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