BIOCHIMICA

LA TEORIA CELLULARE TUTTI gli organismi sono costituiti da cellule UNICELLULARI PLURICELLULARI ( Una sola cellula. Es. Batteri) (Molte cellule. Es. NOI)

BIODIVERSITA’ DOMINIO 1.700.000 specie conosciute Insetti i più numerosi Grande numero di specie non scoperte. Più di 10 milioni DIFFERENZA NEI VIVENTI DOMINIO PROCARIOTE EUCARIOTE Non vi è nucleo ben definito Dna nel citoplasma Mancano alcuni organuli Dimensione 1 – 10 micron Nucleo definito Dna nel nucleo Organuli complessi presenti Dimensione fino a 100 micron

LA CHIMICA DEGLI ESSERI VIVENTI La materia contiene tutti gli elementi presenti in natura. Tutti gli organismi viventi sono costituiti principalmente da: O Ossigeno 65% C Carbonio 18% H Idrogeno 10% N Azoto 3% Combinati fra loro in vari modi, questi elementi formano diversi tipi di composti chimici che si suddividono in composti organici (30%)[ glucidi, proteine, e lipidi]e composti inorganici (70%) [acqua e Sali minerali]

COMPOSTI INORGANICI Tra i composti inorganici l’acqua è il più importante. Costituisce il 65% in peso di un adulto. Tutti i liquidi del nostro corpo sono costituiti da acqua. L’acqua diminuisce con l’età, ma resta uno dei bisogni fisiologici principali. E’ un solvente dove avvengono la maggior parte delle reazioni chimiche e funziona da catalizzatore delle reazioni chimiche. Altri composti inorganici sono la CO2 e molti tipi di Sali minerali I Sali inorganici svolgono la funzione regolatrice nel mantenimento dell’equilibrio interno di ogni organismo. Il calcio è uno dei maggiori componenti delle ossa. Il ferro è necessario per formare l’emoglobina dei globuli rossi per il trasporto di ossigeno. Lo zolfo è presente in alcune proteine ad esempio nel Glutatione-zolfo-transferasi.

COMPOSTI ORGANICI I composti organici sono formati da grandi molecole dette macromolecole che presentano C H O e N in grande quantità Quelle fondamentali sono 4 e sono anche dette biomolecole : Glucidi o carboidrati Lipidi o grassi Proteine Acidi nucleici

METABOLISMO L’insieme delle reazioni che avvengono all’interno delle cellule e, più in generale nell’organismo prendono il nome di METABOLISMO (cambiamento- trasformazione). Bisogna descrivere le reazioni biochimiche comprendendone il loro aspetto energetico e il ruolo fisiologico.

Reazioni ESOERGONICA ENDOERGONICA G<0 (anabolismo) G>0 (catabolismo) Il meccanismo vitale di ogni cellula consiste nella trasformazione di macromolecole a elevato grado di ordine in molecole più semplici per mezzo di un convertitore, che permette di liberare sia energia utilizzabile nel metabolismo sia in una certa quantità di calore

REAZIONI FONDAMENTALI! FOTOSINTESI CLOROFILLIANA ENERGIA SOLARE CO2+H20 -> C6H12O6 + O2 RESPIRAZIONE CELLULARE C6H12O6 + O2 -> CO2+H20 +ATP VEGETALI: Autotrofi. Si producono il cibo da soli (fotosintesi) e fanno la respirazione cellulare. ANIMALI: Eterotrofi. Si devono nutrire di altri animali o vegetali per assumere glucosio. Fanno solo la respirazione cellulare per ricavarne energia

Zuccheri I mattoncini fondamentali sono gli zuccheri singoli. Detti monosaccaridi. Si passa poi ai disaccaridi e alle catene di polisaccaridi (glicogeno) Formula per rappresentarli CnH2nOn Gruppi funzionali : alcolico (-OH), aldeidico (- CHO) e chetonico (R-C-R) O Aldosi o Chetosi

Zuccheri monosaccaridi Carbonio : 4 legami Ossigeno:2 legami Idrogeno:1 legame Monosaccaridi: Glucosio, fruttosio, ribosio e desossiribosio

1 2 3

Zuccheri - isomeri D- Se l’ OH dell’ultimo carbonio è a destra L- Se l’ OH dell’ultimo carbonio è a sinistra Alfa- se in forma ciclica l’OH starà sotto Beta- se in forma ciclica l’OH starà sopra

