, PROTEINE DI MEMBRANA.
5. RECETTORI: LEGANO MOLECOLE SULLA SUP. CELL. O DENTRO LA CELL.
6. CATALISI: TUTTI GLI ENZIMI
7. ORMONI: INSULINA E GLUCAGONE SONO SOLO ALCUNI ESEMPI DI ORMONI DI NATURA PROTEICA.
8. "DIFESA": IMMUNOGLOBULINE (ANTICORPI).
9. "ATTACCO": TOSSINE BATTERICHE, VELENI DEI SERPENTI.
10.RISERVA: NORMALMENTE LE PROTEINE NON HANNO UN RUOLO DI RISERVA DI AMMINOACIDI, MA L'OVOALBUMINA E LA CASEINA SONO ESEMPI DIPROTEINE CON QUESTA FUNZIONE
Proteine costitutiveProteine costitutiveIndispensabili per la sopravvivenza
La loro concentrazione deve rimanere costante
Proteine adattativeProteine adattativeCambiamenti delle condizioni ambientali
Produrre risposte metaboliche a specifici segnali
Proteine del differenziamentoProteine del differenziamentoAssunsione ed espressione permanente di nuove
funzioni specifiche
FenotipoFenotipoSPECIFICITA’ DI ALCUNE PROTEINE, PROPRIE DI DETERMINATI FENOTIPI (ES:HB)
UNITA’ UNITA’ DIDI BASE DELLE PROTEINEBASE DELLE PROTEINE
L’UNITA’ DI BASE DELLE PROTEINE E’ L’AMINOACIDO (aa.):
CARATTERISTICHE PRINCIPALI DI UN aa.:
•E’ UNA MOLECOLA CHE PRENDE NOME DAI DUE GRUPPI CHIMICI FUNZIONALICHE LA CARATTERIZZANO: IL GRUPPO NH2 (AMINICO) ED IL GRUPPO COOH (CARBOSSILICO);
•IL C (C “ALPHA”) E’ LEGATO A QUATTRO GRUPPI CHIMICI DIVERSI CIA=SCUNO DALL’ALTRO, PER TALE MOTIVO QUESTO C E’ DETTO CHIRALE O STE=REOCENTRO (L-aa.; D-aa.);
•IL GRUPPO R E’ LA PARTE “VARIABILE” DELLA MOLECOLA ED E’ PERTANTO LA PORZIONE PIU’ CARATTERIZZANTELA (CHIMICAMENTE, STRUTTURALMENTE E FUNZIONALMENTE)
QUANTI QUANTI aaaa. IN NATURA?. IN NATURA?
IN NATURA CI SONO 20 aa. (+ Pirrolisina e Selenocisteina):
•Acidi•Basici•Neutri non polari•Neutri polari
Il tipo di aminoacidi presenti in una proteina determinerà le caratteristiche chimiche della proteina
Aminoacidi essenzialiAminoacidi essenziali
Il nostro organismo non riesce a sintetizzarli e devono essere assunti con la dieta
CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATECLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATE
Classe Natura chimica del gruppo prostetico
Glicoproteine Carboidrati
Lipoproteine Lipidi
Nucleoproteine Ac. Nucleici
Emoproteine Gruppo eme
Metalloproteine Ioni metallici
Fosfoproteine Ac. Fosforico
Flavoproteine Nucleotidi flavinici
LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:
