Biologia applicata

COMPOSTI C-O

Possono essere:

- alcoli→ se hanno il gruppo ossidrile -OH

- aldeidi o chetoni→ se hanno il gruppo carbonile C=O

- acidi carbossilici→ se hanno il carbossile –COOH

COMPOSTI C-N

Sono le ammine (formano le proteine) e gli ammidi. Anche le purine e le pirimidine (basi azotate).

FOSFATI 4=

Sono i composti con i gruppi fosfato PO .

MACROMOLECOLE ORGANICHE/BIOLOGICHE

Le macromolecole o polimeri nei viventi sono formate da monomeri che si legano tramite legami covalenti o

ponti H, quindi hanno impalcature carboniose.

Nel passaggio da monomero a polimero avviene una reazione di condensazione quindi si liberano molecole

di acqua. Sono reazioni che richiedono enzimi catalizzatori.

Al contrario, con una reazione di idrolisi, quindi rompendo i legami aggiungendo molecole di acqua si passa

da polimeri a monomeri.

LEGAMI NELLE MACROMOLECOLE

Monomeri Macromolecole complessi macromolecolari

leg. covalenti leg. non covalenti

(ponti H) 5

CARBOIDRATI

I carboidrati hanno diverse funzioni:

- sono elementi strutturali (cellulosa chitina, fanno parte dei tessuti connettivi)

- funzione energetica (sono la fonte primaria di energia e costituiscono una riserva di energia da utilizzare al

momento del bisogno)

- sono molecole di riconoscimento (marker, riconoscono self e non-self)

- sono costituenti degli acidi nucleici

- sono idrati del carbonio→ sono formati da C, H, O. La formula è C (H O)

n 2 n

I monomeri dei carboidrati sono gli zuccheri/monosaccaridi. Sono: glucosio, fruttosio, galattosio, ribosio.

È possibile numerare i carboni e il gruppo chetonico/aldeidico deve essere legato al carbonio con numero

più basso.

Hanno tutti il gruppo carbonile che può essere in posizioni diverse:

- sono ALDOSI se hanno il gruppo aldeidico CHO

- sono CHETONI se hanno il gruppo chetonico

Ci sono anche degli isomeri come galattosio e glucosio in cui cambia la disposizione degli OH nel C4. Hanno la

stessa formula ma forma molto diversa e di conseguenza hanno anche effetti biologici molto diversi.

In natura tutti gli zuccheri sono destrorsi (D) in quanto gli enzimi sono abituati ad agire sui D. Per capire se

sono D o L bisogna guardare da che parte si trova OH dell’ultimo carbonio chirale.

I monosaccaridi in acqua CICLIZZANO. Tramite questo processo scompare il gruppo aldeidico o chetonico. Si

formano due ANOMERI che sono alfa e beta in base alla posizione dei gruppi funzionali legati al C1.

Si possono formare anche derivati degli zuccheri in caso un OH venga sostituito per esempio con un gruppo

amminico o con un gruppo fosfato.

DISACCARDI

Derivano dall’unione di due monosaccaridi legati tramite una reazione di condensazione. Si forma un

LEGAME GLICOSIDICO fra gli OH di due zuccheri. Questo legame può essere alfa o beta in base al primo

monosaccaride. Questa reazione richiede enzimi ed energia.

- maltosio = αGLU + αGLU 6

- saccarosio = αGLU + ßFRU

- lattosio = ßGAL + αGLU (legame tra questi due rotto dalla lattasi)

Da pochi monomeri si possono ottenere molti disaccaridi in quanto ogni monosaccaride ha molti OH con cui

può creare il legame.

POLISACCARIDI

Sono dati dall’unione di molti monosaccaridi. Possono essere.

