LE PROTEINE Marika Benedetti Sarah Fontanesi Giacomo Ercolano

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LE PROTEINE � Marika Benedetti � Sarah Fontanesi � Giacomo Ercolano 1

LE PROTEINE � Marika Benedetti � Sarah Fontanesi � Giacomo Ercolano 1

SOMMARIO ● Composizione elementare. ● Caratteristiche chimico-fisiche degli amminoacidi. ● Struttura delle proteine. ●

SOMMARIO ● Composizione elementare. ● Caratteristiche chimico-fisiche degli amminoacidi. ● Struttura delle proteine. ● Sintesi proteica. ● Classificazione delle proteine. ● Funzioni delle proteine. ● Analisi ed indagini delle proteine. ● Patologie associate alle proteine. 2

INTRODUZIONE • • Le proteine sono macromolecole biologiche formate dall'unione di un grande numero

INTRODUZIONE • • Le proteine sono macromolecole biologiche formate dall'unione di un grande numero di amminoacidi. Esse, come polisaccaridi e acidi nucleici, costituiscono una parte essenziale degli organismi viventi. Le proteine rappresentano gli elementi strutturali e funzionali più importanti nei sistemi viventi: qualsiasi processo vitale dipende da questa classe di molecole. 3

COMPOSIZIONE ELEMENTARE ● ● Le proteine sono macromolecole costituite dall'unione di unità elementari chiamate

COMPOSIZIONE ELEMENTARE ● ● Le proteine sono macromolecole costituite dall'unione di unità elementari chiamate AMMINOACIDI. Soltanto 20 amminoacidi possono essere codificati dal DNA. 4

STRUTTURA DEGLI AMMINOACIDI ● Ogni amminoacido possiede un carbonio centrale, chiamato carbonio α, al

STRUTTURA DEGLI AMMINOACIDI ● Ogni amminoacido possiede un carbonio centrale, chiamato carbonio α, al quale sono legati quattro differenti gruppi: ● Un gruppo amminico basico (-NH 2) ● Un gruppo carbossilico acido (-COOH) ● Un atomo di idrogeno (-H) ● Una catena laterale diversa per ciascun amminoacido (-R) 5

LA CATENA LATERALE ● ● La catena laterale (-R) conferisce particolari proprietà chimiche all'amminoacido

LA CATENA LATERALE ● ● La catena laterale (-R) conferisce particolari proprietà chimiche all'amminoacido ed è responsabile della struttura, della carica e delle funzioni delle proteine. In basa alla catena laterale gli amminoacidi possono essere classificati in: ● Ammonoacidi apolari (gruppo laterale alifatico) ● Amminoacidi polari ● Amminoacidi con gruppo -R aromatico ● Amminoacidi con gruppo -R carico positivamente ● Amminoacidi con gruppo -R carico negativamente 6

Amminoacidi POLARI ● ● ● Serina, treonina, cisteina, asparagine, gluttammina. I gruppi (-R) laterali

Amminoacidi POLARI ● ● ● Serina, treonina, cisteina, asparagine, gluttammina. I gruppi (-R) laterali contengono gruppi funzionali che formano legami idrogeno con l'acqua. La polarità di serina e treonina è dovuta al gruppo ossidrilico (OH), quella della cisteina al gruppo sulfidrilico (-SH), quella di asparagina e glutammina ai gruppi ammidici (-CONH 2) Amminoacidi APOLARI ● ● ● Glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina. Le catene laterali sono costituite da una catena idrocarburica satura che è idrofobica e tendono a raggrupparsi all'interno della proteina. Nella prolina il suo gruppo amminoacidico secondario è mantenuto in una conformazione rigida che riduce la flessibilità strutturale delle regioni polipeptidiche in 7 cui è presente.

Amminoacidi carichi + ● Lisina, arginina, istidina. ● Sono accettori di protoni ● Le

Amminoacidi carichi + ● Lisina, arginina, istidina. ● Sono accettori di protoni ● Le loro catene laterali, contenenti gruppi amminici, a p. H fisiologico sono ionizzate ed hanno carica positiva. Amminoacidi carichi ● ● ● Acido aspartico, acido glutammico. Sono donatori di protoni I gruppi carbossilici delle loro catene laterali, al p. H fisiologico, sono ionizzati e hanno carica negativa. 8

Amminoacidi con gruppo (-R) AROMATICO ● Fenilalanina, tirosina, triptofano. Sono relativamente non polari e

Amminoacidi con gruppo (-R) AROMATICO ● Fenilalanina, tirosina, triptofano. Sono relativamente non polari e possono tutti partecipare ad interazioni di tipo idrofobico. ● FENILALANINA TIROSINA 9

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IL LEGAME PEPTIDICO ● ● Gli amminoacidi polimerizzano durante la sintesi delle proteine mediante

