Biochimica

Biochimica

Noi riusciamo ad ottenere energia per la trasformazione della materia attraverso l’ossidazione di composti del carbonio:

• Glicolisi
• Ciclo di Krebs
• Fosforilazione ossidativa

L'ossidazione del carbonio ci consente di ottenere ATP. I prodotti finali dell’ossidazione del glucosio sono anidride carbonica e acqua, ma per fare ciò è necessario ossigeno.

Chimica biologica strutturale

Studia la materia di cui sono fatti gli organismi viventi:

• Aminoacidi: la struttura e la funzione delle proteine: struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria. Le proteine sono polimeri di amminoacidi, ne esistono 20 in natura. La denaturazione delle proteine.
• Proteine con funzione di trasporto: mioglobina, emoglobina.
• Proteine con funzione catalitica: gli enzimi che sono proteine che facilitano una reazione abbassando l’energia di attivazione, facendo sì che sia più veloce senza cambiare l’equilibrio della reazione.

Es: reazione a catena della polimerasi (PCR): nella PCR, il passaggio di quando vengono separati i due filamenti di DNA prende il nome di denaturazione. La separazione dei due filamenti avviene grazie a un aumento di temperatura, portando la reazione a 95°. Esistono degli enzimi che fanno avvenire questa reazione in acqua a temperatura e pressione costante, ovvero gli enzimi elicasi, utilizzando l’ATP.

Cinetica enzimatica, inibitori e regolazione dell’attività enzimatica.

• Lipidi: lipidi di riserva e strutturali, le membrane biologiche e la loro composizione. Essi sono tutti idrofobici cioè non solubili in acqua.
• Carboidrati: classificazioni e principali monosaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. Essi hanno sia una funzione energetica sia una funzione strutturale.

Chimica biologica metabolica

Trasformazioni dal punto di vista energetico:

• Catabolismo: come le molecole sono ridotte a molecole sempre più piccole per ottenere il loro contenuto energetico. Introduzione al metabolismo. Le reazioni di ossidoriduzione biologiche. La glicolisi e il ciclo di Krebs. La catena di trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa. I lipidi e gli aminoacidi come fonte di energia: la beta ossidazione degli acidi grassi, gli aminoacidi glucogenici e chetogenici. La deaminazione degli aminoacidi e il ciclo dell’urea.
• Anabolismo: la gluconeogenesi e la biosintesi dei carboidrati e cenni alla biosintesi dei lipidi e degli aminoacidi.

La biochimica studia la struttura e l’organizzazione della materia vivente a livello di legami chimici. La materia vivente, per quanto possa apparentemente sembrare governata da leggi diverse (gli organismi crescono e si riproducono), in realtà è comunque governata dalle leggi della chimica e della fisica. In biochimica, per far sì che avvenga una reazione, non si può aumentare né la temperatura né la pressione, né tantomeno cambiare il solvente in quanto in tutte le reazioni biochimiche il solvente è l’acqua. In biochimica tutte le trasformazioni avvengono a temperatura costante, intorno ai 25° o 37°, con lo stesso solvente che è l’acqua, a pressione costante. Gli enzimi sono fondamentali per far sì che le reazioni avvengano in queste condizioni.

Biochimica strutturale

Struttura dei componenti della materia vivente e relazione tra funzione biologica e struttura chimica.

Metabolismo

Insieme delle reazioni chimiche che ha luogo nella materia vivente e i relativi meccanismi di conservazione e utilizzo dell’energia. L’unità base di tutti gli organismi viventi è la cellula. Gli eucarioti sono caratterizzati dalla presenza di numerosi organelli circondati da membrane. La compartimentazione cellulare promuove l’efficienza delle reazioni mantenendo alta la concentrazione locale dei reagenti. La biochimica strutturale indaga di cosa sono fatte chimicamente le cellule. Nonostante la tavola periodica sia molto ricca, la materia vivente è fatta di pochi elementi.

Altri elementi importanti presenti nelle biomolecole sono:

• Fosforo: lo si trova nell’ATP e negli acidi nucleici perché i nucleotidi sono tenuti insieme da legami fosfodiesterici.
• Zolfo: lo si trova in numerosi co-enzimi, in qualche vitamina ma soprattutto in due amminoacidi fondamentali quali la cisteina e la metionina.

Poi sono anche presenti il calcio (che si trova nella mineralizzazione delle ossa), il potassio e il sodio. Gli oligoelementi nella tavola periodica, quali ferro, magnesio, iodio, zinco, rame, selenio, sono molto importanti.

L’elemento fondamentale in biochimica è il carbonio:

• Ha versatilità nel formare legami covalenti stabili sia con sé stesso che con altri elementi.
• Ha la capacità di formare fino a 4 legami singoli stabili covalenti con altri atomi di carbonio o con altri elementi.

I legami singoli possono...