Biochimica - parte cinetica e metabolismo

P.V.DIAPPUNTI 51 Altri cofattori

Vi è una straordinaria varietà di molecole della vita che entrano in gioco nel metabolismo cellulare, come:

• il FAD (flavida adenina dinucleotide), il cui gruppo funzionale è la flavina,
• e il Co-A (coenzima-A), il cui gruppo funzionale è SH, un tiolo che va a formare tioesteri.

P.V.DIAPPUNTI La vitamina E è una molecola antiossidante e altamente idrofobica, perciò si localizza sulle membrane cellulari; il suo gruppo funzionale è OH, che può formare un radicale abbastanza stabile, che blocca i radicali liberi interagendo con essi prima che possano interagire con altre molecole e distruggerle.

La vitamina B3 o acido niacinico o niacina è il precursore dei cofattori piridinici.

E9-A MMIDI CHIMICA ORGANICA

Le ammidi

Formula generale I composti di questa classe presentano una struttura che deriva da quella degli OH del gruppo carbossilico, è legato una acidi carbossilici in cui, al posto

dell’R COO NH₂ NR .gruppoDesinenza -ammideP.V. ammideacido carbossilicoDI Il gruppo ammidico, contenente carbonio e azoto, lega un residuo alifatico R (aAPPUNTI Ar (ad anello).catena lineare) o aromaticoSi usa distinguere le ammidi in base al numero di radicali che presentano legatiall’azoto amminico in:

1. ammidi primarie (RCONH₂), quando l’azoto si lega a due atomi di idrogeno
2. ammidi secondarie (RCONHR), quando l’azoto lega un idrogeno e un sosti-R;tuente
3. ammidi terziarie (RCONRR’), quando l’azoto lega due sostituenti R e R’.

H CONH .L’ammide aromatica più semplice è la benzammide C₆ 5 2Le ammidi sono largamente diffuse in natura (basti pensare che le proteineappartengono a questa classe di composti organici) e, nonostante siano poco re-attive, rivestono un notevole interesse, sia per il mondo scientifi co sia per quelloindustriale.

Nomenclatura delle ammidiLa nomenclatura IUPAC stabilisce che

Il nome dell'ammide si ottiene sostituendo il suffisso -ammide al posto del suffisso -ico o -oico dell'acido carbossilico corrispondente. L'ammide derivata dall'acido formico HCOOH è la più semplice: si chiama formammide HCONH2.

Nei casi in cui all'azoto, al posto dell'idrogeno, risultino legati dei sostituenti, si farà precedere al nome dell'ammide N- o N,N-, a seconda che abbia uno o due sostituenti, seguito dal nome dei sostituenti stessi. Per esempio, N-metiletanammide CH3CONHCH3.

Riportiamo nella tabella seguente alcune ammidi:

Composto	Formula	Tipo di ammide
formammide	HCONH	ammide primaria
etanammide (acetammide)	CH3CONH	ammide primaria
propanammide	CH3CH2CONH	ammide primaria
N-metiletanammide	CH3CONHCH3	ammide secondaria
N,N-dimetiletanammide	CH3CON(CH3)CH3	ammide terziaria
N-metil,N-etiletanammide	CH3CONHCH2CH3	ammide terziaria
benzammide	C6H5CONH	ammide aromatica

Proprietà fisiche delle ammidi:

L'ammide più semplice, la formammide HCONH, è liquida mentre tutte le altre ammidi primarie sono solide. Hanno punti di fusione e di ebollizione elevati, essendo composti molto polari e, perciò, capaci di formare legami a idrogeno molto forti. Le ammidi terziarie, non avendo nessun idrogeno H legato all'azoto N, sono le sole a non formare legami a idrogeno.

Proprietà fisiche di alcune ammidi:

Composto	Formula	Aspetto	Punto di fusione (°C)	Punto di ebollizione (°C)	Solubilità (g/L)
formammide	HCONH	liquida	2	193	infinita
etanammide (acetammide)	CH3CONH2	solida dal colore biancastro	82	222	infinita
benzammide	C6H5CONH2	solida grigiastro	127-130	288	13,56

Preparazioni delle ammidi:

I principali metodi di preparazione delle ammidi sono i seguenti:

1. dagli acidi carbossilici
   La reazione dell'acido carbossilico con l'ammoniaca permette la preparazione delle ammidi secondo lo schema seguente: calore
   R COOH + NH₃ → RCONH₂ + H₂O

CONH R CONH + H O₃²acido ammoniaca sale di ammonio ammide primaria acqua

Il secondo passaggio, dal sale d’ammonio ad ammide, necessita di somministra-zione di calore.

2) dagli esteri

Per reazione degli esteri con l’ammoniaca NH₃:

P.V. R COOR’ + NH₃ → R CONH + R’ OH₃²

estere ammoniaca ammide primaria alcol

DIAPPUNTI 3) dagli alogenuri acilici

Per reazione degli alogenuri acilici con l’ammoniaca NH₃:

R COCl + NH₃ → R CONH + HCl₃²

alogenuri acilici ammoniaca ammide primaria acido

4) Preparazione della formammide

La formammide HCONH può essere preparata per sintesi di ossido di carbonio₂ (CO) e ammoniaca (NH₃):

CO + NH₃ → H CONH₃²

Reazioni delle ammidi

Le ammidi sono meno basiche delle ammine.