IL LEGAME PEPTIDICO ● ● Gli amminoacidi polimerizzano durante la sintesi delle proteine mediante la formazione di legami peptidici. Il legame peptidico C–N si ha quando il gruppo carbossilico di un peptide condensa con il gruppo amminico del peptide successivo mediante l’eliminazione di una molecola d’acqua. Nella cellula, la sintesi dei legami peptidici è controllata enzimaticamente nel ribosoma ed è guidata dal m. RNA stampo. Il gruppo peptidico ha una struttura rigida e planare dovuta al parziale carattere di doppio legame del legame peptidico. 11

IL LEGAME PEPTIDICO 12

IL LEGAME PEPTIDICO 12

STRUTTURA DELLE PROTEINE ● ● ● Una molecola di proteina è fatta da una

STRUTTURA DELLE PROTEINE ● ● ● Una molecola di proteina è fatta da una lunga catena di amminoacidi, ciascuno unito a quello adiacente da un legame polipeptidico covalente. Ogni catena polipeptidica consta di una ossatura di base, a supporto delle catene laterali dei vari amminoacidi. Questa ossatura polipeptidica è fatta di una sequenza ripetitiva di atomi disposti in serie lineare, da cui si dipartono le catene laterali dei 20 amminoacidi diversi. La catena laterale è quindi quella parte di molecola non coinvolta nel la formazione del legame peptidico. 13

STRUTTURA DELLE PROTEINE ● ● ● Le catene laterali, mentre la molecola si ripiega,

STRUTTURA DELLE PROTEINE ● ● ● Le catene laterali, mentre la molecola si ripiega, permettono la formazione di legami deboli (non covalenti) di vario tipo che coinvolgono anche gli atomi della struttura interna e tendono a far mantenere alla proteina una certa forma. Si tratta di legami idrogeno, ionici e forze di Van der Waals. Esistono quattro livelli di struttura delle proteine. 14

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA PRIMARIA ● ● La struttura primaria è data dalla peculiare

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA PRIMARIA ● ● La struttura primaria è data dalla peculiare sequenza amminoacidica di una catena polipeptidica della relativa proteina. La struttura primaria è stabilizzata da legami covalenti. 15

STRUTTURA DELLE PROTEINE �I livelli superiori della struttura di una proteina, che derivano tutti

STRUTTURA DELLE PROTEINE �I livelli superiori della struttura di una proteina, che derivano tutti dalla struttura primaria, sono dati dalle modalità di ripiegamento locale e dal ripiegamento dell'intera molecola e conferiscono alla proteina la forma biologicamente attiva. 16

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA È data dalle modalità di ripiegamento della catena polipeptidica

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA È data dalle modalità di ripiegamento della catena polipeptidica regolari e ripetute all'interno di regioni diverse della proteina stessa. ● Esistono due tipi principali di struttura secondaria, entrambi determinati dalla formazione di legami idrogeno tra i residui amminoacidici che costituiscono la struttura primaria: ● 17

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA : α ELICA ● Spirale destrorsa in cui i

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA : α ELICA ● Spirale destrorsa in cui i gruppi R si proiettano all'esterno dello scheletro peptidico perpendicolarmente all'asse dell'elica. Questa struttura è stabilizzata dalla formazione di legami a idrogeno tra gli atomi di idrogeno δ+ del gruppo N-H del residuo amminoacidico e gli atomi di ossigeno δdel gruppo C=O di un altro 18 residuo.

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA : β FOGLIETTO ● Si forma quando due o

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA SECONDARIA : β FOGLIETTO ● Si forma quando due o più catene polipeptidiche sono quasi completamente distese e giacciono l'una accanto all'altra. Il foglietto è stabilizzato dai legami idrogeno che si formano tra il gruppo N-H di una catena e i gruppi C=O dell'altra. 19

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA TERZIARIA ● ● Affinché la molecola proteica assuma la caratteristica

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA TERZIARIA ● ● Affinché la molecola proteica assuma la caratteristica struttura compatta è necessario che la catena polipeptidica cambi direzione in corrispondenza di particolari punti, ripiegandosi avanti e indietro. La struttura terziaria è determinata dalle interazioni tra gruppi R (catene laterali dei residui amminoacidici). 20

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA TERZIARIA β FOGLIETTO α ELICA 21

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA TERZIARIA β FOGLIETTO α ELICA 21

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA QUATERNARIA ● ● Molte proteine nella loro forma funzionalmente attiva

STRUTTURA DELLE PROTEINE STRUTTURA QUATERNARIA ● ● Molte proteine nella loro forma funzionalmente attiva sono formate da due o più catene polipeptidiche , dette subunità, ognuna delle quali è ripiegata ad assumere la propria struttura terziaria. La struttura quaternaria è quindi risultato del modo in cui le subunità proteiche si associano e interagiscono nell'intera proteina. 22

STRUTTURA DELLE PROTEINE 23

STRUTTURA DELLE PROTEINE 23

SINTESI PROTEICA • • • La sintesi proteica è il processo che porta alla

SINTESI PROTEICA • • • La sintesi proteica è il processo che porta alla formazione delle proteine utilizzando le informazioni contenute nel DNA. E’ un processo complesso in cui intervengono vari “attori”: DNA, RNA, amminoacidi e ribosomi. Il processo comincia nel nucleo e termina nel citoplasma. 24