- OLIGOSACCARIDI che di solito sono ramificati, si legano a proteine o lipidi e sono formati da un numero di

monomeri minore o uguale a 15

- POLISACCARIDI che sono polimeri ramificati o lineari, sono formati da centinaia a migliaia di monomeri

legati tramite legami glicosidici

Funzione energetica

Sono la fonte primaria di energia chimica per le attività cellulari. L’energia deriva dal CATABOLISMO dei

carboidrati tramite la glicolisi. Il prodotto di questa reazione è il piruvato che entra nei mitocondri dove

avviene il ciclo di Krebs seguito da una fosforilazione ossidativa in presenza di ossigeno. Si forma energia che

viene immagazzinata sotto forma di ATP e NADH.

Riserva energetica

- AMIDO→ nelle piante. È formato da monomeri di glucosio legati tramite legami alfa glicosidici che formano

catene altamente ramificate. Durante la fotosintesi il glucosio viene conservato come riserva e accumulato

nella radice.

- GLICOGENO→ negli animali. Formato da monomeri di glucosio legati tramite legami alfa glicosidici.

Conservato nelle cellule epatiche.

Funzione strutturale

- CELLULOSA→ forma la parete cellulare dei vegetali. Formata da ß glucosi. I metazoi non hanno l’enzima per

scinderli, se non gli animali erbivori in quanto il rumine contiene batteri simbionti in grado di digerirla.

- CHITINA→ omopolisaccaride di monomeri di N-acetilglucosammina legati tramite legame beta glicosidico. È

un polisaccaride strutturale negli artropodi e nella parete dei funghi. È una molecola duttile e malleabile

infatti viene usata come filo di sutura in sala operatoria.

- GAG→ polisaccaridi lineari formati da disaccaridi (un amminozucchero + acido uronico). Sono rigidi, hanno

una conformazione distesa, occupano un volume enorme rispetto alla massa, hanno molte cariche negative

che attirano acqua, si trovano nel tessuto connettivo e nella cartilagine.

Riconoscimento cellulare

Le cellule si riconoscono in base a oligosaccaridi che si trovano sulla superficie della loro membrana

plasmatica. Sono detti OLIGOSACCARIDI DI MEMBRANA e sono glicoproteine o glicolipidi che possono essere

ramificati. Possono variare da specie a specie o da individuo a individuo. Agiscono da marker come ad

esempio per i gruppi sanguigni. 7

LIPIDI

Sono componenti delle membrane biologiche e hanno una struttura molto varia. Sono insolubili in acqua ma

solubili in solventi organici come etere, benzene, cloroformio.

Sono:

- acidi grassi

- fosfolipidi

- cere

- steroidi

- carotenoidi

Hanno diverse funzioni:

- riserva energetica

- funzione strutturale (fosfolipidi)

- funzione ormonale (steroidi)

- funzione protettiva e impermeabile (cere)

ACIDI GRASSI

Sono i lipidi più semplici. Sono molecole anfipatiche infatti hanno una testa idrofila (molto reattiva) e una

-

coda idrofoba. Contengono un gruppo carbossilico che in soluzione ionizza in –COO perdendo un H.

Possono essere.

- SATURI→ se hanno solo legami semplici e ogni carbonio è legato a più atomi possibili di H. hanno una

catena lineare. Sono impacchettabili. Tipo l’acido palmitico

- INSATURI→ se contengono uno o più doppi legami. In corrispondenza del doppio legame la catena flette di

30° impedendo l’impacchettamento.

Solitamente nelle cellule animali sono legati ad altre molecole andando a formare i trigliceridi.

Trigliceridi

Sono formati da un glicerolo e tre acidi grassi. Anch’essi possono essere saturi o insaturi in base agli acidi

grassi che hanno legato. Sono accumulati nel tessuto adiposo come riserva energetica.

FOSFOLIPIDI

Sono lipidi complessi. Partono sempre da un glicerolo che ha tre gruppi OH: a due sono legati acidi grassi,

all’altro è legato un acido fosforico che va a formare una testa polare. Sono anfipatici in quanto hanno una

testa idrofila e una coda idrofoba . Sono alla base della formazione delle membrane biologiche.