1.1. SEMPLICISEMPLICI (SOLO aa.)
2.2. CONIUGATE CONIUGATE (aa. + gruppo prostetico di natura non aminoacidica)
LE PROTEINE
CONIUGATE PRIVE DI
GRUPPO PROSTETICO
SONO DETTE
APOPROTEINEAPOPROTEINE
RETINALE ED EME: DUE ESEMPI RETINALE ED EME: DUE ESEMPI DIDI GRUPPI PROSTETICI GRUPPI PROSTETICI
BIOTINA: UN ESEMPIO BIOTINA: UN ESEMPIO DIDI COENZIMACOENZIMA
STRUTTURA 1STRUTTURA 1°°, 2, 2°°, 3, 3°° E 4E 4°° DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
DUE aa. SI LEGANO TRA LORO ATTRAVERSO UNA “REAZIONE DI CONDENSA=ZIONE” CHE AVVIENE TRA IL GRUPPO –COOH DI UN aa. ED IL GRUPPO -NH2DEL SUCCESSIVO, IN MODO TALE CHE LA MOLECOLA CHE SI GENERA AVRA’LE DUE ESTREMITA’ DIVERSE: UN’ESTREMO CARATTERIZZATO DAL GRUPPOCHIMICO -NH2 (N-TERMINALE) E L’ESTREMO OPPOSTO CARATTERIZZATO DAL GRUPPO –COOH (C-TERMINALE)
PIU’ aa. POSSONO UNIRSI TRA LORO ATTRAVERSO TALI LEGAMI COVALENTIA FORMARE I PEPTIDI (OLIGO-PEPTIDI, SE FORMATI DA 2 A 50 CA. “RESIDUI aa.”;POLI-PEPTIDI, SE FORMATI DA PIU’ DI 50 aa.).UNA PROTEINA PUO’ ESSERE COSTITUITA DA UN SOLO POLIPEPTIDE (IN TAL CASO,PER CONVENZIONE, SI FANNO COINCIDERE I TERMINI PROT. E PEPTIDE SE QUEST’ULTIMO E’ COSTITUITO DA UN NUM. DI aa. RILEVANTE –IN GENERE DA 60 IN SU-, ALTRIMENTI SI USA SEMPLICEMENTE IL TERMINE PEPTIDE) – PRO=TEINA “MONOMERICA”- , OPPURE DA PIU’ POLIPEPTIDI LEGATI TRA LORO ATTRA=VERSO LEGAMI NON COVALENTI –PROTEINA “MULTIMERICA”-.IN MEDIA LE DIMENSIONI DI UNA PROTEINA VARIANO DA 50 A CA. 2000 aa.
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)
LA SEQUENZA DI PIU’ aa., IN TAL MODO LEGATI A FORMARE UN SINGOLO
PEPTIDE, PER CONVENZIONE, VIENE DETTA STRUTTURA PRIMARIA DELLE
PROTEINE: QUESTA STRUTTURA E’ CARATTERIZZATA, DUNQUE, DALLA PRE=
SENZA DI SOLI LEGAMI COVALENTI.
SI POSSONO DISTINGUERE UNA:
•PORZIONE (OSSATURA) “COSTANTE”, RAPPRESENTATA DALLA “MERA” SUC=
CESSIONE DEI LEGAMI PEPTIDICI;
•UNA PORZIONE “VARIABILE”, RAPPRESENTATA DAI GRUPPI “R” CHE SI ALTER=
NANO SOPRA E SOTTO IL PIANO COSTITUITO DALL’OSSATURA.
I LEGAMI PEPTIDICI IN SENSO STRETTO (LEGAMI N-C) SONO PIUTTOSTO
RIGIDI; VICEVERSA I LEGAMI αC – N E αC – C SONO FLESSIBILI.
LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)
NOTA:NOTA:
PER CONVENZIONE UN PEPTIDE VIENE “LETTO” DALL’ESTREMITA’
N-TERMINALE ALL’ESTREMITA’ C-TERMINALE (QUESTA CONVENZIONE
DERIVA DALLA NATURALE SINTESI DEI PEPTIDI CHE SEGUE
L’ANDAMENTO N-TERMINALE / C-TERMINALE).
La polarità NH2-COOH delle proteine corrisponde alla polarità 5’ –
3’ dell’mRNA.
LA STRUTTURA “SECONDARIA”LA STRUTTURA “SECONDARIA”DELLE PROTEINE: L’ DELLE PROTEINE: L’ αα-- ELICA ED IL FOGLIETTO ELICA ED IL FOGLIETTO ββ
SPESSO IN UN PEPTIDE SI TROVANO DUE SCHEMI REGOLARI DI RIPIEGA=MENTO:•L’ α-ELICA E•IL FOGLIETTO β.
ENTRAMBI DERIVANO DALLA FORMAZIONE DI LEGAMI H FRA I GRUPPI N-H E C=O DELL’OSSATURA POLIPEPTIDICA, SENZA COINVOLGERE LE CATENE LA=TERALI DEGLI aa.