DNA • Il DNA contiene le “istruzioni” per sintetizzare le diverse proteine. • Ogni

DNA • Il DNA contiene le “istruzioni” per sintetizzare le diverse proteine. • Ogni porzione di DNA che codifica per una proteina specifica è detta gene. 25

RNA Nella sintesi proteica interviene un altro acido nucleico, l’RNA, presente in 3 forme

RNA Nella sintesi proteica interviene un altro acido nucleico, l’RNA, presente in 3 forme diverse: � L’RNA messaggero, messaggero che contiene una copia “in negativo” del gene e fa da tramite tra il nucleo e il citoplasma. � L’RNA ribosomiale, ribosomiale costituente principale dei ribosomi. � L’RNA transfer, transfer che fa da tramite tra l’m. RNA e le proteine. 26

Amminoacidi & Ribosomi � Amminoacidi: sono i “mattoncini” che, assemblati in sequenza, costituiscono le

Amminoacidi & Ribosomi � Amminoacidi: sono i “mattoncini” che, assemblati in sequenza, costituiscono le proteine: tutte le proteine sono costituite da solo 20 tipi di amminoacidi. � Ribosomi: sono piccoli organuli costituiti da due subunità e sono le “fabbriche” cellulari di proteine. 27

Le tappe della sintesi proteica La sintesi proteica è divisa in due fasi: 1)

Le tappe della sintesi proteica La sintesi proteica è divisa in due fasi: 1) La trascrizione, trascrizione che avviene nel nucleo 2) La traduzione, traduzione che avviene sui ribosomi 28

La trascrizione - inizio La doppia elica di DNA viene svolta grazie all’enzima RNA

La trascrizione - inizio La doppia elica di DNA viene svolta grazie all’enzima RNA polimerasi che poi va a legarsi al promotore, una specifica regione sul filamento stampo di DNA. 29

La trascrizione - allungamento � L’RNA polimerasi legge il filamento stampo in senso 3’-5’.

La trascrizione - allungamento � L’RNA polimerasi legge il filamento stampo in senso 3’-5’. � L’RNA polimerasi comincia ad assemblare la catena complementare di m. RNA secondo la complementarietà tra basi. � Il filamento di m. RNA si accresce in direzione 5’-3’: il trascritto di RNA è dunque antiparallelo rispetto al filamento di DNA stampo. 30

La trascrizione - terminazione � L’RNA polimerasi raggiunge il sito di terminazione. � L’m.

La trascrizione - terminazione � L’RNA polimerasi raggiunge il sito di terminazione. � L’m. RNA formato, che è una sorta di impronta “in negativo” del gene da cui si è originato, esce dal nucleo e migra verso i ribosomi, portando le istruzioni per la traduzione. 31

Codice genetico � 32

Codice genetico � 32

Codice genetico � Il codice genetico è ridondante, ci sono più triplette (codone) che

Codice genetico � Il codice genetico è ridondante, ci sono più triplette (codone) che codificano per lo stesso amminoacido. � Importanti sono le triplette di inizio (AUG) e di stop (UAA, UAG e UGA). 33

La traduzione - inizio La traduzione comincia con la formazione del complesso di inizio

La traduzione - inizio La traduzione comincia con la formazione del complesso di inizio formato da m. RNA al quale si lega il ribosoma e il t. RNA caricato con il primo amminoacido della catena (che va ad occupare il sito P). 34

La traduzione - allungamento � Arriva un secondo t. RNA carico che si attacca,

La traduzione - allungamento � Arriva un secondo t. RNA carico che si attacca, con il suo anticodone, al secondo codone dell’m. RNA andando ad occupare il sito A. � L’amminoacido del primo t. RNA si lega con legame peptidico all’amminoacido del secondo t. RNA. � Il primo t. RNA si sposta nel sito E, si allontana e il ciclo continua. 35

La traduzione - terminazione In questo modo si viene a costruire un polipeptide sempre

La traduzione - terminazione In questo modo si viene a costruire un polipeptide sempre più grande finchè non si arriva ad un codone di stop: la sintesi si interrompe e si ha l’idrolisi tra la catena polipeptidica e il t. RNA nel sito P. 36

CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE Le proteine si distinguono in due grossi gruppi in base alla

CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE Le proteine si distinguono in due grossi gruppi in base alla composizione chimica: � Proteine semplici: semplici costituite da soli amminoacidi. � Proteine coniugate: coniugate costituite, oltre che da amminoacidi, da un gruppo di natura non proteica, il gruppo prostetico. 37

PROTEINE SEMPLICI Le proteine semplici si distinguono in due sottoclassi sulla base delle diverse

PROTEINE SEMPLICI Le proteine semplici si distinguono in due sottoclassi sulla base delle diverse caratteristiche fisiche, e quindi della diversa forma: � Proteine fibrose, fibrose con forma allungata e struttura semplice. � Proteine globulari, globulari con forma sferica e struttura più complessa. 38

Proteine Fibrose � Sono insolubili in acqua e nei comuni solventi, e resistenti a