OLIGOSACCARIDI Sono molecole che derivano dalla condensazione di più molecole di monosaccaridi Si dividono in DI-SACCARIDI E POLI- SACCARIDI. Disaccaride: Saccarosio (glucosio e fruttosio) , Maltosio (glucosio-glucosio) Tutte le molecole derivate dall’unione di più anelli possono essere scisse, in presenza di catalizzatori, con l’aggiunta di una molecola d’acqua (idrolisi + enzimi)

POLISACCARIDI I polisaccaridi sono polimeri formati da catene di monosaccaridi. Abbiamo gli omopolisaccaridi e gli eteropolisaccaridi. Sono la riserva di zucchero di ogni essere vivente. In alcuni casi, come nella chitina, formano l’esoscheletro di insetti e crostacei. AMIDO CELLULOSA CHITINA GLICOGENO

Il metabolismo dei glucidi I glucidi sono importantissimi per ricavarne energia. Però per poter essere assorbiti dalle cellule devono essere ridotti a monosaccaridi. Ovviamente questo processo è lungo e richiede molti passaggi e situazioni differenti : Glicogenolisi, gluconeogenesi, glicogenosintesi, glicolisi, ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa, fermentazione e via dei pentosi fosfati.

Glicogenolisi Consiste nella degradazione delle riserve di glicogeno per liberare il glucosio. Avviene nel fegato e nei muscoli per mezzo di un enzima, la fosforilasi, che porta alla produzione del glucosio-1-P.

Gluconeogenesi Si tratta della sintesi di glucosio a partire da materiale non glucidico. Avviene principalmente nel fegato e nei reni Importante per il cervello G L U C O S I Acido lattico Intermedi del ciclo di Krebs Amminoacidi

Glicogenosintesi E’ la via per la sintesi di glicogeno a partire dal glucosio. Questo avviene quando il glucosio nel corpo è in eccesso. Avviene nel fegato e nei muscoli scheletrici FEGATO GLICOGENOSINTESI GLUCOSIO GLICOGENO GLICOGENOLISI

La Glicolisi Reagenti Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → Prodotti Nel citoplasma delle cellule, il glucosio va incontro a un processo ossidativo (perdita di elettroni). La glicolisi consiste nell’ossidazione del glucosio, che contiene 6 atomi di carbonio, a piruvato, che ha 3 atomi di carbonio. Reagenti Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → Prodotti 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

Con la glicolisi guadagno 2 molecole di ATP a partire da una molecola di glucosio. C’è una prima fase che viene detta d’investimento dove consumo energia per la fosforilazione dello zucchero. Nella seconda fase, detta di rendimento, invece ricavo 4 molecole di ATP. Ho avuto quindi un guadagno netto di 2 molecole di ATP. L’ossidazione del glucosio porta quindi alla formazione di due molecole di piruvato pronte per il ciclo di Krebs. Reagenti Glucosio + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → Prodotti 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

NAD e FAD Il nicotinammide adenina dinucleotide (a cui ci si riferisce spesso con la formula NAD o NADH, a seconda dello stato di ossidazione) è una biomolecola il cui ruolo biologico consiste nel trasferire gli elettroni, quindi nel permettere le ossidoriduzioni. Come sempre avviene in biologia, essa svolge il suo importante ruolo tramite lo spostamento di atomi di idrogeno. È un coenzima ossidoriduttivo. Il flavina adenina dinucleotide (FAD o FADH o FADH2), è un importante fattore ossidante del ciclo di Krebs ed interviene nel trasporto degli elettroni nel processo biochimico chiamato catena di trasporto degli elettroni. È un coenzima ossidoriduttivo e partecipa a innumerevoli reazioni che comportano il trasferimento di 1 o 2 elettroni.

Ciclo di Krebs Gli eucarioti, a differenza dei procarioti, ricavano una grande quantità di energia più che dalla glicolisi, dal ciclo di Krebs e dalla fosforilazione ossidativa, che nel loro insieme costituiscono la respirazione cellulare. Il cilco di Krebs, o dell’acido citrico, porta al compimento dell’ossidazione del glucosio a CO2 e H2O e alla produzione di energia sotto forma di ATP. Il ciclo avviene all’interno dei mitocondri. Il ciclo di Krebs inizia con l’acido piruvico e la formazione di Acetil-CoA per mezzo dell’enzima piruvato deidrogenasi e la perdita di una molecola di CO2. Il gruppo acetile si degrada completamente per passaggi successivi a CO2 e H2O. La formazione dei gruppi acetile costituisce lo snodo centrale cui giunge anche il metabolismo dei grassi e delle proteine.

BUONO STUDIO RAGAZZI