(Es.: (Es.: aa--cheratina, principalecheratina, principalecostituente della pelle e deicostituente della pelle e deiSuoi derivati)Suoi derivati)
(Es.: fibroina, principale costituente(Es.: fibroina, principale costituenteDella seta)Della seta)
αα-- ELICAELICA
The NThe N--H of every peptide bond is hydrogenH of every peptide bond is hydrogen--bonded to the C=O of a neighboring peptide bondbonded to the C=O of a neighboring peptide bondlocated four peptide bonds away in the same chainlocated four peptide bonds away in the same chain
GIRO COMPLETOGIRO COMPLETOOGNI 3.6 OGNI 3.6 aaaa..
FOGLIETTO FOGLIETTO ββ
aa--elicaelica
HisHis
ZincZinc Finger (ZF) Finger (ZF) MotifMotifCysCys
bb--sheetsheet
Leucine Leucine ZipperZipper (LZ) (LZ) MotifMotif
LeuLeu
HelixHelix--turnturn--HelixHelix (HTH) (HTH) MotifMotif
Elica diElica diriconoscimentoriconoscimento
Elica diElica distabilizzazionestabilizzazione
STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURALISTRUTTURALI
ZnZn++++
LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICIDELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI
LA STRUTTURA 3D CHE UN PEPTIDE ASSUME NELLO SPAZIO A SEGUITO DEL SUO AVVOLGIMENTO (FOLDING) DOVUTO A LEGAMI DI TIPO NON COVALENTE
(LEGAMI H; INTERAZIONI DI Van Der Waals; INTERAZIONI IDROFOBICHE E PONTI SALINI) CHE SI INSTAURANO TRA GLI ATOMI O GRUPPI
ATOMICI DELLA STESSA MOLECOLA E’ NOTA COME STRUTTURA TERZIARIA.
ALL’INTERNO DI UNA SIFFATTA MOLECOLA, SI RITROVANO DELLE SOTTO=STRUTTURE (STRUTTURALMENTE E TALORA FUNZIONALMENTE INDIPEND.)
NOTE COME DOMINI PROTEICI.I DOMINI PROTEICI SONO DUNQUE SOTTOSTRUTTURE PRODOTTE DA
QUALUNQUE PARTE DELLA CATENA POLIPEPTIDICA IN GRADO DI RIPIEGARSI INDIPENDENTEMENTE IN UNA STRUTTURA COMPATTA STABILE.
UN DOMINIO IN GENERE CONSTA DAI 40 AI 350 aa.
CARATTESTICI SPESSO DELLE PROTEINE SONO I “MODULI”, CIOE’ DEI DOMINI PICCOLI (40-200 aa.) CHE COSTITUISCONO DELLE “SIGNATURE” NELLE PROTEINE E CHE SPESSO SI RICOMBINANO TRA LORO A FORMARE
STRUTTURE NUOVE.
DOMINI DELLA PROTEIN CHINASI
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ALLO STATO SI CONOSCONO POCO PIU’ DI1000 DIVERSI “RIPIEGAMENTI PROTEICI”.
SE NE STIMANO CA. 2000
ALTRI ESEMPI ALTRI ESEMPI DIDI DOMINI PROTEICIDOMINI PROTEICI
LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)
NOTA:NOTA:MOLTE GRANDI PROTEINE SI SONO EVOLUTE PER UNIONE DI DOMINI PREESISTENTI CHE SI SONO COMBINATI IN MODI DIFFERENTI (RIMESCOLAMENTO DEI DOMINI).
STRUTT. STRUTT. IIIIII°° DOMAINSDOMAINS DOMAIN DOMAIN -- SHUFFLINGSHUFFLING
I principali tipi di legame che si trovano
all’interno di una struttura terziaria
di una proteina:
1)1) Legami HLegami H
2)2) Legami ioniciLegami ionici
3)3) Legami covalenti (ponti disolfuro)Legami covalenti (ponti disolfuro)
Ponti disolfuroSI GENERANO TIPICAMENTE NEL RESI GENERANO TIPICAMENTE NEL RE
La posizione di ciascun aminoacido
all’interno della sequenza ne determina la
forma tridimensionale.
