Biochimica

Biochimica - Introduzione alla Biochimica

Unità di Misura

• Unità di lunghezza ➔ metro (m)
• Unità di volume ➔ litro (l)
• Unità di peso ➔ grammi (g)
• Unità di tempo ➔ secondo (s)
• Unità di energia ➔ joule (J)/caloria (cal)

Energia e Calore

Energia ➔ capacità di produrre lavoro Calore ➔ forma di energia prodotta dal movimento molecolare

Nell’uomo l’energia viene fornita dalla rottura dei legami chimici presenti nelle sostanze nutritive durante la loro umperizzazione (energia chimica) utilizzata anche per produrre calore

• Unità di misura ➔ joule (J)
• -caloria (cal)

Struttura dell’atomo

Atomo ➔ costituito da un nucleo centrale con carica positiva formato da protoni (+) e neutroni (senza carica) e una nuvola di elettroni (-) che lo circonda ruotano intorno al nucleo su orbite ben determinate (orbitali)

• Carica positiva ➔ cationi
• Carica negativa ➔ anioni

Tavola periodica degli elementi

• 1^a famiglia → hanno un solo elettrone esterno di valenza e ne fanno parte elementi come il sodio (Na) e il potassio (K)
• 2^a famiglia → hanno due elettroni esterni di valenza e ne fanno parte il calcio (Ca²⁺) e il magnesio (Mg²⁺)
• 4^a famiglia → hanno quattro elettroni esterni di valenza e ne fa parte il carbonio (C) che non acquista e non cede elettroni perciò non da origine a ioni
• 6^a famiglia → comprende l'ossigeno (O), lo zolfo (S) e il selenio (Se) e l'atomo più elettronegativo in grado di formare legami
• 5^a famiglia → comprende l'azoto (N) e il fosforo (P)
• 7^a famiglia → tendono ad acquistare un elettrone e ne fanno parte il cloro (Cl) e lo iodio (I^-)
• 8^a famiglia → hanno gli orbitali completi perciò non sono reattivi; sono i gas nobili (He, Ne, Neoni)

Peso molecolare

Peso molecolare → somma dei pesi atomici di tutti gli atomi di un composto chimico (es. H₂O = 1•2 + 16 = 18)

Ionizzazione dell'acqua

L'acqua ionizza perché un atomo di ossigeno elettro negativo strappa l'elettrone a uno degli ioni di idrogeno, costringendo il protone H⁺ a distaccarsi. Si formano due ioni:

• Ione ossidrilico OH^-
• Ione idrogeno H⁺ → si lega all'ossigeno di una molecola d'acqua formando io Ione idronio H₃O⁺. La reazione di ionizzazione è: 2 H₂O ↔ OH^- + H₃O⁺

Acidi

• Acido → qualsiasi sostanza che, disciolta in acqua, ha aumentato il contenuto in H⁺
• Debole → acido acetico, acido citrico
• Forte → acido cloridrico, acido solforico

Basi

• Base → molecola che, disciolta in acqua, ha tendenza a legare i protoni e ad aumentare il contenuto di ioni ossidrilico
• Debole → ammoniaca
• Forte → soda

pH

pH = -log[H⁺]

• Soluzione acida → pH < 7
• Soluzione neutra → pH = 7
• Soluzione basica → pH > 7

Sali

Sale → derivato dall'interazione tra catione e anione

- Disaccaridi

- Polisaccaridi

Monosaccaridi

I monosaccaridi contengono:

• Un gruppo funzionale carbonilico (aldeidico o chetonico)
• Almeno due gruppi funzionali alcolici
• Monosaccaridi più piccoli → a tre atomi di carbonio
• Dihidroacetone (chetonico)
• Gliceraldeide (aldeidico)

Riboso → alcolico a cinque atomi di carbonio; è un componente dei nucleotidi e degli acidi nucleici

Deriva il 2'^o-desossiribosio presente nel DNA

Glucosio → alcolico a sei atomi di carbonio; è il carboidrato più importante nella biochimica dei mammiferi

