Appunti di biochimica

ALCOLI (R-OH)

Presentano un gruppo ossidrilico (o alcolico) -OH

Il metanolo CH -OH è l'alcol più semplice

3

Vengono nominati utilizzando il nome dell'alcano corrispondente e aggiungendo il suffisso -olo

Sono idrosolubili perché formano legami H con l'acqua POLIALCOLI

Presentano più di un gruppo ossidrilico -OH

Il gligerolo (C H O ) è il polialcolo più importante ed è il costituente fondamentale di trigliceridi e fosfolipidi

3 8 3

Gli alcoli primari presentano un solo gruppo alchilico legato al carbonio a cui è legato il gruppo ossidrile e sono più acidi

degli alcoli secondari e terziari

Gli alcoli secondari presentano 2 gruppi alchilici legati al carbonio a cui è legato il gruppo ossidrile e sono più acidi degli

alcoli terziari ma meno di quelli primari

Gli alcoli terziari presentano 3 gruppi alchilici legati all'atomo di carbonio a cui è legato il gruppo ossidrile e sono i meno

acidi

La numerazione dei C nella catena inizia dal carbonio a cui è legato il gruppo -OH o dal carbonio più vicino a quello che lega -

OH (nel caso il gruppo -OH sia interno alla catena)

Gli alcoli reagiscono con aldeidi e chetoni (ciclizzazione degli zuccheri)

ALCHILE O GRUPPO ALCHILICO

Corrisponde ad un alcano privato di un atomo di H

Hanno formula generale: -C H

n 2n+1

Vengono nominati utilizzando il nome del corrispondente alcano e aggiungendo il suffisso -ile

Es. Metano (CH ) --- Metile (CH )

4 3 TIOALCOLI O TIOLI (R-SH)

Presentano un gruppo sulfidrilico -SH al posto di quello ossidrilico -OH

Sono più acidi degli alcoli +

Quando si ossidano formano ponti disolfuro e liberano 2H e 2 elettroni: + -

R-SH + R-SH ---> R-S-S-R + 2H + 2e

CLASSI DEI COMPOSTI ORGANICI DEL CARBONIO

Idrocarburi: CH (metano) - n° di ossidazione del C = -4

4

Alcoli: CH O (metanolo) - n° di ossidazione del C = -2

4

Aldeidi e chetoni: CH O (formaldeide) - n° di ossidazione del C = 0

2

Acidi carbossilici: CH O (acido formico) - n° di ossidazione del C = +2

2 2

Anidride carbonica: CO - n° di ossidazione del C = +4

2

L'anidrite carbonica è il composto in cui il carbonio risulta più ossidato (n° di ossidazione = +4) mentre gli idrocarburi sono i

composti in cui il carbonio è meno ossidato (n° di ossidazione = -4)

ISOMERIA

Composti con stessa formula chimica hanno proprietà chimiche e fisiche differenti

ISOMERIA DI STRUTTURA (O COSTITUZIONALE)

Sono isomeri che differiscono per l'ordine con cui sono legati i loro atomi

ISOMERIA (DI STRUTTURA) DI CATENA

Gli isomeri di catena differiscono per il modo in cui i carboni (della catena carboniosa) sono legati tra loro

Ad esempio butano (C H ) e isobutano (C H ) differiscono perché il primo è a catena lineare e il secondo è ramificato

4 10 4 10

ISOMERIA (DI STRUTTURA) DI POSIZIONE

Gli isomeri di posizione differiscono per la differente disposizione (nella catena carboniosa) di gruppi chimici o doppi

legami

Ad esempio l'1-cloro-propano (C H Cl) ha un atomo di cloro al carbonio 1, mentre il 2-cloro-propano (C H Cl) ha un atomo di

3 7 3 7

cloro al carbonio 2 ISOMERIA (DI STRUTTURA) DI GRUPPO FUNZIONALE

Gli isomeri di gruppo funzionale differiscono per la posizione del gruppo funzionale

L'esempio classico è quello di glucosio e fruttosio: entrambi hanno formula C H O ma il primo è un aldeide (presenta il