Quindi la forma che la proteina assume
dipende dalla sequenza di aminoacidi che
costituiscono la proteina
Ciascuna proteina si ripiega normalmente Ciascuna proteina si ripiega normalmente in un’ unica conformazione stabile che in un’ unica conformazione stabile che
in genere è quella in cui è minima in genere è quella in cui è minima l’energia libera.l’energia libera.
Tuttavia la conformazione può cambiare Tuttavia la conformazione può cambiare leggermente quando la proteina leggermente quando la proteina
interagisce con altre molecole della interagisce con altre molecole della cellula. cellula.
Questo cambiamento di forma è spesso Questo cambiamento di forma è spesso cruciale per l’attività della proteinacruciale per l’attività della proteina
LA STRUTTURA “QUATERNARIA”LA STRUTTURA “QUATERNARIA”DELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHEDELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHE
SPESSO LE PROTEINE CONSTANO DI PIU’ SUBUNITA’ PEPTIDICHE (CIASCUNA GIA’ RIPIEGATA NELLA SUA STRUTTURA 3D) CHE INTERAGISCONO TRA LORO
TRAMITE LEGAMI NON COVALENTI (LEGAMI H ED INTERAZIONI IDROFOBICHE PRINCIPALMENTE) A FORMARE UN’UNICA STRUTTURA
FUNZIONALE: LA PROTEINA AVENTE STRUTTURA QUATERNARIA.Es.:PROTEINA EMOGLOBINA
NEUROAMINIDASI: UN ALTRO ESEMPIO NEUROAMINIDASI: UN ALTRO ESEMPIO DIDI STRUTTURA PROTEICA QUATERNARIASTRUTTURA PROTEICA QUATERNARIA
The folding of a protein chain is, however, further constrained by many The folding of a protein chain is, however, further constrained by many different sets of weak different sets of weak noncoualentnoncoualent bonds that form between one part of the bonds that form between one part of the
chain and another. These involve atoms in the polypeptide backbone, as chain and another. These involve atoms in the polypeptide backbone, as well as atoms in the amino acid side chains. There are three well as atoms in the amino acid side chains. There are three tlpestlpes of weak of weak
bonds: bonds: hydrogen bondshydrogen bonds, , electrostatic attractionselectrostatic attractions, and van , and van derder waalswaalsattractionsattractions
A fourth weak force also has a central role in determining A fourth weak force also has a central role in determining the shape of a protein: the shape of a protein: hydrophobic interactionshydrophobic interactions
OSSATURA, NASTRO, FILO, SPAZIO PIENO (NOSSATURA, NASTRO, FILO, SPAZIO PIENO (N--TER IN VIOLA;TER IN VIOLA;CC--TERM IN ROSSO)TERM IN ROSSO)
L’L’αα--cheratinacheratina: un : un esempioesempio didi proteinaproteina fibrosafibrosa e e componentecomponente deidei filamentifilamenti intermediintermedi
Il collagene e l’elastinaIl collagene e l’elastina: due : due proteinaproteina fibrosefibrose delladellamatricematrice extracellulareextracellulare
It has been well known or a long time that, in complete It has been well known or a long time that, in complete contrast to collagen, another abundant protein in the contrast to collagen, another abundant protein in the
extracellular matrix, extracellular matrix, elastinelastin, is formed as a , is formed as a highlyhighlydisordereddisordered pollpeptidepollpeptide..
ZZ--GLYGLY--XX--YY--ZZ--GLYGLY--……....
(TESSUTI CONNETTIVI (TESSUTI CONNETTIVI –– RESISTENTIRESISTENTIALLA TENSIONE)ALLA TENSIONE) (PELLE, ARTERIE, POLMONI (PELLE, ARTERIE, POLMONI -- ELASTICI)ELASTICI)
RIASSUMENDO: I LIVELLI RIASSUMENDO: I LIVELLI DIDI STRUTTURA STRUTTURA DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE
What is a Protein Learn about the 3D What is a Protein Learn about the 3D shape and function of macromoleculesshape and function of macromolecules
FOLDINGFOLDING
PER POTER SVOLGERE LA PROPRIA FUNZIONE BIOLOGICA, UNA PROTEINA DEVE ESSERE STRUTTURATA NELLA COSIDDETTA
CONFORMAZIONE NATIVA.
