BIOCHIMICA DELLA CELLULA

DI COS’È FATTA UNA CELLULA H2O costituisce il 70% del peso di una cellula C, H, N, O, P, S costituiscono il 99% della massa di una cellula Altri costituenti sono Ca, Mg, Si, K

Carbonio Piccole dimensioni, base della vita Possiede 4 elettroni Può formare 4 legami forti, covalenti, con altri atomi Può creare molecole grandi e complesse, senza limite di dimensioni H, N & O sono anch’essi atomi piccoli in grado di formare legami covalenti

Gruppi chimici più diffusi Metile -CH3 Idrossile -OH Carbossile -COOH Amino -NH2 Questi gruppi si ritrovano in tutte le molecole biologiche

Una molecola si definisce organica se contiene almeno un atomo di C Le molecole organiche piccole hanno un peso molecolare di 100-1000 dalton Corrisponde più o meno a 30 atomi di C Macromolecole Sono generalmente dei polimeri Ripetizioni di molecole più piccole Non ci sono limiti teorici superiori alle dimensioni

Zuccheri Lipidi Aminoacidi Nucleotidi Le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole organiche Zuccheri Lipidi Aminoacidi Nucleotidi

Zuccheri Monosaccaride è l’unità base La formula generale è (CH2O)n n è un numero intero da 3 a 8 Glucosio è C6H12O6 Sono molecole sia ad anello sia a catena aperta Contengono gruppi idrossilici e alternativamente O un’aldeide O un chetone

Il gruppo aldeide ed il chetone possono Reagire con un gruppo idrossile della stessa molecola convertendola in un anello Gli anelli così formati possono unirsi in modo da formare Disaccaridi Oligosaccaridi Polisaccaridi

Funzione degli Zuccheri Sono la principale fonte di energia per la cellula Polisaccaridi semplici come Glicogeno o Amido servono per immagazzinare energia Sono componenti della Matrice Extra Cellulare (ECM) Possono essere legati a proteine e a lipidi per dare origine a Glicoproteine Glicolipidi

Lipidi Gruppo eterogeneo di composti Essenzialmente atomi di Carbonio ed Idrogeno Biologicamente importanti sono Grassi Fosfolipidi Steroidi

Lipidi Due regioni distinte Coda Idrofobica Testa Idrofilica Lunga catena Idrocarburica La lunghezza e la posizione dei legami C=C determina il tipo di lipide Testa Idrofilica Solubile in acqua, formata dai gruppi funzionali Testa Coda

Funzione dei Lipidi Fonte di energia Producono il doppio dell’energia rispetto agli zuccheri Immagazzinati nel citoplasma sotto forma di gocce lipidiche Trigliceridi sono i più abbondanti negli organismi viventi Glicerolo + 3 Acidi Grassi

Acidi Grassi Acidi Grassi Insaturi Acidi Grassi Saturi Atomi di C legati tra loro C=C, non completamente saturati da H Mono- e Poli-insaturi Liquidi a temperatura ambiente Grassi “buoni” Acido Linoleico e Arachidonico, assunti dalla dieta Acidi Grassi Saturi Maggior numero possibile di atomi H Grassi animali e vegetali solidi a temperatura ambiente

Aminoacidi Gruppo Carbossilico e Gruppo Amminico legati allo stesso atomo di carbonio Sono le unità fondamentali delle Proteine Lunghi polimeri lineari di aminoacidi, legati testa-coda dal Legame Peptidico tra il gruppo carbossilico di uno ed il gruppo amminico di un altro Gli aminoacidi sono 20, ognuno con una catena laterale differente

Vengono raggruppati in base alla carica delle loro catene laterali: 2 sono acidi 3 sono basici 5 sono polari neutri 10 sono non polari Tutti hanno struttura comune: H2N-C-COOH R H Carbonio Gruppo Carbossilico Gruppo Amminico Catena Laterale

Nucleotidi Composti ad anello contenenti Azoto legati ad uno zucchero a 5 atomi di carbonio ed un gruppo fosfato Gli anelli vengono chiamati Base perché possono legare H+ Lo zucchero a 5 carbonii è un Ribosio o un Deossiribosio

