Proteine, MIoglobina ed Emoglobina Flashcards
IL tropocollagene, le fibrille, il collagene, il ruolo dell’acido ascorbico nell’azione antiossidante.
è FORMATO DA UN polipeptide con circa 1000 residui amminoacidici ad elica sinistrorsa ( no alfa elica perchè non ha legami ad idrogeno)
presenta una sequenza ripetitiva ( motivo ) Glivina-X-Y
dove X può essere la prolina o l’alanina
Y è l’idrossiprolina o un altro aa
3 CATENE SI AVVOLGONO PER DARE UNA ELICA DESTRORSA CHIAMATA TROPOCOLLAGENE
più eliche di tropocollagene, si legano tramite legami crociati, per formare la fibrilla di collagene.
i legami crociati aumentano con l’avanzare dell’età e non sono altro che prodotti di una CONDENSAZIONE ALDOLICA .
se considero due residui di lisina, la lisin ossidasi elimina da essi una molecola di ammoniaca.
si formano due molecole di allisina entrambe con un gruppo aldeidico che liberando una molecola di acqua formano un legame crociato fra le due allisine.
Gli spazi tra le eliche di tropocollagene donano elasticità alla fibrille, formando le tipiche striature.
Nel tropocollagene, la prolina e la lisina vanno idrossilate: questo perchè una struttura ESO favorisce la struttura ad alfa elica, la quale è anche favorita dalla idrossilazione del carbonio.
l’enzima prolin-4-idrossilasi forma l’idrossiprolina questo ha come substrati ossigeno e alfachetoglutarato. In questo enzima è presente anche il Fe2+.
in seguito alla reazione fra alfachetoglutarato, che da succinato, fe2+ diventa Fe3+ e uno degli ossigeni diventa parte del gruppo OH.
poichè l’idrossilazione deve avvenire per più molecole di prolina, l’enzima necessita dell’acido ascorbico che riduce il ferro a ferro 2+ e gli permette di reagire nuovamente.
QUali legami si trovano nella struttura terziaria?
più strutture secondarie possono trovarsi sulla stessa catena e cominciare ad interagire, formando ponti disolfuro ( ossidazione due molecole di cisteina ), ponti salini, ovvero interazioni ioniche di gruppi R con segni opposti, legami di coordinazione come il ferro nel gruppo eme.
i ponti di solfuro errati vengono ridotti dall’enzima disolfuro isomerasi.
sono gli ultimi legami a formarsi.
i cambi di direzioni delle catene polipeptidiche, avvengono grazie ad anse esposte all’esterno oppure con dei RANDOM COIL ovvero zone ad uncino con un disordine intrinseco e una certa mobilità.
queste zone sono sono piene di aa carichi, prolina e glicina e non permettono la formazione di strutture secondarie. Solitamente fanno parte dei siti attivi degli enzimi
Quali tipi di proteine esistono ?
Le proteine fibrose che presentano strutture filamentose e hanno ruolo strutturale, sono insolubili in acqua e tra le più importanti ritroviamo il collagene. Presentano una struttura 3a semplice.
le proteine GLOBULARI , sono invece insolubili in acqua e hanno funzione enzimatica, di trasporto, regolatoria.
Oltre a queste esistono le proteine Intrinsecamente disordinate, in cui non c’è una struttura terziaria ben definita, queste svolgono il ruolo di ponte fra due proteine o da spazzini molecolari catturando metaboliti e ioni.
Cosa sono i motivi strutturali della struttura terziaria?
sono ZONE delle proteine ricorrenti in proteine diverse , come ad esempio due foglietti beta legati da una alfa elica, oppure un nucleo disordinato che lega due alfa elica. uno dei motivi è il barile beta.
nella bioeritina la struttura terziaria è fatta soltanto da alfa eliche
nella pre albumina la struttura ha quai tutte zone beta foglietto
il dominio 1 della piruvato chinasi presenta sia alfa elica che beta foglietto
da più motivi si possono formare motivi più grandi: se ad esempio come nella piruvato chinasi aumentano le anse beta si forma la struttura a barile alfa e beta. una struttura che si trova solitamente nei siti di legame.
