Biochimica

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Indice degli argomenti trattati

• Carboidrati
• Lipidi
• Nucleotidi
• Amminoacidi
• Proteine
• Enzimi
• Bioenergetica
• Catabolismo dei carboidrati
• Metabolismo terminale
• Anabolismo dei carboidrati
• Metabolismo dei lipidi
• Metabolismo degli amminoacidi
• Metabolismo delle basi azotate

CdL in Scienze Biologiche Anno Accademico 2019-2020

Carboidrati

• Lo scheletro dei monosaccaridi è costituito da una catena di atomi di carbonio non ramificata in cui tutti gli atomi di carbonio sono uniti da legami singoli
• Nella forma a catena aperta, uno degli atomi di carbonio è legato con un doppio legame all’atomo di ossigeno, formando un gruppo carbonilico, tutti gli altri atomi di carbonio hanno invece come sostituente un gruppo ossidrilico
• Se il gruppo carbonilico è ad una delle estremità della catena carboniosa (cioè in un gruppo aldeidico) il monosaccaride viene definito aldoso
• Se il gruppo carbonilico è in qualunque altra posizione il monosaccaride viene definito chetoso
• Una delle due forme viene indicata con la lettera D mentre l’altra con la lettera L
• Per rappresentare la struttura tridimensionale di uno zucchero su un piano spesso si usano le <•> »-Aldon formule di proiezione di Fischer (baattroTre a.tomi atomi di cadNmfo
• Nelle proiezioni di Fischer i legami orizzontali si proiettano verso l’osservatore mentre quelli dicadNmfo H"verticali si allontanano da esso -foeH "- I,fOR"-( 0 ? H- C- OH HH"- I,fOy OH HO- ? - HB- ?- OBH- ? -H- C- OH H- C- OH H- C- OBH- ? -OHI I ICH20H CH20H CB:aOH CB20HI I I In-Gliceraldeidc D·Tl'eoSÌOD-Eritrosio n-IUbosioatomi carbonioSei diH"- H "-H"--fo -fo,fO ,fO ,fOdopentosio? ? ?? ? o-ribosio. (Vedremo l'discuteremoquandoH-y -OH della fissaziSpecdlioHO-y-H HO-y-H B-y-OH eH-y-OH caCHO parteda delle verdi nel CpianteB- y- OH H- y- OH Ho- 9- H HO- ? - H H- 9-ouCBO hanno originiperò nomi con diverB- y- OH H- y- OH H- 9- H- 9-oH oe Ho- 9- e Bfructus, lalatino "frutto•; frutta, inH- y - OH H- y- OHH- ? - OH H- 9- oR u - 9-ou
• Per quanto riguarda i metodi di rappresentazione si ildi fruttosio) e sorbosiote (dal l0R 0BCH CH 0H CH 0H CH CB 0H22 2 22possono utilizzare tre modi: di IImontagna che produceI bacchedopentosio o-ribosioI>-GulosioD·GlucosiolD-Alloaio D-Altrosi.o »-Mannosio discuteremquandozuccheriSpecdlio
• I modelli a palle e bastoncelli Quando due differiscon dopentosio o-ribosio. (Vedremo l'importanza del nbulosio caCHO parteda delle piaCBO razione intorno a un atomo di car
• Le formule proiettive di Fischer discuteremoquando delladella fissazione C0Specdlio atmosferi- hannoperò nomi co2 Il ilepimeri. o-glucosio e n-mannoo-Cheto.li(b)caCHO Cff20Hparte fructus,
• Le formule prospettiche da delle verdi nel Capitolopiante 20.) I chetoesosi latino "fruttCBO alo livello della stereochimica delilhanno origini il diperò fruttosio) enomi stecon diverse, come fruttosio (dalatomiQ.uauroTre atomi Cinque atomiil iln-glucosio e o-galattosio (chedifructus, montagna che prdilalatino è"frutto•; frutta, effetti,incarbonio dicaf>onio dicamonioun'ottima fon-
• I legami a forma di cuneo puntano al di fuori del piano del del C4) (Figura 7.4). zuccheQuando dueil sorbus, ?Bz()Hdi fruttosio) e sorbosiote (dal latino un arbusto ?H20Rfoglio mentre i legami tratteggiati si allontanano razione intorno a unpresentiAlcuni zuccheri sono y=Odi 'butonciaipalle C= OModelli a emontagna diche produce bacche ricche alcol sorbitolo).I Ilepimeri. o-glucospe r esempio l'L-arabinosio e gli idall’osservatore Cff20HzuccheriQuandopm due differiscono soltanto nella configu-pro OBH- ? - OBH- C-alo livello della stervati saccaridici presenti Inei glicocessirazione intorno dettia un atomo di carbonio, vengono ilCBaOH iln-glucosio e o-gH- y- OBIIIHO- C- HIl ilepimeri. o-glucosio e n-mannosio, D-Eritrulosio deldifferiscono C4)H- (Figura?- 7.4)OH so-Diidro&siacetone
• Negli zuccheri della serie D il gruppo -OH più lontano dal che Cff20H CH20HI Alcuni zuccheria C-2,lo livello della stereochimica Idel sono epimeri, come'butonciaipalleModelli a ecarbonile si trova sulla destra rispetto all’osservatore CHCH20H 0H o-Ribulosiol2 Ipe r esempio l'L-arail iln-glucosio e o-galattosio differenziano a(che sipm livelloproLaFlguni e chetoli. D-aldosl7.J Ald01l serie del H--C--OH