Pirimidine Purine

Funzioni dei Nucleotidi ATP (Adenosina Trifosfato) Rilascia energia quando convertita ad ADP AMP Ciclico Molecola segnale all’interno della cellula Possono combinarsi con altri elementi e formare i coenzimi (Coenzima A) Trasmettono l’informazione genetica Sono i costituenti degli Acidi Nucleici

Dalle Molecole piccole alle Macromolecole Peso molecolare da 10,000 a 1 milione di Dalton Normalmente ripetizioni di zuccheri, amminoacidi, nucleotidi e lipidi e/o acidi grassi La formazione di macromolecole prevede la formazione di legami covalenti, la cui forza è tale da preservare la sequenza di sub-unità per un lungo periodo di tempo

Macromolecole Dimensioni e complessità intermedie tra le molecole piccole e gli organelli cellulari Polimeri di sub-unità, che possono anche combinarsi tra loro Nucleoproteine = nucleotidi + proteine Proteoglicani = carboidrati + catene laterali delle proteine Glicoproteine = proteine + carboidrati Glicolipidi = lipidi + carboidrati

Macromolecole Acidi Nucleici Proteine Lipidi Carboidrati

Acidi Nucleici Polimeri lunghi Nucleotidi legati covalentemente da Legame Fosfosdiesterico 3’ OH dello zucchero 5’ fosfato del nucleotide successivo

RNA - Acido Ribonucleico L’impalcatura è basata sul ribosio Adenina, Uracile, Guanina, Citosina Nucleolo, Ribosomi DNA - Acido Deossiribonucleico L’impalcatura è basata sul deossiribosio Adenina, Timina, Guanina, Citosina Nucleo, Mitocondri Appaiamenti A con T (o U) e G con C

Adenosina Trifosfato (ATP) L’energia chimica derivante dal glucosio viene trasferita all’ATP Legami specializzati, detti legami fosfato ad alta energia Questo tipo di energia può essere usata subito dalla cellula per il proprio lavoro Sintesi delle proteine Trasporto attivo attraverso la membrana Contrazione (muscolo)

Proteine 50% della materia organica del corpo umano Eseguono praticamente tutte le funzioni cellulari Proteine strutturali Proteine funzionali

Proteine Strutturali Proteine Fibrose Struttura semplice allungata Possono essere molto lunghe Filamenti intermedi, cheratine Interne alla cellula Collagene Esterno alla cellula Tutte le proteine extracellulari sono stabilizzate da Ponti Disolfuro Legami covalenti S-S

Proteine Funzionali Proteine Globulari Proteine Mobili La catena polipeptidica si ripiega a formare una struttura compatta di forma sferica irregolare Proteine Mobili Fanno tutto il lavoro nella cellula e fuori Anticorpi Ormoni Trasporto Cellulare Catalizzatori ed enzimi Praticamente tutto il lavoro che avviene nel corpo

Lipidi Grassi Neutri Fosfolipidi Steroidi, basati sul colesterolo Trigliceridi, maggior fonte di energia (> 90%) Fosfolipidi Principali costituenti delle membrane cellulari Steroidi, basati sul colesterolo La maggior parte degli ormoni Altre sostanze lipidiche Vitamine solubili nei grassi Prostaglandine Mediatori dell’infiammazione, basati su acidi grassi, “ormoni ad azione localizzata”, bersaglio farmaci FANS

Carboidrati Grandi molecole insolubili 1-2% della massa cellulare Metabolizzati a glucosio, quindi a biossido di carbonio (CO2), acqua e ATP Metabolizzati a livello mitocondriale (respirazione) Amido Tessuti vegetali Glicogeno Tessuti animali

Oltre l’energia… Zuccheri ed acqua rendono le superfici “scivolose” Muco Azione protettiva in condizioni difficili Glicocalice e Muco Agiscono da siti di riconoscimento sulle membrane Riconoscimento cellulare, virus, ormoni, batteri