1) Idrolisi acida

Le ammidi per idrolisi in ambiente acido danno gli acidi:

+HR CO NH + H O → R COOH₂²

ammide acido

2) Formazione di ammine

Se si sottopongono le ammidi a un processo di riduzione, in presenza di catalizza-tori di idruro di litio ed alluminio, si ottengono le

ammine: RIDR CO NH R CH NH2 2 2 ammide ammina4 E9-A MMIDIL'urea e le proteine Le proteine L'urea da due molecole degli amminoacidi gli-Le ammidi più importanti sono le Pro-Un'ammide molto comune è l'urea, una cina e alanina.teine, che sono dei polipeptidi (lun-particolare di ammide (possiede due Tutte le proteine, presenti in natura,ghi peptidi), costituite da molecole digruppi — NH ) dell'acido carbonico, differiscono per il numero e la sequen-2 amminoacidi, legate tra di loro con unche rappresenta nel nostro organismo za di soli 20 amminoacidi diversi. Comelegame di tipo ammidico, il legameil prodotto finale del metabolismo delle con 21 lettere dell'alfabeto è possibilepeptidico, che compare anche nelleproteine. scrivere un'infi nità di parole diverse,macromolecole di importantissime fi bre analogamente, con soli 20 amminoacidisintetiche, dette appunto poliammidi- diversi, si possono comporre un numeroche,

tra le quali il nylon.
NH — CO — NH urea infi nito di proteine, tutte diverse tra loro,²
Nell’esempio in fi gura riportiamo la che ritroviamo nella composizione chi-formazione di un dipeptide, costituito mica degli esseri viventi.
radicaleP.V. gruppo gruppoaminico carbossilicoDIAPPUNTI carbonio alfaacquaglicina alaninalegameg ppeptidicop 1
LE PROTEINE
Le proteine mediano praticamente tutti i processi che hanno luogo nelle cellule svolgono un numero enorme di funzioni: infatti, si tratta delle macromolecole biologichepiù abbondanti, presenti in tutti i tipi di cellule (es. 4.000 diverse in E. coli).
Esse svolgono numerose funzioni, da quelle strutturali a quelle metaboliche e allasegnalazione con altre cellule, ovvero nelle interazioni.
Ricordiamo che quando si usano termini come “sentire” e “rispondere” in relazione allecellule si intende riassumere le loro interazioni.
La biosintesi delle proteine richiede un grande dispendio energetico.perché il prodotto finale deve essere "di qualità", inoltre vi sono dei "controlli di qualità" successivi allabiosintesi e meccanismi molto articolati di degradazione delle proteine.Infatti, dato che c'è bisogno di proteine ad alta efficienza, esse vengono continuamentedegradate: non è conveniente intervenire con riparazioni sulle proteine, che possonoessere danneggiate da reazioni, ad esempio quelle con i radicali liberi.Ci sono dei meccanismi di riconoscimento delle proteine difettose che vengono poidegradate (turnover), affinché la cellula disponga sempre di proteine funzionanti.Le proteine sono polipeptidi, ossia sequenze diP.V. α-amminoacidi legati covalentemente dalegami peptidici, (legame ammidico) che si formano perDI condensazione (eliminazione di una molecola di H2O) tra ilAPPUNTI gruppo carbossilico (-COOH) e il gruppo amminico (-NH2) didue aa adiacenti, precedentemente attivati da enzimi.Comegià detto, le caratteristiche principali degli aa sono: - 20 in totale (aa essenziali); cioè un Cα legato a- molecole asimmetriche, poiché possiedono un centro chirale,4 atomi o gruppi di atomi diversi, ossia un gruppo -NH2, un gruppo -COOH, un H euna catena laterale R, diversa per ciascun aa; - enantiomeri (conseguenza della chiralità) otticamente attivi, cioè ne esistono due forme che presentano le stesse proprietà chimico-fisiche, ma differiscono per la disposizione spaziale degli atomi/gruppi di atomi e per la capacità di ruotare il piano della luce polarizzata; - in natura, si trovano solo aa della serie L, perché gli enzimi catalizzano reazioni stereospecifiche. Quando si disegna un aa, si seguono le regole delle proiezioni di Fischer, quindi si pone il gruppo più ossidato in alto, in questo caso il COOH, mentre il gruppo -NH2 è posto a sx (per questo serie L). 2 Ricordiamo che la dicitura D/L deriva dalla gliceraldeide.l'aldoso più semplice, in relazione al suo potere ottico rotatorio destrogiro, posseduto dalla struttura con OH a destra nella proiezione di Fischer canonica, o levogiro per la struttura con OH a sinistra. Perciò: - le molecole con H a sinistra nella proiezione di Fischer appartengono alla classe D, - mentre quelle con H a destra alla classe L. Un'altra regola che viene applicata per distinguere i vari isomeri di una molecola è la nomenclatura R/S, che si basa sulla priorità degli atomi legati al C chirale: - R= priorità in senso orario; - S= priorità in senso anti-orario. La chiralità può essere indicata anche con il sistema R/S, da cui si può risalire alla struttura esatta della molecola, mentre la dicitura D/L non è univoca. → Regole di priorità: 1) i gruppi a numero atomico maggiore hanno priorità maggiore, 2) a parità di atomo, si segue la catena fino a trovare la 1° differenza e poisi applica la P.V. regola precedente,³) i legami multipli valgono come tanti legami singoli.
Di ogni amminoacido ha una catena laterale che ne definisce le proprietà.
APPUNTI: Tra i 20 amminoacidi delle proteine, l'unico achirale è la glicina perché la sua catena laterale è semplicemente H e possiede perciò un piano di simmetria.
Come