STRUTTURA E FUNZIONE DELLE PROTEINE

DOGMA DELLA BIOLOGIA
Autori: Roberta e Sara

DNA => trascrizione => RNA => traduzione => PROTEINA

Per arrivare al DNA partendo dall’RNA c'è la trascrizione inversa.

Le proteine sono macromolecole biologiche essenziali per la cellula (qiundi la vita), in una cellula secca il peso delle proteine è del 50%.

Le MILESTONE conquistate dalla scoperta delle proteine sono 3:

1.     Sequenza delle proteine, la prima ad essere sequenziata fu l'insulina che portò il premio nobel a Sanger. (1943)

2.     Ogni proteina ha la propria sequenza specifica, sanger sequenziò le basi negli acidi nucleici. (1955)

3.     Struttura delle proteine a livello locale ad alfa-elica o beta-foglietto (1951), mentre a livello globale determinate proteine hanno conformazione globulare come l'emoglobina. (1959)

La chimica delle proteine

Gli amminoacidi sono molecole organiche costituite da:

-NH₂ gruppo funzionale amminico

-COOH gruppo funzionale carbossilico

I due sono legati covalentemente ad un atomo di carbonio che prende il nome di carbonio alfa a cui sono legati un idrogeno e una catena laterale che determina l'amminoacido.

L'amminoacido è in forma zwitteriorica (possiede due gruppi di carica polare opposta) quindi sono a pH fisiologico.

Gli aminoacidi naturali nell'organismo umano sono 20; possono essere riconosciuti in tre modi: nome esteso (alanina), codice standard (le prime tre lettere dell’Aminoacido esteso “ala”), codice fasta solo una lettera (A).

Steriochimica degli aminoacidi, possono assumere solo 2 conformazioni distinti in D e L; in natura le proteine sono costituite SOLO da quelle L.

Gli Aminoacidi

LEGAME PEPTIDICO

Gli aminoacidi si legano tra di loro solo con il legame peptidico (legame covalente) ed è la base di strutture proteiche. Il legame avviene tra un carbossile e un ammino quindi  -COOH-NH4-; in base alla rotazione di questo legame la proteina assumerà una determinata struttura.

Il legame peptidico è stabile al pH 5-8 e puo essere scisso per riscaldamento a 70°C o chimicamente per idrolisi acida (come avviene nello stomaco per le proteine assunte con l'alimentazione).

STRUTTURA DELLE PROTEINE

·        primaria

·        secondaria

·        terziaria

·        quaternaria

La struttura primaria è la sequenza lineare degli aminoacidi che la compongono, unite dal legame peptidico descritti dall’ N-terminale a quella C-terminle; il confronto tra strutture primarie i parametri possono essere identità (%aminoacidi identici nella stessa posizione) e omologia (% di sequenze di due o piu proteine che sono omologhe).

La struttura secondaria di una proteina è l'arrangiamento tridimenzionale locale e regolare, possono avere diverse confornazioni tra le principali: alfa eliche e beta foglietto. la maggior parte degli aminoacidi hanno queste conformazioni il resto non assumono una struttura organizzata, vengono chiamati loop o random coil.

·        L’Alfa elica è una conformazione elicoidale destrorsa con le catene laterali unicaminte rivolte all'esterno, formando un backbone interno. Mentre le sinistorse al contrario hanno le catene laterali rivolte all'interno e il backbone all'esterno.

·        Il Beta-foglietto presenta una conformazione estesa a zig-zag del backbone, la conformazione b-antiparallelo una catena laterale verso un lato e l'altra verso l'altro lato, formando un interazione debole di tipo legame a idrogeno, questa è la piu stabile e favorevole.

·        Loop sono strutture irregolari di lunghezza variabile e sono molto flessibili, di solito si trovano alla fine o l'inizio delle due strutture per mettere in comunicazione la struttura stessa.

La formazione della struttura alfa-elica è favorita dal punto di vista entropico, le proteine hanno necessita di coprire e proteggere i legami ad idrogeno che si istaurano a livello del backbone.

La formazione del beta foglietto è favorevole per gli aminoacidi "ingombranti" come quelli che hanno sulla catena laterale cicli e anelli aromatici e lunghe catene.

Oggi è possibile predire la struttura che una proteina ha grazie a dei prgrammi informatici.

La struttura terziaria è correlata direttamente alla struttura primaria e come le varie strutture secondarie si associano tra di loro componendo così una struttura tridimenzionale vera e propria. Questo si chiama “folding” che da origine alla struttura nativa energeticamente favorevole senza la quale la proteina non potrebbe svolgere la sua funzione. in questo modo due aminoacidi distanti tra di loro nella struttura primaria possono trovarsi vicini tra di loro.

La struttura quaternaria è l'organizzazione piu complessa, si assemblano due o piu sub-unità che possono essere uguali tra di loro o diverse; interazioni p-greco p-greco si formano delle interazioni intermolecolari di non legame tra anelli aromatici, queste interazioni sono essensiali nel DNA e RNA; si possono formare tre tipi, sandwich (sovrapposti), t-shaped (perpendicolari tra di loro) e parallel-displaced (sfalzati).

FUNZIONE DELLE PROTEINE.

L'azione specifica di molte proteine caratterizzano la vita dell'essere umano, una piccola aterazione di anche una singola proteina possono dare patologie a volte anche gravi, come, le funzioni:

·        Strutturale, formazione e mantenimento della funzione strutturale dando sostegno elasticità e resistenza alle cellule ai tessuti e quindi agli organi COLLAGENE (collagenasi) e ACIDO IALURONICO.

·        Enzimatica, enzimi sono delle proteine, catalizzarori, diminuendo l'energia di attivazione di una reazione aumenta la velocita della stessa, la catalisi avviene spesso per modifiche conformazionali, la proteina si lega all'enzima nel sito accettore, attivando la reazione e una volta finita la rilascia, l'enzima è dinuovo disponibile.

·        Trasporto e deposito, l'organismo per vivere ha bisognio di trasportare sostanze nutritive a tutte le cellule come la transferrina e l’emoglobina veicolando il ferro e l'ossigeno mentre un esempio di deposito è la ferritina che deposita il ferro.

·        Difesa, anticorpi.

·        Ormonale e fattori di crescita.

·        Recettoriale e di trasduzione del segniale, molte delle informazioni che vanno alla celluna non possono passare la membrana, per questo ci sono recettori di membrana che fa passare il segnale.

Emoglobina