6 12 6

gruppo carbonilico -CHO all'estremità della catena), mentre il secondo è un chetone (presenta il gruppo carbonilico -C=O

all'interno della catena) STEREOISOMERIA

Gli isomeri hanno stessa composizione chimica, ma la disposizione degli atomi nello spazio è differente

STEREOISOMERIA CONFORMAZIONALE

La diversa disposizione degli atomi nello spazio deriva dalla rotazione dei legami semplici

I confomeri sono gli stereoisomeri che hanno subito stereoisomeria conformazionale

STEREOISOMERIA CONFIGURAZIONALE

La diversa disposizione degli atomi nello spazio deriva dalla rottura e successiva riformazione di almeno un legame

Gli stereoisomeri che non sovrapponibili e che sono l'uno l'immagine speculare dell'altro sono detti enantiomeri o isomeri

ottici

Gli enantiomeri contengono almeno un atomo chirale o asimmetrico, cioè un atomo legato a 4 diversi sostituenti

Gli enantiomeri possono avere una conformazione L (sinistra) o D (destra) a seconda della posizione del gruppo R che

ruota

Gli enantiomeri D e L hanno uguali proprietà chimico e fisiche, ma sono comunque captati come composti differenti dalla

cellula

Gli zuccheri compatibili con l'uomo hanno tutti stereoisomeria D

Gli amminoacidi compatibili con l'uomo hannno tutti stereoisomeria L

Gli isomeri geometrici o isomeri cis-trans sono particolari diastereoisomeri in cui almeno due gruppi diversi da H sono

posizionati in maniera differente: nel caso di isomeria cis i due gruppi si troveranno sullo stesso piano, nel caso di isomeria

trans i due gruppi si troveranno su piani opposti CARBOIDRATI

Contengono C,H, e O

La formula generale è (CH O)

2 n

Per convenzione, la numerazione dello scheletro carbonioso di uno zucchero inizia dal C più vicino all'estremità

Possono essere trasformati enzimaticamente in grassi ed immagazzinati

MONOSACCARIDI

Sono le unità fondamentali dei carboidrati

Possono contenere da 3 a 7 atomi di C

Tutti i carboni, tranne uno, sono legati a gruppi ossidirlici (R-OH)

Il carbonio non legato al gruppo ossidrilico è legato ad un gruppo carbonilico

I monosaccardi con il gruppo carbonilico (R-CHO) in posizione terminale sono aldeidi

I monosaccardi con il gruppo carbonilico (R-CO-R) in posizione interna sono chetoni

Tutti i monosaccaridi devono essere convertiti in glucosio da appositi enzimi per poter essere utilizzati

dall'organismo

Il malfunzionamento o l'assenza degli enzimi che convertono i monosaccaridi in glucosio causa l'insorgenza di

patologie quali la galattosemia e l'intolleranza al lattosio

ESEMPI

TRIOSI (3 atomi di C)

dall'organismo

Il malfunzionamento o l'assenza degli enzimi che convertono i monosaccaridi in glucosio causa l'insorgenza di

patologie quali la galattosemia e l'intolleranza al lattosio

ESEMPI

TRIOSI (3 atomi di C)

GLICERALDEIDE

DIIDROSSIACETONE PENTOSI (5 atomi di C, in soluzione non sono catene lineari, ma anelli)

RIBOSIO

DESOSSIRIBOSIO ESOSI (6 atomi di C, in soluzione non sono catene lineari, ma anelli)

C H O

6 12 6

è un isomero strutturale del fruttosio

aldeide

forma un anello esagonale a 5 atomi di C e uno di H

differisce dal galattosio per la disposizione dei legami nel carbonio asimmetrico 4

GLUCOSIO ha due isomeri che alfa- se il gruppo ossidrilico è dalla parte opposta

differiscono per glucosio rispetto al gruppo laterale -CH OH

2

l'orientamento del se il gruppo ossidrilico è dalla stessa parte del

beta-

gruppo ossidirlico (-OH) glucosio gruppo laterale -CH OH

legato al carbonio 1 2

C H O

6 12 6

è un isomero strutturale del glucosio

FRUTTOSIO chetone

forma un anello pentagonale con 4 atomi di C e uno di H

C H O

6 12 6

GALATTOSIO differisce dal glucosio per la disposizione dei legami nel carbonio asimmetrico 4

