SCHEMA 3D DI UNA CELLULA

BIOCHIMICA DELLE CELLULE -L’acqua rappresenta il 70% del peso della cellula C,H,N,O,P,S rappresentano il 99% della massa della cellula Altri elementi includono calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), zolfo (S), potassio (K)

Carbonio Ha un piccolo peso Ha 4 elettroni esterni per formare legami Puo’ formare 4 legami covalenti forti Puo’ creare molecole grandi, complesse H,N &O sono anch’essi piccoli e capaci di formare legami covalenti forti

* Questi gruppi sono molto frequenti nelle molecole biologiche -CH3 Gruppi chimici comuni Metile -CH3 Idrossile -OH Carbossile -COOH Amino -NH2 Questi gruppi sono molto frequenti nelle molecole biologiche

Una molecola organica è quella che contiene carbonio Molecole organiche piccole hanno un PM di circa 100-1000 dalton Che sono circa 30 atomi di C Polimeri sono macromolecole No limiti nella misura In genere sono unità ripetute di singole molecole

_ Zuccheri Acidi grassi Amminoacidi Nucleotidi Le cellule contengono 4 grandi famiglie di piccole molecole organiche: _ Zuccheri Acidi grassi Amminoacidi Nucleotidi

Dalle piccole molecole alle macromolecole Macromolecole hanno un peso molecolare di 10,000 - 1 millioni Dalton Solitamente subunità ripetute di zuccheri, amminoacidi, nucleotidi acidi grassi. Formazione di macromolecole coinvolge la formazione di legami covalenti forti abbastanza da preservare la sequenza delle subunità per lunghi periodi di tempo

Macromolecole Intermedi nel peso e nella complessità tra piccole molecole e gli organelli cellulari Polimeri di subunità, che possono essere combinati Nucleoproteine= nucleotidi + proteine Proteoglicani = carboidrati + catene proteiche laterali Glicoproteine = proteine + carboidrati s.c. Glicolipidi = lipidi + carboidrati

Tipi di Macromolecole Carboidrati -Zuccheri Lipidi Acidi grassi Amminoacidi Nucleotidi Carboidrati Lipidi Proteine Acidi nucleici

ZUCCHERI Unità base è un monosaccaride  formulagenerale è (CH2O)n dove n tra 3-8 Glucosio è C6H12O6 Puo’ essere un anello o una catena aperta Gli zuccheri contengono un numero di gruppi idrossilici e: un aldeide O un chetone C=O H C=O

Le aldeidi e i chetoni possono: Reagire con con un gruppo OH nella stessa molecola e convertirla in un anello Una volta formato l’anello il carbonio puo’ legarsi ulteriormente ad un gruppo carbossilico su un’altra molecola a formare: . Disaccaridi Oligosaccaridi Polisaccaridi H O C H C OH HO C H H C OH CH2OH glucosio CH2OH O H OH H OH H HO H H OH

Funzione degli zuccheri nelle cellule Principale risorsa di energia Polisaccaridi semplici come il glicogeno (amido nelle c. vegetali) Costituenti della matrice extracellulare (ECM). Possono legarsi a proteine o lipidi per formare glicoproteine o glicolipidi

CARBOIDRATI Grandi molecole insolubili 1-2% della massa cellulare Scissi in glucosio, poi in diossido di Carbonio, acqua eATP Nei mitocondri Amido Tessuti vegetali Glicogeno Tessuti animali

Oltre all’energia….. Zuccheri e l’acqua formano strutture “scivolose” Muco funzione di protezione negli ambienti difficili (intestino) Glicocalice e muco Agiscono come recettori sulle membrane Adesione tra cellule, virus, ormoni, batteri infettivi

ACIDI GRASSI Hanno due regioni distinte Una lunga catena idrocarburica Insolubile all’acqua o idrofobica Gli acidi grassi differiscono per la lunghezza della catena idrocarburica e dal numero ela posizione dei C=C Solubile nell’acqua o idrofilici Il gruppo carbossilico reagisce con un un gruppo OH o NH2 su una seconda molecola per formare esteri o amidi C O O-

micella

Funzione degli acidi grassi nelle cellule Una risorsa notevole di cibo Producono 2x volte piu’ energia utile rispetto al glucosio Immagazzinati nel citoplasma gocce di trigliceridi 3 catene di acidi grassi uniti ad una molecola di glicerolo

