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classificazione chimica degli aminoacidi...

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CLASSIFICAZIONE FUNZIONALE DEGLI AMMINOACIDI Abbiamo amminoacidi essenziali e non essenziali(vedi prima) -Possiamo distinguere sempre a livello funzionale :amminoacidi PROTEICI O ORDINARI : quelli che riscontriamo all’interno delle proteine (20) e amminoacidi NON PROTEICI O OCCASIONALI :ovvero quelli che non troviamo all’interno delle proteine .gli amminoacidi non proteici sono comunque importanti esempi: il GABA (acido gamma amminobutirrico) è un amminoacido non proteico che svolge la funzione di neurotrasmetittore inibitore -ORNITINA E CITRULLINA sono amminoacidi che intevengono nel ciclo dell’urea -Alcuni di questi amminoacidi occasionali sono precursori di ormoni come la tirosina e la fenilalanina per esempio la tirosina è precursore degli ormoni tiroidei (t3 -t4) oppure sempre dalla tirosina si possono formare altri ormoni come le catecolamine come la noroadrenalina , l’adrealina e la dopamina .Altri amm. occasionali sono trasportatori dell’ammoniaca come alanina e glutammina di fatto questi due amminoacidi sono neutri , cioe hanno catene R dove non abbiamo gruppi con carica ,per cui questi amminoacidi essendo neutri possono facilmente attraversare le membrane e fungere da trasportatori .Altri ancora sono precursori di nucleotidi e altre molecole come l’acido aspartico o aspartato , l’acido glutammico o glutammato e la glutammina .Oppure ancora la Balanina che è precursore del coenzima A molto importante – la carnitina , altro amminoacido occasionale che funge da trasportatore degli acidi grassi a lunga catena (gli acidi grassi sono molecole dalle quali è possibile ricavare grandi quantita di energia sotto forma di atp), gli acidi grassi per essere demoliti devono prima attraversare la membrana mitocondriale (abbiamo due membrane una interna e una esterna , di cui una meno selettiva e una piu selettiva)quindi la carnitina si occupa appunto di realizzare questo trasporto degli acidi grassi dal citosol verso l’interno dei mitocondri. CLASSIFICAZIONE CHIMICA DEGLI AMMINOACIDI Possiamo suddividerli in 5 gruppi:

-Cio che rende specifico un amminoacido è la sua catena R , queste catene laterali possono differire per dimensioni -per caratteristiche chimiche di fatto possono essere cariche o neutre -per grado di polarità – per forma.—La catena R definisce inoltre il comportamento chimico dell’amminoacido in una soluzione acquosa , ma il comportamento chimico , la natura chimica di un dato aminoacido è determinante nel definire le proprità chimiche del polipeptide in cui è collocato,quindi il comportamento chimico di un dato polipeptide è definito dalle proprietà chimiche dei singoli amminoacidi che lo compongono- le caratteristiche chimiche sono importanti perche strettamente legate alla struttura 3D che la catena va ad assumere ,perche questa struttura è data da un ripiegamento da un arrangiamento spaziale che nasce dal fatto che le varie porzioni della catena vanno ad interagire chimicamente -la natura chimica di una catena polipeptidica è inoltre importante perche legata al tipo di interazioni che si vanno a creare tra le varie catene polipeptidiche se queste si trovano ad intergire. Distinguiamo: 1) AMMINOACIDI CON GRUPPI R ALIFATICI , NON POLARI: si tratta di amminoacidi con un gruppo R apolare .All’interno di questo gruppo possiamo osservare che le catene alifatiche sono via via piu complesse .Abbiamo l’ANALINA dove il gruppo R è rappresentato da un semplice gruppo metilico ,la VALINA che invece presenta il gruppo isopropile e via dicendo -Quindi spostandoci dall’analina fino ad arrivare all’isoleucina avremo un grado di idrofobicità via via sempre maggiore perche la porzione idrofobica è porgressivamente piu importante -Possiamo dedurre che essendo questi degli amminoacidi apolari , non li troveremo mai ad interagire con l’ambiente acquoso per cui questi amminoacidi tenderanno ad interagire tra di loro attraverso interazioni idrofobiche , quindi in una struttura proteica , questi amminoacidi non li troveremo mai sulla superficie esterna direttamente a contatto con l’ambiente acquoso ma piuttosto li troveremo nelle porzioni piu interne dell struttura proteica , porzioni che dannno stabilità alla struttura(core idrofobico).-NOTARE: di