Proteine Fibrose � Sono insolubili in acqua e nei comuni solventi, e resistenti a enzimi proteolitici. � Ne sono un esempio le scleroproteine, scleroproteine costituite da pochi amminoacidi e dotate di elevata resistenza chimica: hanno funzione di rivestimento, protezione e sostegno. � Le principali sono: il collagene (ricco di glicina e prolina), costituente del tessuto connettivo, cartilagineo e osseo, l’elastina (ricca di glicina e leucina), costituente delle fibre elastiche dei tendini e delle pareti vasali e la cheratina (ricca di cistina) costituente delle unghie, dei peli e dei capelli. 39

Proteine Globulari Sono solubili in acqua e svolgono funzioni di regolazione, di controllo e

Proteine Globulari Sono solubili in acqua e svolgono funzioni di regolazione, di controllo e di trasporto. Tra le proteine globulari troviamo: � Le protamine: protamine sono molto semplici (costituite da arginina e lisina) e si trovano in natura solo nel regno animale a formare nucleoprotidi. � Gli istoni: istoni hanno carattere basico, contengono zolfo e costituiscono l’ 80 -90% della cromatina. 40

Proteine Globulari � Le albumine: albumine diffuse sia nel mondo vegetale che animale, sono

Proteine Globulari � Le albumine: albumine diffuse sia nel mondo vegetale che animale, sono coagulabili al calore e possono dar luogo per scissione a tutti gli amminoacidi. L’albumina è una proteina del plasma, fondamentale per il mantenimento della pressione oncotica, ma si trova anche nel latte e nell’albume dell’uovo. � Le globuline: globuline sono le proteine più diffuse nel regno animale e in quello vegetale, sono apolari ma solubili in soluzioni saline. Le più comuni sono le globuline del sangue, del latte, dell’uovo e del muscolo. 41

Proteine Globulari Le gluteline e le prolamine sono due gruppi di proteine vegetali tipicamente

Proteine Globulari Le gluteline e le prolamine sono due gruppi di proteine vegetali tipicamente associati perchè insieme costituiscono la maggior parte della riserva proteica dei cereali. In particolare: � Le gluteline: gluteline sono insolubili in acuqa, in soluzioni saline ed in alcool ma solubili in acidi e basi diluiti e coagulano al calore. � Le prolamine (o gliadine): sono insolubili in acqua ma solubili in alcool e non coagulano al calore. Le più note sono l’ordeina dell’orzo, la zeina del mais e la gliadina del frumento. 42

PROTEINE CONIUGATE Sono costituite da una catena polipeptidica unita ad un gruppo non proteico

PROTEINE CONIUGATE Sono costituite da una catena polipeptidica unita ad un gruppo non proteico chiamato prostetico: il gruppo prostetico è variabile e a seconda del tipo si distinguono 4 classi di proteine coniugate: � Le glicoproteine (proteine con zuccheri): sono particolarmente abbondanti nella membrana plasmatica. � Le lipoproteine (proteine con lipidi): sono la forma circolante dei lipidi nel sangue. 43

PROTEINE CONIUGATE � Le fosfoproteine (contengono gruppi fosforici): sono presenti prevalentemente nelle proteine di

PROTEINE CONIUGATE � Le fosfoproteine (contengono gruppi fosforici): sono presenti prevalentemente nelle proteine di origine animale. Importanti sono le caseine del latte, la vitelline del tuorlo dell’uovo e la ittulina delle uova di pesce. � Le cromoproteine (contengono metalli): sono formate da proteine semplici coniugate con vari pigmenti. Importanti sono l’emoglobina che contiene ferro e la clorofilla che contiene magnesio. 44

FUNZIONI DELLE PROTEINE Le proteine sono le molecole funzionali della cellula. Le principali funzioni

FUNZIONI DELLE PROTEINE Le proteine sono le molecole funzionali della cellula. Le principali funzioni sono: � Catalisi: la maggior parte delle reazioni che avvengono negli organisimi sono catallizate da specifiche proteine, gli enzimi, enzimi capaci di abbassare l’anergia di attivazione di una reazione chimica e aumentare la sua velocità. � Trasmissione di segnali: molti ormoni, ormoni sostanze in grado di regolare le rezioni chimiche di organi bersaglio, sono di natura proteica. 45

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Eliminazione di agenti estranei: ci sono cellule specifiche del sangue,

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Eliminazione di agenti estranei: ci sono cellule specifiche del sangue, i linfociti, capaci di produrre anticorpi come risposta di rigetto nei confronti di organismi esterni. � Movimento: il movimento delle singole cellule è dovuto all’esistenza di proteine contrattili in grado di allungarsi o contrarsi. Alcune di queste, come actina e miosina, sono particolarmente abbondanti nelle cellule del tessuto muscolare. 46

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Trasporto: per trasferire sostanze non idrosolubili da un punto all’altro

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Trasporto: per trasferire sostanze non idrosolubili da un punto all’altro del corpo o della cellula, è necessario l’intervento di proteine trasportatrici presenti nei liquidi circolanti o sulla membrana cellulare (proteine carrier). Esempi sono le lipoproteine, l’emoglobina e la trasferrina. � Offesa: alcune proteine o loro frammenti sono i costituenti attivi di numerose tossine e veleni utilizzati da animali e piante. 47

