biochimica della cellula. di cosÈ fatta una cellula h 2 o costituisce il 70% del peso di una...
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BIOCHIMICA DELLA CELLULA
BIOCHIMICA DELLA CELLULA
DI COS’È FATTA UNA CELLULA
DI COS’È FATTA UNA CELLULA
• H2O costituisce il 70%
del peso di una cellula
• C, H, N, O, P, S costituiscono il 99% della massa di una cellula– Altri costituenti sono Ca,
Mg, Si, K
CarbonioCarbonio
• Piccole dimensioni, base della vita
• Possiede 4 elettroni– Può formare 4 legami forti,
covalenti, con altri atomi
• Può creare molecole grandi e complesse, senza limite di dimensioni
• H, N & O sono anch’essi atomi piccoli in grado di formare legami covalenti
Gruppi chimici più diffusiGruppi chimici più diffusi
• Metile -CH3
• Idrossile -OH• Carbossile -COOH• Amino -NH2
Questi gruppi si Questi gruppi si ritrovano in tutte le ritrovano in tutte le molecole biologichemolecole biologiche
• Una molecola si definisce
organica se contiene un atomo di
C
– Le molecole organiche piccole hanno
un peso molecolare di 100-1000
dalton
•Corrisponde più o meno a 30 atomi di C
• Macromolecole sono
generalmente dei polimeri
– Ripetizioni di molecole più piccole
– Non ci sono limiti superiori alle
dimensioni
• Le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole organiche
– ZuccheriZuccheri
– LipidiLipidi
– AminoacidiAminoacidi
– NucleotidiNucleotidi
ZuccheriZuccheri
• MonosaccarideMonosaccaride è l’unità base
• La formula generale è (CH2O)n
– n è un numero intero da 3 a 8
– GlucosioGlucosio è C6H12O6
• Sono molecole sia ad anello sia a catena aperta
• Contengono gruppi idrossilici e alternativamente– O un’aldeidealdeide
– O un chetonechetone
• Il gruppo aldeide ed il chetone
possono
– Reagire con un gruppo idrossile della
stessa molecola convertendola in un
anello
• Gli anelli così formati possono
unirsi in modo da formare
– DisaccaridiDisaccaridi
– OligosaccaridiOligosaccaridi
– PolisaccaridiPolisaccaridi
Funzione degli ZuccheriFunzione degli Zuccheri
• Sono la principale fonte di energia per la cellula– Polisaccaridi semplici come GlicogenoGlicogeno o
AmidoAmido servono per immagazzinare energia
• Sono componenti della Matrice Extra Matrice Extra
Cellulare (ECM)Cellulare (ECM)
• Possono essere legati a proteine e a lipidi per dare origine a– GlicoproteineGlicoproteine
– GlicolipidiGlicolipidi
LipidiLipidi
• Gruppo eterogeneo di
composti
• Essenzialmente atomi di
Carbonio ed Idrogeno
• Biologicamente importanti
sono
– GrassiGrassi
– FosfolipidiFosfolipidi
– SteroidiSteroidi
LipidiLipidi• Due regioni distinte
– Coda IdrofobicaIdrofobica•Lunga catena Idrocarburica•La lunghezza e la posizione dei legami
C=C determina il tipo di lipide
– Testa IdrofilicaIdrofilica•Solubile in acqua, formata dai gruppi
funzionali
Testa Coda
Funzione dei LipidiFunzione dei Lipidi
•Fonte di energia
–Producono il doppio dell’energia rispetto agli zuccheri
• Immagazzinati nel citoplasma sotto forma di gocce lipidiche– TrigliceridiTrigliceridi sono i più abbondanti
negli organismi viventi•Glicerolo + 3 Acidi Grassi
Acidi GrassiAcidi Grassi• Acidi Grassi InsaturiAcidi Grassi Insaturi
– Atomi di C legati tra loro C=C, non completamente saturati da H
– Mono-Mono- e e Poli-insaturiPoli-insaturi
– Liquidi a temperatura ambiente
– Grassi “buoni”• Acido Linoleico e ArachidonicoAcido Linoleico e Arachidonico, assunti dalla
dieta
• Acidi Grassi SaturiAcidi Grassi Saturi– Maggior numero possibile di atomi H
– Grassi animali e vegetali solidi a temperatura ambiente
AminoacidiAminoacidi
• Gruppo Carbossilico e Gruppo
Amminico legati allo stesso atomo di
carbonio
• Sono le unità fondamentali delle
ProteineProteine
– Lunghi polimeri lineari di aminoacidi,
legati testa-coda dal Legame PeptidicoLegame Peptidico
tra il gruppo carbossilico di uno ed il
gruppo amminico di un altro
• Gli aminoacidi sono 20, ognuno con
una catena laterale differente
• Vengono raggruppati in base alla carica delle loro catene laterali:– 2 sono acidiacidi
– 3 sono basicibasici
– 5 sono polari neutripolari neutri
– 10 sono non polarinon polari
• Tutti hanno struttura comune:
H2N-C-COOH R
HGruppo Carbossilico
Carbonio
Gruppo Amminico
Catena Laterale
NucleotidiNucleotidi
• Composti ad anello
contenenti Azoto legati ad
uno zucchero a 5 atomi di
carbonio ed un gruppo
fosfato
– Gli anelli vengono chiamati
BaseBase perché possono legare H+
– Lo zucchero a 5 carbonii è un
