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Gli amminoacidi e le proteine: struttura, funzione e proprietà, Dispense di Chimica organica

Riassunto aminoacidi e proteine

Tipologia: Dispense

2020/2021

Caricato il 11/03/2021

marisa-saettone
marisa-saettone 🇮🇹

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Gli amminoacidi e le proteine
NEGLI AMMINOACIDI SONO PRESENTI I GRUPPI AMMINICO E CARBOSSILICO
Gli amminoacidi rappresentano i monomeri dei peptidi e delle proteine. Sono composti
bifunzionali costituiti dal gruppo funzionale carbossilico (-COOH) e dal gruppo
funzionale amminico (-NH2).
I due gruppi funzionali possono essere legati allo stesso atomo di carbonio ( alfa
amminoacidi ) o a diversi atomi di carbonio ( beta o gamma amminoacidi ).
Gli amminoacidi presenti negli organismi viventi sono tutti alfa amminoacidi, si
rappresentano con formula generale definita da un atomo di carbonio centrale a cui si
legano :
-un atomo di idrogeno
-Un gruppo amminico
-Un gruppo carbossilico
-Un gruppo atomico radicale (R) o catena laterale.
LA CHIRALITÀ DEGLI AMMINOACIDI
L’atomo di carbonio alfa é uno stereocentro. Tutti gli alfa amminoacidi ( tranne la
glicina ) sono molecole chirali e si presentano sotto forma di due enantiomeri ovvero
molecole che sono una l’immagine dell’altra e non sovrapponibili. Di conseguenza
anche gli amminoacidi possono essere rappresentati con le proiezioni di Fischer
disponendo :
-il gruppo carbossilico in alto
-Catena laterale R in basso
Il tipo di configurazione è determinato dalla posizione del gruppo -NH2 che
-a destra indica la corazione D
-A sinistra la L
Gli L-alfa-amminoacidi che costituiscono le proteine soni venti, 8 sono ESSENZIALI
( fenilalanina, isoleucina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina
) perché non sintetizzabili e dobbiamo acquistarli con le proteine presenti negli
alimenti.
LA NOMENCLATURA E LA CLASSIFICAZIONE DEGLI AMMINOACIDI
Gli amminoacidi naturali sono denominati con un nome comune che si rappresenta
con tre lettere quando deve essere utilizzato per rappresentare le formule dei peptidi,
oppure con una lettera quando si descrive la sequenza degli amminoacidi nei
polipeptidi e nelle proteine.
I 5 amminoacidi con catene laterali dotate di carica elettrica sono idrofili e gli ioni
aventi carica opposta. I 5 invece con catene laterali polari hanno la tendenza a
formare legami a idrogeno con l’acqua e con altre sostanze polari o dotate di carica
elettrica, sono idrofili. Sette amminoacidi hanno invece catene laterali costituite da
idrocarburi apolari pertanto sono idrofobici
Tre amminoacidi, pur avendo catene laterali idrofobiche costituiscono casi a parte
-la catena laterale della GLICINA è un semplice atomo di idrogeno è quindi cosi
piccola da incastrarsi nei ristretti spazi liberi della proteina.
-Il gruppo R della CISTEINA presenta un gruppo terminale -SH e può reagire con la
catena laterale di un’altra cisteina creando un legame covalente
-La PROLINA diversa dagli altri amminoacidi perché presenta un gruppo amminico
modificato privo di un atomo di idrogeno che forma un legame covalente con un
carbonio della catena laterale, generando una struttura ad anello.
LA STRUTTURA IONICA DIPOLARE DEGLI AMMINOACIDI
Per la presenza del gruppo carbossilico e del gruppo amminico si verifica una reazione
di tipo acido-base. Il gruppo carbossilico (-COOH) comportandosi da acido cede un ione
H+ ( trasformandosi in -COO- ) al gruppo amminico (NH2) che comportandosi da base
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Gli amminoacidi e le proteine

NEGLI AMMINOACIDI SONO PRESENTI I GRUPPI AMMINICO E CARBOSSILICO Gli amminoacidi rappresentano i monomeri dei peptidi e delle proteine. Sono composti bifunzionali costituiti dal gruppo funzionale carbossilico (-COOH) e dal gruppo funzionale amminico (-NH2). I due gruppi funzionali possono essere legati allo stesso atomo di carbonio ( alfa amminoacidi ) o a diversi atomi di carbonio ( beta o gamma amminoacidi ). Gli amminoacidi presenti negli organismi viventi sono tutti alfa amminoacidi, si rappresentano con formula generale definita da un atomo di carbonio centrale a cui si legano :

- un atomo di idrogeno

- Un gruppo amminico

- Un gruppo carbossilico

- Un gruppo atomico radicale (R) o catena laterale.