tutti questi amminoacidi , la glicina è quella meno idrofobica meno apolare(non contribuisce alla formazione di interazioni idrofobiche) , di fatto la glicina è l’unico amminoacido appartenente a questo gruppo , capace di formare ponti a idrogeno con l’acqua -La METIONINA ha una struttura particolare , ha al suo interno un atomo di zolfo legato ad un gruppo metilico (si ha un tioetere)-Ha una struttura molto peculiare anche la PROLINA in quanto possiamo osservare come il gruppo R si va a legare all’azoto del gruppo amminico- questo fa si che il gruppo amminico non si comporti come un normale gruppo amminico ma si comporta come gruppo amminico secondario(vedi chimica) , infatti la prolina risulta essere l’unico amminoacido definito IMMINOACIDO.-Per via della sua peculiare struttura la prolina conferisce rigidità (vedi chimica) alla porzione della catena della quale si trova inserita -Abbiamo inoltre detto che tra un amminoacido e un altro si forma un legame peptidico che coinvolge il gruppo alfa amminico di un amminoacido e il guppo alfa-carbossibilico dell’altro amminoacido , nel caso della prolina però il gruppo alfa-amminico non puo intervenire nella formazione del legame peptidico , quindi la prolina ha a disposizione solamente il gruppo alfa-carbossilico. 2)AMMINOACIDI CON GRUPPI R POLARI, NON CARICHI Tra questi abbiamo la serina , la treonina , la cisteina , l’asparagina e la glutammina .-la serina presenta un gruppo ch3 dove un idrogeno è stato sostituito dal gruppo alcolico (-OH) -Questi amminoacidi essendo dotati di gruppi polari possono interagire con l’ambiente acquoso quindi questi li troveremo sulla superficie esterna delle proteine-Il gruppo alcolico per esempio presente sulla serina e nella treonina è capace di realizzare dei legami a idrogeno con l’acqua,sono quindi polari grazie a oh (vedi chimica) -la serina e la treonina in virtu del fatto che possiedono un gruppo alcolico possono subire delle modificazioni post traduzionali , infatti i gruppi -OH possono essere fosforilati (vedi chimica), quindi questi amminoacidi rappresentano dei punti di regolazione della proteina -Asparagina e glutammina (polari per il gruppo ammidico, ), in particolare la glutammina , essendo neutro è capace di attraversare la membrana plasmatica e di permettere quindi il trasporto dello ione ammonio (idem la glicina),e di permettere la detossificazione dall’ammoniaca in quanto oltre un certo valore l’ammoniaca risulta essere tossica per l’organismo. -la cisteina è un acido debole e ha una polarita modesta legata alla presenza del gruppo sulfidrilico(forma legami a idrogeno deboli con ossigeno e azoto)

4-5)AMMINOACIDI CON GRUPPI CARICHI POSITIVAMENTE O NEGATIVAMENTE -gli amminoacidi con carica negativa sono quegli amminoacidi che hanno catene laterali acide e sono essenzialemte due : ASPARTATO e GLUTAMMATO -l’aspartato e glutammato sono amminoacidi monoamminici e bicarbossilici perche presentano due gruppi carbossilici , uno legato al carbonio alfa come in tutti gli amminoacidi mentre l’altro fa parte della catena laterale.-Aspartato e glutammato si differenziano per un singolo atomo di carbonio.- Questi amminoacidi all’interno di una proteina andranno a dar vita a delle interazioni tra cariche che avvengono tra cariche opposte , si formeranno quindi ponti salini tra amminoacidi aventi carica opposta e appartenenti a tratti diversi di una data catena , cio contribuisce al ripiegamento della proteina .-Asprartato e glutammato li troviamo inoltre negli enzimi , in particolare zone , ovvero a livello del sito attivo di un enzima , ovvero quella porzione che interagisce con il substrato , in particolare questi enzimi cosi arrangiati sono quelli che partecipano ai meccanismi di catalisi ACIDO-BASE.l’acido glutammico è inoltre coinvolto nella formazione di altri amminoacidi (per amminazione del glutammato atteniamo la glutammina :se aggiungiamo un gruppo amminico sulla sua catena R in particolare sul carbonio gamma otteniamo la glutammina che è un amminoacido neutro)-Anche l’acido aspartico o aspartato per amminazione puo formare anchesso la sua rispettiva ammide ovvero l’asparagina -Il glutammato è anche un amminoacido non proteico , puo infatti agire come un neurotrasmettitore -Dal glutammato si puo formare l’acido gamma- ammino butirrico (GABA) ovvero un amminoacido non proteico che si forma dalla decarbossilazione del glutammato , quindi quando al glutammato viene tolto il gruppo

