Introduzione

alla Biochimica

• Rappresenta più del

70% del peso degli

organismi viventi

• Notevoli Forze di

attrazione

• Bassa tendenza a

ionizzarsi

I protoni liberi in soluzione

non esistono

Ione

IdronioIone

Ossidrile

è una molecola polare

tetraedro regolare

Legame H-O-H

104.45°

O è ibridato sp3

Z=8

Legame idrogenoInterazione elettrostatica tra

l’atomo di O di una molecola di

H2O e l’atomo di H di una

molecola di H2O adiacente.

Ogni molecola forma legami

idrogeno con altre 4 molecole

vicine

Legame idrogeno nell’acqua libera

Legame idrogeno nel ghiaccio:Struttura regolare a reticolo

Accettore di

idrogeno

(atomo

elettronegativo)

Donatore di idrogeno

(atomo elettronegativo)

Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici

I legami Idrogeno si formano tra un atomo elettronegativo ( O o N) e

un atomo di H legato covalentemente ad un altro atomo

elettronegativo

Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici

FORTE

Legami idrogeno di importanza biologica

I legami Idrogeno si formano tra un atomo elettronegativo ( O o N) e

un atomo di H legato covalentemente ad un altro atomo

elettronegativo

Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici:

Le BASI AZOTATE NEL DNA

CITOSINA Ξ GUANINA TIMINA = ADENINA

I soluti polari sono dissolti

facilmente dall’acqua

• LEGAME IONICO

• INTERAZIONE ELETTROSTATICA

• PONTE SALINO

I legami Idrogeno

soluto- soluto vengono

sostituiti da I legami Idrogeno

acqua-soluto

I soluti polari sono dissolti

facilmente dall’acqua

Interazioni

IONE- DIPOLO

Interazioni

DIPOLO- DIPOLO

I soluti polari sono dissolti

facilmente dall’acqua

Salto Protonico

Il trasferimento di

protoni tra molecole

d’acqua unite da legami

Idrogeno consente un

rapido movimento di un

protone anche per

lunghe distanze

FORZE DI VAN DER WAALS

Le variazioni casuali della posizione degli elettroni

attorno ad un nucleo possono generare un dipolo

elettrico transitorio che a sua volta induce un altro dipolo

elettrico transitorio ma opposto, nell’atomo vicino

1) molecole non polari: in

istanti definiti, il

movimento degli

elettroni provoca la

formazione di dipoli

istantanei che cambiano

continuamente e

polarizzano le molecole

vicine.

2) molecole polari:

l’estremità positiva di

una molecola attrae

l’estremità negativa di

un’altra

dipolo elettrico transitorio

Alla forza di Van der

Waals si attribuisce

l'abilità del geco di

camminare su superfici

lisce senza l'uso di

secrezioni adesive

(le estremità delle sue

zampe sono ricoperte da

milioni di peli che

moltiplicano le deboli

forze elettromagnetiche

di interazione con la

superficie)

http://it.wikipedia.org/wiki/Geco

Nell’ acqua ogni molecola è

legata ad altre 4 da forti legami H.

Per inserire in acqua un

composto (incapace di formare

legami con le molecole di acqua),

dobbiamo rompere questi legami

e quindi consumare energia.

Se il composto con l'acqua formasse legami (ionici, ione-dipolo, H,

dipolari etc) l'energia che ricaveremmo dalla formazione di questi

nuovi legami compenserebbe quella spesa per rompere i legami tra

le molecole dell'acqua, quindi il processo sarebbe energeticamente

favorito e il composto si scioglierebbe in acqua.

LEGAME IDROFOBICO:

forza che tiene unite molecole che non riescono a

formare legami con molecole d’acqua senza che tra di

esse si istauri un tipico legame chimico.

Immaginiamo ora di mettere in acqua 2 molecole di benzene Ognuna di

queste 2 molecole, insinuandosi tra le molecole di acqua, rompe legami

acqua-acqua. Immaginiamo che ognuna ne rompa 6. Abbiamo avuto la

rottura di 12 legami senza che se ne formino altri, quindi il processo è

energeticamente sfavorevole. Ma se le 2 molecole,invece di esser separate

si mettono adiacenti, l'una attaccata all'altra, senza molecole di acqua tra di

esse il n° dei legami acqua-acqua rotti è 6 e non 12.

Per evitare di rompere molti

legami acqua-acqua, le 2

molecole rimangono attaccate

tra loro come se fossero legate,

come se vi fosse un legame

chimico, che non c'è

Le molecole rimangono attaccate non perché formano un legame chimico,

ma perché non riescono a formare legami con le molecole del solvente, che

le respingono.

LEGAME IDROFOBICO: forza che tiene unite molecole

che non riescono a formare legami con molecole d’acqua.

I composti non polari non si

solubilizzano in acqua

Interazione idrofobica

Quando mettiamo in acqua

goccioline di olio (fatto da

composti chimici che non

riescono a formare legami con le

molecole di acqua), queste

goccioline non si sciolgono in

acqua e non restano separate tra

loro, ma si riuniscono per

formare gocce più grandi, che,

avendo una densità minore di

quelle dell'acqua, salgono alla

superficie e formano uno strato

formato da solo olio.

Legame idrofobico: enorme importanza in biologia

- stabilizza la struttura delle proteine e degli acidi nucleici

- mantiene la struttura delle membrane biologiche

REGIONI

NON POLARI

IDROFOBICHE

Evitano il contatto con

l’acqua

Molecole ANFIPATICHEContengono contemporaneamente:

REGIONI POLARI o

CARICHE

IDROFILICHE

Interagiscono

favorevolmente con

l’acqua

Molecole ANFIPATICHE:

Dispersione dei Lipidi in

acqua

Interazioni

IDROFOBICHE

Interazioni

IDROFOBICHE

Tengono unite le

regioni non polari

delle molecole

Molecole ANFIPATICHE:

Esempi di biomolecole polari, non polari e anfipatiche

•Legame idrogeno

•Interazione ionica

•Interazione ione-dipolo

•Interazione dipolo-dipolo

• interazioni idrofobiche

•Interazioni di van der Waals (tra dipoli transitori)

+ - +

+ -+ -

+ -+ -

Interazioni

deboli tra le

biomolecole in

soluzioni

acquose

BiomolecoleMacromolecole, cioè polimeri con peso

molecolare elevato che si formano a partire da

precursori relativamente semplici

POLISACCARIDI:

polimeri di zuccheri semplici con

funzione di struttura, di riserva o di

riconoscimento cellulare.

Il GLICOMA di una cellula è

costituito da tutto l’insieme di

glucidi di una cellula.

ACIDI NUCLEICI:

DNA e RNA sono polimeri dei

nucleotidi. il GENOMA è l’intera

sequenza di DNA di una cellula

mentre la genomica è la scienza

che si occupa della

caratterizzazione dei genomi

Biomolecole

PROTEINE:

macromolecole formate da

amminoacidi, l’insieme di tutte le

proteine di un organismo è detto

PROTEOMA e la proteomica è la

caratterizzazione della serie

completa di proteine presenti in

una determinata condizione.

LIPIDI:

derivati da idrocarburi insolubili

con funzione di componenti

strutturali delle membrane

biologiche, riserve di energia,

pigmenti, segnali intracellulari

Il LIPIDOMA è l’insieme delle molecole che contengono lipidi

all’interno della cellula

lipidi