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Sostegno: le proteine strutturali forniscono resistenza e sostegno meccanico a

FUNZIONI DELLE PROTEINE � Sostegno: le proteine strutturali forniscono resistenza e sostegno meccanico a strutture ed organi, nonchè protezione a superfici delicate. Alcuni esempi sono la cheratina, il collagene e l’elastina. � Deposito: molte proteine servono da materiale di riserva energetica da usare nel momento del bisogno, sono le proteine di deposito come per esempio la ferritina. 48

METODI DI ANALISI DELLE PROTEINE Per le indagini sulle proteine posso venire utilizzate metodologie

METODI DI ANALISI DELLE PROTEINE Per le indagini sulle proteine posso venire utilizzate metodologie qualitative, per l'analisi delle proteine nel plasma, o quantitative per il dosaggio e la quantificazione delle proteine nel plasma o nelle urine. METODI QUALITATIVI Elettroforesi delle proteine sieriche METODI QUANTITATIVI Dosaggio delle proteine totali nel plasma/siero 49

METODI QUANTITATIVI: Determinazione della concentrazione delle proteine totali: Le proteine totali nel sangue si

METODI QUANTITATIVI: Determinazione della concentrazione delle proteine totali: Le proteine totali nel sangue si possono dosare sia su plasma che su siero. Per problemi di strumentazione automatica il dosaggio si effettua quasi esclusivamente su campioni di siero. Gli intervalli di riferimento normali per le proteine del siero sono tra 60 e 84 g/L. Per il plasma, la proteinemia totale è più alta del 3 -5% per la presenza del fibrinogeno. I valori sierici non sono costanti in tutta la vita: alla nascita le proteine del siero ammontano a 55, 2 g/L ed il rapporto albumina/globuline e alto (2, 10). Le concentrazioni sieriche dei bambini si mantengono più basse rispetto all’adulto e nelle donne sono leggermente inferiori rispetto a quelle dell’uomo. Dosaggio colorimetrico • • • Dosaggio spettrofotometrico diretto Metodo del biureto Metodo di Lowry Metodo di Bradford 50

Metodo del biureto: ● ● ● Il biureto è un metodo che si basa

Metodo del biureto: ● ● ● Il biureto è un metodo che si basa sul principio che gli ioni rameici Cu++ del reattivo del biureto (composto da solfato rameico) reagiscono in ambiente alcalino (dunque per creare questo ambiente si aggiunge una base forte come KOH) con i legami peptidici. Si ha quindi la formazione di complessi blu-porpora. Viene misurata l’assorbanza a 540 nm con uno spettrofotometro. Si costruisce poi la retta di taratura per confrontare l’assorbanza a 540 nm del plasma trattato con il reagente del biureto con quella di una concentrazione nota di albumina. Questo vuol dire che se si ottiene un’assorbanza X, per sapere a quale concentrazione di proteine plasmatiche corrisponde, si ricerca nella retta di taratura la stessa assorbanza e osserviamo a quale concentrazione di albumina corrisponde. Quello è il valore di proteine plasmatiche. 51

● ● ● Risultato proteine tot in g/dl = (assorb campione * assorb siero

● ● ● Risultato proteine tot in g/dl = (assorb campione * assorb siero di controllo) * proteine nel siero di controllo in g/dl. L'intensità del colore sviluppato dalla reazione è proporzionale alla concentrazione delle proteine ed è quindi possibile effettuare una valutazione colorimetrica alla lunghezza d'onda di 540 nm ( colore blu-porpora). Il metodo è generale e riproducibile. Tuttavia la sensibilità del metodo è bassa: non consente in genere di misurare concentrazioni proteiche < a 1 mg/ml. 52

Metodo di Lowry: ● ● La miscela da saggiare viene prima portata in ambiente

Metodo di Lowry: ● ● La miscela da saggiare viene prima portata in ambiente alcalino ( PH 10 – 10, 5 ) e fatta reagire con tartrato di rame. Dopo un certo tempo si aggiunge la miscela di Folin. Ciocalteau, il cui componente attivo è rappresentato da una miscela di sodio fosfato e tungstato. Si sviluppo così nel tempo un colore scuro che tende al blu in presenza di proteina; in assenza di proteina tende invece al marrone. L' intensità della colorazione blu sarà direttamente proporzionale alla concentrazione della proteina. Svantaggi: richiede tempi di incubazione precisi; inoltre la presenza e la quantità di residui tirosinici influenzano fortemente lo sviluppo del colore, dunque le risposte al saggio possono variare a seconda del tipo di proteine presenti. 53

Metodo di Bradford: ● ● ● Metodo che si basa sull'interazione non-covalente di un

Metodo di Bradford: ● ● ● Metodo che si basa sull'interazione non-covalente di un colorante ( il blu di Coomassie) con le proteine. Il saggio viene effettuato stavolta a PH acido. Vantaggi: è un metodo semplice e con un elevata sensibilità (< 0. 1 mg/ml). Svantaggi: diverse proteine possono dare risposte alquanto diverse in questo saggio. 54

