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*. CHIMICA DELLA CELLULA CHIMICA DELLA CELLULA Chimica della Cellula ATOMI 1 atomo: - nucleo di circondato da ELETTRONI NEGATIVI PROTONI POSITIVI NEUTRONI.

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2 CHIMICA DELLA CELLULA CHIMICA DELLA CELLULA

3 Chimica della Cellula ATOMI 1 atomo: - nucleo di circondato da ELETTRONI NEGATIVI PROTONI POSITIVI NEUTRONI n° protoni = n° elettroni le cariche si bilanciano

4 n° protoni --> n° atomico n° neutroni --> …………………… …………. contribuiscono alla massa atomica dellatomo PESO ATOMICO Chimica della Cellula

5 Principali atomi dei composti biologici 8 - Azoto (N) 7 – Ossigeno (O) 6 – Carbonio (C) 1 – Idrogeno (H) Peso atomico Numero atomico

6 Chimica della Cellula ELETTRONI --> DUE x ORBITALE DIVERSO LIVELLO ENERGETICO TRA GLI ORBITALI LIVELLO 1 = 1 ORBITALE --> 2e - LIVELLO 2 = 4 ORBITALI --> 8e - LIVELLO 3 = 4 ORBITALI --> 8e - LIVELLO 4 = 2 ORBITALI --> 4e -

7 Chimica della Cellula H C N P O S U N l e g a m e Q U A T T R O l e g a m i T R E l e g a m i C I N Q U E l e g a m i ( T R E n o r m a l i + U N O d o p p i o ) D U E l e g a m i S E I l e g a m i ( D U E n o r m a l i + D U E d o p p i )

8 Chimica della Cellula H C N P O S H.. H C H H H O H C.... H H.. C H H H.... H C.... H H.. C O H H H..

9 Chimica della Cellula H C N P O S H N H H.... H H

10 Chimica della Cellula H C N P O S Metile Idrossile Carbossile Amminico Fosfato Carbonile Sulfidrile in chetone o aldeidi

11 Chimica della Cellula H C N P O S Legame covalente singolo Doppio LegameTriplo Legame

12 Chimica della Cellula H C N P O S La coppia di ELETTRONI che non forma il legame chimico, influenza langolo di legame semplice

13 Chimica della Cellula H C N P O S H O H H H.. O

14 Chimica della Cellula LEGAME IDROGENO: Il 70% della cellula e costituita da acqua --> lacqua influenza tutte le interazioni tra macromolecole

15 Chimica della Cellula LEGAME IDROGENO: Lacqua e una molecola POLARE H -> debole carica positiva O -> debole carica negativa

16 Chimica della Cellula LEGAME IDROGENO: Linterazione tra H + e O - porta alla formazione dei LEGAMI IDROGENO

17 Chimica della Cellula i LEGAMI IDROGENO: Determinano la SOLUBILITA delle molecole: Molecole POLARI interagiscono con acqua-> SOLUBILI (IDROFILE) Molecole NON POLARI NON interagiscono con acqua-> INSOLUBILI (IDROFOBE)

18 Chimica della Cellula i LEGAMI IDROGENO: Un atomo di IDROGENO forma un solo legame idrogeno con un altro atomo accettore. Latomo accettore puo essere diverso dallossigeno; deve avere un doppietto elettronico spaiato (non legato)

19 Chimica della Cellula : D H + :A : D H --- :A - - +

20 Chimica della Cellula Nel Legame Idrogeno il legame covalente :D-H deve essere DIPOLARE Latomo accettore :A deve avere un doppietto di elettroni non legato che attrae la carica + dellH

21 Chimica della Cellula LEGAMI NON COVALENTI -Stabilizzano grosse strutture molecolari -A 37°C sono molto deboli e temporanei -COOPERANO dando origine a STRUTTURE STABILI

22 Chimica della Cellula QUATTRO TIPI DI LEGAME NON COVALENTI - Legame IDROGENO - Legame IONICO - Interazioni di WAN DER WAALS - Interazioni di Legami IDROFOBICI

