Appunti primo modulo di Biochimica e Analisi Biochimica degli Alimenti

STRUTTURA DEL DNA

Le basi azotate sporgenti, hanno la capacità di legare altre basi azotate tramite legame idrogeno (debole,

deve potersi rompere), in modo specifico:

- Adenina lega Timina, tramite due legami idrogeno

- Guanina lega Citosina, tramite tre legai idrogeno

In queste coppie di basi c’è sempre una base purinica (doppio anello) e una pirimidinica (un anello).

La struttura del DNA si basa su due catene polinucleotidiche complementari, sfruttando proprio questa

complementarietà specifica delle basi azotate.

Oltre ad essere complementari, sono antiparallele: ovvero se una catena è orientata 3° > 5°, l’altra è

orientata inversamente.

La combinazione dei due fattori fa sì che la distanza delle catene sia sempre costante.

Come per le proteine, si possono sottoporre trattamenti in grado di aprire la doppia elica tramite una

denaturazione per via fisica o chimica.

Il modo più semplice per compattare il dna è tramite i superavvolgimenti, creati tramite la topoisomerasi

(enzimi che utilizzano atp per creare torsioni).

Nel DNA procariotico, si possono trovare anche “arrotolamenti” attorno agli istoni a formare cromatina.

STRUTTURA RNA

RNA TRANSFER tRNA

è un filamento singolo in forme diverse: perché ogni trna è specifico per ogni amminoacido.

Quando si ripiega assuma una forma ad angolo, con una estremità ripiegata chiamata anticodone,

essenziale per la sintesi proteica

RNA RIBOSOMIALE rRNA

Collabora assieme a delle proteine per la formazione dei ribosomi, strutture responsabili della sintesi di

proteine. Il ribosoma è formato da due subuntià: pesante e leggera, entrambi contenenti sia rna che

proteina.

si ricordi che i ribosomi dei procarioti sono diversi da quelli degli eucarioti.

RNA MESSAGGERO rRNA

Sintetizzato su stampo del DNA solo quando necessario alla sintesi. La sua sequenza specifica l’ordine degli

amminoacidi nella proteina che viene sintetizzata nel ribosoma, ma dalla copia su stampo dna alla sintesi

proteica, l’ordine dell’rna messaggero può cambiare, o assumere ripiegamenti funzionali alla terminazione

della sintesi proteica.

IL FLUSSO DELL’INFORMAZIONE GENETICA o metabolismo del DNA

Implica tre principali processi: la replicazione, la trascrizione e la traduzione.

LA REPLICAZIONE

La replicazione, è la semplice moltiplicazione del DNA, ad esempio nel caso di una moltiplicazione cellulare:

da una doppia elica si ottengono due doppie eliche con destinazioni diverse.

È un processo semiconservativo: una delle due catene presenti nelle due nuove doppie eliche, è la stessa

catena presente nella doppia elica genitore, mentre l’altra è neosintetizzata.

Questo avviene perché il filamento genitore rimasto, funge come stampo per sintetizzare il nuovo

filamento, grazie alla complementarietà “obbligata” fra le basi azotate.

La replicazione comincia da alcuni punti precisi all’interno della doppia catena definiti da sequenze

nucleotidiche, chiamati origini della replicazione.

Da questi punti si staccano le due catene formando delle bolle di replicazione, in cui avviene la sintesi dei

nuovi filamenti. Le bolle si allargano e uniscono finchè tutto il DNA non si è replicato.

Le forcelle di replicazione, sono i punti esatti dove avviene la sintesi della nuova catena (in una bolla ci

sono due forcelle), e si muovono in forma opposta allargandosi, di conseguenza la replicazione è

bidirezionale.

La DNA polimerasi, però, catalizza l’aggiunta di un nuovo nucleotide solo in direzione 5°>3°, ma aprendo la

forcella, ci troveremo un nuovo filamento sintetizzato nella direzione della forcella, un altro in direzione

opposta, per questo si distinguono in filamento guida, sintetizzato in modo continuo, e filamento lento,

sintetizzato in modo discontinuo.