Altri monosaccaridi → galattosio, fruttosio

Disaccaridi

Disaccaridi di importanza fisiologica:

• Maltosio → importante intermedio nella digestione dell'amido; presente nel malto
• Saccarosio → zucchero da tavola; si trova nelle piante, e nei vasiio da frutta
• Lattosio → è esclusivo del latte ed è un'importante fonte energetica per i cuccioli

Acidi nucleici di due tipi di pentoso:

• Ribosio
• 2'-Deossiribosio

Nucleoside -> composto zucchero - base azotata

Nucleotide -> esterificazione C5' del pentoso con un gruppo fosfato

Quelli che costituiscono il DNA contengono il deossiribosio, sono denominati:

• Deossinucleosidi
• Deossinucleotidi

Acido Deossiribonucleico (DNA)

• Struttura

DNA -> costituito da due catene polinucleotidiche avvolte a formare una doppia elica destrorsa

Gli scheletri di deossiribosio - fosfato si trovano all'esterno mentre le basi azotate sono rivolte all'interno della doppia elica

Le basi sono appaiate tra loro -> adenina-timina, guanina-citosina

Sono complementari così come le due catene del DNA, perché ogni base azotata presente sulla prima catena è contrapposta alla base corrispondente sulla seconda catena

• Funzione

DNA -> contiene nella sua sequenza di basi l'informazione genetica che controlla le attività vitali e che viene trasmessa alle cellule figlie

La replicazione è semiconservativa -> ogni molecola figlia mantiene una delle catene del DNA parentale

TRASPORTO DELL'OSSIGENO

OSSIGENO → utilizzato dagli organismi aerobi per la combustione delle sostanze introdotte allo scopo di ricavare l'energia per le funzioni vitali.

Agisce da ossidante e al termine della sua azione si trova nella forma ridotta H₂O. Quindi più del 90% dell'ossigeno inspirato a livello polmonare si trasforma in acqua a livello mitocondriale attraverso la respirazione cellulare; i mitocondri e i metaboliti vengono degradati a CO₂, tornata per la maggior parte nel "ciclo di Krebs".

Sangue → trasporta e fornisce ai vari organi la giusta quantità di ossigeno ed elimina l'anidride carbonica.

Tutto questo sarebbe impossibile senza l'emoglobina.

emoglobina e mioglobina

• STRUTTURA

• emoglobina (Hb) e mioglobina (Mb) → emoproteine

• Trasporto di O₂ a livello ematico e riserva di O₂ a livello muscolare

• Sono formate da:

• parte proteica (globina)

• parte non-amminoacidica (eme)

Ossidazione Fosforilante (ATP)

• Unità di ATP

ATP utilizzato in:

• Trasporto attivo
• Contrazione muscolare
• Biosintesi
• Regolazione dell'attività di enzimi
• Trasduzione del segnale innescato da diversi ormoni

Funzioni del ATP

• Due processi principali che ritorniscano ATP tramite la reazione ADP + fosfato + energia sono:
• Fosforilazione ossidativa (a livello mitocondriale)
• Glicolisi (a livello citoplasmatico)

Glicolisi

Il glucosio come fonte energetica

• Glucosio fonte energetica in grado di produrre ATP a livello extramitocondriale e anche in assenza di ossigeno (metabolismo anaerobico)
• Altri motivi per giustificare la sua importanza sono:
• È la fonte energetica principale per il cervello
• È indispensabile per contrabalanceare gli acidi grassi

Glucosio

Gluconeogenesi

• Assorbimento
• Assorbimento a livello intestinale in monosaccaridi e trasportato dal lume intestinale nel torrente circolatorio
• Glucosio monosaccaride più abbondante, la sua concentrazione a livello ematico è di 4,5-5,5 mmol/l
• Fornito, oltre che dalla dieta, dalla glicosinolisi e dalla gluconeogenesi