la vita, la chimica e l’acqua - biology, genetics and ... medicina/02... · •atomi uniti...

LA VITA, LA CHIMICALA VITA, LA CHIMICA

E L’ACQUAE L’ACQUA

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PER INIZIARE PER INIZIARE …QUALCHE…QUALCHE CENNO CENNO DIDI CHIMICACHIMICA

••LA MATERIA E’ FATTA LA MATERIA E’ FATTA DIDI COMBINAZIONI COMBINAZIONI DIDI ELEMENTIELEMENTI..

••GLI ELEMENTI SONO COMPOSTI DA SINGOLI GLI ELEMENTI SONO COMPOSTI DA SINGOLI ATOMIATOMI,, LE PIU’ PICCOLELE PIU’ PICCOLEUNITA’ CHE MANTENGONO LE PROPRIETA’ CHIMICHE E FISICHE UNITA’ CHE MANTENGONO LE PROPRIETA’ CHIMICHE E FISICHE DIDI UN UN ELEMENTO.ELEMENTO.

••ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE MOLECOLEMOLECOLE..

GRAFITEGRAFITE CARBONIOCARBONIO MOLECOLA ATPMOLECOLA ATP



IN NATURA SI TROVANO IN NATURA SI TROVANO 92 ELEMENTI92 ELEMENTI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRIPER NUMERO PER NUMERO DIDI “p” E “p” E DIDI “e“e--” NEI SUOI ATOMI ” NEI SUOI ATOMI

GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO DA UNA PICCOLA SELEZIONE DA UNA PICCOLA SELEZIONE DIDI QUESTI ELEMENTIQUESTI ELEMENTI



C; H; O; N > 96% DEL PESO DEGLI ORGANISMI VIVENTIC; H; O; N > 96% DEL PESO DEGLI ORGANISMI VIVENTI

Ca; P; K; S; Ca; P; K; S; NaNa; Cl; Mg ca. 4%; Cl; Mg ca. 4%

ALTRI ELEMENTI IN TRACCE (Co; Mn; Mb; Al; ALTRI ELEMENTI IN TRACCE (Co; Mn; Mb; Al; ZnZn; I; ; I; etc…etc…))



IN UN ATOMO SI DISTINGUE UN NUCLEO CARICO POSITIVAMENTE ATTORNO AL QUALE RUOTANO PARTICELLE CARICHE NEGATIVAMENTE: GLI ELETTRONI (e-) (-)

IL NUCLEO DI UN ATOMO, IN PARTICOLARE, CONTIENE SIA PROTONI (p) (+) CHE NEUTRONI (n) (0).

UN ATOMO ELETTRICAMENTE NEUTRO HA UN UGUAL NUMERO DI “e-” E DI “p” NUMERO ATOMICO = N° DI “p” DEL NUCLEO

GLI “e-” DETERMINANO IL COMPORTAMENTO CHIMICO DI UN ATOMO E TUTTI GLI ATOMI DI UN DATO ELEMENTO HANNO LO STESSO NUMERO ATOMICO

ISOTOPI = ATOMI CON IDENTICO NUMERO DI “p” MA DIVERSO NUM. DI “n” (IMPORTANZA BIOLOGICAIMPORTANZA BIOLOGICA)

MASSA DI UN p O DI UN n = 1,66 * 10-24 g.

NUMERO DI MASSA= NUM TOTALE DI PROTONI E NEUTRONI PRESENTINEL NUCLEO

L’ATOMO



ATOMO ATOMO DIDI BOHRBOHR

NUCLEONUCLEO

ORBITALIORBITALI

ELETTRONIELETTRONI



I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE” LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE”



ORBITALI ORBITALI

IL LIVELLO ENERGETICO PIU’IL LIVELLO ENERGETICO PIU’

BASSO BASSO DIDI UN ATOMO, OVVEROUN ATOMO, OVVERO

QUELLO PIU’ VICINO AL NUCLEO,QUELLO PIU’ VICINO AL NUCLEO,

PUO’ ESSERE OCCUPATO DA UNPUO’ ESSERE OCCUPATO DA UN

MASSIMO MASSIMO DIDI DUE eDUE e-- ALL’INTERNOALL’INTERNO

DIDI UN SINGOLO ORBITALE.UN SINGOLO ORBITALE.