23 Chimica della Cellula LEGAME IONICO I legami covalenti sono spesso DIPOLARI Alcuni legami covalenti dipolari possono ROMPERSI originando un: ANIONE - ed un CATIONE +

24 Chimica della Cellula LEGAME IONICO ANIONE – trattiene gli elettroni CATIONE + perde gli elettroni Gli elettroni rimangono allatomo piu ELETTRONEGATIVO

25 Chimica della Cellula LEGAME IONICO Gli IONI esistono facilimente in soluzione acquosa stabilizzati dalla polarita dellacqua

26 Chimica della Cellula Lo ione H + determina lacidita di una soluzione [H + ] elevata --> ACIDO pH = -Log 10 [H + ] pH 7 BASICI HCl H + + Cl -

27 Chimica della Cellula Lisosomi =pH ACIDO Matrice mitocondriale =pH BASICO

28 Chimica della Cellula MOLECOLE NON POLARI prive di ioni prive di dipoli NON IDRATABILI Insolubili in H2O

29 Chimica della Cellula Nelle MOLECOLE NON POLARI Non si possono formare le interazioni dipolo-dipolo tra atomi di C-H C-C

30 Chimica della Cellula Tendono ad interagire con altre molecole idrofobiche per la comune REPULSIONE ad un ambiente acquoso, non per proprieta intrinseca della MOLECOLA Si legano con Interazioni di Van Der Waals

31 Chimica della Cellula Interazioni di Van Der Waals O2 --> O=O non polare Due atomi che si avvicinano creano deboli forze di attrazione, non specifiche che originano le interazioni di VDW O=O

32 Chimica della Cellula Le Interazioni di Van Der Waals sono dovute quindi a CARICHE TEMPORANEE O=O

33 Chimica della Cellula Avvicinandosi le molecole creano un DIPOLO INDOTTO e tendono ad attrarsi ulteriormente sino ad un valore soglia oltre al quale prevale la forza di repulsione O=O

34 Chimica della Cellula la forza di repulsione e dovuta alla nuvola di elettroni Le Interazione di VDW avvengono sia tra sostanze polari che tra quelle NON polari O=O

35 Chimica della Cellula Le Interazione di Van Der Waals Sono importanti per Reazioni antigene / anticorpo Reazioni enzimatiche Ecc…. O=O

36 Chimica della Cellula Le molecole non polari Tendono a ridurre al minimo il contatto con lH2O Si associano tra loro grazie alle forze di VDW

37 Chimica della Cellula CH3CH2CH2CH3 --> BUTANO insolubile in H2O CH3CH2CH2CH2OH --> BUTANOLO completamente solubile in H2O

38 Chimica della Cellula Principali costituenti cellulari. CARBOIDRATI. LIPIDI. PROTEINE. ACIDI NUCLEICI

39 Chimica della Cellula ZUCCHERIEPOLISACCARIDI

40 CARBOIDRATI carbo (=C) + idrati (=H2O) -> C/H2O Zuccheripolisaccaridi semplici GLUCOSIO Principale nutriente cellulare DEPOSITO e RISERVA degli ZUCCHERI

41 Chimica della Cellula POLISACCARIDI hanno altre funzioni oltre a quella di deposito delle sostanze nutrizionali: Es - formazione glicocalice - Proteine di adesione - modificazione delle proteine - ecc.

42 Chimica della Cellula GLUCOSIO e il Principale nutriente cellulare --> FONTE DI ENERGIA Substrato per la sintesi di altri componenti cellulari

43 Chimica della Cellula Sintesi di altri zuccheri Sintesi di altri zuccheri Sintesi di aminoacidi Sintesi di aminoacidi Sintesi di Acidi grassi Sintesi di Acidi grassi Componenti di nucleotidi Componenti di nucleotidi GLUCOSIO