LA CONFORMAZIONE NATIVA È QUELLA STRUTTURA 3D STABILE E FUNZIONALE, CARATTERIZZATA DA UN MINIMO
DI ENERGIA POTENZIALE E DA QUELLA PARTICOLARE CONFORMAZIONE, UNICA, CHE CONSENTE ALLA PROTEINA DI SVOLGERE ADEGUATAMENTE LA FUNZIONE A CUI È DEPUTA.
IL PROCESSO CHE DALLA BIOSINTESI DEL PEPTIDE, PORTA ALLA PROTEINA STRUTTURATA NELLA FORMA NATIVA,
BIOLOGICAMENTE ATTIVA, PRENDE IL NOME DI "FOLDING".
IL FOLDING DELLE PROTEINE E’ SPESSO ASSISTITO DA CHAPERONI MOLECOLARI
IMPORTANZA DEL FOLDING IN BIOIMPORTANZA DEL FOLDING IN BIO--MEDICINAMEDICINA
È MOLTO PROBABILE CHE PATOLOGIE QUALI L'ALZHEIMER, LA FIBROSI CISTICA E IL MORBO DELLA MUCCA PAZZA (SINDROME DI CREUTZFELDT-JAKOB NELL'UOMO) ABBIANO UNA ETIOLOGIA COMUNE IN UN DIFETTOSO FOLDING DI ALCUNE PROTEINE, CON
CONSEGUENTE AGGREGAZIONE E PRECIPITAZIONE E SUCCESSIVA MORTE CELLULARE.
La variazione di un singolo aminoacido nella catena beta dell’Hb può provocare gravi effetti
sul fenotipo dell’organismo
FAMIGLIE PROTEICHE: IL CONCETTO FAMIGLIE PROTEICHE: IL CONCETTO DIDI OMOLOGIA E ANALOGIAOMOLOGIA E ANALOGIA
FAMIGLIE PROTEICHE: IL CONCETTO FAMIGLIE PROTEICHE: IL CONCETTO DIDI ORTOLOGIA E PARALOGIAORTOLOGIA E PARALOGIA
IN GENERALE: IN GENERALE: ALMENO IL 30% ALMENO IL 30% DIDI IDENTITA’ IDENTITA’ DIDI SEQUENZA SEQUENZA aaaa. . PER POTER PARLAREPER POTER PARLARE
DIDI OMOLOGIAOMOLOGIA, SENZA , SENZA PERòPERò TRASCURARE L’OMOLOGIA PER TRASCURARE L’OMOLOGIA PER “FINGERPRINT”“FINGERPRINT”
MOLECULAR FINGERPRINTMOLECULAR FINGERPRINT
L’albero evolutivo della famiglia delle L’albero evolutivo della famiglia delle proteinprotein--chinasichinasi
Regolazione dell’attività di una proteina
Livello trascrizionale
Modificazioni chimiche di una proteina
01_23.jpg
NuclearNuclear phasephase
••ChoiseChoise and and TranscriptionTranscription ofof specificspecific genesgenes
••RNA RNA MaturationMaturation
••NucleusNucleus--CytoplasmCytoplasm transfertransfer
DIAGRAMMA DIAGRAMMA DIDI FLUSSO FLUSSO
DELL’ESPRESSIONE GENICADELL’ESPRESSIONE GENICA
CytoplasmaticCytoplasmatic phasephase
••ProteinProtein SynthesisSynthesis
••PostPost--translationaltranslational modificationsmodifications
••ProteinProtein ““travellingtravelling” ”
miRNA
REGOLAZIONE ALLOSTERICAREGOLAZIONE ALLOSTERICA
E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)
DEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHEDEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHE
SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)
LEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICO
E PROTEINA ALLOSTERICAE PROTEINA ALLOSTERICA
DEFINITA DEFINITA COSìCOSì perché LA CONFORMAZIONE DELLA MOLECOLA ALLOSTERICAperché LA CONFORMAZIONE DELLA MOLECOLA ALLOSTERICAE’ COMPLETAMENTE DIVERSA DA QUELLA DEL SUBSTRATOE’ COMPLETAMENTE DIVERSA DA QUELLA DEL SUBSTRATO
REGOLAZIONE POSITIVA CAUSATA DA ACCOPPIAMENTO CONFORMAZIONALEREGOLAZIONE POSITIVA CAUSATA DA ACCOPPIAMENTO CONFORMAZIONALE(LINKAGE) TRA DUE SITI (LINKAGE) TRA DUE SITI DIDI LEGAME DISTANTILEGAME DISTANTI
REGOLAZIONE NEGATIVA CAUSATA DA ACCOPPIAMENTO CONFORMAZIONALEREGOLAZIONE NEGATIVA CAUSATA DA ACCOPPIAMENTO CONFORMAZIONALE(LINKAGE) TRA DUE SITI (LINKAGE) TRA DUE SITI DIDI LEGAME DISTANTILEGAME DISTANTI
LE RELAZIONI MOSTRATE SONO ALLA BASE LE RELAZIONI MOSTRATE SONO ALLA BASE DIDI TUTTA LA BIOLOGIA CELLULARE.TUTTA LA BIOLOGIA CELLULARE.
