BIOCHIMICA DELLA CELLULA

1. BIOCHIMICA DELLA CELLULA

2. 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

3. Carbonio • 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

4. Gruppi chimici più diffusi • Metile -CH3 • Idrossile -OH • Carbossile -COOH • Amino -NH2 Questi gruppi si ritrovano in tutte le molecole biologiche

5. 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

6. Le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole organiche • Zuccheri • Lipidi • Aminoacidi • Nucleotidi

7. Zuccheri • Monosaccaride è l’unità base • La formula generale è (CH2O)n • n è un numero intero da 3 a 8 • Glucosio è C6H12O6 • Sono molecole sia ad anello sia a catena aperta • Contengono gruppi idrossilici e alternativamente • O un’aldeide • O un chetone

8. 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 • Disaccaridi • Oligosaccaridi • Polisaccaridi

9. Funzione degli Zuccheri • Sono la principale fonte di energia per la cellula • Polisaccaridi semplici come Glicogeno o Amidoservono per immagazzinare energia • Sono componenti della Matrice Extra Cellulare (ECM) • Possono essere legati a proteine e a lipidi per dare origine a • Glicoproteine • Glicolipidi

10. Lipidi • Gruppo eterogeneo di composti • Essenzialmente atomi di Carbonio ed Idrogeno • Biologicamente importanti sono • Grassi • Fosfolipidi • Steroidi

11. Testa Coda Lipidi • Due regioni distinte • Coda Idrofobica • Lunga catena Idrocarburica • La lunghezza e la posizione dei legami C=C determina il tipo di lipide • Testa Idrofilica • Solubile in acqua, formata dai gruppi funzionali

12. Funzione dei Lipidi • Fonte di energia • Producono il doppio dell’energia rispetto agli zuccheri • Immagazzinati nel citoplasma sotto forma di gocce lipidiche • Trigliceridi sono i più abbondanti negli organismi viventi • Glicerolo + 3 Acidi Grassi

13. Acidi Grassi • Acidi Grassi Insaturi • Atomi di C legati tra loro C=C, non completamente saturati da H • Mono- e Poli-insaturi • Liquidi a temperatura ambiente • Grassi “buoni” • Acido Linoleico e Arachidonico, assunti dalla dieta • Acidi Grassi Saturi • Maggior numero possibile di atomi H • Grassi animali e vegetali solidi a temperatura ambiente

14. Aminoacidi • Gruppo Carbossilico e Gruppo Amminico legati allo stesso atomo di carbonio • Sono le unità fondamentali delle Proteine • Lunghi polimeri lineari di aminoacidi, legati testa-coda dal Legame Peptidicotra il gruppo carbossilico di uno ed il gruppo amminico di un altro • Gli aminoacidi sono 20, ognuno con una catena laterale differente

15. H H2N-C-COOH R • Vengono raggruppati in base alla carica delle loro catene laterali: • 2 sono acidi • 3 sono basici • 5 sono polari neutri • 10 sono non polari • Tutti hanno struttura comune: Carbonio Gruppo Carbossilico Gruppo Amminico Catena Laterale

16. Nucleotidi • Composti ad anello contenenti Azoto legati ad uno zucchero a 5 atomi di carbonio ed un gruppo fosfato • Gli anelli vengono chiamati Base perché possono legare H+ • Lo zucchero a 5 carbonii è un Ribosio o un Deossiribosio

17. Pirimidine Purine

18. Funzioni dei Nucleotidi • ATP (Adenosina Trifosfato) • Rilascia energia quando convertita ad ADP • AMP 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 Nucleici

19. Dalle Molecole piccole alle Macromolecole • Macromolecole • 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

20. Macromolecole • Dimensioni e complessità intermedie tra le molecole piccole e gli organelli cellulari • Polimeri di sub-unità, che possono anche combinarsi tra loro • Nucleoproteine = nucleotidi + proteine • Proteoglicani = carboidrati + catene laterali delle proteine • Glicoproteine = proteine + carboidrati • Glicolipidi = lipidi + carboidrati

21. Macromolecole • Acidi Nucleici • Proteine • Lipidi • Carboidrati

22. Acidi Nucleici • Polimeri lunghi • Nucleotidi legati covalentemente da Legame Fosfosdiesterico • 3’ OH dello zucchero • 5’ fosfato del nucleotide successivo

23. RNA - Acido Ribonucleico • L’impalcatura è basata sul ribosio • Adenina, Uracile, Guanina, Citosina • Nucleolo, Ribosomi • DNA - Acido Deossiribonucleico • L’impalcatura è basata sul deossiribosio • Adenina, Timina, Guanina, Citosina • Nucleo, Mitocondri • Appaiamenti • A con T (o U) e G con C

24. Adenosina Trifosfato (ATP) • L’energia chimica derivante dal glucosio viene trasferita all’ATP • Legami specializzati, detti legami fosfato 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)

25. Proteine • 50% della materia organica del corpo umano • Eseguono praticamente tutte le funzioni cellulari • Proteine strutturali • Proteine funzionali

26. Proteine Strutturali • Proteine Fibrose • Struttura semplice allungata • Possono essere molto lunghe • Filamenti intermedi, cheratine • Interne alla cellula • Collagene • Esterno alla cellula • Tutte le proteine extracellulari sono stabilizzate da Ponti Disolfuro • Legami covalenti S-S

27. Proteine Funzionali • Proteine Globulari • La catena polipeptidica si ripiega a formare una struttura compatta di forma sferica irregolare • Proteine Mobili • Fanno tutto il lavoro nella cellula e fuori • Anticorpi • Ormoni • Trasporto Cellulare • Catalizzatori ed enzimi • Praticamente tutto il lavoro che avviene nel corpo

28. Lipidi • Grassi Neutri • Trigliceridi, maggior fonte di energia • Fosfolipidi • Principali costituenti delle membrane cellulari • Steroidi, basati sul colesterolo • La maggior parte degli ormoni • Altre sostanze lipidiche • Vitamine solubili nei grassi • Prostaglandine • Mediatori dell’infiammazione, basati su acidi grassi, bersaglio farmaci FANS

29. Carboidrati • 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) • Amido • Tessuti vegetali • Glicogeno • Tessuti animali

30. Oltre l’energia… • Zuccheri ed acqua rendono le cose “scivolose” • Muco • Azione protettiva in condizioni difficili • Glicocalice e Muco • Agiscono da siti di riconoscimento sulle membrane • Riconoscimento cellulare, virus, ormoni, batteri