è un isomero di fruttosio e glucosio

DISACCARIDI

Sono composti da 2 anelli monosaccaridici legati da un legame glicosidico

Il legame glicosidico solitamente si forma tra il C 1 di un monosaccaride con il C 4 dell'altro

Possono essere idrolizzati, ritornando dunque monosaccaridi

ESEMPI

è lo zucchero del malto

MALTOSIO è formato da 2 alfa-glucosio

zucchero da cucina

SACCAROSIO 1 glucosio + 1 fruttosio

zucchero del latte

LATTOSIO 1 glucosio + 1 galattosio

POLISACCARIDI

Macromolecole costituite da più unità monosaccaridiche

Solitamente contengono migliaia di unità

Possono essere a catena lineare o ramificata ESEMPI

AMIDO

E' il carboidrato di riserva dei vegetali

E' costituito da alfa-glucosio

AMILOSIO catena lineare

Può presentarsi in 2 catena ramificata

forme AMILOPECTINA forma più comune

GLICOGENO (o amido animale)

E' la fonte di energia dei tessuti animali

E' costituito da alfa-glucosio

E' più idrosolubile dell'amido

Catena ramificata

Nei vertebrati, si accumula soprattutto nel fegato e nelle cellule muscolari

CELLULOSA

E' un carboidrato strutturale

E' più idrosolubile dell'amido

Catena ramificata

Nei vertebrati, si accumula soprattutto nel fegato e nelle cellule muscolari

CELLULOSA

E' un carboidrato strutturale

E' costituito da beta-glucosio

E' il carboidrato più abbondante in natura

E' insolubile in acqua

Catena lineare

Le subunità di beta-glucosio permettono la formazioni di legami idrogeno tra molecole adiacenti, favorendo

l'aggregazione in fasci

I legami tra beta-glucosio non possono essere idrolizzati dagli enzimi che idrolizzano i legami tra alfa-glucosio

Non può essere digerita dall'uomo perché è sprovvisto di enzimi in grado di scindere i legami tra beta-glucosio

LIPIDI

Sono solubili nei solvente apolari (es. etere e cloroformio)

Sono relativamente insolubili nei solventi polari come l'acqua

Sono composti essenzialmente da C e H e presentano pochi gruppi funzionali con O

Tendono ad essere idrofobici, vista la scarsa presenza di O

Sono lipidi: i grassi, i fosfolipidi, gli steroidi, i carotenoidi e le cere

TRIACILGLICEROLI O TRIGLICERIDI

Sono i lipidi più abbondanti negli organismi

A parità di peso fornisco il doppio dell'energia dei carboidrati

E' formato da glicerolo (un alcol formato da 3 atomi di carbonio contenente 3 gruppi ossidrilici-OH)unito a 3

acidi grassi

Una molecola di triacilglicerolo è formata mediante una serie di 3 reazioni di condensazione: ad ogni reazione il

gruppo ossidrilico del glicerolo si lega covalentemente (legame estereo) con il gruppo carbossilico dell'acido

grasso, rilasciando una molecola d'acqua (H O)

2

Vengono idrolizzati durante la digestione per dare glicerolo e acidi grassi

ACIDI GRASSI

Sono costituiti da una lunga catena idrocarburica non ramificata alla cui estremità si trova un gruppo

carbossilico (-COOH) contengono il maggior numero possibile di H

i grassi ricchi di acidi saturi tendono ad essere solidi, grazie

alle forze di van der Waals (deboli forze dovute al moto

Saturi continuo degli elettroni condivisi tra le molecole di C che

causano una parziale polarità nella molecola)

aumentano il rischio di malattie cardiovascolari

possiedo una (monoinsaturi) o più (polinsaturi) coppie di

at