Proteina

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La scheda: Proteina

Le proteine ??o protidi sono grandi biomolecole o macromolecole, costituite da catene di aminoacidi legati uno all'altro da un legame peptidico (ovvero un legame tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico dell'altro amminoacido). Le proteine ??svolgono una vasta gamma di funzioni all'interno degli organismi viventi, compresa la catalisi delle reazioni metaboliche, la replicazione del DNA, la risposta agli stimoli e il trasporto di molecole da un luogo ad un altro. Le proteine ??differiscono l'una dall'altra soprattutto nella loro sequenza di amminoacidi, la quale è dettata dalla sequenza nucleotidica conservata nei geni e che di solito si traduce in un ripiegamento proteico ??in una struttura tridimensionale specifica che determina la sua attività.
Una catena lineare di residui amminoacidici è chiamata "polipeptide" (ovvero una catena di più amminoacidi legati da legami peptidici). Una proteina è costituita così da un lungo polipeptide. Polipeptidi brevi, contenenti meno di circa 20-30 amminoacidi, vengono raramente considerati proteine ??e sono comunemente chiamati peptidi o talvolta oligopeptidi. La sequenza degli aminoacidi in una proteina è definita dalla sequenza presente in un gene, la quale è codificata nel codice genetico. In generale, il codice genetico specifica 20 amminoacidi standard, tuttavia, in alcuni organismi il codice può includere la selenocisteina (SEC), e in alcuni archaea, la pirrolisina ed infine un 23° amminoacido, la N-formilmetionina, un derivato della metionina, che inizia la sintesi proteica di alcuni batteri. Poco dopo o anche durante la sintesi proteica, i residui di una proteina vengono spesso modificati chimicamente mediante la modificazione post traduzionale che altera le proprietà fisiche e chimiche, la piegatura, la stabilità, l'attività e, in ultima analisi, la funzione della proteina. A volte le proteine possiedono gruppi non peptidici allegati, che possono essere chiamati gruppi prostetici o cofattori. Le proteine ??possono anche operare insieme per raggiungere una particolare funzione e spesso associarsi in complessi multiproteici stabili.
Una volta sintetizzate nell'organismo, le proteine esistono solo ??per un certo periodo di tempo per poi venire degradate e riciclate attraverso i meccanismi cellulari per il processo di turnover proteico. La durata di una proteina è misurata in termini di emivita e può essere molto varia. Alcune possono esitere per solo alcuni minuti, altre fino ad alcuni anni, tuttavia la durata media nelle cellule di un mammifero è tra 1 e 2 giorni. Proteine ??anomale e mal ripiegate o vengono degradate più rapidamente o possono causare instabilità.
Come altre macromolecole biologiche, come i polisaccaridi e gli acidi nucleici, le proteine ??sono parti essenziali degli organismi e partecipano praticamente in ogni processo che avviene all'interno delle cellule. Infatti gli enzimi sono proteine che funzionano da catalizzatori per le reazioni biochimiche e sono vitali per il metabolismo. Le proteine ??hanno anche funzioni strutturali o meccanica, come l'actina e la miosina nei muscoli e le proteine che costituiscono il citoscheletro che formano una struttura che permette di mantenere la forma della cellula. Altre proteine ??sono fondamentali per la segnalazione cellulare, per la risposte immunitarie, per l'adesione cellulare e per il ciclo cellulare. Le proteine ??sono elementi necessari anche nell'alimentazione degli animali, dal momento che essi non possono sintetizzare tutti gli aminoacidi di cui hanno bisogno e devono ottenere quelli essenziali attraverso il cibo. Grazie al processo della digestione, gli animali scindono le proteine ??ingerite nei singoli aminoacidi, che poi vengono utilizzati nel metabolismo.
Le proteine ??possono essere purificate da altri componenti cellulari utilizzando una varietà di tecniche come l'ultracentrifugazione, la precipitazione, l'elettroforesi e la cromatografia, l'avvento dell'ingegneria genetica ha reso possibile una serie di metodi per facilitare tale purificazione. I metodi comunemente usati per studiare la struttura e la funzione delle proteine ??includono immunoistochimica, la mutagenesi sito specifica, la cristallografia a raggi X, la risonanza magnetica nucleare e la spettrometria di massa.



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FOTO: Proteina

Struttura chimica del legame peptidico (in basso) e la struttura tridimensionale di un legame peptidico tra una alanina e un aminoacido adiacente (riquadro in alto)

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Strutture di risonanza del legame peptidico che lega singoli aminoacidi per formare un polimero proteico.

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Frammento di fibronectina.

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Un ribosoma produce una proteina utilizzando un mRNA come templato.

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La sequenza di DNA di un gene codifica per la sequenza amminoacidica della proteina.

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Rappresentazione dei legami a idrogeno (linee tratteggiate) attraverso cui interagiscono i diversi segmenti della stessa catena proteica.

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Dall'alto verso il basso: rappresentazione della struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria di una proteina.

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