Appunti di Biochimica sulla parte introduttiva, non completi

Biochimica

La cellula è la più piccola parte vivente, che si può classi care in PROCARIOTICA ed

EUCARIOTICA.

Per la vita abbiamo bisogno di elementi essenziali che sono rappresentati nella tavola periodica.

L’H, O e N rappresentano più del 99% della massa del corpo umano.

I principali componenti di cui siamo composti sono: acqua, molecole organiche ed inorganiche.

Gli elementi possono interagire tra loro attraverso:

Legami COVALENTI = Legami stabili

Legami DEBOLI = Legami labili

La chimica degli organismi viventi prende come elemento di

riferimento il Carbonio.

Esso è versatile, infatti ha la capacità di generare no a 4 legami

Covalenti (altamente stabili).

IDROCARBURI = composti organici formati soltanto da carbonio e

idrogeno

ISOMERI = molecole con la stessa formula grezza ma

di erente struttura, ognuno avente proprietà peculiari

Un atomo di Carbonio può condividere:

- Una coppia di elettroni = legame covalente SINGOLO

- Due o tre coppie di elettroni = legame covalente DOPPIO o TRIPLO

GRUPPI FUNZIONALI

Gli atomi nello spazio presentano un arrangiamento tridimensionale.

A - formula di struttura

B - modello a palle e bastoncini

C - modello a spazio pieno

BIOMOLECOLE = composti organici derivati dagli

Idrocarburi, che possiedono una propria personalità

chimica ossia la presenza di uno o più gruppi funzionali (se sono

molteplici si de niscono Polifunzionali) che modi cano la reattività chimica della molecola

Le quattro classi principali di molecole biologiche sono:

carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici

(alcune hanno dimensioni enormi quindi

sono de nite Macromolecole).

La posizione spaziale degli atomi è infatti spesso

cruciale per permettere o impedire l’interazione di una

biomolecola con un’altra (ex. Interazione

substrato-enzima, ligando-recettore, antigene-

1

ff fi fi fi fi fi

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anticorpo).

Ogni biomolecola ha una struttura tridimensionale e può essere descritta in termini di isomeri

attraverso la:

- CONFORMAZIONE = possibilità dei due isomeri di interconvertirsi SENZA che sia necessario

ROMPERE alcun legame covalente

- CONFIGURAZIONE = possibilità dei due isomeri a

convertirsi l'uno nell'altro ma solo se si ROMPONO,

almeno temporaneamente, uno o più legami covalenti

Isomeri CONFORMAZIONALI

La conformazione molecolare rappresenta la disposizione

spaziale che i gruppi funzionali sono liberi di assumere grazie

alla libertà di rotazione attorno ai legami singoli senza

rompere alcun legame.

Le conformazioni disponibili sono:

- ↓

ECLISSATA stabile ma può diventarlo con residui di molecole

- ↑ ↓

SFALZATA stabilità Energia

Isomeri CONFIGURAZIONALI

1 - Relativa al DOPPIO legame in quanto I diversi sostituenti dei due atomi di carbonio impegnati

nel doppio legame possono disporsi in modo di erente.

2 - Relativa al centro CHIRALE o asimmetrico (atomo di carbonio che impegna quattro legami

singoli con quattro sostituenti diversi)

- ENANTIOMERI o ASIMMETRICO = i quattro sostituenti si possono disporre in due modi diversi

che rappresentano le immagini speculari NON sovrapponibili

- SIMMETRICO = abbiamo due o più sostituenti uguali ed è possibile una sola con gurazione, la

molecola è sovrapponibile alla sua immagine speculare

Recap

- CONFIGURAZIONE = disposizione nello spazio degli atomi, determinata dalla presenza di

doppi legami e centri chirali, dando origine a isomeri di erenti

- CONFORMAZIONE = disposizione nello spazio dei gruppi sostituenti che senza rompere i

legami sono liberi di assumere diverse posizioni soltanto per libera rotazione attorno ai legami

singoli

LEGAMI DEBOLI

1 - Legame IONICO = di natura elettrostatica e si genera tra atomi (o gruppi funzionali) di carica

opposta

2 - Forze di VAN der WAALS o Forze di LONDON = si generano tra DIPOLI temporali, queste forze

però, essendo deboli, possono ritrovarsi principalmente in molecole apolari.

Sono interazioni elettrostatiche dovute all'attrazione fra molecole a polari che formano dipoli

temporanei a causa dello sbilanciamento della distribuzione degli elettroni.

2

ff ff fi

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DIPOLO = specie chimica che presenta alle estremità, o su un atomo, un addensamento di

cariche elettriche di segno opposto determinate da:

- Di erenza di elettronegatività degli atomi

- Geometria della specie stessa

Una molecola che presenta caratteristiche di Dipolo è de nita POLARE, mentre se NON presenta

addensamenti di carica di segno opposto è APOLARE.

3 - Legame a IDROGENO = interazione fra DIPOLI Permanenti, è implicato un atomo di H legato

covalentemente con elementi molto più Elettronegativi e dispongono di doppietti elettronici (O, N,

F), i quali attraggono a sé gli elettroni di valenza acquisendo una parziale carica negativa (δ-) e

lasciando su H una parziale carica positiva (δ+).

- ACCETTORE = gruppo funzionale che lega H

- DONATORE = gruppo dove è legato H in maniera covalente

Caratteristiche del legame:

- Competitività

- ↑ ↑

Cooperatività (è un legame Debole, ma numero di legami = Stabilità, ex.

Elica DNA)

- ↑

Direzionalità (↑è l’allineamento = Forza del legame)

- Usato per instaurare interazioni speci che ma Reversibili (proteine e DNA)

ENERGIA di LEGAME = energia necessaria per ROMPERE o FORMARE un legame

chimico

↑ ↑

Energia = stabilità, quindi più di cile da formare o rompere

ACQUA (Solvente della vita) = distribuita in due compartimenti principali:

- Liquido INTRACELLULARE (dentro le cellule)

- Liquido EXTRACELLULARE (fuori dalle cellule) formato

da Fluido INTERSTIZIALE e PLASMA

È un mezzo nel quale avvengono:

- Reazioni del metabolismo

- Trasporto di nutrienti

- Trasferimenti di Energia chi