LA CHIRALITÀ DEGLI AMMINOACIDI L’atomo di carbonio alfa é uno stereocentro. Tutti gli alfa amminoacidi ( tranne la glicina ) sono molecole chirali e si presentano sotto forma di due enantiomeri ovvero molecole che sono una l’immagine dell’altra e non sovrapponibili. Di conseguenza anche gli amminoacidi possono essere rappresentati con le proiezioni di Fischer disponendo :

- il gruppo carbossilico in alto

- Catena laterale R in basso

Il tipo di configurazione è determinato dalla posizione del gruppo -NH2 che

- a destra indica la corazione D

- A sinistra la L

Gli L-alfa-amminoacidi che costituiscono le proteine soni venti, 8 sono ESSENZIALI ( fenilalanina, isoleucina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina ) perché non sintetizzabili e dobbiamo acquistarli con le proteine presenti negli alimenti. LA NOMENCLATURA E LA CLASSIFICAZIONE DEGLI AMMINOACIDI Gli amminoacidi naturali sono denominati con un nome comune che si rappresenta con tre lettere quando deve essere utilizzato per rappresentare le formule dei peptidi, oppure con una lettera quando si descrive la sequenza degli amminoacidi nei polipeptidi e nelle proteine. I 5 amminoacidi con catene laterali dotate di carica elettrica sono idrofili e gli ioni aventi carica opposta. I 5 invece con catene laterali polari hanno la tendenza a formare legami a idrogeno con l’acqua e con altre sostanze polari o dotate di carica elettrica, sono idrofili. Sette amminoacidi hanno invece catene laterali costituite da idrocarburi apolari pertanto sono idrofobici Tre amminoacidi, pur avendo catene laterali idrofobiche costituiscono casi a parte

- la catena laterale della GLICINA è un semplice atomo di idrogeno è quindi cosi

piccola da incastrarsi nei ristretti spazi liberi della proteina.

- Il gruppo R della CISTEINA presenta un gruppo terminale -SH e può reagire con la

catena laterale di un’altra cisteina creando un legame covalente

- La PROLINA diversa dagli altri amminoacidi perché presenta un gruppo amminico

modificato privo di un atomo di idrogeno che forma un legame covalente con un carbonio della catena laterale, generando una struttura ad anello. LA STRUTTURA IONICA DIPOLARE DEGLI AMMINOACIDI Per la presenza del gruppo carbossilico e del gruppo amminico si verifica una reazione di tipo acido-base. Il gruppo carbossilico (-COOH) comportandosi da acido cede un ione H+ ( trasformandosi in -COO- ) al gruppo amminico (NH2) che comportandosi da base

si trasforma nello ione -NH3+; si forma un ione DIPOLARE ovvero uno ione con due cariche opposte che si trovano su due gruppi funzionali diversi. LE PROPRIETÀ FISICHE E CHIMICHE La struttura ionica dipolare giustifica :

  • le proprietà fisiche che si identificano nello stato solido cristallino, negli alti punti di fusione e nella solubilità in acqua
  • Le proprietà chimiche nel comportamento ANFOTERO= possono reagire sia con acidi sia con basi. In una soluzione basica si comportano da acidi mentre in una acida da basi. Evidente quindi che la carica di un amminoacido è funzione del pH della soluzione. a) ad alti valori di pH ( soluzione basica ) la carica è negativa b) a bassi valori di pH ( soluzione acida ) la carica è positiva A un dato valore di pH detto PUNTO ISOELETTRICO l’amminoacido ha una forma ionica dipolare e carica complessiva = 0.
  • Amminoacidi neutri con 1 gruppo carbossilico valore del PI corrispondente a un valore di pH 1 gruppo amminico intermedio
  • Amminoacidi acidi con 2 gruppi carbossilici 1 gruppo amminico
  • Amminoacidi basici 1 gruppo carbossilico valore PI corrisponde a valori di pH bassi 2 gruppi amminici I PEPTIDI SONO POLIMERI DEGLI AMMINOACIDI I peptidi sono biopolimeri costituiti da due o più amminoacidi o diversi uniti da un legame peptidico. Il legame peptidico tra due amminoacidi si stabilisce tra il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l’azoto del gruppo amminico di un altro amminoacido. La reazione tra due amminoacidi comporta l’eliminazione di una molecola d’acqua ( reazione di condensazione ) e la formazione di un peptide. Per convenzione il peptide si scrive mettendo a sinistra l’amminoacido con il gruppo amminico libero ( amminoacido N-terminale ) e a destra l’amminoacido con il gruppo carbossilico libero ( amminoacido C-terminale ). Un peptide costituito da due amminoacidi si chiama dipeptide. Nella reazione tra due amminoacidi si possono ottenere due dipeptidi che sono isomeri di struttura a seconda di quale sia il gruppo carbossilico e amminico che reagiscono. Il numero degli isomeri ovviamente aumenta all’aumentare del numero di amminoacidi che costituiscono il peptide : con tre amminoacidi si possono ottenere sei tripeptidi I peptidi possono essere suddivisi negli amminoacidi costituenti mediante una reazione di IDROLISI, catalizzata da enzimi negli esseri viventi. Tra gli amminoacidi si può formare anche un legame di tipo DISOLFURO ( covalente ) che si può stabilire tra i gruppi -SH di due unità di cisteina. Il legame disolfuro è un legame covalente singolo tra due atomi di zolfo S-S Si forma per ossidazione di due gruppi -SH appartenenti a due amminoacidi di cisteina; possono appartenere allo stesso peptide o a due peptidi diversi. I peptidi a seconda del numero di amminoacidi che li costituiscono sono distinti in : Oligopeptidi formati da 2 a 10 amminoacidi, polipeptidi formati da non più di 100 amminoacidi e proteine costituite da oltre 100 amminoacidi. LE MODALITÀ DI CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE Le proteine sono biopolimeri formati da molti amminoacidi ( più di 100 ) uniti tra loro da legami peptidici Sulla base della loro composizione chimica, le proteine sono suddivise in :