GLI eGLI e-- PRESENTIPRESENTI

NEL LIVELLONEL LIVELLO

ENERGETICO PIU’ENERGETICO PIU’

ESTERNO ESTERNO DIDI UNUN

ATOMO SONO GLIATOMO SONO GLI

ee-- DIDI VALENZAVALENZA



I LEGAMI CHIMICI TRA GLI ATOMII LEGAMI CHIMICI TRA GLI ATOMI

NEI TESSUTI VIVENTI SOLO GLI ELETTRONI DI UN ATOMO SUBISCONO

RIARRANGIAMENTI (MODIFICAZIONI).

GLI e- SONO IN CONTINUO MOVIMENTO INTORNO AL NUCLEO, SECONDO

BEN PRECISI STATI DISCRETI DETTI “ORBITALI” O “GUSCI ELETTRONICI”.

CIASCUN GUSCIO PUO’ CONTENERE SOLO UN NUMERO PRESTABILITO DI

e-: 1° GUSCIO 2 e-; 2° E 3° GUSCIO 8 e- CIASCUNO; 4° E 5° GUSCIO 18 e-

CIASCUNO… (ATOMI CON PIU’ DI 4 GUSCI SONO MOLTO RARI NELLE

MOLECOLE BIOLOGICHE).



I GUSCI PIU’ INTERNI AVRANNO I LORO e- MAGGIORMENTE ATTRATTI

DAI p, AL CONTRARIO GLI e- DEI GUSCI PIU’ ESTERNI SARANNO “MENO

VINCOLATI”. I PRIMI e- SONO PIU’ “STABILI” DEI SECONDI.

QUANDO UN ATOMO HA IL GUSCIO PIU’ ESTERNO INTERAMENTE

RIEMPITO DI e- E’ PARTICOLARMENTE STABILE E, QUINDI,

CHIMICAMENTE NON REATTIVO (Es: He; Ne; Ar; etc…).

GLI ATOMI CHE, INVECE, HANNO L’ORBITALE PIU’ ESTERNO NON

COMPLETAMENTE RIEMPITO, SONO IN GRADO DI “DONARE”;

“RICEVERE” O “CONDIVIDERE” e- FRA LORO PER FORMARE MOLECOLE O

IONI



4 TIPI PRINCIPALI DI LEGAMI CHIMICI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHE:

1) LEGAME IONICO;

2) LEGAME COVALENTE;

3) LEGAME IDROGENO (H);

4) FORZE DI van der Waals



LEGAME IONICOLEGAME IONICO

1)1) LEGAMI FORTI (5LEGAMI FORTI (5--10 Kcal/mol);10 Kcal/mol);

2)2) FORZA ATTRATTIVA SUFORZA ATTRATTIVA SUDISTANZE > RISPETTODISTANZE > RISPETTOA QUALSIASI ALTROA QUALSIASI ALTROLEGAME CHIMICO;LEGAME CHIMICO;

3)3) FORZA ATTRATTIVA FORZA ATTRATTIVA ESTESA A TUTTE LE ESTESA A TUTTE LE DI=DI=REZIONI;REZIONI;

4)4) FORZA VARIA A SECONDAFORZA VARIA A SECONDADELLA PRESENZA DELLA PRESENZA DIDI ALTREALTRESOSTANZE CARICHE.SOSTANZE CARICHE.