Inoltre, la polimerasi non è in grado di sintetizzare ex-novo, ma richiede la presenza di un primer, costituito

da RNA da allungare, sintetizzato dall’enzima primasi contenuto nella forcella

La trascrizione, è la copia del DNA in RNA.

La traduzione è la sintesi delle proteine, è traduzione perché si “traduce” una sequenza in nucleotidi, in una

sequenza amminoacidica. IL METABOLISMO

Il metabolismo racchiude e definisce l’insieme di tutte le reazioni che avvengono a più livelli, a loro volta

distinte in vie cataboliche e anaboliche.

Il primo, il catabolismo raggruppa tutte le vie che “rompono” le molecole e liberano energia (Es:

carboidrati, acidi grassi… a anidride carbonica, azoto…). Nelle vie cataboliche i composti vengono ossidati.

Le vie contenute nell’anabolismo, al contrario, sono vie di sintesi di molecole complesse, con dispendio di

energia, in cui avvengono riduzioni. Parte dell’energia liberata dal catabolismo, viene utilizzata

dall’anabolismo.

L’energia, in forma chimica, liberata dal catabolismo viene trasportata da determinati cofattori: ATP, NADH,

FADH₂, che trasferiscono potenziale riducente.

ATP

L’ATP contiene l’energia chimica nei due legami altoenergetici tra i tre gruppi fosfati (tre fosfati=trifosfato),

legame fosfoanidridico dal punto di vista chimico), quantificata in -30,5 Kj mol⁻.

Si noti che la reazione di idrolisi del legame è altamente spontanea: delta G molto negativo, oltretutto

l’energia liberata è superiore a quella spesa per legare il fosfato, quindi in bilancio sempre positivo.

Si noti che non esiste solo il trifosfato, ma la molecola si può trovare anche nelle varianti a due o un fosfato

(ADP e AMP): il consumo di due ADP equivale al consumo di un ATP.

In alcune reazioni si può trovare il GTP guanosina trifosfato (e rispettivi difosfati e monofosfati) o altri

nucleotidi, in questi casi, il consumo energetico è assolutamente equivalente ai rispettivi con adenina.

Da sottolineare che l’ATP e rispettive varianti, non è una forma di stoccaggio di energia della cellula:

quando viene creato viene utilizzato entro poco, viene definito come “moneta di scambio” tra i vari

processi metabolici. Quando viene stoccata energia vengono prodotti trigliceridi e altre sostanze.

NADH E FADH

Il NADH, nicotinammide adenina dinucleotide, è composto principalmente da due nucleotidi, di cui uno è la

solita adenina con due fosfati, l’altro è l’anello nicotinammidico.

Può esistere in due forme: quella ossidata NAD⁺, e quella ridotta NADH, fa parte delle reazioni redox.

Quello che cambia fra le due forme è proprio l’anello nicotinammidico: nella forma ossidata è presente una

carica negativa, mentre nella forma ridotta si lega un idrogeno.

L’anello deriva da una vitamina: la B3.

In entrambe le due forme (ossidata e ridotta) esiste una forma con l’aggiunta di un fosfato sul ribosio legato

all’adenina, utilizzato in definite reazioni.

Il FAD, flavin-adenin-dinucleotide, è anch’esso un dinucleotide con all’interno ancora un’adenina con due

fosfati, ma legato ad un grosso gruppo riboflavinico, derivato a su volta da un’altra vitamina, la B2.

Anche questo cofattore prende parte a reazioni redox come il FADH, ossidando o riducendo il gruppo

riboflavinico, rispettivamente: FAD e FADH₂.

