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 (baattro

Tre 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 -fo

e

H "- I

,fO

R"-( 0 ? H- C- OH H

H"- I

,fO

y OH HO- ? - H

B- ?- OB

H- ? -

H- C- OH H- C- OH H- C- OB

H- ? -OH

I I I

CH20H CH20H CB:aOH CB20H

I I I I

n-Gliceraldeidc D·Tl'eoSÌO

D-Eritrosio n-IUbosio

atomi carbonio

Sei di

H"- H "-

H"-

-fo -fo

,fO ,fO ,fO

dopentosio

? ? ?

? ? o-ribosio. (Vedremo l'

discuteremo

quando

H-y -OH della fissazi

Specdlio

HO-y-H HO-y-H B-y-OH e

H-y-OH ca

CHO parte

da delle verdi nel C

piante

B- y- OH H- y- OH Ho- 9- H HO- ? - H H- 9-ou

CBO hanno origini

però nomi con diver

B- y- OH H- y- OH H- 9- H- 9-

oH oe Ho- 9- e B

fructus, la

latino "frutto•; frutta, in

H- y - OH H- y- OH

H- ? - OH H- 9- oR u - 9-ou

Per quanto riguarda i metodi di rappresentazione si

• il

di fruttosio) e sorbosio

te (dal l

0R 0B

CH CH 0H CH 0H CH CB 0H

2

2 2 2

2

possono utilizzare tre modi: di I

I

montagna che produce

I bacche

dopentosio o-ribosio

I>-Gulosio

D·Glucosiol

D-Alloaio D-Altrosi.o »-Mannosio discuterem

quando

zuccheri

Specdlio

I modelli a palle e bastoncelli Quando due differiscon

• dopentosio o-ribosio. (Vedremo l'importanza del nbulosio ca

CHO parte

da delle pia

CBO razione intorno a un atomo di car

Le formule proiettive di Fischer

• discuteremo

quando della

della fissazione C0

Specdlio atmosferi- hanno

però nomi co

2 Il il

epimeri. o-glucosio e n-manno

o-Cheto.li

(b)

ca

CHO Cff20H

parte fructus,

Le formule prospettiche da delle verdi nel Capitolo

piante 20.) I chetoesosi

• latino "frutt

CBO a

lo livello della stereochimica del

il

hanno origini il di

però fruttosio) e

nomi s

te

con diverse, come fruttosio (dal

atomi

Q.uauro

Tre atomi Cinque atomi

il il

n-glucosio e o-galattosio (che

di

fructus, montagna che pr

di

la

latino è

"frutto•; frutta, effetti,

in

carbonio dicaf>onio dicamonio

un'ottima fon-

I legami a forma di cuneo puntano al di fuori del piano del

• del C4) (Figura 7.4). zucche

Quando due

il sorbus, ?Bz()H

di fruttosio) e sorbosio

te (dal latino un arbusto ?H20R

foglio mentre i legami tratteggiati si allontanano razione intorno a un

presenti

Alcuni zuccheri sono y=O

di 'butonciai

palle C= O

Modelli a e

montagna di

che produce bacche ricche alcol sorbitolo).

I Il

epimeri. o-glucos

pe r esempio l'L-arabinosio e gli i

dall’osservatore Cff20H

zuccheri

Quando

pm due differiscono soltanto nella configu-

pro OB

H- ? - OB

H- C-

a

lo livello della ster

vati saccaridici presenti I

nei glicoc

essi

razione intorno detti

a un atomo di carbonio, vengono il

CBaOH il

n-glucosio e o-g

H- y- OB

I

I

I

HO- C- H

Il il

epimeri. o-glucosio e n-mannosio, D-Eritrulosio del

differiscono C4)

H- (Figura

?- 7.4)

OH so-

Diidro&siacetone

Negli zuccheri della serie D il gruppo -OH più lontano dal che

• Cff20H CH20H

I Alcuni zuccheri

a C-2,

lo livello della stereochimica I

del sono epimeri, come

'butonciai

palle

Modelli a e

carbonile si trova sulla destra rispetto all’osservatore CH

CH20H 0H o-Ribulosiol

2 I

pe r esempio l'L-ara

il il

n-glucosio e o-galattosio differenziano a

(che si

pm livello

pro

La

Flguni e chetoli. D-aldosl

7.J Ald01l serie del H--C--OH

Negli zuccheri della serie L il gruppo -OH più lontano dal L-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide

