Diapositiva 1 - Docenti.unina
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Valitutti, Falasca, Tifi, Gentile Chimica concetti e modelli.blu 2 Capitolo 10 Le basi della biochimica 3 © Zanichelli editore, 2014 Sommario 1. Le molecole biologiche si dividono in quattro classi 2. I carboidrati sono il «carburante» degli organismi 3. I lipidi costituiscono una riserva energetica 4. Le proteine hanno un ruolo strutturale 5. Gli acidi nucleici portano l’informazione genetica © Zanichelli editore, 2014 4 Le molecole biologiche si dividono in quattro classi Nonostante la loro grande differenza chimica, le molecole biologiche possono suddividersi in quattro classi fondamentali: • carboidrati • lipidi • proteine • acidi nucleici. © Zanichelli editore, 2014 5 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (I) I carboidrati o glucidi sono la sorgente primaria di energia per gli organismi viventi. I carboidrati possono essere: • semplici (monosaccaridi); • complessi (polisaccaridi). © Zanichelli editore, 2014 6 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (II) I monosaccaridi sono gli zuccheri più semplici; oltre ai gruppi —OH, presentano un altro gruppo funzionale per cui si classificano in: • aldosi, gruppo aldeidico —CHO • chetosi, gruppo chetonico —C=O © Zanichelli editore, 2014 7 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (III) A seconda del numero di atomi di carbonio da cui sono composti, i monosaccaridi si classificano in triosi, tetrosi, pentosi, esosi. © Zanichelli editore, 2014 8 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (IV) Le molecole dei monosaccaridi presentano stereocentri e quindi sono otticamente attive: per esempio la gliceraldeide prende il nome di Lo D- gliceraldeide a seconda il gruppo —OH si trovi a sinistra oppure a destra del carbonio. © Zanichelli editore, 2014 9 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (V) Nei monosaccaridi tendono ad avere luogo reazioni di addizione nucleofila tra il gruppo —OH di uno dei carboni terminali e il gruppo aldeidico o chetonico. Si formano così le forme cicliche in luogo di quelle lineari. © Zanichelli editore, 2014 10 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (VI) Quando due monosaccaridi si uniscono per reazione dell’—OH anomerico di un monosaccaride con l’ —OH alcolico dell’altro monosaccaride si ha la formazione di un disaccaride con liberazione di una molecola d’acqua. Il legame che si forma prende il nome di legame O-glicosidico. © Zanichelli editore, 2014 11 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (VII) I principali disaccaridi sono: • saccarosio (glucosio + fruttosio); • maltosio (glucosio + glucosio); • lattosio (galattosio + glucosio). © Zanichelli editore, 2014 12 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (VIII) I polisaccaridi sono polimeri dei monosaccaridi; presentano alta massa molecolare e sono formati, in media, da 100 unità monomeriche. Ecco i polisaccaridi più noti del glucosio: • l’amido, riserva energetica delle piante, è un polimero formato da amilosio, catena pressoché lineare di -glucosio, e amilopectina a catena ramificata. © Zanichelli editore, 2014 13 I carboidrati sono il «carburante» degli organismi (IX) • il glicogeno, riserva energetica degli organismi animali, ha una struttura molto ramificata ed è costituito da più di 100 000 unità di glucosio. • la cellulosa, costituente principale del mondo vegetale, è formata da lunghissime catene lineari di -D-glucosio, con massa molecolare media di 500 000 u. © Zanichelli editore, 2014 14 I lipidi costituiscono una riserva energetica (I) I lipidi rappresentano, insieme ai carboidrati, una sorgente di energia per gli organismi animali. I lipidi sono i costituenti di tutti i tipi di membrane e, come ormoni, vitamine e sali biliari, risultano indispensabili alla vita. Durante il letargo,gli orsi consumano le riserve di lipidi accumulate nei mesi estivi. © Zanichelli editore, 2014 15 I lipidi costituiscono una riserva energetica (II) A seconda del loro stato di aggregazione a temperatura ambiente, i lipidi vengono classificati in: • grassi (solidi a t ambiente); • oli (liquidi a t ambiente). © Zanichelli editore, 2014 16 I lipidi costituiscono una riserva energetica (III) I lipidi sono esteri della glicerina e prendono il nome di trigliceridi. I trigliceridi si formano per reazione fra la glicerina e tre molecole di acidi grassi a catena satura e insatura. © Zanichelli editore, 2014 17 I lipidi costituiscono una riserva energetica (IV) I fosfolipidi (o fosfogliceridi) sono esteri dell’acido fosforico, H3PO4. I fosfogliceridi hanno struttura simile a quella di un grasso, tuttavia la terza catena idrocarburica è sostituita da un gruppo fosfato a sua volta legato da un gruppo polare. © Zanichelli editore, 2014 18 I lipidi costituiscono una riserva energetica (V) Le membrane cellulari hanno come componenti principali i fosfogliceridi. © Zanichelli editore, 2014 19 Le proteine hanno un ruolo strutturale (I) Le proteine sono catene formate dagli amminoacidi. Si distinguono in: • peptidi formati da pochi amminoacidi; • polipeptidi che contengono fino a 50 000 amminoacidi; • proteine che contengono fino a 80 000 amminoacidi. © Zanichelli editore, 2014 20 Le proteine hanno un ruolo strutturale (II) Gli amminoacidi presentano nella stessa molecola i gruppi funzionali —COOH e —NH2 a cui è legata una catena di atomi di carbonio caratteristica. Gli amminoacidi possono comportarsi come basi, poiché il gruppo —NH2 è in grado di accettare un protone, ma anche come acidi, in quanto il gruppo —COOH può cedere un protone. © Zanichelli editore, 2014 21 3. Gli amminoacidi, i peptidi e le proteine Le proteine sono catene formate dalle numerose combinazioni degli amminoacidi. Si distinguono in: • peptidi formati da pochi amminoacidi; • polipeptidi che contengono fino a 50 000 amminoacidi; • proteine che contengono fino a 80 000 amminoacidi. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 3. Gli amminoacidi, i peptidi e le proteine Gli amminoacidi presentano nella stessa molecola i gruppi funzionali —COOH e —NH2 a cui è legata una catena di atomi di carbonio caratteristica. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 3. Gli amminoacidi, i peptidi e le proteine Gli amminoacidi possono comportarsi come basi, poiché il gruppo —NH2 è in grado di accettare un protone, ma anche come acidi, in quanto il gruppo —COOH può cedere un protone. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 3. Gli amminoacidi, i peptidi e le proteine Le proteine o polipeptidi sono formate da catene di amminoacidi legati fra loro da un legame peptidico —CONH— che si forma quando il gruppo amminico di una amminoacido lega il gruppo carbossilico di un altro amminoacido. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La struttura di una proteina dipende dal numero, dal tipo e dalla disposizione degli amminoacidi che la formano. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica Le proteine presentano struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La struttura primaria delle proteine definisce la sequenza degli aminoacidi e determina la forma e la funzionalità della proteina. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La struttura secondaria riguarda la configurazione tridimensionale della proteina; può essere elicoidale oppure a foglio ripiegato, ed è dovuta alla presenza di legami a idrogeno tra gli atomi di una stessa catena. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La struttura terziaria è dovuta al ripiegamento della struttura secondaria in seguito a interazioni di natura elettrostatica: in questo modo la catena proteica assume la propria forma. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La struttura quaternaria è presente solo nelle proteine complesse formate da più catene proteiche (sub-unità) legate fra loro grazie a deboli legami elettrostatici, come per esempio l’emoglobina. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica Le proteine hanno un ruolo strutturale (III) Le proteine sono formate da catene di amminoacidi legati fra loro da un legame peptidico —CONH— che si forma quando il gruppo amminico di una amminoacido lega il gruppo carbossilico di un altro amminoacido. La struttura di una proteina dipende dal numero, dal tipo e dalla disposizione degli amminoacidi che la formano. © Zanichelli editore, 2014 32 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica La forma delle proteine è strettamente correlata alla funzione biologica che deve svolgere. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica • Le proteine fibrose sono insolubili in acqua e sono caratterizzate dalla presenza di ponti disolfuro che uniscono le catene attribuendo loro una struttura molto robusta. • Le proteine globulari sono solubili in acqua e hanno forma quasi sferica. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 4. La struttura delle proteine e la loro attività biologica Se una proteina passa da una conformazione ordinata a una disordinata, con perdita o diminuzione dell’attività biologica, si dice che ha subito denaturazione. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 5. Gli enzimi: i catalizzatori biologici Gli enzimi sono particolari proteine che svolgono il ruolo di catalizzatori nelle reazioni metaboliche. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica 5. Gli enzimi: i catalizzatori biologici La caratteristica principale degli enzimi è la loro specificità. Un particolare enzima si lega a un determinato substrato formando il complesso enzimasubstrato dal quale poi si stacca il prodotto di reazione. Copyright ©2009 Zanichelli editore Le idee della chimica Gli acidi nucleici portano l’informazione genetica (I) Gli acidi nucleici sono: • il DNA o acido desossiribonucleico; • l’RNA o acido ribonucleico. Gli acidi nucleici sono formati da subunità dette nucleotidi, costituite da: una base azotata, uno zucchero pentoso, un gruppo fosfato. © Zanichelli editore, 2014 38 Gli acidi nucleici portano l’informazione genetica (II) Le basi azotate del DNA sono adenina, guanina, citosina e timina. Adenina, guanina, citosina e uracile sono le basi azotate dell’RNA. © Zanichelli editore, 2014 39 Gli acidi nucleici portano l’informazione genetica (III) L’RNA si presenta come un filamento singolo e svolge svariate funzioni a livello cellulare. Il DNA ha struttura a doppio filamento in cui le due catene sono legate fra loro da legami a idrogeno fra l’adenina e la timina, e tra la citosina e la guanina. La doppia elica del DNA contiene le informazioni ereditarie, che vengono trasmesse da una generazione all’altra. © Zanichelli editore, 2014 40