• Negli zuccheri della serie L il gruppo -OH più lontano dal L-GliceraldeideD-Gliceraldeide vati saccaridici presdel C4) (Figura 7.4). (b), tre(•)e del D-Chetosl che hanno da a seicarbonile si trova sulla sinistra rispetto all’osservatore HO- C- HH- ?- OH inatomi di carbonio, mostJata mediante le formulepresentiAlcuni zuccheri sono formanatura nella L:I'butonciaipalleModelli a e I 0HCR 2Gli atomi di carbonio in rosso sonoproiettive. CHCH20H 0H Ipe r esempio dil'L-arabinosio e HO--C-Hgli isomeri alcuni deri-L 2pm pro chirali. In tutti questi o-isomeri l'atomoi centri I? = OL-GliceraldeideD-GliceraldeideCHOCHOvati saccaridici presenti nei glicoconiugatl (Sezione 7.3). CH20di carbonio chiralico piùdistantedalratomodi HO- C- Hif Iha la stessa configurazionecarbonio cattoni/icoH-C-OHHO- C- H HO-C-HH- ?- OH L-Arabinosi08R- ? -I i i chiralico delladell'atomo di carbonioCHaOH con nomi riquadratiICHCH20H 0H CB20Ho-gllceraldefde. Gll zucchal CHOCHO2 I Ilii
• I comuni Isono I più abbondanti In natura; Incontreremomonosaccaridif hanno str..-GliceraldeideD-Gliceraldeide H--C--OHL-GliceraldeideD-Gliceraldeide D-XilwosioH-C-OH HO-C-Hancora sia In questo che nel seguenti.capltoloi iFinora abbiamo rappresentato leCHaOH chetosi sotto forma di catene apeI
• I comuni monosacr..-GliceraldeideD-GliceraldeideHO--C-H Ine 7.4). soluzione acquosa, gli aFinora abbiamo rapIFlgu.. 7.2 perrappwtllremodi I dueenantlomeriTre dellaCHOCHOEpimeri monosaccaridi con cinque p iùoCH20H chetosi sotto formaif gllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno 11mmaglne speculare Ine 7.4).mono soluzioneuna formaH-C-OH (adciclica anelHO-C-H :rHO1 L-Arabinosiodell'altro. li modello a palle e bastoncini mostra la configurazioneyHOFlgu.. 7.2 perrappwtllremodi I dueenantlomeriTre dellai i monosaccaridi con
• Quando due zuccheri differiscono soltanto nella forma un legame cov carbonilico gllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno 11mmaglne specularereele della molecola. Sl ricordi che nelle formule prospettiche (vediCHO-C-H: rHO1 L-Arabinosiodell'altro. li modello a palle e bastoncini mostra la configurazioneyHOFlgu.. 7.2 perrappwtllremodi I dueenantlomeriTre dellai i monosaccaridi concarbonilicoQuando due zuccheri differiscono soltanto nella forma un legame cov
• Configurazione intorno ad un atomo di carbonio vengono al di fuoriI comuni del pianomonosaccaridi hanno strutture cidicher..-GliceraldeideD-Gliceraldeide carbonilico forma uHO-:?- Hreele della molecola. Sl ricordi che nelle formule prospettiche (vedi diformazione queste strutture adel foglio, verso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivolti verso il
• Definiti epimeri Finora variabbiamo rappresentato sigeno dile unstrutture gruppdi aldosi ela Figura 1.18) i legami a forma di cuneo punqnoOHH- C- al di fuori del pianobasso si allontanano generalidal lettore. reazioni tra aldeidi o cher; I diformazione quesdel foglio, verso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivoltichetosi verso ilsotto forma di catene aperte linearie (Figure 7.3
• Nel caso del glucosio ogni epimero differisce dal H2Ò-oH H - C- OH Figura Epim7.4emiacetaderivaticono chiamatibasso si allontanano generalidal lettore. reazioni trIIn gli altrie 7.4). tuttisoluzione acquosa, gli aldotetrosi e8 sbiaoHD-glucosio soltanto nella configurazione di un centro secondo le formuleCH 0HFlgu.. 7.2 perrappwtllremodi I dueenantlomeriTre della sono diderivatiaggiungerecono chiama un atomo c2monosaccaridi dicon cinque p iùo atomi carbonio assu- o-glucosio sohantoI>-Manno.sio I>-Glucosiogllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno sono11mmaglne speculare aggiungere a uchirale Ilmolecole di un alcol prodotto din {ombreggiato in rosC-Z) in il(cpimeromono una forma (adciclica anello), quanto gruppodell'altro. li modello molecolea palle e bastoncini di un alcomostra la configurazione ilemiacetale (se gruppo carbonilcarbonilico forma un legame covalente os-con l'atomo di ilemiacetale (se gru

