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La chimica bioinorganica E la disciplina che interfaccia la chimica inorganica e la biologia La biologia è generalmente associata con la chimica organica,

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Presentazione sul tema: "La chimica bioinorganica E la disciplina che interfaccia la chimica inorganica e la biologia La biologia è generalmente associata con la chimica organica,"— Transcript della presentazione:

1 La chimica bioinorganica E la disciplina che interfaccia la chimica inorganica e la biologia La biologia è generalmente associata con la chimica organica, ma elementi inorganici (in particolare i metalli) sono essenziali per i processi vitali Delle oltre 4000 proteine di cui è nota la struttura, il 52% contengono metalli Elemento essenziale: è un elemento necessario per il mantenimento della vita. La sua assenza determina la morte o un severo malfunzionamento dellorganismo Criteri per definire lessenzialità: 1)La rimozione dellelemento dalla dieta dellorganismo esaminato determina un danno fisiologico: lorganismo non può né crescere né completare il suo ciclo vitale in assenza dellelemento in questione 2)La deficienza fisiologica può essere rimossa per laggiunta di uno specifico elemento 3)Ad un particolare elemento è associato una specifica funzione biochimica

2 Gli elementi chimici in BIOLOGIA Sono note quasi 2 milioni di differenti specie di organismi viventi: - Animali Piante Funghi Protozoi Alghe Batteri Virus1.000 Lanalisi chimica ha mostrato che 11 elementi appaiono approssimativamente costanti e predominanti in tutti i sistemi biologici: H, C, N, O, P, S, Na, K, Mg, Ca, e Cl [nel corpo umano essi costituiscono il 99.9 % del numero totale di atomi presenti e 4 di essi costituiscono il 99 % del totale ( H, 62.8; O, 25.4; C, 9.4; N, 1.4; altri 1 %)] Oltre a questi 11 elementi, che sono assolutamente essenziali, sono necessari altri 10 elementi per la maggior parte degli esseri viventi (ma non tutti): Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, B, Si, Se

3 Composizione % in peso degli elementi essenziali nel corpo umano (adulto) Ossigeno53.6Carbonio16.0 Idrogeno13.4Azoto2.4 Sodio,potassio, zolfo0.10Cloro0.09 Silicio, magnesio0.04Ferro, fluoro0.005 Zinco0.003Rame, bromo Selenio, manganese, Arsenico, nichel2 ·10 -5 Piombo, cobalto 2 ·10 -6

4 Curve dose-risposta degli elementi essenziali 1.Lassenza dellelemento porta alla morte dellorganismo 2.Con una assunzione limitata lorganismo sopravvive ma può mostrare limitate funzionalità 3.Aumentando la quantità di nutriente si arriva ad una funzionalità ottimale dellorganismo osservato 4.Un eccesso di nutriente provoca dapprima una piccola tossicità che in presenza di un più grande eccesso porta alla morte Ogni elemento essenziale segue una curva dose-risposta:

5 Elementi essenziali

6 Classificazione degli elementi essenziali 1.Bulk (strutturali): H, C, N, O, P, S 2.Macrominerali : Na, K, Mg, Ca, Cl, PO 4, SO 4 3.Tracce: Fe, Zn, Cu 4.Ultra tracce (non metalli): F, I, Se, Si, As, B 5.Ultra tracce (metalli): Mn, Mo, Co, Cr, V, Cd, Sn, Pb, Li Tecniche di indagine sempre più accurate hanno permesso di considerare essenziali anche elementi che in passato erano ritenuti tossici

7 Elementi essenziali per luomo

8 Aspetti strutturali e funzionali dei metalli in biologia 1.Strutturali: determinano la configurazione e la struttura terziaria e/o quaternaria della proteina 2.Uptake, binding e rilascio di metalli in forma solubile 3.Trasferimento di elettroni (uptake, cessione e immagazzinamento di elettroni) 4.Binding, trasporto e trasferimento di diossigeno 5.Catalitici: i metallo enzimi sono delle metallo proteine che svolgono una specifica funzione catalitica. I metalli associati a proteine definiscono dei siti attivi delle biomolecole che possono essere così classificati: Il ruolo dei metalli in biologia può riguardare anche: - la comunicazione: ioni metallici funzionano come bussole per lorientamento (in batteri magnetotattici) - interruttori di specifiche funzioni cellulari (ioni del I e II gruppo) - interazioni di ioni metallici con acidi nucleici - metalli in medicina


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