Proteine: struttura delle proteine e DNA

Proteine: struttura primaria
La struttura primaria di una proteina consiste in una lunga sequenza di aminoacidi legati per mezzo del cosiddetto legame peptidico: il gruppo carbossilico di un aminoacido (un atomo di carbonio, due di ossigeno e uno di idrogeno) si lega al gruppo amminico di quello adiacente (un atomo di azoto e due di idrogeno) con la liberazione di una molecola d'acqua. La sequenza specifica degli aminoacidi determina la struttura primaria di una proteina (Fig.sopra) e contribuisce alla sua forma tridimensionale. Tuttavia, poiché in una molecola proteica vi sono diverse catene laterali, l'interazione dei vari gruppi con l'acqua o tra di loro fa sì che la catena polipeptidica assuma una struttura più o meno ripiegata, detta struttura secondaria e terziaria, che le conferisce una conformazione specifica.
Tale conformazione spesso comprende anche una struttura quaternaria, che risulta dall'aggregazione di più catene polipeptidiche formanti una proteina (Fig.sotto). Esempi di struttura quaternaria sono l'emoglobina e il collagene.

Proteine struttura tridimensionale.
Con il termine "struttura primaria" si indicano gli aminoacidi che formano una determinata proteina e la loro sequenza. Le caratteristiche chimico-fisiche di questa molecola, però, sono influenzate anche da come la sua struttura primaria si dispone nello spazio. Infatti, le interazioni tra i gruppi molecolari di una proteina fanno sì che la catena lineare di aminoacidi (a sinistra) si ripieghi in una struttura tridimensionale, come quella rappresentata al centro. Quest'ultima si può poi combinare con altre catene, a dare una proteina complessa (a destra).

La determinazione della ripiegatura, o la struttura tridimensionale, di una proteina è una delle principali aree di ricerca della biologia molecolare per tre ragioni.
Primo, la forma tridimensionale di una proteina è in relazione con la sua funzione.
Secondo, il fatto che una proteina può essere distinta in 20 specie differenti di amminoacidi rende la struttura tridimensionale risultante in molti casi assai complessa e senza simmetria.
Terzo, il metodo non semplice e accurato per la determinazione della struttura tridimensionale è conosciuto.
Ma come otteniamo le nostre proteine? Le proteine sono prodotte in una struttura cellulare chiamata ribosoma. I ribosomi sono dei piccoli organuli costituiti da RNA e proteine. Svolgono l'importante funzione di assemblare le proteine, secondo le istruzioni contenute in una importante molecola chiamata acido ribonucleico messaggero o RNA messaggero. Per spiegare come avviene ciò, abbiamo bisogno di spiegare cosa sono gli acidi nucleici.

Gli acidi nucleici, così chiamati perché particolarmente abbondanti nel nucleo delle cellule, sono le molecole che contengono l'informazione genetica, cioè l'insieme delle istruzioni necessarie alla fabbricazione delle proteine. Esse ne determinano la specificità strutturale e funzionale.

Esistono due tipi di acidi nucleici: il DNA (Acido DesossiriboNucleico) e l'RNA (Acido RiboNucleico). Il primo è detentore dell'informazione genetica; il secondo provvede a tradurre l'informazione genetica, contenuta nel DNA, nel linguaggio (cioè nella struttura) delle proteine.

DNA

Come una proteina, una molecola di DNA è una catena di molecole più semplici. Essa è responsabile della trasmissione e manifestazione dei caratteri ereditari. E’ presente in tutti gli organismi viventi (eccetto in alcuni virus). Il DNA è costituito da due filamenti che formano una struttura definita "a doppia elica".