Isomeri ed emiacetali

Gli proprio isomeri iln? Una domanda molto interessan- emichetale (se gruppo carbonilgli lasigeno propriodi un gruppoisomeri ilossidrilicon? Una domandaposto lungomolto interessan-catena. La emichetale (se grla Figura 1.18) i legami a forma di cuneo punqno al di fuori del piano ilte, ma ancora -OHsenza tutti ilrisposta. Bisogna ricordare che gruppo e gruppo carboPagina 1 di 11Biochimica - II Anno, I Sem. Carboidrati ilte, ma ancora -OHsenza tutti ilrisposta. Bisogna ricordare che gruppo edi ilformazione queste strutture èad anello risultatodel foglio, diverso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivolti verso ilgli in laamminoacidi presenti una proteina appartengono unstessa molecola,gli si forma ain laamminoacidi presenti una proteina appartengono stessa molecola,basso si allontanano generalidal lettore. reazioni tra aldeidi o chetoni e alcoli, che produ-miesclusivamente mialla serieesclusivamenteuna delle alladueserieserie unapossibi-delle due serie possibi-(o membri). I!aggiunta(o membri).dellaI!agseL, L,emiacetaliderivaticono chiamati emicbetali.o Si pos-li ildi distereoisomeri. Anche perchéli questa scelta pre- produceildi l'acetale odistereoisomeri. ilAnche perché questa scelta pre- produce l'acetale o chetale oomsono diaggiungere a un atomo carbonio carbonilico due

Famiglia degli aldosi e dei chetosi

Famiglia degli aldosi e dei chetosi 097!Hl8-C&-26148-9<•> »-Aldon di carbonioatomi(baattroTre a.tomi atomi di cadNmfo CinquedicadNmfo H e,-foe, -foH"- ,fO" -fo e eeeH "- IIII,fO0R"-( ? OH HO- C- B H- C-OH HO- C- HH- C-H"- I II I,fOy eo- 9- H Ho- 9- HOH HO- ? - HB- ?- H- ? - OB oHH- 9-OH H- C- OHH- C- H- C- OB OH OH OBH- C- H- C- H- C-H- ? -OHI I I II ICH20H CH20H CB:aOH CB20H CH20H CH20H CH20HI I I I I I In-Gliceraldeidc D·Tl'eoSÌOD-Eritrosio n-Lixosion-IUbosio o·Arabinosio 1>Xilosioatomi carbonioSei di e,H"- H "-H"- -foH"- H"--fo -fo,fO ,fO ,fO ,fO ,fO? ? ? ? ?? ? ?H-y -OH HO-C-HHO-y-H HO-y-H B-y-OH eo-9-H H-y-OHH-y-OH IB- y- OH H- y- OH Ho- 9- HHo- 9- H HO- ? - H HO- ? - HH- 9-ou H- ? -OHB- y- OH H- y- OH oH oe Ho- 9- e BO- ? - H HO- ? - H Ho- 9- HH- 9- H- 9-H- y - OH H- y- OH H- y-OHH- y-OH R- 9-H- ? - OH H- 9- oR oeu - 9-ou0R 0B 0BCH CH 0H CH 0H CH CB 0H CH 0H CR CH 0H22 2 2 22 2 2I II I II>-Gulosio I>-GatattosioD·GlucosiolD-Alloaio D-Altrosi.o D-ldosio D-Talosio»-Mannosioo-Cheto.li(b) di camonioatomi Sei atomiQ.uauroTre atomi Cinque atomidi carbonio dicaf>onio dicamonio ?H20H9H20H?Bz()H ?H20R C= O C= Oy=O IIC= OI RO- C- HH- 9- oe IH- ? - OB H- C- OB H- C-OHH- C- OHI I ICBaOH OBH- y-II I 0HH- 9- H- 9-0HD-EritrulosioDiidro&siacetone CH20H CH 0HCH 0HI 22 I Io-Ribulosiol D·P&icosio o-FruttosioLae chetoli. D-aldoslFlguni 7.J Ald01l serie del(b), tre(•)e del D-Chetosl che hanno da a sei yu:iOH?H20Hdi carbonio, mostJata mediante le formuleatomi y=O0HCR 2 9= 0Gli atomi di carbonio in rosso sonoproiettive. Ichirali. In tutti questi o-isomeri l'atomoi centri ?=O H- 9- oH Ho-9- edi carbonio chiralico piùdistantedalratomodi HO- C- H HO- C- H HO- C- BIha la stessa configurazione I Icarbonio cattoni/ico H- C- OHR- ? - 08 H- ? -OHchiralico delladell'atomo di carbonio Icon nomi riquadratiI CB20Ho-gllceraldefde. Gll zucchal 0R 0RCR CH 22Ili Isono I più abbondanti In natura; Incontreremo D-Xilwosio D·Sorbosio D-Tagatosioancora sia In questo che nel seguenti.capltolo:rHO1yHO HO-:?- HH- C- OHr; IH2Ò-oH H - C- OH Figura Epim•L7.4 Il glucosio e due del suol eplmert, mostratiI8 sbiaoH di proiezione. Ogni epimero differisce dalsecondo le formuleCH 0H2 o-glucosio sohanto nella configurazione di un centro chiraleI>-Manno.sio I>-Glucosioin {ombreggiato in rosa o in celeste).Biochimica - II Anno, I Sem. CarboidratiPagina 2 di 11