carbossilico che esce sotto forma di C02 si ha la formazione del GABA.Quidni il glutammato non è semplicemente un amminoacido proteico ma puo svolgere un gran numero di funzioni diverse . -si tratta di amminoacidi che hanno nella loro catena laterale gruppi che sono carichi positivamente -questi sono tre: La LISINA che presenta 4 gruppi ch2 e ,infine ,in posizione epsilon presenta un gruppo amminico che viene definito (epsilon -amminogruppo della lisina), la lisina essendo carico positivamente cosi come l’arginina e l’istidina è un’amminoacido che contribuisce alla formazione di interazioni tra cariche opposte ,contribuendo alla stabilizzazione della struttura proteica (come abbiamo visto per gli amminoacidi carichi negativamente) -è importante osservare che questi amminoacidi presentano chi carica positiva , chi carica negativa considerando le condizioni di ph fisiologico .-l’ISTIDINA presenta un gruppo imidazolico

-l’istidina per il suo pk di dissociazione che è vicino al valore di ph neutro ,gioca un ruolo importante perche puo comportarsi come donatore e come accettore di protoni , che gli permettono di partecipare a molte reazioni enzimatiche -Quindi nella lisina la carica positiva sta sull’azoto del gruppo epsilon amminico nell’arginina la carica sta sul gruppo guanilinico mentre nell’istidina sta sull’azoto del gruppo imidazolico .-L’arginina puo dare origine ad altri composti ,viene utilizzata per formare l’ossido nitrico che è un importane vasodilatatore --l’istidina (oltre ad altri amminoacidi) puo dare origine alle ammine diogene ovvero composti organici che si formano a seguito della decarbossilazione degli amminoacidi (per esempio abbiamo detto che l’acido glutammico per decarbossilazione forma il GABA , il gaba è un’ammina biogena )Anche la lisina per decarbossilazione puo dare origine ad un ammnina diogena ovvero la CADAVERINA , una sostanza che è responsabile del cattivo odore che si sviluppa durante i processi di decomposizione -Dall’istidina per decarbossilazione si forma un altra ammina biogena ovvero l’ISTAMINA ovvero un mediatore dei processi infiammatori , per esempio l’istamina è responsabile della sindrome sgombroida ovvero un allergia alimentare , questo perche la carne rossa di pesce è molto ricca di istidina e quando la carne è alterata , l’istidina va incontro a decarbossilazione (ovvero un processo mediato da un enzima definito istidinadecarbossilasi) si forma l’istamina la quale si accumula e crea questo tipo di sindrome . 3)AMMINOACIDI CON GRUPPI R AROMATICI -questi amminoacidi presentano nella loro catena R un anello aromatico , questi amminoacidi hanno un carttere fortemente idrofobico(non polari) quindi andranno a creare delle interazioni idrofobiche che stabilizzano la struttura proteica -addirittura questi amminoacidi possono impilare tra loro i propri anelli , dando molta stabilita-questi amminoacidi sono precursori di ormoni , per esempio la fenilalanina e la tirosina sono precursoni delle catecolamine -Abbiamo detto che la tirosina non è un amminoacido essenziale , nonostante cio la tirosina viene sintetizzata a partire dala fenilalanina (amm essenziale) per un processo di idrossilazione -possiamo infatti osservare che la fenilalanina e la tirosina differiscono esclusivamente per la presenza di un gruppo ossidrilico(-OH) presente sulla tirosina -Per quanto riguarda l’idrofobicità però , la fenilalanina ha un carattere piu idrofobico di tutti ,la tirosina e il triptofano hanno un’idrofobicità inferiore rispetto alla fenilalanina ,questo perche la tirosina presenta un gruppo alcolico che puo creare dei ponti a idrogeno con l’acqua mentre nel triptofano invece abbiamo l’anello indolico aromatico abbiamo infatti( l’anello benzenico e il pirrolo)—Questi amminoacidi con catena laterale aromatica hanno una caretteristica importante, sono capaci di assorbire la luce ultravioletta e hanno un picco massimo di assorbenza a 280 nanometri e questa caratteristica viene fruttata sperimentalmente per determinare la concentrazione delle proteine in un campione biologico (vedremo esercitazioni) per esempio : quando si fa l’analisi delle siero proteine plasmatiche ---la tirosina grazie alla presenza del gruppo OH rappresenta un centro di controllo perche ,al pari di altri amminoacidi con gruppo alcolico(serina e treonina) puo subire modificazioni postraduzionali , come la fosforilazione o la defosforilazione del gruppo oh ,regolando cosi la funzione della proteina .—la tisorina è precursore di ormoni come la tiroxina , ormone