44 Chimica della Cellula 2 zuccheri -> DISACCARIDE più zuccheri -> OLIGOSACCARIDE molti zuccheri ->POLISACCARIDE

45 Chimica della Cellula POLISACCARIDI Glucosio Glicogeno (animali) Amido (vegetali)

46 Chimica della Cellula GLUCOSIO Legame 1-4 lineare Legame 1-6 non lineare

47 Chimica della Cellula POLISACCARIDI Glucosio Cellulosa (vegetali)

48 Chimica della Cellula Cellulosa (vegetali) = FUNZIONI STRUTTURALI non e ramificata non viene metabolizzata dalluomo Glicogeno (animali) ed Amido (vegetali) = IMMAGAZZINAMENTO del GLUCOSIO può dare forme ramificate

49 Chimica della Cellula Cellulosa (vegetali) = FUNZIONI STRUTTURALI forma la parete della cellula vegetale Il legame (1-4) non viene attaccato dagli enzimi umani FIBRE AD ELEVATA RESISTENZA MECCANICA La struttura non e ramificata e le catene di cellulosa si impilano luna sullaltra

50 Chimica della Cellula ACIDIGRASSIELIPIDI

51 LIPIDI - DEPOSITO DI ENERGIA - COMPONENTI MEMBRANE CELLULARI - TRASMISSIONE SEGNALE CELLULARI - (ormoni steroidei)

52 Chimica della Cellula LIPIDI Acidi Grassi Catene idrocarburiche di (n) atomi di carbonio (16-18) con un gruppo carbossile …… – CH 2 – C – OH O – –

53 Chimica della Cellula CH 3 – (CH 2 ) n – C – OH O – – Acido Grasso Saturo

54 Chimica della Cellula CH 3 – (CH 2 ) n – CH = CH – C – OH O – – Acido Grasso Insaturo DOPPIO LEGAME

55 Chimica della Cellula C = C C –– C HH C = C H– C C –H CIS TRANS

56 Chimica della Cellula Gli Acidi Grassi contengono solo legami non polari (C-H) e sono incapaci di interagire con lH2O

57 Chimica della Cellula Esterificazione degli Acidi Grassi O X – C – OH + HO – CH 2 – X –– X – C – O – CH 2 – X O –– + H 2 O

58 Chimica della Cellula GLICEROLO OH CH 2 – CH – CH 2 – –– OH

59 Chimica della Cellula 3 x (acido grasso) + Glicerolo --> --> Trigliceride I Trigliceridi vengono depositati in vescicole lipidiche nel citoplasma

60 Chimica della Cellula 3 x (acido grasso) + Glicerolo --> --> Trigliceride DEPOSITO DI ENERGIA

61 Chimica della Cellula Interna alla cellula flip/flop in apoptosi Genera DAG + I3P Secondi messaggeri Tipico del Sistema Nervoso Centrale

62 RNA pol II mRNA new proteins responsive GENE ARE TFIID E hystone acetyl transferase co-activators F B hsp T T DHT 5-RII H TATA Mechanism of activation of the androgen receptor

63 Chimica della Cellula AMINOACIDIEPROTEINE

64 Gli acidi nucleici sono il deposito delle informazioni genetiche nella cellula Le PROTEINE eseguono i processi indotti dallinformazione genetica

65 Chimica della Cellula Le PROTEINE sono macromolecole costituite da aminoacidi (20 aa) E mediano quasi tutte le azioni biologiche allinterno ed allesterno della cellula.

66 Chimica della Cellula PROTEINE servono per funzioni: - enzimatiche - recettoriali - trasporto molecole - trasmissione informazioni -difesa da infezioni -ecc…..ecc….ecc…..ecc….

