Biochimica I - appunti

Biochimica

Acidi nucleici:

• Purina
• Pirimidina

zucchero + base → nucleoside

• Ribosioβ-D-ribofuranosio
• Desossiribosioβ-D-2-deossiribosio

• Citosina
• Uracile
• Timina

• Adenina(6-ammino purina)
• Guanina(2-ammino-6-ossipurina)

RNA: alta ingombro sterico,ma bassa polarità alla molecola

DNA: più bassa ingombro si,ma conferisce idrofobicità

ACIDI NUCLEICI

Nucleotide = base + zucchero + fosfato Nucleoside = base + zucchero

Sì; riconoscono due specie chimiche di acidi nucleici a seconda della componente zuccherina contenuta.

DNA (acido desossiribonucleico) ciascuno consiste di una catena polimerica, in cui le unità monomeriche sono legate da legami covalenti.

Ribosio nel RNA e 2'-desossiribosio nel DNA. La differenza risiede semplicemente nel gruppo 2'-idrossile del ribosio nel RNA che nel DNA è sostituito da un atomo di H.

In un acido nucleico la connessione tra unità monomeriche successive avviene attraverso un gruppo fosfato attaccato al gruppo idrossile del carbonio 5' di un'unità e al carbonio 3' nell'unità successiva → legame FOSFODIESTERE.

Il gruppo fosfato è un acido forte con pka ≈ 1, per questo DNA e RNA hanno natura acida (ciascun residuo porta carica negativa).

La capacità di conservare e trasmettere informazioni è data dalla natura degli eteropolimeri.

Ciascun monomero nella catena contiene una NUCLEOBASE sempre collegata al carbonio 1' dello zucchero.

DNA ha 2 basi puriniche: ADENINA e GUANINA e due pirimidiniche, CITOSINA e TIMINA. Nel RNA la timina è sostituita dall'URACILE.

Il legame tra il carbonio 1' dello zucchero e l'azoto della base è detto GLUCOSIDICO.

Tautomeria

Sono isomeri strutturali che differiscono solo per la posizione dei doppi legami e dei loro atomi di H.

La presenza dei doppi legami coniugati negli anelli purinici e pirimidinici fa sì che le basi assorbano frequentemente la luce nella regione ultravioletta dello spettro.

Un polinucleotide si può generare a partire dai suoi monomeri, eliminando una molecola d'acqua per ciascuna coppia di monomeri. La variazione di energia libera è di circa +25 kJ/mol, quindi in ambiente acquoso l'equilibrio si trova spostato verso l'IDROLISI del legame fosfodiestereo.

Strutture di DNA e RNA non devono essere troppo stabili, poiché la trascrizione e la replicazione del DNA è necessaria che la struttura a doppia elica si possa aprire. Nel caso in cui la perdita di struttura secondaria si effettui lungo legami ampie, essa viene detta DENATURAZIONE.

Se si fornisce energia pari ad un multiplo intero dell'energia necessaria a sciogliere un singolo legame a H, si ha l'apertura delle 2 catene di DNA (aumento del ϑ_m; Abs nell'UV a 260; effetto ipercromico).

La DENATURAZIONE è un effetto cooperativo, la destabilizzazione di una parte di DNA destabilizza progressivamente le restanti.

Fattori che aumentano T_m e stabilità: % di coppie GC, presenza di cationi; soprattutto e duvalenti; concentrazioni di ioni, salente e il pH. Il processo è reversibile se il raffreddamento è lento.

Finalità: creare ibridi: da DNA e RNA pH → trasforma reversibilmente la forma chetonica in enzica, impedendo il legame di T con A

Endonucleasi di restrizione

enzimi che riconoscono specificamente le basi, ma avendo SITO ATTIVO molto grande ospitano la doppia elica del DNA e riconoscono coppie di sequenze tra le 2 e 6 paia di basi con sequenza palindromica

• L'enzima genera un TAGLIO

SEQUENZIAMENTO → struttura primaria del DNA (si può determinare anche del mRNA)

RNA

Si organizza in strutture a doppia elica solo nei virus

• mRNA (messaggero), è complementare alla sequenza di DNA. Contiene pochi nucleotidi mutilei, ed ha quindi alte belle peli viene riconosciuti dalle endonucleasi. Non è legato a proteine ma può associarsi ai ribosomi. Tutti gli mRNA hanno sempre l'estremo 5' terminale che è una guanina modificata.

trasporta nel citoplasma le informazioni codificate dal DNA

• rRNA, è il costituente insieme ad alcune proteine dei ribosomi. È sempre associato a proteine basiche, assume forma globulare con diversi ripiegamenti (vita lunga).

