Sistema tampone, lipidi, carboidrati

LE BIOMOLECOLE

RER: modifiche post-traduzionali delle proteine

Nucleo: contiene il DNA  riproduzione

Nucleolo: geni codificanti RNA ribosomiale  sintesi

proteica

REL: litogenesi

Lisosomi: digestione intracellulare mediante enzimi

idrolitici

Mitocondri: centrali energetiche

Golgi: distribuzione delle proteine sintetizzate dai ribosomi

ACIDI GRASSI – LIPIDI

Sono importanti dal punto di vista delle biomolecole perché

il gruppo carbossile caratterizza la classe degli acidi grassi.

Gli acidi grassi sono elettroliti deboli.

Il gruppo carbossilico è un esempio di risonanza. La

risonanza consiste nella delocalizzazione degli elettroni π.

Affinchè la delocalizzazione avvenga è necessario che la

molecola abbia una struttura planare e che contenga

elettroni Possiamo ipotizzare allora che il carbossilato sia

π.

BIOCHIMICA – LEZIONE 3 – 12-05-2016

stabilizzato da una forma di risonanza che può andare sul

legame singolo tra C e O. tutte le molecole soggette alla

delocalizzazione degli elettroni sono stabilizzate, ovvero

π

rese meno reattive rispetto a molecole che non presentino

risonanza. Il motivo sta nel fatto che nel nostro caso gli

elettroni sono attratti da due atomi più elettronegativi e

π

quindi sono più vincolati.

Il carbossilato è la base coniugata dell’acido

carbossilico(debole). È un composto basico perché

-

contiene un eccesso di elettroni ( ).

Gli acidi grassi sono composti caratterizzati da una lunga

catena alifatica legata ad un gruppo carbossilico. Essi

possono essere distinti in acidi grassi a catena lunga(16+),

media(8-10C) o corta(4C) a seconda del numero di atomi di

carbonio che compongono la catena.

Una caratteristica di queste molecole è quella di possedere

un’area idrofoba e una idrofila. La parte idrofila riesce ad

interagire con l’acqua grazie al legame d’idrogeno(esempio

particolare di interazione dipolo-dipolo).

Altra differenziazione può essere fatta distinguendo un

acido saturo e acido insaturo. Un acido è detto saturo

quando nella catena laterale non sono presenti doppi o tripli

legami. Gli acidi insaturi invece presentano nella catena

laterale almeno un legame doppio o triplo tra i carboni.

L’insaturazione fa riferimento a un minor numero di atomi

di idrogeno. Per ogni legame doppio infatti abbiamo due

idrogeni in meno rispetto al corrispondente saturo. Un minor

numero di idrogeni porta ad un maggiore stato di

ossidazione.

Gli acidi grassi hanno delle particolarità. Oltre alla loro

denominazione infatti viene aggiunta la classificazione

omega3, omega6, … Ad esempio l’acido oleico è un acido

grasso costituito da 18 atomi di carbonio e contiene un

doppio legame a 9 atomi di carbonio dalla fine della

molecola. Può essere definito anche C18:1 n-9(oppure ω9).

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Il numero 18 indica che l’acido di cui stiamo parlando è

costituito da 18 atomi di carbonio. I :1 indicano che l’acido

contiene una sola insaturazione, infine indica che il

ω9

doppio legame si trova a 9 atomi di carbonio dalla fine della

molecola. Nel caso in cui dovessero esserci più

insaturazioni esse avvengono in modo coniugato, ovvero

separati tra di loro da un’unità metilenica CH .

2

L’acido palmitico è il prodotto ultimo della biosintesi degli

acidi grassi. Gli acidi grassi non possono essere presenti

liberi, solo una piccola parte lo è a livello ematico. Il sangue

essendo costituito soprattutto da acqua non potrebbe

legarsi agli acidi, ma grazie alla presenza di una molecola

anfifilica: la proteina plasmatica denominata albumina

ritroviamo molecole di acido grasso nel sangue. L’albumina

ha un ruolo fondamentale nella mobilizzazione degli acidi

grassi dal tessuto adiposo. Il tessuto adiposo è una riserva

di energia e gli acidi grassi possono essere accumulati od

immessi in circolo in condizioni di scarso fabbisogno

energetico, o in condizioni di elevato fabbisogno

energetico gli acidi grassi vengono immessi nel sangue per

andare ad alimentare energeticamente il tessuto muscolare.

La percentuale di acidi grassi allo stato libero è però

limitatissima, ma i lipidi hanno una funzione

importantissima: quella plastica, ovvero sono i principali

componenti di tutte le membrane. Se gli acidi grassi fossero

liberi(con il carbossile libero) essi acidificherebbero sia le

cellule che il sangue.

Gli acidi grassi sono dunque presenti nell’organismo sotto

forma delle tre principali classi di lipidi complessi.