• vati saccaridici pres

del C4) (Figura 7.4). (b), tre

(•)e del D-Chetosl che hanno da a sei

carbonile si trova sulla sinistra rispetto all’osservatore HO- C- H

H- ?- OH in

atomi di carbonio, mostJata mediante le formule

presenti

Alcuni zuccheri sono forma

natura nella L:

I

'butonciai

palle

Modelli a e I 0H

CR 2

Gli atomi di carbonio in rosso sono

proiettive. CH

CH20H 0H I

pe r esempio di

l'L-arabinosio e HO--C-H

gli isomeri alcuni deri-

L 2

pm pro chirali. In tutti questi o-isomeri l'atomo

i centri I

? = O

L-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide

CHO

CHO

vati saccaridici presenti nei glicoconiugatl (Sezione 7.3). CH20

di carbonio chiralico piùdistantedalratomodi HO- C- H

i

f I

ha la stessa configurazione

carbonio cattoni/ico

H-C-OH

HO- C- H HO-C-H

H- ?- OH L-Arabinosi

08

R- ? -

I i i chiralico della

dell'atomo di carbonio

CHaOH con nomi riquadrati

I

CH

CH20H 0H CB20H

o-gllceraldefde. Gll zucchal CHO

CHO

2 I I

li

i

• I comuni I

sono I più abbondanti In natura; Incontreremo

monosaccaridi

f hanno st

r..-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide H--C--OH

L-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide D-Xilwosio

H-C-OH HO-C-H

ancora sia In questo che nel seguenti.

capltolo

i i

Finora abbiamo rappresentato le

CHaOH chetosi sotto forma di catene ape

I • I comuni monosac

r..-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide

HO--C-H In

e 7.4). soluzione acquosa, gli a

Finora abbiamo rap

I

Flgu

.. 7.2 perrappwtllre

modi I dueenantlomeri

Tre della

CHO

CHO

Epimeri monosaccaridi con cinque p iù

o

CH20H chetosi sotto forma

i

f gllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno 11mmaglne speculare In

e 7.4).

mono soluzione

una forma

H-C-OH (ad

ciclica anel

HO-C-H :rHO

1 L-Arabinosio

dell'altro. li modello a palle e bastoncini mostra la configurazione

yHO

Flgu

.. 7.2 perrappwtllre

modi I dueenantlomeri

Tre della

i i monosaccaridi con

carbonilico

Quando due zuccheri differiscono soltanto nella forma un legame cov

• gllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno 11mmaglne speculare

reele della molecola. Sl ricordi che nelle formule prospettiche (vedi

CHaOH mono una forma ci

sigeno

dell'altro. di un

li modello gruppo

a palle ossidrilico

e bastoncini mostra p

la configurazione

la Figura 1.18) i legami a forma di cuneo punqno

configurazione intorno ad un atomo di carbonio vengono al

• di fuori

I comuni del piano

monosaccaridi hanno strutture cidiche

r..-Gliceraldeide

D-Gliceraldeide carbonilico forma u

HO-:?- H

reele della molecola. Sl ricordi che nelle formule prospettiche (vedi di

formazione queste strutture a

del foglio, verso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivolti verso il

