Prof. Maria Nicola GADALETA
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Facoltà di Scienze Biotecnologiche
Corso di Laurea in
Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche
Biochimica e Biotecnologie Biochimiche
DISPENSA N. 1
INTRODUZIONE ALLA BIOCHIMICA
Composizione chimica della cellula
*
*
*
M.N. Gadaleta
* MACROMOLECOLE BIOLOGICHE: molecole ad altissimo peso molecolare
La cellula è un motore chimico, in grado cioè di trasformare
l’energia.
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
La cellula è un motore chimico capace di
estrarre, trasformare e usare l’energia
presente nell’ambiente per svolgere lavoro
utile
- meccanico
- osmotico
- chimico
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
LA CELLULA DAL PUNTO DI VISTA BIOCHIMICO
Una cellula è un sistema isotermico di molecole
organiche che estrae energia libera e materiali
grezzi dal suo ambiente.
ENERGIA LIBERA = forma di energia che produce
lavoro a T e P costanti. L’unica energia che la
cellula è in grado di utilizzare.
M.N. Gadaleta
da: Nelson & Cox
La cellula utilizza l’energia libera per
mantenersi
in
uno
stato
stazionario
dinamico, non in equilibrio con l’ambiente
circostante
M.N. Gadaleta
da: Lehninger
M.N. Gadaleta
La cellula è un motore chimico che funziona
secondo il principio della massima economia.
Le biomolecole sono molecole versatili:
esse nella cellula non adempiono solo a funzioni specifiche
AA ----> proteine
nucleotidi ----> acidi nucleici
ma anche a più funzioni
AA ----> ormoni, pigmenti, ecc.
nucleotidi ----> coenzimi, trasportatori di energia,
ecc.
M.N. Gadaleta
Inoltre, ogni composto è il precursore di
molti altri tipi di biomolecole.
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
In particolare, la BIOCHIMICA studia:
a) la struttura e funzione delle biomolecole,
da: Campbell 6 Farrell (inserto p. 11)
M.N. Gadaleta
b) le reazioni chimiche che hanno luogo nella cellula:
esse sono favorite da uno specifico catalizzatore, prodotto dalla cellula
stessa, detto enzima. L’enzima permette alle reazioni di aver luogo alla
temperatura e al pH cellulare con una velocità compatibile con la vita
della cellula stessa.
da: Lehninger
M.N. Gadaleta
c) le reazioni chimiche che hanno luogo
nella cellula sono di tipo catabolico
(degradazione) e anabolico (sintesi).
Le vie cataboliche producono energia
che viene immagazzinata sotto forma
di ATP.
Le vie anaboliche utilizzano l’energia
contenuta nell’ATP per i processi di
sintesi.
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
ATP
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
d)
l’insieme delle reazioni degradative
e biosintetiche che hanno luogo
nella cellula sono rappresentate
dalla mappa metabolica
M.N. Gadaleta
La cellula è un motore chimico autoregolato
La regolazione delle attività catalitiche di
enzimi chiave porta a un grande risparmio.
da: Nelson & Cox
M.N. Gadaleta
Biochimica e Biotecnologie
Le scoperte:
nel 1970 degli enzimi di restrizione, forbici
della biologia molecolare, capaci di tagliare il
DNA
in
corrispondenza
di
sequenze
specifiche;
nel 1972 delle DNA ligasi, aghi della biologia
molecolare, hanno permesso ai ricercatori di
trasferire con facilità un tratto di DNA
contenente uno o più geni specifici da una
specie ad un’altra, anche molto distante
evoluzionisticamente.
M.N. Gadaleta
La tecnologie utilizzata per trasferire in un
organismo geni estranei o modificati dicesi:
tecnologia del DNA ricombinante; essa ha, in
diversi campi – medico, agrario e alimentare,
molteplici
applicazioni
spesso
definite
ingegneria genetica (riprogettazione di una
cellula) in riferimento alle diverse tecniche
utilizzate.
Le
biotecnologie
richiedono
pertanto
conoscenze integrate di Biochimica, Biologia
Molecolare,
Genetica,
Microbiologia
e
Fisiologia.
M.N. Gadaleta