Km viene associato all'affinità dell'enzima per il substrato. Bassa Km = alta affinità, alta Km = bassa affinità. L'attività enzimatica sarà elevata quando la conc. di substrato supera la Km.

Kcat fornisce una misura diretta della velocità di formazione del prodotto, in condizioni ottimali. Le unità di Kcat sono in s^-1 o min^-1. In alternativa, Kcat misura il numero di molecole di substrato trasformate per ciascuna molecola di enzima in un'unità di tempo.

Kcat / Km è considerato una misura dell'efficienza enzimatica. Se [S]₀ << Km, la maggior parte dell'enzima è "libero", [E] ≈ [E] ₀: u = ^Kcat/_Km[E]_T[S]_T

In queste condizioni, il rapporto corrisponde a una costante di velocità del 2^o ordine per la reazione tra il substrato e l'enzima libero, e fornisce una misura diretta dell'efficienza e specificità enzimatica.

Tale costante di velocità ha un valore max che è determinato dalla frequenza con cui le macchie di enzima e substrato collidono. Una reazione che raggiunge tale velocità è detta limitata dalla diffusione.

Se ciascuna collisione porta alla formazione del complesso ES, la teoria della diffusione predice che il rapporto raggiungerà il valore max di circa 10⁸-10⁹ (mol^-1l^-1) s^-1.

Diagramma di LINEWEAVER-BURK,

anche detto dei doppi reciproci

Pendenza = K_m/V_max ¹/_u = (^K_m/_Vmax) ¹/_[S] + ¹/_Vmax

A ¹/_[S] = 0, [S] è infinitamente grande, e la U di reazione è al suo max.

Attivazione enzimatica COVALENTE → Taglio proteolitico

Alcuni enzimi, come le PROTEASI pancreatiche, vengono sintetizzate nella forma di precursore inattivo, detto ZIMOGENO, per mascherare un'attività che altrimenti sarebbe tossica per la cellula.

Gli zimogeni pancreatici sono convertiti a enzimi completamente ATTIVI, tramite PROTEOLISI IRREVERSIBILE.

Inibizione IRREVERSIBILE dell'ACETILCOLINESTERASI, enzima che degrada l'acetilcolina, un neurotrasmettitore.

La RESPIRAZIONE CELLULARE avviene in 3 fasi:

1. nella prima fase molecole organiche quali alcuni aa, ac. grassi e glucosio vengono ossidate a frammenti a 2 atomi di carbonio: il gruppo acetile inserito nel acetil-coA
2. i gruppi acetile entrano nel ciclo di Krebs dove vengono ossidati a CO2 e l'energia liberata viene immagazzinata in NADH e FADH2
3. nella terza fase NADH e FADH2 entrano nella catena respiratoria dove O2 da H2O e l'energia derivante dal trasferimento degli eQ viene immagazzinata in ATP che viene sintetizzato da ADP + Pi

FASE 1: Produzione di acetil co-A

Il piruvato (derivato dal glucosio nella glicolisi) viene ossidato ad acetil-coA e CO2 ad opera del complesso enzimatico della piruvato deidrogenasi (PDH).

Localizzata nel citoplasma delle cellule procariote e nei mitocondri degli eucarioti.

Due sono i processi combinati: una decarbossilazione, il gruppo carbossilico viene rimosso dal piruvato e dato CO2, e i due atomi di C che restano diventano il gruppo acetile dell'acetil-coA.

Deidrogenazione, si genera NADH in cui lo ione idruro con i suoi e- entra nella catena respiratoria, e le unità riducenti vanno, per gli organismi aerobici, all'O2 oppure, per quelli anaerobici, a nitrati o solfati.

• H₃C—C—COO⁻ + NAO⁺ + CoA—SH →
• H₃C—C—S—CoA + NADH + CO₂

sono coinvolti 3 enzimi:

1. E₁: la piruvato decarbossilasi che lega la tiamina pirofosfato (TPP)
2. E₂: diidrolipoammide transacetilasi che lega l'acido lipoico
3. E₃: lipoammide deidrogenasi che lega il FAD

Il complesso PDH contiene: 24 catene di E₁, 24 di E₃ e 12 di E₂massa 4,6 milioni di Dalton