CARBOIDRATI

LA GLICOLISI

Produce diversi intermedi, concatenati tra loro, che confluiscono tutti. Alcuni interemdi possono anche

essere sottratti ed essere utilizzati in altre vie metaboliche.

esempio: il Glucosio-6-P può essere sottratto per creare ribosio, necessario nei nucleotidi. Il Glicerolo-6-P

viene usato per creare fosfolipidi e trigliceridi.

GLUCOSIO

Manca lezione

FRUTTOSIO

nel muscolo: viene fosforilato a fruttosio-6-fosfato dall’esochinasi (consumo di 1 ATP), di qui segue la

normale via glicolitica.

nel fegato: in asenza di esochinasi e presenza di glucochinasi specifica, viene utilizzata un’altra chinasi

specifica che fosforila il fruttosio a fruttosio-1-fosfato (sempre con consumo di 1 ATP).

Questa forma fosforilata non può entrare così nella glicolisi, ma viene scisso in due molecole da 3 carboni

l’una: diidrossiacetone-fosfato (intermedio della glicolisi e quindi utilizzabile) e gliceraldeide, a sua volta

fosforilata a gliceraldeide-3-fosfato intermedio della glicolisi.

Si noti che il bilancio netto energetico è sempre di 2 ATP sia per via muscolare che epatica.

GALATTOSIO

La prima reazione che subisce il galattosio è una fosforilazione tramite una chinasi specifica con utilizzo di 1

ATP: ottenendo galattosio-1-fosfato.

Interviene una transferasi nella reazione fra UDP-glucosio (uridina difosfato) e il galattosio-1-P proveniente

dalla prima fosforilazione, ottenendo un UDB-galattosio e glucosio-1-P.

L’UDP-galattosio, viene isomerizzato tramite epimerasi a glucosio, riottenendo un UDP-glucosio.

Il glucosio-1-P viene a sua volta isomerizzato dalla fosfoglucomutasi a glucosio-6-P, che può entrare nella

glicolisi.

Il bilancio di questo ingresso è quindi, da un galattosio e un ATP, di un Glu-6-P e un ADP. Il glu-UDP viene

usato ma ricreato, quindi non rientra nel bilancio.

GLUCONEOGNESI

È la via opposta alla glicolisi, che dal piruvato permette di produrre Glucosio.

Sempre via citosolica (avviene nel citosol), utilizza molti enzimi in comune alla glicolisi.

Le uniche reazioni diverse sono le tre razioni irreversibili nella Glicolisi, che vengono aggirate, ma il resto è

in comune: si prenderanno in considerazione queste tre.

PIRUVATO

la reazione inversa alla formazione del piruvato prevede due reazioni diverse, con conseguente maggiore

dispendio di energia.

La prima è una carbossilazione del piruvato tramite piruvato-carbossilasi, quindi aggiungere un carbonio, a

ossalacetato, con 3 atomi di carbonio (due del piruvato e una della CO2 della carbos) con dispendio di un

ATP.

La seconda reazione, è una decarbossilazione (si libera co2) e una fosforilazione, nello stesso momento,

tramite un GTP (dispendio equivalente 1ATP), con la formazione del fosfoenol-piruvato finale.

Particolarità di queste due reazioni è che avvengono nei mitocondri e non nel citoplasma come il resto della

via della gluconeogenesi (l’ossalacetato è fondamentale del mitocondrio).

FRUTTOSIO 1,6 BISFOSFATO

Nella glicolisi è una reazione irreversibile catalizzata da fosfofruttochinasi. nella gluconeogenesi, l’enzima

fruttosio 1,6 bisfosfatasi catalizza una reazione semplice: defosforila la molecola staccando un fosfato, che

rimane libero e inorganico nella cellula, formando il fruttosio-6-P finale.

Si noti che le chinasi trasferiscono fosfati da una molecola a un’altra, mentre le fosfatasi lo liberano in stato

inorganico (non crea ATP), ma utilizza acqua facendo idrolisi.

GLUCOSIO-6-P

Reazione equivalente alla prima de