La denaturazione delle proteine
Consiste nella perdita della sua forma tridimensionale
essa avviene :
ad alte temperature ( formazione di coaguli rottura dei legami ad idrogeno), a ph estremi che possono protonare / deprotonare amminoacidi con gruppi acidi/ basici, quindi rompere i ponti salini.
alcol e urea che funzionano come agenti denaturanti
Dopo la denaturazione, rimane solo la catena polipeptidica quindi la struttura primaria.
è un processo NON GRADUALE perchè la proteina non si denatura finchè non raggiunge una certa quantità di agente denaturante. è un processo che avviene solo quando tutte le zone sono instabili.
nel punto in cui la curva si innalza nel grafico avrò il punto in cui 50% delle proteine denaturate, vale a dire che ne osserverei 2 native e 2 denaturate. Questo sempre perchè non si tratta di un processo graduale.
Cosa si intende per dominio?
Il dominio è una zona funzionale COMPATTA delle proteine. Una proteina può avere fino a 2 + Domini come la gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi. Anche se li separassi, i domini manterrebbero comunque la loro identità. nel caso particolare 1 sito lega il nad, l’altro la gliceraldeide.
L’esperimento di Anfinsen
prese una ribonucleasi che presenta una catena polipeptidica e un ponte disolfuro.
egli aggiunse due agenti denaturanti ovvero urea e mercaptoetanolo, riottenendo la struttura primaria
eliminando gli agenti riducenti, la proteina tornava alla forma nativa.
Tuttavia non in tutti i casi questo processo avviene spontaneamente.
La rinaturazione delle proteine
Solitamente, il folding di una proteina avviene tramite delle famiglie di proteine chiamate chaperon, che guidano il ripiegamento delle proteine.
essi possono anche creare “microambienti” che favoriscono l’avvolgimento corretto
Come mai il ripiegamento è spontaneo?
devo ottenere un delta g negativo secondo l’equazione di Gibbs
se considero l’entropia conformazionale, da una situazione con tanti MICROSTATI ( più possibilità di riavvolgimento) si passa ad una con meno microstati quindi si parla di una entropia minore
poichè nella equazione di Gibbs l’entropia ha il segno negativo allora è un fattore che sfavorisce il ripiegamento
a controbilanciare c’è l’entalpia: i legami salini, i legami ad idrogeno e le interazioni di wan der waals danno un entalpia minore di 0 Quindi un contributo favorevole.
Oltre a questo effetto c’è da considerare l’aumento di entropia dovuto ad un particolare fenomeno che riguarda i residui di amminoacidi idrofobici della proteina denaturata, se una proteina denaturata si trova in acqua infatti, i residui amminoacidici idrofobici vengono circondati da una struttura chiamata clatrato ( che sono ordinati quindi per le molecole di acqua c’è una minore entropia).
Quando la molecola comincia a ripiegarsi, si rompono queste strutture, e distruggendo le molecole d’acqua c’è un aumento di entropia per l’acqua, che supera la diminuzione di entropia dovuta ai legami idrofobici della proteina. L,energia libera totale è Negativa.
Come mai si dice che il folding è un processo gerarchico?
perchè i passaggi avvengono in modo molto preciso:
Fase 1 —> strutture alfa e beta
Fase 2—> alfa e beta interagiscono con ponti salini legami disolfuro
Fase 3 —> stabilizzazione entropica, con formazione di interazioni idrofobiche che stabilizzano la struttura.
La selezione della struttura corretta è di tipo cumulativo.
Le strutture intermedie sono dette metastabili.
a cosa serve il grafico ad imbuto termodinamico?
Esso rappresenta il variare de valori di entropia man mano che avvengono ii ripiegamenti successivi nella proteina
da un numero maggiore di combinazioni, si passa ad 1 unica sola conformazione, la più stabile di tutte che si trova proprio sotto l’imbuto
ci sono alcuni grafici che presentano delle piccole introflessioni, che rappresentano dei “punti ciechi” ovvero delle probabili conformazioni delle proteine metastabili, che tuttavia non sono presenti, o non lo dovrebbero essere negli organismi.
Cosa determina il Misfolding, e cosa sono le amiloidosi?