LEGAME COVALENTELEGAME COVALENTE1)1) LEGAMI MOLTO LEGAMI MOLTO

FORTI (50FORTI (50--110 Kcal/mol);110 Kcal/mol);

2)2) FORZA ATTRATTIVA FORZA ATTRATTIVA ESTESA AD ANGOLAZIONIESTESA AD ANGOLAZIONIE DIREZIONI DISCRETE.E DIREZIONI DISCRETE.CIO’ CONFERISCE BENCIO’ CONFERISCE BENPRECISE FORME 3D ALLEPRECISE FORME 3D ALLEMOLECOLE (ES: CHMOLECOLE (ES: CH44; PROTEINE).; PROTEINE).



LEGAME COVALENTE POLARELEGAME COVALENTE POLARE

ELETTRONEGATIVITAELETTRONEGATIVITA’:’:

Misura dell’attrazione di un atomoMisura dell’attrazione di un atomo

nei confronti degli enei confronti degli e-- che condivideche condivide

con un altro atomo in un legamecon un altro atomo in un legame

chimico.chimico.

Più un atomo è elettronegativo, piùPiù un atomo è elettronegativo, più

l’atomo attrae con forza gli el’atomo attrae con forza gli e-- condicondi

visi.visi.

LEGAMI COVALENTI POLARILEGAMI COVALENTI POLARI

LEGAMI COVALENTI APOLARILEGAMI COVALENTI APOLARI



LEGAME IDROGENOLEGAME IDROGENO

1)1) LEGAME DEBOLE (3LEGAME DEBOLE (3--7 Kcal/mol)7 Kcal/mol)

2)2) SI FORMA QUANDO UN ATOMO SI FORMA QUANDO UN ATOMO DIDI H H

SI METTE “A PONTE” TRA DUE ATOMI SI METTE “A PONTE” TRA DUE ATOMI

AD ELETTRONEGATIVITA’ MAGGIORE AD ELETTRONEGATIVITA’ MAGGIORE

RISPETTO AD ESSO (RISPETTO AD ESSO (EsEs: LEGAMI H : LEGAMI H

INTRAMOLECOLARIINTRAMOLECOLARI

ALL’INTERNO ALL’INTERNO DIDI UN UN

POLIPEPTIDE). POLIPEPTIDE).

NOTANOTA: A T>45: A T>45°°C I LEGAMI H SI C I LEGAMI H SI

ROMPONO! (ROMPONO! (IMPORTANZAIMPORTANZA

BIOLOGICABIOLOGICA))



FORZE FORZE DIDI vanvan derder WaalsWaals

1)1) LEGAME MOLTO DEBOLE (1 Kcal/mol);LEGAME MOLTO DEBOLE (1 Kcal/mol);

2)2) UN NUMERO MOLTO ELEVATO UN NUMERO MOLTO ELEVATO DIDI LEGAMI LEGAMI DIDI vdWvdW PERMETTE UDI PERMETTE UDI

RAGGIUNGERE UNA FORZA NOTEVOLE (RAGGIUNGERE UNA FORZA NOTEVOLE (IMPORTANZA BIOLOGICA!IMPORTANZA BIOLOGICA!))



LE MACROMOLECOLE CELLULARI: LE MACROMOLECOLE CELLULARI: L’IMPORTANZA DELL’ACQUAL’IMPORTANZA DELL’ACQUA

0%2%4%6%8%

10%12%14%16%

PROTEINS

RNA

DNA

SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA

IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.



PROPRIETA’ DELL’ACQUAPROPRIETA’ DELL’ACQUA



IL GHIACCIO E’ MENO DENSO IL GHIACCIO E’ MENO DENSO

DELL’ACQUA!DELL’ACQUA!



