Biochimica Strutturale
Mauro Fasano
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Argomenti del corso
1) Proprietà chimico-fisiche degli
aminoacidi
2) Organizzazione strutturale delle
proteine
3) Purificazione e caratterizzazione
delle proteine
4) Determinazione della struttura
delle proteine
5) Classificazione strutturale delle
proteine e principali motivi
strutturali
6) Strutture quaternarie e
cooperatività
7) Enzimi
8) Proteine del sistema immunitario
9) Patologie associate a misfolding
proteico
10) Motivi strutturali del DNA
Testi consigliati
• GA Petsko, D Ringe, Struttura e funzione delle
proteine, Zanichelli 2006.
• Reviews consigliate nel corso
• Elementi di base: DL Nelson, MM Cox, I
principi di biochimica di Lehninger, 2010
Modalità di esame
• Orale con una domanda generale e una
specifica
• 6 Appelli nelle pause didattiche
Proprietà chimico-fisiche degli
aminoacidi
Aminoacidi
• Aminoacidi proteici
– Monomeri delle proteine
– Liberi
• Aminoacidi non proteici
Struttura degli aminoacidi
Proprietà fisiche degli aminoacidi
Caratteristiche ioniche:
 Punto di fusione (decomposizione) alto (>200°C)
 Solubili in acqua e non in solventi apolari
 Alta costante dielettrica e forte momento dipolare
 La solubilità in acqua aumenta a pH acidi o basici
Chiralità degli aminoacidi
Proprietà ottiche degli aminoacidi
Proprietà ottiche degli aminoacidi
Spettri di assorbimento
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Gli aminoacidi proteici
Proprietà acido-base
•
•
•
•
Tutti gli aminoacidi hanno un gruppo –COOH
Tutti gli aminoacidi hanno un gruppo –NH3
Alcune catene laterali hanno un gruppo acido
Alcune catene laterali hanno un gruppo basico
Punto isoelettrico
• Valore medio delle pKa dei gruppi ionizzabili
Proprietà acido-base
I gruppi α-COOH ed α–NH2 si influenzano
reciprocamente:
–NH2 (elettronegativo) aumenta l’acidità di α-COOH
(pKa = 2.0 –2.2 vs 4.7 dell’acido acetico)
-COOH (elettronegativo) aumenta l’acidità di α-NH3+
(pKa = 9.2 – 9.6 vs 10.6 di metilammina)
Henderson-Hasselbach
pH = pKa + log (CB/CA)
Titolazione della glicina
pH = pKa + log (CB/CA)
pI = 1/2 (pKi + pKj)
pH = pKa + log (CB/CA)
Titolazione dell’alanina
Titolazione dell’aspartato
pI = 1/3 (pKα + pKγ + pKNH3)
Titolazione dell’arginina
pI = 1/3 (pKCOOH + pKNH3 + pKguan)
Titolazione dell’istidina
pI = 1/3 (pKCOOH + pKNH3 + pKim)
Punti isoelettrici degli aminoacidi
polifunzionali
Amino Acid
α-COOH α-NH3
pKa1
pKa2
Side Chain
pKa3
pI
Arginine
2.00
9.00
13.20
11.15
Aspartic Acid
2.01
9.82
3.83
2.80
Cysteine
1.71
10.78
8.33
5.02
Glutamic Acid
2.19
9.67
4.25
3.22
Histidine
1.82
9.17
6.04
7.59
Lysine
2.17
9.00
10.80
9.65
Tyrosine
2.20
9.11
10.07
5.66
Isoelettrofocalizzazione degli
aminoacidi
Idrofilicità
Separazione cromatografica basata
sulla diversa polarità degli aminoacidi
Interazioni non-covalenti tra
aminoacidi
Interazioni non-covalenti tra
aminoacidi
• Covalente
• Non covalente:
–
–
–
–
ioniche
legame idrogeno
dipolo-dipolo
London
> 300 kJ/mol
80 - 90
20
8 - 10
<1
Amino acidi essenziali
• Essenziali (n. 8):
Trp, Lys, Met, Phe, Thr, Val, Leu, Ile
Aminoacidi non proteici
• Aminoacidi modificati
• Altri