67 Chimica della Cellula Il gruppo R e variabile e definisce laminoacido. Es.: R = H --> glicina R = CH3 --> alanina

68 Chimica della Cellula Il gruppo R e variabile e definisce laminoacido. Es.: R = H --> glicina R = CH3 --> alanina

69 Chimica della Cellula A - Alanine (Ala) C - Cysteine (Cys) D - Aspartic Acid (Asp) E - Glutamic Acid (Glu) F - Phenylalanine (Phe) G - Glycine (Gly) H - Histidine (His) I - Isoleucine (Ile) K - Lysine (Lys) L - Leucine (Leu) The Single-Letter Amino Acid Code: M - Methionine (Met) N - Asparagine (Asn) P - Proline (Pro) Q - Glutamine (Gln) R - Arginine (Arg) S - Serine (Ser) T - Threonine (Thr) V - Valine (Val) W - Tryptophan (Trp) Y - Tyrosine (Tyr)

70 Chimica della Cellula QUATTRO categorie di aminoacidi: R : a proprietà idrofobiche (10 aa) R : privi di carica, ma polari (5aa) R : Carico Basico (3aa) R : carico acido (2aa)

71 Chimica della Cellula R : a proprietà idrofobiche (10 aa) aa idrofobici: si dispongono allinterno delle proteine per evitare il contatto con lacqua

72 Chimica della Cellula R : privi di carica, ma polari (5aa) R : carico Basico (3aa) R : carico acido (2aa) aa idrofilici: si dispongono sulla superficie delle proteine formando legami polari

73 Aminoacidi fosforilabili: OH -->Aggiunta di -PO 4 3-

74 Chimica della Cellula Il LEGAME PEPTIDICO si forma tra il GRUPPO AMMINICO in α di un ammino acido con il GRUPPO CARBOSSILICO di un secondo amminoacido H 2 N C C NH C C NH C C OH R1R1 R2R2 R3R3 O OO α αα

75 Chimica della Cellula La formazione del LEGAME PEPTIDICO richiede lattivazione dellaa con ATP ed il successivo legame dellaminoacil-AMP con lRNA transfer. Il legame peptidico si forma nel RIBOSOMA

76 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine POLIPEPTIDE = catena lineare H2N-C COOH N-terminale C-terminale > direzione della sintesi

77 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA PRIMARIA DELLE PROTEINE E LA SEQUENZA AMINOACIDICA DETERMINATA DALLE INFORMAZIONI DEL GENOMA

78 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA PRIMARIA DELLE PROTEINE

79 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA SECONDARIA DELLE PROTEINE Distribuzione regolare degli amminoacidi in particolari regioni del polipeptide DUE tipi imposte dai legami idrogeno α - elica foglietto β

80 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA SECONDARIA DELLE PROTEINE Organizzano i DOMINI α-elica --> stessa catena avvolta su se stessa foglietto β--> due catene vicine della stessa proteina α - elica e foglietto β

81 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA TERZIARIA DELLE PROTEINE Ripiegamento dovuto alle catene laterale (R) degli amminoacidi in regioni diverse di sequenze primarie strutturate nella conformazione secondaria - formati da più domini -

82 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA TERZIARIA DELLE PROTEINE

83 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA TERZIARIA DELLE PROTEINE Stabilizzata da: - Legami idrogeno - Legami ionici - Legami idrofobici - Ponti DISOLFURO

84 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA TERZIARIA DELLE PROTEINE I DOMINI PROTEICI sono spesso associati ad una (o più) particolari funzioni di una proteina.

85 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA QUATERNARIA DELLE PROTEINE Interazioni tra proteine diverse a formare complessi funzionali

86 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA QUATERNARIA DELLE PROTEINE EMOGLOBINA -->

87 Chimica della Cellula Conformazione delle proteine STRUTTURA QUATERNARIA DELLE PROTEINE COLLAGENE -->

88 Chimica della Cellula LE PROTEINE SONO COSTITUITE DA DOMINI FUNZIONALI N- -C FUNZIONE X FUNZIONE Y FUNZIONE Z FUNZIONE K

89 Chimica della Cellula ACIDI NUCLEICI ACIDI NUCLEICI

90 Chimica della Cellula ACIDI NUCLEICI Acido Desossiribonucleico (DNA) materiale genetico Acido Ribonucleico (RNA) RNA messaggero RNA ribosomiale RNA transfer piccoli RNA

91 Chimica della Cellula ACIDI NUCLEICI DNA/RNA sono polimeri di nucleotidi BASI + Puriniche zucchero Pirimidiniche fosforilato P ribosio base


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