LINK SITO WEB: LINK SITO WEB:

WWW.BGBUNICT.ITWWW.BGBUNICT.IT

HH22O O –– COCO22 -- NHNH33 –– CHCH44

Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,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

12%

14%

16%

PROTEINS

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.

0%

2%

4%

6%

8%

10%

RNA

DNA

SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA

Aggregati MacromolecolariAggregati Macromolecolari

Ribosomi Ribosomi –– Sistemi Sistemi multienzimaticimultienzimatici –– Membrane cellulariMembrane cellulari

CARBOIDRATICARBOIDRATICARBOIDRATICARBOIDRATI

I CARBOIDRATII CARBOIDRATI

I 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 7Dove 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 PERMETTONO3)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 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

Gruppo alcolico primario

Gruppo alcolico secondario

ALDEIDICI O CHETONICI ABBIANO

IL NUMERO PIU’ BASSO!

ENANTIOMERIAENANTIOMERIA

IMPORTANZA BIOLOGICA IMPORTANZA BIOLOGICA –– ESEMPIO: AMIDO (POLIMEROESEMPIO: AMIDO (POLIMERO

DELL’DELL’αααααααα--GLCGLC, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI

CELLULOSA (POLIMERO DEL CELLULOSA (POLIMERO DEL ββββββββ--GLCGLC, INDIGERIBILE, INDIGERIBILE

DAGLI ANIMALI)DAGLI ANIMALI)

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!

CICLIZZAZIONECICLIZZAZIONE

C C glucosidicoglucosidico

LEGAME GLICOSIDICOLEGAME GLICOSIDICO

Gruppo glicosidicoGruppo glicosidico

Gruppo alcolicoGruppo alcolico

Glucosio + Glucosio MaltosioMaltosio

Glucosio + Galattosio LattosioLattosio

DISACCARIDI PIU’ COMUNIDISACCARIDI PIU’ COMUNI

Glucosio + Galattosio LattosioLattosio

Glucosio + Fruttosio SaccarosioSaccarosio

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

POLISACCARIDI PIU’ COMUNIPOLISACCARIDI PIU’ COMUNI

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)

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

RISERVARISERVA

CELLULOSACELLULOSA

CHITINACHITINA

STRUTTURASTRUTTURA

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

LIPIDILIPIDILIPIDILIPIDI

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 MAALCUNI 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 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

1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi 1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi

TrigliceridiTrigliceridi

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

FosfolipidiFosfolipidi

Testa polareTesta polare

Code apolariCode apolari Il fosfatidilinositolo èun importante trasduttore

di segnali provenienti dall’ambienteextracellulare

CapostipiteCapostipitefosfogliceridifosfogliceridi

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..

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)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)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 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.

STRUTTURA ESTRUTTURA E

FUNZIONEFUNZIONEFUNZIONEFUNZIONE

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, 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 adattative

FenotipoFenotipoSPECIFICITA’ DI ALCUNE PROTEINE, PROPRIE DI DETERMINATI FENOTIPI (ES:HB)

Proteine adattativeProteine adattativeCambiamenti delle condizioni ambientali

Produrre risposte metaboliche a specifici segnali

Proteine del differenziamentoProteine del differenziamento

Assunsione ed espressione permanente di nuove funzioni specifiche

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

ClasseNatura chimica del gruppo

prostetico

Glicoproteine Carboidrati

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 DIGlicoproteine Carboidrati

Lipoproteine Lipidi

Nucleoproteine Ac. Nucleici

Emoproteine Gruppo eme

Metalloproteine Ioni metallici

Fosfoproteine Ac. Fosforico

Flavoproteine Nucleotidi flavinici

CONIUGATE PRIVE DI

GRUPPO PROSTETICO

SONO DETTE

APOPROTEINEAPOPROTEINE

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”-.

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: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.TERALI DEGLI aa.

αα--ELICAELICA

SI FORMA QUANDO UNA SIGOLA CATENA POLIPEPTIDICA SI AVVOLGE SU SE STESSA PER FORMARE UN CILINDRO RIGIDO: IN PARTICOLARE SI INSTAURAUN LEGAME H FRA UN LEGAME PEPTIDICO E IL QUARTO SUCCESSIVO; SI

GENERA COSI’ UN’ELICA REGOLARE DI PASSO UGUALE A 3,6 aa (CIOE’ 5,4Å) .

