Thursday Feb 03, 2022

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Le proteine sono le macromolecole più versatili nei sistemi viventi e servono funzioni cruciali in essenzialmente tutti i processi biologici. Funzionano come catalizzatori, trasportano e immagazzinano altre molecole come l’ossigeno, forniscono supporto meccanico e protezione immunitaria, generano movimento, trasmettono impulsi nervosi e controllano la crescita e la differenziazione. Infatti, gran parte di questo testo si concentrerà sul capire cosa fanno le proteine e come svolgono queste funzioni.

Diverse proprietà chiave permettono alle proteine di partecipare a una così vasta gamma di funzioni.

Le proteine sono polimeri lineari costruiti da unità monomeriche chiamate aminoacidi. La costruzione di una vasta gamma di macromolecole da un numero limitato di blocchi monomerici è un tema ricorrente in biochimica. La funzione delle proteine dipende dalla sequenza lineare degli aminoacidi? La funzione di una proteina dipende direttamente dalla sua struttura tridimensionale (Figura 3.1). È sorprendente che le proteine si ripieghino spontaneamente in strutture tridimensionali che sono determinate dalla sequenza degli amminoacidi nel polimero proteico. Così, le proteine sono l’incarnazione della transizione dal mondo unidimensionale delle sequenze al mondo tridimensionale delle molecole capaci di diverse attività.

Le proteine contengono una vasta gamma di gruppi funzionali. Questi gruppi funzionali includono alcoli, tioli, tioeteri, acidi carbossilici, carbossamidi e una varietà di gruppi basici. Quando combinati in varie sequenze, questa serie di gruppi funzionali spiega l’ampio spettro di funzioni delle proteine. Per esempio, la reattività chimica associata a questi gruppi è essenziale per la funzione dei enzimi, le proteine che catalizzano specifiche reazioni chimiche nei sistemi biologici (vedi capitoli 8-10).

Le proteine possono interagire tra loro e con altre macromolecole biologiche per formare gruppi complessi. Le proteine all’interno di questi gruppi possono agire sinergicamente per generare capacità non offerte dalle singole proteine componenti (Figura 3.2). Questi gruppi includono macchine macromolecolari che eseguono la replicazione accurata del DNA, la trasmissione di segnali all’interno delle cellule e molti altri processi essenziali.

Alcune proteine sono abbastanza rigide, mentre altre mostrano una flessibilità limitata. Le unità rigide possono funzionare come elementi strutturali nel citoscheletro (l’impalcatura interna delle cellule) o nel tessuto connettivo. Parti di proteine con flessibilità limitata possono agire come cerniere, molle e leve che sono cruciali per la funzione delle proteine, per l’assemblaggio delle proteine tra loro e con altre molecole in unità complesse e per la trasmissione di informazioni all’interno e tra le cellule (Figura 3.3).

Figura

Cristalli di insulina umana. L’insulina è un ormone proteico, cruciale per mantenere lo zucchero nel sangue a livelli appropriati. (Sotto) Catene di aminoacidi in una sequenza specifica (la struttura primaria) definiscono una proteina come l’insulina. Queste catene si piegano in ben definiti (più…)

Figura 3.1

La struttura detta la funzione. Un componente proteico del macchinario di replicazione del DNA circonda una sezione della doppia elica del DNA. La struttura della proteina permette di copiare grandi segmenti di DNA senza che il macchinario di replicazione si dissoci dal (più…)

Figura 3.2

Un complesso assemblaggio proteico. Una micrografia elettronica del tessuto di volo degli insetti in sezione trasversale mostra una serie esagonale di due tipi di filamenti proteici.

Figura 3.3

Flessibilità e funzione. Dopo aver legato il ferro, la proteina lattoferrina subisce cambiamenti conformazionali che permettono alle altre molecole di distinguere tra la forma senza ferro e quella legata al ferro.

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