Fosfolipidi, trigliceridi, colesteril-esteri.

Il colesterolo è una molecola lipidica caratterizzata da un

sistema poli-ciclico. Esso non è un idrocarburo aromatico

poiché non è una molecola planare. Il suffisso –olo ci indica

che è un alcol.

BIOCHIMICA – LEZIONE 3 – 12-05-2016

I colesteril esteri sono il risultato della condensazione tra

un alcol(colesterolo) e un acido carbossilico. Hanno spesso

un ruolo strutturale. Infatti molte membrane cellulare

contengono una buona percentuale di colesterolo che ne

determina una maggiore rigidità.

Gli acil gliceroli(tri-, di-, mono-, gliceridi) sono il risultato

della condensazione del glicerolo con uno, due o tre acidi

carbossilici.

Il glicerolo è un alcol chiamato anche 1,2,3 propantriolo,

ovvero un alcol costituito da tre atomi di carbonio e da tre

gruppi alcolici, due dei quali primari. I trigliceridi hanno un

ruolo energetico.

I fosfolipidi non sono altro che dei di-acil gliceroli, e la

terza funzione alcolica è esterificata con una molecola di

-2

acido fosforico. Sono molecole cariche a pH fisiologico.

Mentre gli acil gliceroli e i colesteril esteri sono molecole

apolari in quanto non contengono nessun legame –OH e

quindi insolubili in acqua, i fosfolipidi sono molecole polari in

quanto presentano la classica testa polare e la coda

alifatica; pertanto queste saranno molecole anfifiliche. Nelle

membrane queste molecole possono organizzarsi secondo

il modello del doppio strato fosfolipidico, cioè le code

saranno orientate all’interno per interagire tra di loro

(dispersione di London) e le teste andranno a formare lo

strato più esterno e interagiscono con l’acqua. In questo

modo i lipidi creano uno strato impermeabile all’acqua e

quindi permettono di regolare l’influsso e l’efflusso di acqua

ma anche di tutte le molecole polari.

Gli acidi possono essere distinti in essenziali e non

essenziali. Gli acidi grassi essenziali devono essere

introdotti necessariamente con la dieta(acido linoleico

C18:2 n-6, acido alfa-linolenico C18:3 n-3). Gli acidi grassi

non essenziali invece possono essere sintetizzati

dall’organismo e pertanto non è necessario introdurli con la

dieta. BIOCHIMICA – LEZIONE 3 – 12-05-2016

I CARBOIDRATI sono i composti costituiti da carbonio,

idrogeno e ossigeno. Sono classificati in base al numero di

atomi di carbonio che costituiscono i carboidrati(triosi,

pentosi, esosi che sono i più abbondanti poiché presentano

un’adeguata stabilità). Posseggono sempre dei gruppi

alcolici che possono essere primari o secondari(quasi mai

terziari). La più importante però è la presenza di un gruppo

aldeidico o chetonico. La presenza di questi due gruppi

identifica due classi di carboidrati: gli aldosi e i chetosi. La

molecola prototipo degli aldosi è il glucosio(aldoesoso),

mentre il prototipo dei chetosi è il fruttosio(chetoesoso).

I monosaccaridi esistono sia in forma aperta che in forma

ciclica. Un monosaccaride è un’unica molecola capace di

costituire dei polimeri che vengono definiti oligo o

polisaccaridi; i polisaccaridi sono polimeri costituiti da 10+

unità monosaccaridiche, gli oligosaccaridi da 10- unità; il

glucosio è un monosaccaride, il galattosio è un

monosaccaride, il fruttosio è un monosaccaride.

I monosaccaridi in soluzione acquosa sono presenti sia in

forma aperta che in forma ciclica. Nel caso di glucosio e

fruttosio le molecole cicliche saranno diverse tra di loro. Il

fruttosio infatti essendo un pentoso darà luogo ad una

struttura a 5 lati(struttura furanosica), mentre il glucosio

ad una struttura con 6 lati(struttura piranosica).

Come avviene la reazione? La reazione si chiama reazione

di addizione nucleofila acilica. Gli aldeidi e i chetoni in

virtù del doppio legame C=O hanno un carattere fortemente

elettrofilo e quindi sarà capace di subire un attacco da

parte di un nucleofilo: GRUPPO OSSIDRILE 5. L’ossigeno

di quest’ultimo, grazie al doppietto elettronico non condiviso

può andare ad attaccare nucleofilicamente il CARBONIO 1,

ovvero quello che contiene il gruppo aldeidico (carico

positivamente). Questo attacco porta alla formazione di due

isomeri/stereoisomeri (molecole aventi stessa formula

bruta e diversa formula di struttura). L’attacco dell’ossidrile

può avvenire o da sotto o a sopra, a seconda di ciò potremo