Composizione delle membrane cellulari Fosfolipidi sono i componenti principali 2 catene unite ad un glicerolo Il glicerolo si lega anche ad un gruppo fosfato carico negativamente Fosfato legato a piccole composti come etanolamina, colina o serina Code idrofobiche di acidi grassi glicerolo fosfato Gruppo idrofilico

LIPIDI Grassi neutri Fosfolipidi Steroidi, basati sul colesterolo Maggiore risorsa di energia di riserva Fosfolipidi Membrane cellulare Steroidi, basati sul colesterolo Molti ormoni Altre sostanze lipoidi Vitamine solubili nei grassi Prostaglandine

Fosfolipidi Gruppo idrofilico fosfato glicerolo Code di acidi grassi idrofobiche glicerolo fosfato Gruppo idrofilico

AMMINO ACIDI Tutti contengono gruppi carbossilici e amminici legati ad un singolo atomo di carbonio Subunità delle proteine Lunghi polimeri di amminoacidi uniti testa-coda da un legame peptidico tra un gruppo carbossilico di uno a quello amminico di un altro Ci sono 20 amminoacidi comuni nelle proteine, ognuno con una differente catena laterale

La formula generale degli amminoacidi è: Amminoacidi comuni sono raggruppati in base alle cariche presenti nelle loro catene laterali 2 sono acidi 3 sono basici 5 sono non carichi 10 sono nonpolari La formula generale degli amminoacidi è: H2N-C-COOH R H atomo di carbonio a Gruppo carbossilico Gruppo amminico Gruppo laterale

NUCLEOTIDI L’azoto contiene composti ad anello legati ad uno zucchero a 5 atomi di carbonio che presenta un gruppo fosfato L’Anello si chiama base poiché puo’ unirsi con H+ ia formare sali acidi Lo zucchero a 5 carboni è il ribosio o il deossiribosio

BASI Pirimidine Citosina, timina, uracile Purine guanina, adenina N N pirimidina purina

Funzione dei nucleotidi ATP (adenosin trifosfato) puo’ rilasciare energia per formare ADP AMP Ciclico è una molecola segnale universale all’interno dell cellula Puo’ combinarsi con altri gruppi chimici per formare coenzimi (Coenzima A) Risorsa di informazioni biologiche acidi nucleici

ACIDI NUCLEICI Lunghi polimeri dove subunità nucleotidiche sono legate covalentemente per la formazione di un estere fosfato tra il gruppo 3’ OH sullo zucchero e il gruppo 5’ fosfato del nucleotide successivo NH2 O N OH P CH2 base fosfato Nucleotide zucchero

Acido nucleico base O 5’ O P O O CH2 sugar 3’ P O O O base 5’ CH2 O OH O 5’ CH2 3’ Acido nucleico

RNA-Acido ribonucleico Lo scheletro si basa sul ribosio A, U, G, C Nucleolo, ribosoma DNA-Acido deossiribonucleico Lo scheletro si basa sul deossiribosio A, T, G, C Nucleolo, poco mitocondriale A con T (oppure U) e G con C

Adenosin Trifosfato (ATP) Energia chimica dal glucosio trasferita all’ATP i cui legami sono specializzati denominati legami fosfato ad alta energia Questa energia puo’ essere utilizzata immediatamente dalla cellula per compiere il suo lavoro: Sintesi delle proteine Trasporto attraverso le membrane Contrazione

PROTEINE 50% di materiale organico nell’organismo Svolgono quasi tutte le funzioni della cellula composizione/strutturali Funzioni cellulari

Proteine Strutturali Proteine Fibrose Strutture 3D allungata Possono ricoprire ampi Filamenti Intermedi, cheeratine All’interno della cellula Collagene Fuori della cellula Qualsiasi proteina esposta all’ambiente extracellulare è Stabilizzata da legami disolfuro Legami covalenti sulfuro-sulfuro (S-S bonds)

Proteine Funzionali Proteine Globulari Mobili Catena polipeptidica aggrovigliata in una struttura rotondeggiante con una superficie irregolare Mobili Svolgono tutto il lavoro delle cellule Anticorpi (Immunoglobuline) Ormoni Trasporto cellulare Catalizzatrici/enzimi (-ase) Virtualmente ogni reazione biochimica del corpo