Introduzione biochimica - Schemi riassuntivi di Biochimica

FONDAMENTI DI BIOLOGIA CELLULARE

Tutti i tipi di cellule hanno alcune caratteristiche strutturali comuni:

- La membrana plasmatica definisce i contorni della cellula. È composta da

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molecole lipidiche e proteiche che formano intorno alla cellula una barriera

sottile, resistente, flessibile e idrofobica.

Le proteine di trasporto della membrana plasmatica permettono il passaggio

di alcuni ioni e di alcune molecole.

La flessibililità è data dal fatto che le singole proteine e i singoli lipidi della

membrana plasmatica non sono legati covalentemente tra loro.

- Il citoplasma è il contenuto cellulare interno, composto da una soluzione

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acquosa chiamata “citosol” e da varie particelle in sospensione che svolgono

funzioni diverse e specifiche. Questi componenti sono gli “organelli

membranosi” come mitocondri e cloroplasti e “strutture sovramolecolari”

come i ribosomi, sede della sintesi proteica, e i proteasomi, sede della

degradazione delle proteine non più richieste dalla cellula.

- Un nucleoide o nucleo qui viene replicato e conservato il genoma



completo, ossia il corredo dei geni.

Il nucleo degli eucarioti è racchiuso da una doppia membrana, l’involucro

nucleare.

Tutti gli organismi viventi possono essere suddivisi in base all’energia e agli atomi di

C necessari per sintetizzare il materiale cellulare. Esistono due grandi gruppi basati

sulle fonti di energia:

• la loro fonte di energia è il sole. La fonte di carbonio la assorbono da:

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fototrofi

- CO fotoautotrofi

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Utilizzano H O per ridurre la CO le piante, alghe o cianobatteri, mentre non la

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utilizzano i batteri fotosintetici

- Composti organici fotoeterotrofi

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Ad esempio i batteri verdi non sulfurei

• la loro fonte di energia è chimica. La loro fonte di carbonnio la

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chemiotrofi

assorbono da:

- CO chemioautotrofi



2

Ad esempio batteri che ossidano H, S, Fe, N e monossido di C

- Composti organici chemioeterotrofi

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Si dividono in:

- quelli il cui accettore finale è O che sono tutti gli animali, la maggior parte

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dei funghi, dei protisti e dei batteri (litotrofi)

- quelli il cui accettore finale non è O e che sfruttano composti organici o

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composti inorganici

FONDAMENTI DI CHIMICA

Antonine-Laurent Lavoisier aveva notato la relativa semplicità del “mondo minerale”

rispetto alla complessità dei “mondi vegetale e animale”, i quali erano costituiti da

composti ricchi di C, O, N e P.

Meno di 30 dei più di 90 elementi che si trovano in natura sono essenziali per gli

organismi viventi.

I 4 elementi più abbondanti negli organismi viventi sono H, O, N e C, i quali

nell’insieme formano più del 99% della massa della maggior parte delle cellule. Essi

sono gli elementi più leggeri, in grado di formare rispettivamente uno, due, tre o

quattro legami. In genere gli elementi più leggeri formano i legami più forti.

Gli elementi presenti in tracce rappresentano solo una minuscola frazione del peso

del corpo umano, ma sono tutti essenziali per la vita, soprattutto perché sono

indispensabili per la funzione di specifiche proteine, tra cui molti enzimi.

La chimica degli organismi viventi è organizzata intorno al C, il quale può formare

legami singoli con gli atomi di H e un legame singolo o un legame doppi con l’O e

con l’N. I quattro legami singoli che un atomo di C può formare si proiettano dal

nucleo del C verso i 4 angoli di un tetraedro formano un angolo di circa 109,5°. Gli

atomi possono ruotare liberamente intorno a ciascun legame a meno che non vi

sino legati gruppi molto ingombranti o altamente carichi. Il legame doppio permette

solo una rotazione limitata intorno al suo asse.

Le biomolecole in gran parte possono essere considerate come derivati degli

idrocarburi in cui gli atomi di H sono sostituiti da una serie di gruppi funzionali che

conferiscono proprietà caratteristiche alle molecole.

Molte biomolecole sono cioè polimeri che si formano a partire da

macromolecole,

precursori relativamente semplici:

- Le sono polimeri di amminoacidi. Costituiscono la parte più

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proteine

rilevante di una cellula. Alcune proteine, come gli enzimi, possiedono attività

catalitiche, mentre altre fungono da elementi strutturali, recettori di segnali o

trasportatori di sostanze specifiche dentro o fuori dalla cellula.

L’insieme di tutte le proteine funzionanti in una cellula è detto “proteoma”.

- Gli DNA e RNA sono polimeri di nucleotidi. Essi conservano e

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acidi nucleici

trasmettono l’informazione genetica. Alcune molecole di RNA hanno ruoli

strutturali e catalitici in complessi sopramolecolari.

Il “genoma” è l’intera sequenza del DNA di una cellula.

- I sono polimeri di zuccheri semplici come il glucosio. hanno

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polisaccaridi

tre funzioni principali: riserve di energia, componenti strutturali delle pareti

cellulari e elementi extracellulari che si legano a proteine su altre cellule.