I LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE DELLE PROTEINE
UN PARADIGMA FONDAMENTALE: UNA STRUTTURA → UN LEGAME
LEGAME PEPTIDICO
LEGAME A IDROGENO LEGAMI A IDROGENO
LEGAMI IONICI
LEGAMI DI VAN DER WAALS INTERAZIONI IDROFOBICHE
LEGAMI COVALENTI ≈ 100-150 Kcal/mole LEGAMI IONICI ≈ 10-15 Kcal/mole LEGAMI A IDROGENO ≈ 2-6 Kcal/mole
INTERAZIONI DEBOLI ≈ 0.1-0.3 Kcal/mole (forze di van der Waals, interazioni dipolari, ecc.)
LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DI UNA MOLECOLA DIPENDE DALLA SUA ENERGIA
UNA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DEVE LA MAGGIOR PARTE DELLA SUA ENERGIA ALLE
LA STRUTTURA TRIDIMENSIONALE DI UNA
Le interazioni elettrostatiche carica-carica
(legami ionici)
+ + - -
+ - + - + -
Le interazioni elettrostatiche carica-carica
(legami ionici)
+ -
d
+ - + -
Le interazioni elettrostatiche tra dipoli
Una molecola dipolare
+ - + -
+ -
+ -
Le interazioni elettrostatiche tra dipoli
I dipoli si possono attrarre
Le interazioni elettrostatiche tra dipoli istantanei
Le forze di van der Waals
Interazione attrattiva Contributo
L’energia complessiva di una molecola dipende da fattori termodinamici di tipo entalpico (legami) e di tipo entropico (ordine/disordine del sistema)
S
T
H
G
=
Δ
−
Δ
Δ
Il fattore entropico è rilevante nella strutturazione delle macromolecole perché è alla base dell’
l’acqua è una molecola polare
che
partecipa ad un gran numero di
interazioni, tutte importanti dal punto di
vista biologico:
carica-dipolo
solvatazione degli ioni
dipolo-dipolo
s o l v a t a z i o n e delle molecole polarivan der Waals
interazione tra dipoli temporaneiLa geometria del legame a H è alla base della
struttura ordinata dell’acqua
L’EFFETTO IDROFOBICO
Il reticolo di legami idrogeno nell’acqua solida (ghiaccio)
Il reticolo di legami idrogeno
LE MOLECOLE IDROFOBICHE
SI ATTRAGGONO IN ACQUA. PERCHE’?
interazione
idrofobica
non si tratta realmente di un tipo di legame, ma di una interazione fra l’acqua e molecole apolari,
modulata da variazioni di entropia
Le molecole d’acqua che circondano
molecole apolari formano uno stretto reticolo di molecole connesse da ponti H, in cui moti e orientazioni sono fortemente limitati
ΔS<0
Le molecole d’acqua si dispongono attorno alla
molecola apolare, racchiudendola in una “gabbia” detta clatrato..
L’elevato ordine molecolare che si genera è tale che la dissoluzione di una molecola apolare in acqua si realizza con una riduzione di entropia L’EFFETTO IDROFOBICO
PROCESSO SPONTANEO ΔG = ΔH-TΔS < 0
PROCESSO SPONTANEO ΔH <0 ΔS > 0
Ciò si traduce nella tendenza che le
molecole apolari mostrano di unirsi tra di
loro escludendo
l’acqua
...
H
2O
Come si forma una struttura terziaria?
Ponti S_S Legami ionici Interazioni idrofobiche Legami a idrogenoLE CATENE LATERALI DEGLI AMMINOACIDI PROTEICI Legame ionico Legame a idrogeno Interazione idrofobica Legami di VdW
I “FOLD” DELLE PROTEINE
Le principali classi di strutture proteiche
struttura mista α/ β Predominante struttura β Predominante struttura α-elicaLa topologia delle proteine: i domini strutturali Un dominio strutturale è una struttura tridimensionale stabile e indipendente
dal resto della molecola. A volte è dotato di una
specifica funzionalità
La topologia delle proteine
i domini strutturali della chinasi CDK2
Il recettore CD4
I LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE DELLE PROTEINE
UN PARADIGMA FONDAMENTALE: UNA STRUTTURA → UN LEGAME
LEGAME PEPTIDICO
LEGAME A IDROGENO LEGAMI A IDROGENO LEGAMI IONICI
LEGAMI DI VAN DER WAALS INTERAZIONI IDROFOBICHE
LEGAMI A IDROGENO LEGAMI IONICI
LEGAMI DI VAN DER WAALS INTERAZIONI IDROFOBICHE