Sono di due tipi:

- FOSFOGLICERIDI→ hanno un acido grasso saturo e uno insaturo nella coda. La testa è formata da un

glicerolo, un gruppo polare (tipo colina o serina) e un gruppo fosfato.

- SFINGOLIPIDI→ gli acidi grassi si legano con un amminoalcol, come la SFINGOSINA, al posto del glicerolo.

Ha un gruppo OH e un gruppo amminico (NH ) e sono sempre molecole anfipatiche.

2

Se l’OH interagisce con gli zuccheri si formano GLICOSFINGOLIPIDI, ad esempio i gangliosidi che si trovano

nelle membrane delle cellule nervose.

STEROIDI

4 anelli di atomi di carbonio a cui sono legati gruppi funzionali diversi. Sono anfipatici. Il più importante è il

colesterolo. 8

Colesterolo

Ha funzione strutturale infatti si trova tra i fosfolipidi nella membrana plasmatica. Se c’è colesterolo in

circolo si deposita nelle arterie formando delle placche.

Viene usato per sintetizzare:

- VITAMINA D per la calcificazione delle ossa

- ORMONI STEROIDEI (estrogeni e progesterone) che portano al dimorfismo sessuale ovvero alla differenza

nei caratteri anatomici tra maschio e femmina.

CERE

Sono lipidi formati da due monomeri: un acido grasso a catena lunga + un alcol. Sono altamente apolari

quindi non miscibili con l’acqua. Sono idrofobe. Rendono impermeabile la parte esterna di molti organismi. 9

MEMBRANA PLASMATICA

La cellula è delimitata da una membrana plasmatica che è costellata di proteine. Ha la funzione di separate

ambiente esterno e interno. Questi devono però anche comunicare. Mantiene le concentrazioni di ioni

costanti per garantire il corretto funzionamento delle vie metaboliche e genera potenziali di membrana.

Riceve stimoli ed è responsabile di un passaggio selettivo grazie alla capacità di riconoscimento dei fosfolipidi

che la compongono. Rende possibile l’accrescimento e il movimento ed è responsabile dell’adesione fra

cellule e sostanze intercellulari per andare a formare tessuti. Ci sono altre membrane che rendono possibili

delle compartimentazioni all’interno della cellula eucariotica andando a formare organuli e consentendo la

segregazione di funzioni metaboliche che richiedono particolari condizioni.

COMPOSIZIONE

È formata da due strati di lipidi, che formano una barriera, in cui sono immerse delle proteine (MODELLO A

MOSAICO FLUIDO). Ha uno spessore di circa 5 nm.

I fosfolipidi si dispongono in modo autonomo in un doppio strato fosfolipidico con le teste rivolte verso

l’acqua in modo che questa posizione sia favorita dal punto di vista energetico (posizione ottimale). Vi sono

dei legami a H tra le teste e l’acqua e interazioni di Van der Waals tra le molecole.

È flessibile e fluido. Flessibile in quando il doppio strato fosfolipidico può chiudersi ad anello grazie alle

proprietà autosigillanti (può anche riparare lacerazioni). Possono formare micelle o liposomi. Fluido perché i

fosfolipidi possono muoversi, ruotare o scambiarsi all’interno dei due strati. Questi movimenti sono detti

flip-flop e richiedono enzimi. Possono essere più o meno fluidi: se gli acidi grassi sono insaturi e a catena

corta sono più fluidi, se sono saturi a catena lunga sono più viscosi.

La fluidità è influenzata anche dal colesterolo che si trova tra i fosfolipidi. Il colesterolo infatti irrigidisce la

membrana.

PROPRIETÁ

- consente la comunicazione cellulare

- permette la fluidità

- permette la fusione

- permette ai lipidi di mescolarsi

- permette la divisione cellulare

- permette accrescimento e riproduzione

ESOCITOSI E ENDOCITOSI

Sono meccanismi che fanno comunicare ambiente esterno e ambiente interno.