tiroideo –la tirosina(assieme alla fenilalanina) è precursore anche della dopadrenalina , noroadrenalina e adrenalina cioe delle catecolamine -Dalla tirosina si puo produrre anche la melanina . AMMINOACIDI CON CATENE LATERALI CONTENETI ZOLFO Hanno un comportamento chimico peculiare , abbiamo la metioina che si inserisce nel gruppo degli amminoacidi con catena laterale alifatica-la cisteina si inserisce tra gli amminoacidi polari(neutro) perche presenta un gruppo tiolico che fa si che ,grazie all’atomo di idrogeno legato allo zolfo si possano avere legami a idrogeno con l’h20 .-sia la metionina che la cisteina presentano un atomo di zolfo nella catena laterale , con la differenza che nella metionina lo zolfo forma un legame tioetere e lega un gruppo metilico , mentre nella cisteina no-La metionina in virtu di questo atomo di zolfo è un amminoacido che svolge altre funzioni : la metionina viene convertita in una molecola che è la SAM che rappresnta la forma attiva della metionina ed è importante perche la SAM interviene nei processi di metilazione , cioe la metionina diventando SAM diventa donatrice di gruppo metilici , i processi di metilazzione sono molto importanti per esempio si hanno processi di metilazione a livello delle proteine istoniche legate al dna , in questo caso la metilazione è necessaria per consentire un allentamento dell’avvolgimento del dna a livello degli istoni quando il DNA deve essere trascritto e quindi deve rendersi “piu accessibile” alle macchine molecolari che poi si occuperanno di trascrivere il DNA in RNA .—La cisteina invece , grazie al gruppo SH puo formare ponti disolfuro , ovvero legami covalenti che si formano tra due cisteine che si trovano a stretto contatto e a seguito di ossidazione perdono ognuna un atomo di H e si forma un legame S-S –La cisteina è un amminoacido che troviamo in peptidi funzionali come il glutatione che è uno dei piu importanti tamponi tiolici intracellulari che serve per prudurre proteine nelle nostre cellule anche da eventi di stress , per esempio la produzione di radicali liberi è contrastata da diversi sistemi molecolari e tra questi interviene anche il glutanione che contiene appunto la cisteina che grazie al suo gruppo tiolico puo schermare i danni causati dall’accumulo di specie radicaliche(vedremo) -ALTRI AMMINOACIDI Oltre agli amminoacidi che compongono le proteine , abbiamo detto che vi sono altri amminoacidi (oltre 500) detti amminoacidi non proteici che hanno comunque una loro importante funzione-Alcuni di questi amminoacidi possono trovarsi all’interno delle proteine ,non perche c’è un diretto flusso di informazioe gene-trascritto- proteina , ma si trovano nella proteina a seguito di modificazioni post-traduzionali , per esempio puo avvenire l’idrossilazione cioe l’aggiunta di gruppi OH questo è quello che succede nell’idrossilisina o nell’idrossiprilina -sia l’idrossilisina che l’idrossiprolina(nella parete cellulare delle cell vegetali) li troviamo abbondantemente in una proteina molto abbondante nel nostro organismo ovvero il collagene proteina fibrosa del tess connettivo(..)---un altro amminoacido non proteico è l’acido piroglutammico che si trova nelle batteriorodopsine , proteine che trasferiscono protoni quando interagiscono con la luce –un altro amminoacido non proteico è l’acido carbossi-glutammico che deriva dal glutammato a seguito di un processo di carbossilazione ,questo amminoacido si trova spesso in proteine che partecipano ai processi di coagulazione del sangue come la trombina ma anche nelle proteine leganti il calcio ....