RibosioRibosio o un DeossiribosioDeossiribosio
PurinePurine
PirimidinePirimidine
Funzioni dei Nucleotidi
Funzioni dei Nucleotidi
• ATPATP (Adenosina Trifosfato)
– Rilascia energia quando convertita ad
ADP
• AMP CiclicoAMP Ciclico
– Molecola segnale all’interno della
cellula
• Possono combinarsi con altri
elementi e formare i coenzimi
(Coenzima A)
• Trasmettono l’informazione
genetica
– Sono i costituenti degli Acidi NucleiciAcidi Nucleici
Dalle Molecole piccole alle Macromolecole
Dalle Molecole piccole alle Macromolecole
• MacromolecoleMacromolecole– Peso molecolare da 10,000 a 1 milione di
Dalton
• Normalmente ripetizioni di zuccheri, amminoacidi, nucleotidi e lipidi e/o acidi grassi
• La formazione di macromolecole prevede la formazione di legami covalenti, la cui forza è tale da preservare la sequenza di sub-unità per un lungo periodo di tempo
Macromolecole
Macromolecole
• Dimensioni e complessità intermedie tra le molecole piccole e gli organelli cellulari
• Polimeri di sub-unità, che possono anche combinarsi tra loro– NucleoproteineNucleoproteine = nucleotidi + proteine
– ProteoglicaniProteoglicani = carboidrati + catene laterali delle proteine
– GlicoproteineGlicoproteine = proteine + carboidrati
– GlicolipidiGlicolipidi = lipidi + carboidrati
MacromolecoleMacromolecole
•Acidi NucleiciAcidi Nucleici
•ProteineProteine
• LipidiLipidi
•CarboidratiCarboidrati
Acidi Nucleici
Acidi Nucleici
• Polimeri lunghi– Nucleotidi legati
covalentemente da Legame Fosfosdiesterico•3’ OH dello
zucchero
•5’ fosfato del nucleotide successivo
• RNA - Acido RibonucleicoRNA - Acido Ribonucleico– L’impalcatura è basata sul ribosioribosio
– Adenina, Uracile, Guanina, Citosina
– Nucleolo, Ribosomi
• DNA - Acido DeossiribonucleicoDNA - Acido Deossiribonucleico– L’impalcatura è basata sul
deossiribosiodeossiribosio
– Adenina, Timina, Guanina, Citosina
– Nucleo, Mitocondri
• Appaiamenti– A con T (o U) e G con C
Adenosina Trifosfato (ATP)
Adenosina Trifosfato (ATP)
• L’energia chimica derivante dal glucosio viene trasferita all’ATP– Legami specializzati, detti legami legami
fosfato ad alta energiafosfato ad alta energia
• Questo tipo di energia può essere usata subito dalla cellula per il proprio lavoro– Sintesi delle proteine
– Trasporto attivo attraverso la membrana
– Contrazione (muscolo)
ProteineProteine
• 50% della materia organica del corpo umano
• Eseguono praticamente tutte le funzioni cellulari– Proteine strutturaliProteine strutturali
– Proteine funzionaliProteine funzionali
Proteine StrutturaliProteine Strutturali• Proteine FibroseProteine Fibrose
– Struttura semplice allungata
– Possono essere molto lunghe
– Filamenti intermedi, Filamenti intermedi, cheratinecheratine• Interne alla cellula
– CollageneCollagene•Esterno alla cellula
•Tutte le proteine extracellulari sono stabilizzate da Ponti Ponti DisolfuroDisolfuro– Legami covalenti S-S
Proteine FunzionaliProteine
Funzionali• Proteine GlobulariProteine Globulari
– La catena polipeptidica si ripiega a formare una struttura compatta di forma sferica irregolare
• Proteine MobiliProteine Mobili
• Fanno tutto il lavoro nella cellula e fuori– AnticorpiAnticorpi
– OrmoniOrmoni
– Trasporto CellulareTrasporto Cellulare
– Catalizzatori ed enzimiCatalizzatori ed enzimi• Praticamente tutto il lavoro che avviene nel corpoPraticamente tutto il lavoro che avviene nel corpo
LipidiLipidi
• Grassi NeutriGrassi Neutri– TrigliceridiTrigliceridi, maggior fonte di energia
• FosfolipidiFosfolipidi– Principali costituenti delle membrane
cellulari
• SteroidiSteroidi, basati sul colesterolocolesterolo– La maggior parte degli ormoni
• Altre sostanze lipidicheAltre sostanze lipidiche– Vitamine solubili nei grassi
– ProstaglandineProstaglandine• Mediatori dell’infiammazione, basati su acidi
grassi, bersaglio farmaci FANS
CarboidratiCarboidrati
• Grandi molecole insolubili
• 1-2% della massa cellulare
• Metabolizzati a glucosio, quindi a
biossido di carbonio (CO2), acqua e
ATP– Metabolizzati a livello mitocondriale
(respirazione)
• AmidoAmido– Tessuti vegetali
• GlicogenoGlicogeno– Tessuti animali
Oltre l’energia…Oltre l’energia…• Zuccheri ed acqua
rendono le cose “scivolose”“scivolose”– MucoMuco
• Azione protettiva in condizioni difficili– Glicocalice e MucoGlicocalice e Muco
• Agiscono da siti di riconoscimento sulle membrane– Riconoscimento
cellulare, virus, ormoni, batteri