TIPICAMENTE, BREVI REGIONI AD α-ELICA SONO ABBONDANTI IN PROTEINEPOSTE NELLE MEMBRANE CELLULARI (ES.: PROTEINE DI TRASPORTO E RE=CETTORI); IN ALTRE PROTEINE α-ELICHE SI AVVOLGONO L’UNA INTORNOALL’ALTRA PER FORMARE STRUTTURE STABILI NOTE COME “COILED-COIL”.

(ES.: α-CHERATINA O MIOSINA).(ES.: α-CHERATINA O MIOSINA).

α-ELICACOILED-COIL

FOGLIETTO FOGLIETTO ββ (O (O ββ--SHEET)SHEET)

SI FORMANO PER LEGAMI H TRA GRUPPI PEPTIDICI ADIACENTI APPARTE=NENTI AD UNA STESSA CATENA O A CATENE POLIPETIDICHE DIFFERENTI CHE POSSONO DECORRERE PARALLELE OD ANTI-PARALLELE (PARALLELE SE HANNO LO STESSO ORIENTAMENTO N-TERMINALE / C-TERMINALE; ANTIPARALLELE SE UNA DECORRE N-TERMINALE / C-TERMINALE IN DIREZIONE NORD-SUD O EST-OVEST E L’ALTRA N-TERMINALE / C-TERMINALIN DIREZIONE SUD-NORD O OVEST-EST).

I FOGLIETTI BETA COSTITUISCONO IL “CORE” DI MOLTE STRUTTURE PROTEICHESTRUTTURE PROTEICHE

FOGLIETTO β (O β-SHEET)

LA PROTEINA CHE COSTITUISCE IL FILO DI SETA E’ ESCLUSIVAMENTECOSTITUITA DA FOGLIETTI β!

αααααααα--elicaelica

ZincZinc Finger (ZF) Finger (ZF) MotifMotifCysCys

Leucine Leucine ZipperZipper (LZ) (LZ) MotifMotif

LeuLeu

STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURALISTRUTTURALI

HisHisββββββββ--sheetsheet

HelixHelix--turnturn--HelixHelix (HTH) (HTH) MotifMotif

Elica diElica diriconoscimentoriconoscimento

Elica diElica distabilizzazionestabilizzazione

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.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.

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 H1)1) Legami HLegami H

2)2) Legami ioniciLegami ionici

3)3) Legami covalenti (ponti disolfuro)Legami covalenti (ponti disolfuro)

Ponti disolfuro

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 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

RIASSUMENDO: I LIVELLI RIASSUMENDO: I LIVELLI DIDI STRUTTURA STRUTTURA DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE

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 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".

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 può provocare gravi effetti sul fenotipo dell’organismo

Regolazione dell’attività di una proteina

Livello trascrizionale

Modificazioni chimiche di una proteina

01_23.jpg

DIAGRAMMA DIAGRAMMA DIDI FLUSSO FLUSSO

DELL’ESPRESSIONE GENICADELL’ESPRESSIONE GENICA

miRNA

NuclearNuclear phasephase

••ChoiseChoise and and TranscriptionTranscription ofof specificspecific genesgenes

••RNA RNA MaturationMaturation

••NucleusNucleus--CytoplasmCytoplasm transfertransfer

CytoplasmaticCytoplasmatic phasephase

••ProteinProtein SynthesisSynthesis

••PostPost--translationaltranslational modificationsmodifications

••ProteinProtein ““travellingtravelling” ”

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

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 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=Gli Gli aaaa. . inte=inte=ressatiressati dalladallamodifica sono modifica sono ThrThr; ; TyrTyr e e SerSer

NOTA:NOTA:

Chinasi e Fosfatasi sono spesso degli

enzimi allosterici, sicchè la loro

attività risulta essere regolataattività risulta essere regolata

da specifici effettori.

Ciò evita che la loro attività

avvenga contemporaneamente all’interno

della cellula!

ACIDI ACIDI

NUCLEICINUCLEICI

Esperimenti preliminariEsperimenti preliminari

1953: costruzione del modello 1953: costruzione del modello definitivo del DNA a doppia elicadefinitivo del DNA a doppia elica

DNA RNA PROTEINE

Dogma centrale

DNA RNA PROTEINE

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 PolinucleotidiPolinucleotidiLegame 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 DNANOTANOTA: 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

Carica nettaCarica netta: negativa: negativa

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)• 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