definiti epimeri Finora vari

abbiamo rappresentato sigeno di

le un

strutture grupp

di aldosi e

la Figura 1.18) i legami a forma di cuneo punqno

OH

H- C- al di fuori del piano

basso si allontanano generali

dal lettore. reazioni tra aldeidi o che

r; I di

formazione ques

del foglio, verso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivolti

chetosi verso il

sotto forma di catene aperte lineari

e (Figure 7.3

Nel caso del glucosio ogni epimero differisce dal H2Ò-oH H - C- OH

• Figura Epim

7.4

emiaceta

derivati

cono chiamati

basso si allontanano generali

dal lettore. reazioni tr

I

In gli altri

e 7.4). tutti

soluzione acquosa, gli aldotetrosi e

8 sbiaoH

D-glucosio soltanto nella configurazione di un centro secondo le formule

CH 0H

Flgu

.. 7.2 perrappwtllre

modi I dueenantlomeri

Tre della sono di

derivati

aggiungere

cono chiam

a un atomo c

2

monosaccaridi di

con cinque p iù

o atomi carbonio assu- o-glucosio sohanto

I>-Manno.sio I>-Glucosio

gllceraldelde. Gli enantiomerl sono uno sono

11mmaglne speculare aggiungere a u

chirale Il

molecole di un alcol prodotto d

in {ombreggiato in ros

C-Z) in il

(cpimero

mono una forma (ad

ciclica anello), quanto gruppo

dell'altro. li modello molecole

a palle e bastoncini di un alco

mostra la configurazione il

emiacetale (se gruppo carbonil

carbonilico forma un legame covalente os-

con l'atomo di il

emiacetale (se gru

reele della molecola. Sl ricordi che nelle formule prospettiche (vedi

gli

proprio isomeri il

n? Una domanda molto interessan- emichetale (se gruppo carbonil

gli la

sigeno proprio

di un gruppo

isomeri il

ossidrilico

n? Una domanda

posto lungo

molto interessan-

catena. La emichetale (se gr

la Figura 1.18) i legami a forma di cuneo punqno al di fuori del piano il

te, ma ancora -OH

senza tutti il

risposta. Bisogna ricordare che gruppo e gruppo carbo

Pagina 1 di 11

Biochimica - II Anno, I Sem. Carboidrati il

te, ma ancora -OH

senza tutti il

risposta. Bisogna ricordare che gruppo e

di il

formazione queste strutture è

ad anello risultato

del foglio, di

verso il lettore, mentre i legami tratteggiati rivolti verso il

gli in la

amminoacidi presenti una proteina appartengono un

stessa molecola,

gli si forma a

in la

amminoacidi presenti una proteina appartengono stessa molecola,

basso si allontanano generali

dal lettore. reazioni tra aldeidi o chetoni e alcoli, che produ-

mi

esclusivamente mi

alla serie

esclusivamente

una delle alla

due

serie

serie una

possibi-

delle due serie possibi-

(o membri). I!aggiunta

(o membri).

della

I!ag

se

L, L,

emiacetali

derivati

cono chiamati emicbetali.

o Si pos-

li il

di di

stereoisomeri. Anche perché

li questa scelta pre- produce

il

di l'acetale o

di

stereoisomeri. il

Anche perché questa scelta pre- produce l'acetale o chetale oom

sono di

aggiungere a un atomo carbonio carbonilico due

Famiglia degli aldosi e dei chetosi 097!Hl8-C&-26148-9

<•> »-Aldon di carbonio

atomi

(baattro

Tre a.tomi atomi di cadNmfo Cinque

dicadNmfo H e,

-fo

e, -fo

H"- ,fO

" -fo e e

e

e

H "- I

I

I

I

,fO

0

R"-( ? OH HO- C- B H- C-OH HO- C- H

H- C-

H"- I I

I I

,fO

y eo- 9- H Ho- 9- H

OH HO- ? - H

B- ?- H- ? - OB oH

H- 9-

OH H- C- OH

H- C- H- C- OB OH OH OB

H- C- H- C- H- C-

H- ? -OH

I I I I

I I

CH20H CH20H CB:aOH CB20H CH20H CH20H CH20H

I I I I I I I

n-Gliceraldeidc D·Tl'eoSÌO

D-Eritrosio n-Lixosio

n-IUbosio o·Arabinosio 1>Xilosio

atomi carbonio

Sei di e,

H"- H "-

H"- -fo

H"- H"-

-fo -fo

,fO ,fO ,fO ,fO ,fO

? ? ? ? ?

? ? ?