PER MEZZO PER MEZZO DIDI TALI MECCANISMI LE PROTEINE ALLOSTERICHE SERVONO DATALI MECCANISMI LE PROTEINE ALLOSTERICHE SERVONO DA
INTERRUTTORI GENERALI, IN GRADO INTERRUTTORI GENERALI, IN GRADO DIDI INFLUENZA RE IL DESTINO INFLUENZA RE IL DESTINO DIDI QUALUNQUEQUALUNQUE
MOLECOLA NELLA CELLULAMOLECOLA NELLA CELLULA
REGOLAZIONE PER MODIFICAZIONIREGOLAZIONE PER MODIFICAZIONI
POSTPOST--TRADUZIONALITRADUZIONALI
Type of modification (group added) Target amino acids Comments
Phosphorylation (PO4-) Tyrosine, serine, threonine Achieved by specific kinases. May be
reversed by phosphatases
Methylation (CH3) Lysine Achieved by methylases and undone by demethylases
Hydroxylation (OH) Proline, lysine, aspartic acid Hydroxyproline and hydroxylysine are particularly common in collagens
Acetylation (CH3CO) Lysine Achieved by an acetylase and undone by deacetylase
Carboxylation (COOH) Glutamate Achieved by γ-carboxylase
N-glycosylation (complex carbohydrate)
Asparagine, usually in the sequence: Asn-X-Ser/Thr
Takes place initially in the endoplasmic reticulum; X is any amino acid other than proline
O-glycosylation (complex carbohydrate)
Serine, threonine, hydroxylysine Takes place in the Golgi apparatus; less common than N-glycosylation
GPI (glycolipid) Aspartate at C terminus Serves to anchor protein to outerlayer of plasma membrane
Myristoylation (C14 fatty acyl group) Glycine at N terminus (see text) Serves as membrane anchor
Palmitoylation (C16 fatty acyl group) Cysteine to form S-palmitoyl link. Serves as membrane anchor
Farnesylation (C15 prenyl group) Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor
Geranylgeranylation (C20 prenylgroup)
Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor
ESEMPI ESEMPI DIDI REGOLAZIONI POSTREGOLAZIONI POST--TRADUZIONALITRADUZIONALI
SolitamenteSolitamenteGli Gli aaaa. . inte=inte=ressatiressati dalladalla
modifica sono modifica sono ThrThr; ; TyrTyr e e SerSer
The The RegulationRegulation OfOf CdkCdk and and SrcSrc ProteinProtein KinasesKinases ShowsShows HowHow a a ProteinProtein can can FunctionFunction asas a Microchipa Microchip
SrcSrc tyrtyr--kinasekinase
NOTA:NOTA:
Chinasi e Fosfatasi sono spesso deglienzimi allosterici, sicchè la loroattività risulta essere regolata
da specifici effettori.Ciò evita che la loro attività
avvenga contemporaneamente all’internodella cellula!
Ras Ras proteinprotein isis a a prototypeprototypeofof GTPaseGTPase proteinprotein
http://www.piercenet.com/http://www.piercenet.com/methodmethod//overviewoverview--postpost--translationaltranslational--modificationmodification
ACIDI ACIDI
NUCLEICINUCLEICI
Esperimenti preliminari (Esperimenti preliminari (MiescherMiescher 1869;1869;Griffith 1928)Griffith 1928)
Nota: dall’autopsiadel topo morto si
osservava la presenzadi batteri S vivi!