Può portare a patologie, quali le amiloidosi, come la malattia di Alzheimer, il morbo di Parkinson ed a encefalopatie spongiformi.
se infatti normalmente le fibrille amiloidi sono formate da strutture a foglietto beta ( perpendicolari), in seguito ad un riavvolgimento non corretto, si potrebbero formare, strutture a Foglietto beta parallele.
in esse giocano un ruolo importante gli aa aromatici che stabiizzano le interazioni idrofobiche.
poichè queste interazioni si formano in tempi molto lunghi, queste patologie si formano soprattutto in età avanzata,
ad esempio nell’alzheimer, il peptide B amiloide, che presenta fenilalanina e due catene ad alfa elica, si stacca da una proteina più grande dai neuroni e inspiegabilmente, assume conformazione beta e quindi tende a formare fibre AMILOIDI
Cosa succede nel Morbo della Mucca Pazza
Si parla di una encefalopatia, spongiforme trasmissibile, che negli uman ha nome JAKOB, negli ovini Scrampie
Questa malattia non è virale, non si trasmette tramite acidi nucleici, ma tramite PRIONI ( proteine)
Il prione sano con 3 alfa eliche ABC, si chiama PRPs
il prione malato senza 1 alfa elica e con due zone a foglietto beta, si chiama PRPsc
come mai si forma questa variante?, probabilmente esiste un intermedio stabile di questa proteina.
si è dimostrato che un individuo transgenico, a cui è stato eliminato il gene della proteina sana, anche se ad esso viene inoculata la proteina infetta, non manifesta la patologia.
Se invece, lo inoculo ad un individuo che presenta quel gene, esso svilupperà la patologia.
quindi è un prione malato, che può indurre un cambio di conformazione in una proteina sana.
non si riesce a spiegare il perchè l’aggregazione di queste fibre porti alla distruzione del tessuto neurale.
Confronto fra Emoglobina e Mioglobina
La Mioglobina presenta solo 1 gruppo eme, è fatta da una unica catena polipeptidica di 153 aa, ha una alta affinità per l’ossigeno, ha 8 strutture ad alfa elica e si trova principalmente nei muscoli.
L’emoglobina presenta 4 subunità, 2 alfa e 2 beta, ( alfa da 194, beta da 146 aa), trasporta ossigeno dai polmoni ai tessuti periferici e presenta una affinità variabile che dipende da fattori di cooperatività allosterica.
Se si analizza 1 subunità della emoglobina e la si confronta, con una molecola di Mioglobina, si nota una certa somiglianza strutturale. Tuttavia esse presentano solamente 27 posizioni di amminoacidi omologhe. Questo indica la presenza di un antenato comune.
Come mai è necessario che queste molecole rilascino ossigeno all’occorrenza?
se l’emoglobina dai polmoni rilascia o2 in tessuti in cui è gia presente, esso viene immagazzinato dalla mioglobina.
l’ossigeno è fondamentale negli organismi viventi: quando viene rilasciato a livello della membrana interna dei mitocondri, succede che esso si lega ad un complesso enzimatico chiamato Cox ( Citocromo C ossidasi) il quale riduce l’ossigeno ad acqua,in seguito al ricevimento di elettroni da parte del NAD O DEL FAD e li elettroni che si liberano da questa reazione, dopo questa reazione si crea un numero elevato di molecole di ATP. Questo è il 4° complesso mitocondriale, studiato dal professor Marten Wikstrom, il cui aveva dimostrato che questo complesso è l’unico a pompare tramite una traslocazione contro gradiente gli ioni idrogeno.
La COX ha una affinità maggiore di mioglobina ed emoglobina, proprio per questo motivo.
Le caratteristiche del gruppo eme della Emoglobina
é una protoporfirina, presenta un anello tetrapirrolico unito mediante legami metinici. Su di esso ci sono vari sostituenti, in particolare due residui di propionato, 4 gruppi metilici e 2 vinilici.
- al centro di esso è coordinato un atomo di ferro 2+, il quale è anche presente nei citocromi della catena doi trasporto di elettroni mitocondriale.
- Il ferro ha ibridazione d2sp3, quindi forma 4 legami con gli azoti degli anelli tetrapirrolici e poi un 5° e 6° legame
- il 5° legame, lo forma con una ISTIDINA DETTA PROSSIMALE,
-il 6° legame è eventualmente legato alla molecola i ossigeno.
- Lo ione ferrico (3+) non è in grado di legare l’ossigeno, e nel caso fosse presente nella emoglobina, si parlerebbe di METAEMOGLOBINA. Per fortuna, ci sono sistemi enzimatici nel nostro corpo in grado di ridurre il ferro.