Determinazione della quantità di proteine nelle urine: ● Può essere effettuata una determinazione delle

Determinazione della quantità di proteine nelle urine: ● Può essere effettuata una determinazione delle proteine di tipo semiquantitativo e di tipo quantitativo Viene effettuata su un campione di urine del mattino tramite esame su striscia reattiva e dà un'indicazione esclusivamente sulla presenza o meno di proteine nelle urine. Viene effettuata su un campione di urine delle 24 h e permette di quantificare le proteine espulse con le urine nell'arco di una giornata. Questa determinazione viene generalmente eseguita dopo che l'esame su striscia reattiva ha dato esito positivo per vedere se è una proteinuria patologica oppure dovuta a stress o esercizio fisico. NB: Le proteine nelle urine non devono essere presenti in condizioni fisiologiche se non in basse quantità, inferiori alle 130 -150 mg nelle 24 h. 55

● ● ● La proteinuria è una condizione in cui il nostro organismo per

● ● ● La proteinuria è una condizione in cui il nostro organismo per qualche condizione patologica espelle proteine con le urine. In un campione di urine delle 24 h possiamo andare a quantificare quante proteine sono state perse che se superiori ad una quantità di 150 mg/die sono sintomo di un processo patologico. In certi casi la proteinuria può raggiungere le 500 mg/die in casi parafisiologici come stress o esercizio fisico. Generalmente si va a quantificare la Albuminuria ( in quanto l'albumina è la proteina più abbondante del nostro organismo) in quantità più piccole possibili in quanto anche la minima perdita di questa proteina è sintomo di una patologia. Patologie di questo tipo possono essere a carico della barriera di filtrazione glomerulare, in cui un allargamento delle maglie della barriera provoca il passaggio di molecole che normalmente non dovrebbero essere filtrate, come l'albumina. 56

● ● Danni alla barriera di filtrazione possono essere causati da nefropatie di origina

● ● Danni alla barriera di filtrazione possono essere causati da nefropatie di origina diabetica; Oppure da glomerulonefriti dovute ad immunocomplessi. 57

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METODI QUALITATIVI: Elettroforesi delle proteine sieriche: ● ● È un test che permette di

METODI QUALITATIVI: Elettroforesi delle proteine sieriche: ● ● È un test che permette di ottenere le percentuali delle diverse frazioni delle proteine totali presenti nel siero e nelle urine. Le principali frazioni proteiche vengono separate in base alla loro diversa velocità di migrazione su gel ( di acetato di cellulosa o di agarosio ) nel caratteristico tracciato a bande che è poi sottoposto a lettura densitometrica. Questo esame permette dunque di separare e determinare i valori delle proteine sieriche, i quali sono importantissimi poiché facilitano la diagnosi di molte malattie. Si osservano due classi principali di sieroproteine: Albumina e Globuline. Soloitamente albumina e globulina sono in proporzioni simili, ma l’albumina è molto più corta, e carica negativamente mostrando una concentrazione visiva maggiore. 59

Classificazione delle frazioni proteiche selezionate in base alla mobilità elettroforetica: 1. banda della prealbumina

Classificazione delle frazioni proteiche selezionate in base alla mobilità elettroforetica: 1. banda della prealbumina 2. banda dell’albumina 3. banda α 1 -antitripsina α 1 -glicoproteina acida α 1 -antichimotripsina α 1 -lipoproteina (HDL) α 1 -fetoproteina 4. 4. banda α 2 -macroglobulina (anodica) aptoglobina (catodica) ceruloplasmina proteina legante la vit. D (globulina GC) 5. banda β 1 transferrina β 1 -lipoproteine (LDL) 6. banda β 2 C 3 β 2 -microglobulina emopessina fibrinogeno (talvolta in zona γ) 7. zona γ immunoglobuline (Ig. M ed Ig. A talvolta in zona β 2) 60

PATOLOGIE CHE ALTERANO IL TRACCIATO ELETTROFORETICO ● ● In condizioni normali un tracciato elettroforetico

PATOLOGIE CHE ALTERANO IL TRACCIATO ELETTROFORETICO ● ● In condizioni normali un tracciato elettroforetico dovrebbe essere di questo tipo: Dunque alcune patologie dovute ad alterate percentuali delle frazioni proteiche possono essere individuate grazie al tracciato elettroforetico che presenterà picchi che non corrispondono alla norma. 61

● PREALBUMINA: E’ la frazione più veloce. Chiamata così perché migra davanti all’albumina. E’