H-y -OH HO-C-H

HO-y-H HO-y-H B-y-OH eo-9-H H-y-OH

H-y-OH I

B- y- OH H- y- OH Ho- 9- H

Ho- 9- H HO- ? - H HO- ? - H

H- 9-ou H- ? -OH

B- y- OH H- y- OH oH oe Ho- 9- e BO- ? - H HO- ? - H Ho- 9- H

H- 9- H- 9-

H- y - OH H- y- OH H- y-OH

H- y-OH R- 9-

H- ? - OH H- 9- oR oe

u - 9-ou

0R 0B 0B

CH CH 0H CH 0H CH CB 0H CH 0H CR CH 0H

2

2 2 2 2

2 2 2

I I

I I I

I>-Gulosio I>-Gatattosio

D·Glucosiol

D-Alloaio D-Altrosi.o D-ldosio D-Talosio

»-Mannosio

o-Cheto.li

(b) di camonio

atomi Sei atomi

Q.uauro

Tre atomi Cinque atomi

di carbonio dicaf>onio dicamonio ?H20H

9H20H

?Bz()H ?H20R C= O C= O

y=O I

I

C= O

I RO- C- H

H- 9- oe I

H- ? - OB H- C- OB H- C-OH

H- C- OH

I I I

CBaOH OB

H- y-

I

I I 0H

H- 9- H- 9-0H

D-Eritrulosio

Diidro&siacetone CH20H CH 0H

CH 0H

I 2

2 I I

o-Ribulosiol D·P&icosio o-Fruttosio

La

e chetoli. D-aldosl

Flguni 7.J Ald01l serie del

(b), tre

(•)e del D-Chetosl che hanno da a sei yu:iOH

?H20H

di carbonio, mostJata mediante le formule

atomi y=O

0H

CR 2 9= 0

Gli atomi di carbonio in rosso sono

proiettive. I

chirali. In tutti questi o-isomeri l'atomo

i centri ?=O H- 9- oH Ho-9- e

di carbonio chiralico piùdistantedalratomodi HO- C- H HO- C- H HO- C- B

I

ha la stessa configurazione I I

carbonio cattoni/ico H- C- OH

R- ? - 08 H- ? -OH

chiralico della

dell'atomo di carbonio I

con nomi riquadrati

I CB20H

o-gllceraldefde. Gll zucchal 0R 0R

CR CH 2

2

I

li I

sono I più abbondanti In natura; Incontreremo D-Xilwosio D·Sorbosio D-Tagatosio

ancora sia In questo che nel seguenti.

capltolo

:rHO

1

yHO HO-:?- H

H- C- OH

r; I

H2Ò-oH H - C- OH Figura Epim•L

7.4 Il glucosio e due del suol eplmert, mostrati

I

8 sbiaoH di proiezione. Ogni epimero differisce dal

secondo le formule

CH 0H

2 o-glucosio sohanto nella configurazione di un centro chirale

I>-Manno.sio I>-Glucosio

in {ombreggiato in rosa o in celeste).

C-Z)

(cpimero

Biochimica - II Anno, I Sem. Carboidrati

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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 8

La formazione di tali strutture ad anello è il risultato di reazioni generali tra aldeidi o chetoni ed

OH HO - R OR

•

-f'o I I Un'aldeide oppure un chetone possono reagire ccn

alcoli, le quali producono derivati chiamati emiacetali o emichetali

2 2 2

+ +

::;::::::=/::====:

R!....c"- HO- R R!....? - OR R!....? - OR HOH alcol In un rapporto 1

:1, formando rispettivamente

un

3 un emlacetale o un emlchetale e generando un nuovo

B 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.

Acetale

Aldeide Alcol Emiacetale

emichetale (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

• acetale o un chetale. Quando il secondo gruppo alcolico fa

che si è formato viene detto legame glicosidico

4 4 parte di un'altra molecola di zucchero, si forma un legame

OH HO - R OR

::;::::::=== glicosidico (pagina 260}.

I I

s a

i i i +

+

Nel caso in cui le due molecole che reagiscono siano entrambe dei monosaccaridi, l’acetale o il

• OR R- C- OR HOH

R- C= O HO - R R- C- l Flpr117.5 Formazione di emlacetall e di emlcMtall.

3 8

12 12 12

OH HO - R OR

chetale che si forma è un disaccaride

4

-f'o I I Un'aldeide oppure un chetone possono reagire ccn

HO - R R

R R

2 2 2

+ +

::;::::::=/::====:

R!....c"- HO- R R!....? - OR R!....? - OR HOH alcol In un rapporto 1

:1, formando rispettivamente

un

Alcol Emichetale Chetale

Chetone

La reazione con la prima molecola di alcol genera un ulteriore centro chirale (a livello del

3 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) Acetale

Aldeide 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 e

α β

4 4 parte di un'altra molecola di zucchero, si forma un legame

J3

OH HO - R OR

(Figura 7.6). forme ad anello del o-glucosio sono a.-o-glucopiranosio e

due possibili forme