Strutture cicliche dei monosaccaridi

• In soluzione acquosa gli aldotetrosi e tutti i monosaccaridi con cinque o più atomi di carbonio assumono una forma ciclica in quanto il gruppo carbonilico forma un legame covalente con l’atomo di ossigeno di un gruppo ossidrilico posto lungo la catena
• Flpr117.5 Formazione di emlacetall e di emlcMtall.3 8La formazione di tali strutture ad anello è il risultato di reazioni generali tra aldeidi o chetoni edOH HO - R OR-f'o I I Un'aldeide oppure un chetone possono reagire ccnalcoli, le quali producono derivati chiamati emiacetali o emichetali2 2 2+ +::;::::::=/::====:R!....c"- HO- R R!....? - OR R!....? - OR HOH alcol In un rapporto 1:1, formando rispettivamenteun3 un emlacetale o un emlchetale e generando un nuovoB H HO - R H
• Il prodotto della prima aggiunta è un emiacetale (se il gruppo carbonilico è di un aldoso) o un centro chirale a livello dell'atomo di carbonio carbonilico.AcetaleAldeide Alcol Emiacetaleemichetale (se il gruppo carbonilico è di un chetoso) !:aggiunta di una seconda molecola di alcol produce un
• L’aggiunta della seconda molecola di alcol produce l’acetale o il chetale completo e il legame glicosidico acetale o un chetale. Quando il secondo gruppo alcolico fache si è formato viene detto legame glicosidico4 4 parte di un'altra molecola di zucchero, si forma un legameOH HO - R OR::;::::::=== glicosidico (pagina 260}.I Is ai i i ++
• Nel caso in cui le due molecole che reagiscono siano entrambe dei monosaccaridi, l’acetale o il OR R- C- OR HOHR- C= O HO - R R- C- l Flpr117.5 Formazione di emlacetall e di emlcMtall.3 812 12 12OH HO - R ORchetale che si forma è un disaccaride4-f'o I I Un'aldeide oppure un chetone possono reagire ccnHO - R RR R2 2 2+ +::;::::::=/::====:R!....c"- HO- R R!....? - OR R!....? - OR HOH alcol In un rapporto 1:1, formando rispettivamenteunAlcol Emichetale ChetaleChetone
• La reazione con la prima molecola di alcol genera un ulteriore centro chirale (a livello del3 un emlacetale o un emlchetale e generando un nuovo B H HO - R H centro chirale a livello dell'atomo di carbonio carbonilico.carbonio carbonilico) AcetaleAldeide Alcol Emiacetale !:aggiunta di una seconda molecola di alcol produce un
• La reazione può produrre inoltre due configurazioni stereoisomeriche che la molecola può acetale o un chetale. Quando il secondo gruppo alcolico fa assumere, si tratta della configurazione eα β4 4 parte di un'altra molecola di zucchero, si forma un legameJ3OH HO - R OR(Figura 7.6). forme ad anello del o-glucosio sono a.-o-glucopiranosio edue possibili forme