● PREALBUMINA: E’ la frazione più veloce. Chiamata così perché migra davanti all’albumina. E’ visibile come tenue banda sul tracciato non diafanizzato. La sintesi avviene principalmente nel fegato e in parte anche nella retina ed in altri tessuti. E’ il vettore sia per la tiroxina che per la proteina legante il retinolo. La concentrazione serica diminuisce moto nei casi di deficit nutrizionali proteici, nelle lesioni delle cellule epatiche, nel diabete E’ una proteina negativa della fase acuta. ● ALBUMINA: E’ una proteina di trasporto (bassa specificità ed affinità ed amplissima capacità farmaci, bilirubina, acidi grassi, metalli ed ormoni). La concentrazione plasmatica dell’albumina diminuisce nei processi infiammatori Nella corsa elettroforetica, la frazione albuminica appare come singola banda. L’identificazione delle varianti genetiche dell’albumina è visibile per la presenza di due bande (bisalbuminemia), una con la stessa mobilità dell’albumina normale, l’altra con mobilità anodica (variante fast) o più catodica (variante slow) negli stati eterozigoti. Al densitogramma la bisalbuminemia appare come un picco bicuspidato. 62

L’albumina ha valori di riferimento nel plasma che vanno da 3. 6 a 4.

L’albumina ha valori di riferimento nel plasma che vanno da 3. 6 a 4. 9 g/dl ed oltre che diminuire in caso di processi infiammatori può variare anche per altre cause: ● ● ● Potremo osservare livelli più elevati di albumina se l'individuo è disidratato e dunque emoconcentrato per via della carenza di liquidi. L'albumina è sintetizzata dal fegato, dunque se l'albumina nel plasma diminuisce significa che il fegato è compromesso a causa di un qualche processo patologico. Tuttavia non è un indice precoce di danno epatico in quanto l'albumina ha un'emivita di 20 giorni, quindi prima di tale periodo non potremo osservare una diminuzione di albumina plasmatica. L'albumina inoltre può essere in dosi inferiori non per una compromissione epatica, in quanto è sintetizzato in giuste quantità, ma perché viene persa con le urine a causa di una patologia renale glomerulare in cui è presente un danno alla barriera di filtrazione. 63

BANDA α 2 : ● APTOGLOBINA: glicoproteina. Lega l’emoglobina libera (in modo forte ed

BANDA α 2 : ● APTOGLOBINA: glicoproteina. Lega l’emoglobina libera (in modo forte ed irreversibile) nel plasma dell’uomo e di altre specie animali. Ogni molecola di aptoglobina lega due molecole di ossiemoglobina. La sua concentrazione aumenta dalla nascita fino all’età adulta. Diminuisce per iperconsumo in tutti i casi di emolisi intravascolare e per difetto di sintesi in condizione di riduzione del numero di epatociti ( quindi in caso di danno epatico). Può diminuire anche in seguito a sport prolungati, che comportano distruzione di eritrociti. E’ una proteina della fase acuta. BANDA β 1 : ● TRANSFERRINA: glicoproteina. Lega e trasporta in modo reversibile lo ione ferrico. Costituisce la maggiore proteina plasmatica legante il ferro (nel plasma 200 -400 mg/dl). La sua concentrazione presenta variazioni circadiane e infradiane. Aumenta nelle sideropenie e diminuisce negli accumuli di ferro. 64

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ZONA γ: ● ● ● E’ costituita dalle diverse classi delle immunoglobuline. A causa

ZONA γ: ● ● ● E’ costituita dalle diverse classi delle immunoglobuline. A causa della loro eterogeneità, le immunoglobuline si estendono dalla regione β a quella γ e talvolta occupano anche la zona α. Un' aumento policlonale di una classe di Ig si manifesta come un incremento di colore in zona β - γ. La presenza di una componente monoclonale si evidenzia con la comparsa in zona α - γ di una banda stretta, la quale può essere rilevata come picco al densitogramma quando presente al di sopra di 1 g/L. 66

IPERGAMMAGLOBULINEMIA: Aumento policlonale Tutte le malattie croniche infettive, collagenopatie, malattie autoimmuni. Utile seguire il

IPERGAMMAGLOBULINEMIA: Aumento policlonale Tutte le malattie croniche infettive, collagenopatie, malattie autoimmuni. Utile seguire il decorso delle epatiti acute virali e di alcune malattie autoimmuni tipo LES e artrite reumatoide. IPOGAMMAGLOBULINEMIA: Più frequenti quelle acquisite. Negli adulti e negli anziani deve far sospettare una malattia immunoproliferativa (linfoma). 67

LE GAMMAPATIE MONOCLONALI ● ● La proliferazione di un singolo clone plasmacellulare porta invece

LE GAMMAPATIE MONOCLONALI ● ● La proliferazione di un singolo clone plasmacellulare porta invece alla produzione di un’unica classe, sottoclasse, idiotipo di immunoglobulina, detta monoclonale. La presenza di Ig patologiche si mette in evidenza all’elettroforesi del siero come una banda netta che nella maggior parte dei casi si trova in zona γ, da qui il nome di gammapatia monoclonale alla malattia e di componente monoclonale della proteina (CM). Il termine CM si riferisce quindi a qualunque banda immunoglobulinica che presenti le caratteristiche d’una mobilità elettroforetica e sia costituita da un solo tipo di catena pesante e da un solo tipo di catena leggera. La frequenza è 1 -2% nella popolazione al di sopra dei 25 anni ed aumenta al 3 -7% negli ultrasettantenni. 68