Esperimento di Griffith, 1928Esperimento di Avery, McLeod e McCarty, 1944
Oswald Theodore AveryOswald Theodore AveryCourtesy of the Rockefeller Archive Courtesy of the Rockefeller Archive
CenterCenter
Colin MacLeod, 1940sColin MacLeod, 1940sCourtesy of the Courtesy of the
Rockefeller Archive CenterRockefeller Archive Center
MaclynMaclyn McCartyMcCartyCourtesy of the Rockefeller Courtesy of the Rockefeller
Archive CenterArchive Center
Avery, Macleod, and McCarty had accumulated all the basic experimental Avery, Macleod, and McCarty had accumulated all the basic experimental
information and presented their discovery to The Rockefeller Institute's information and presented their discovery to The Rockefeller Institute's
Board of Scientific Directors in April 1943. Their report that the Board of Scientific Directors in April 1943. Their report that the
transforming principle was DNA, "Studies on the chemical nature of the transforming principle was DNA, "Studies on the chemical nature of the
substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of
transformation by a transformation by a desoxyribonucleicdesoxyribonucleic acid fraction isolated from acid fraction isolated from
pneumococcuspneumococcus type III," was published in thetype III," was published in the Journal of Experimental Journal of Experimental
MedicineMedicine in February 1944.in February 1944.
1953: costruzione del modello 1953: costruzione del modello definitivo del DNA a doppia elicadefinitivo del DNA a doppia elica
I nucleotidiI nucleotidi
I nucleotidi non sono solo componentiI nucleotidi non sono solo componenti
essenziali degli ac. Nucleici, ma svolgonoessenziali degli ac. Nucleici, ma svolgono
numerose funzioni all’interno della cellula.numerose funzioni all’interno della cellula.
Es.: Es.: ATPATP: principale molecola energetica, : principale molecola energetica,
usata in numerose reazioni cellulari che usata in numerose reazioni cellulari che
necessitano di energia; necessitano di energia; AMPAMP ciclicociclico: : coin=coin=
volto nei meccanismi i trasduzione delvolto nei meccanismi i trasduzione del
segnale; segnale; GTPGTP: lega le proteine G, innescando: lega le proteine G, innescando
una cascata di eventi all’interno della cellulauna cascata di eventi all’interno della cellula
in risposta a stimoli esterni.in risposta a stimoli esterni.
Basi azotate
DNATimina Citosina Guanina AdeninaRNAUracile Citosina Guanina Adenina
I I PolinucleotidiPolinucleotidi Legame Legame fosfodiesterefosfodiestere
tra il gruppo ossidriletra il gruppo ossidrile
del C3’ del 1del C3’ del 1°° nucleotide nucleotide
ed il gruppo fosfato del C5’ed il gruppo fosfato del C5’
del nucleotide successivodel nucleotide successivo
NOTANOTA: La sintesi del DNA: La sintesi del DNA
E dell’RNA avviene sempreE dell’RNA avviene sempre
secondo una polarità 5’secondo una polarità 5’--3’.3’.
l’energia per la formazione l’energia per la formazione
di tali di tali biopolimeribiopolimeri è data daiè data dai
precursori nucleosidi precursori nucleosidi trifosfatotrifosfato
DiametroDiametro: 2nm: 2nm
Passo elicaPasso elica: 3,4 : 3,4 nmnm
Carica nettaCarica netta: negativa: negativa
Struttura del DNAStruttura del DNA
CanonicameteCanonicamete una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.
In particolare i legami canonici sono: In particolare i legami canonici sono: A::T e G:::CA::T e G:::C
ClassiClassi didi RNAs RNAs eucarioticieucariotici
• ribosomal RNA (rRNA)18S (small subunit)28S (large subunit)5.8S (large subunit)5S (large subunit)
• transfer RNA (tRNA)• messenger RNA (mRNA)• heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) (precursors of mRNA)• small nuclear RNA (snRNA)
U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10...• small cytoplasmic RNA (scRNA)
7SL RNA•● microRNA
DNA RNA PROTEINE
Dogma centrale