GAMMAPATIA MONOCLONALE DA MIELOMA MULTIPLO: ● ● ● Il mieloma multiplo è la forma

GAMMAPATIA MONOCLONALE DA MIELOMA MULTIPLO: ● ● ● Il mieloma multiplo è la forma più comune di neoplasia plasmacellulare nell’uomo. Produce in genere un’immunoglobulina monoclonale ed un eccesso di catene leggere libere. Le Ig possono appartenere a tutte le classi di Ig con frequenza corrispondente al loro normale contenuto serico. 69

MIELOMA DI BENCE JONES: ● La componente sierica è costituita da sole catene leggere

MIELOMA DI BENCE JONES: ● La componente sierica è costituita da sole catene leggere in forma di monomeri, dimeri o trimeri. E’ dovuta ad una eccessiva produzione di catene leggere omogenee (kappa o lambda) parallelamente ad una mancata sintesi di catene pesanti. 70

ALTRE PROTEINE ASSOCIATE A PATOLOGIE PROTEINA C REATTIVA ● ● La Proteina C-reattiva (PCR)

ALTRE PROTEINE ASSOCIATE A PATOLOGIE PROTEINA C REATTIVA ● ● La Proteina C-reattiva (PCR) è una proteina rilevabile nel sangue prodotta dal fegato e facente parte delle cosiddette proteine di fase acuta, un gruppo di proteine sintetizzate durante uno stato infiammatorio. Il ruolo è quello di legare una molecola (fosfocolina), espressa su cellule morte, ma anche sulla superficie esterna di diverse specie batteriche, permettendo l'attivazione del complemento attraverso la via classica. Il fegato sintetizza questa proteina in risposta a diversi fattori rilasciati dalle cellule del tessuto adiposo. La sua misurazione, insieme quella della VES, può rivelarsi molto utile in caso di sospetto di stati infiammatori di origine infettiva e di alcune malattie infiammatorie come l'artrite reumatoide, il lupus. ( aumenta più per infezioni batteriche invece che virali ) Normalmente in soggetti sani i livelli di PCR si attestano su valori inferiori a 10 mg/L, generalmente 5 -6 mg/L, che lentamente s'innalzano con il passare degli anni. 71

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TIREOGLOBULINA ● ● La tireoglobulina è la maggior componente della colloide contenuta nei follicoli

TIREOGLOBULINA ● ● La tireoglobulina è la maggior componente della colloide contenuta nei follicoli tiroidei. Normalmente solo una piccolissima parte della tireoglobulina prodotta viene immessa in circolo insieme agli altri ormoni tiroidei. Un aumento di questa proteina può essere quindi di aiuto nella diagnosi delle malattie tiroidee. Nelle tiroiditi subacute con distruzione dei follicoli tiroidei si ha un rilascio nel sangue di tireoglobulina. Essa ha significato solo come patologico alto, mentre non esiste un patologico basso. Alti livelli di tireoglobulina saranno presenti in pazienti affetti da carcinoma o da adenoma tiroideo di derivazione dalle cellule epiteliali tiroidee. ( Un aumento transitorio di questa proteina può avvenire in pazienti ipertiroidei sottoposti a terapia con radioiodio ). 73

� Il dosaggio della tireoglobulina è di fondamentale importanza nel monitoraggio del morbo di

� Il dosaggio della tireoglobulina è di fondamentale importanza nel monitoraggio del morbo di Basedow. Graves e nel controllo della terapia. � Alterazioni dei livelli di tireoglobulina si hanno anche nella tiroidite di Hashimoto, che è una malattia autoimmune che causa una infiammazione cronica della tiroide. La tecnica utilizzata per la determinazione è immunometrica Valori normali: 0 -75 ng/ml 74

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FERRITINA ● ● ● ● La ferritina è una proteina che viene sintetizzata dal

FERRITINA ● ● ● ● La ferritina è una proteina che viene sintetizzata dal fegato e che rimane collocata all'interno di quest'organo svolgendo una funzione di deposito per molecole di Ferro che quindi si accumulano in questa proteina nel fegato. Una piccola quantità di ferritina tuttavia si ritrova anche nel plasma, e la quantità plasmatica di questa proteina è direttamente proporzionale alla quantità che è presente nel fegato. In caso di carenza di ferro ( per esempio nelle anemie sideropeniche ) la ferritina nel fegato diminuisce, e di conseguenza diminuisce anche la quantità di ferritina nel plasma. Valori normali di ferritina nel plasma: 15 – 200 ng/ml. Tuttavia se la ferritina nel plasma è in dosi normali non può essere esclusa una carenza di ferro in quanto la ferritina può aumentare per altre cause: Sovraccarico di ferro ( es. nella emocromatosi ) Epatite → si ha la necrosi degli epatociti che così si rompono e riversano la ferritina che contenevano al loro interno. Flogosi → la ferritina è infatti una proteina di fase acuta dell'infiammazione. 76

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Grazie per l’attenzione: Marika Benedetti Sarah Fontanesi Giacomo Ercolano 78

Grazie per l’attenzione: Marika Benedetti Sarah Fontanesi Giacomo Ercolano 78