ASSOCIAZIONI POLARI ED APOLARIASSOCIAZIONI POLARI ED APOLARI



L’ACQUA E’ UN IMPORTANTE SOLVENTEL’ACQUA E’ UN IMPORTANTE SOLVENTE



PUNTO PUNTO DIDI EBOLLIZIONE ELEVATO EDEBOLLIZIONE ELEVATO EDEFFETTI TERMOSTABILIZZANTIEFFETTI TERMOSTABILIZZANTI

COESIONE E TENSIONE SUPERFICIALECOESIONE E TENSIONE SUPERFICIALE



L’ACQUA SI IONIZZAL’ACQUA SI IONIZZA

H2O H+ + OH-

pH = pH = --LOG [LOG [H+]]



I GRUPPI FUNZIONALI NELLE MOLECOLE I GRUPPI FUNZIONALI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHEBIOLOGICHE

1)1) IDROSSILICI;IDROSSILICI;

2)2) CARBONILICI (ALDEIDICI O CHETONICI);CARBONILICI (ALDEIDICI O CHETONICI);

3)3) CARBOSSILICI;CARBOSSILICI;

4)4) AMMINICI;AMMINICI;

5)5) FOSFATO;FOSFATO;

6)6) SULFIDRILICI.SULFIDRILICI.



LE PRINCIPALI LE PRINCIPALI

BIOBIO--MACROMACRO--MOLECOLEMOLECOLE

DELLE CELLULEDELLE CELLULE



HH22O O –– COCO22 -- NHNH33 –– CHCH44

Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,

MonosaccaridiMonosaccaridi

Proteine, Proteine, Acidi nucleici,Acidi nucleici, Lipidi, Lipidi, PolisaccaridiPolisaccaridi



LE MACROMOLECOLE CELLULARILE MACROMOLECOLE CELLULARI

0%2%4%6%8%

10%12%14%16%

PROTEINS

RNA

DNA

SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA

IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.



Aggregati MacromolecolariAggregati Macromolecolari

Ribosomi Ribosomi –– Sistemi Sistemi multienzimaticimultienzimatici –– Membrane cellulariMembrane cellulari



CARBOIDRATICARBOIDRATI



I CARBOIDRATII CARBOIDRATII carboidrati sono polipoli--idrossialdeidiidrossialdeidi o o polipoli--idrossichetoniidrossichetoni o derivati di questio derivati di questi.

Unità di base dei carboidrati sono i monosaccaridimonosaccaridi.

Formula bruta : (CH(CH22O)O)nn

Dove n è compreso tra 3 e 7

Glucosio = C6H12O6

Si tratta in genere della componente principale dei nostri cibi e rientrano nella

struttura di molecole fondamentali di interesse biologico (e.g.: cellulosa, amido,

ac. Nucleici, etc…). Pur rappresentando (come polisaccaridi) solo circa il 2% del

peso secco totale di una cellula, essi rappresentano le sostanze più abbondanti

sulla Terra (e.g: cellulosa).



PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:PRINCIPALI FUNZIONI BIOLOGICHE DEI GLICIDI:

1)1) SONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLISONO LE MOLECOLE COMBUSTIBILI Più IMPORTANTI PER GLI

ORGANISMI;ORGANISMI;

2)2) HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);HANNO FUNZIONE STRUTTURALE (e.g.: CELLULOSA; CHITINA);

3)3) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONOPARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE STRUTTURE CHE PERMETTONO

LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA LA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE (GLICOCALICE) ED ALLA COSTI=COSTI=

TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);TUZIONE DELLA MATRICE EXTRACELLULARE (MEC);

4)4) PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)PARTECIPANO ALLA FORMAZIONE DELLE MOLECOLE (DNA ED RNA)

CHE ASSICURANO CHE ASSICURANO L’EREDITARIETàL’EREDITARIETà DEI CARATTERI;DEI CARATTERI;

5)5) HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.HANNO UN’IMPORTANTE FUNZIONE ANTIGENICA.



MONOSACCARIDIMONOSACCARIDI

SI TRATTA DEI

CARBOIDRATI PIU’

SEMPLICI, FACILMENTE

SOLUBILI IN ACQUA.

VENGONO CLASSIFICATI IN

BASE A:

i) PRESENZA DI GRUPPO

ALDEIDICO (ALDOSI) O

CHETONICO (CHETOSI);

ii) N° DI ATOMI DI C CHE

COSTITUISCONO LO

SCHELETRO CARBONIOSO



LA NUMERAZIONE IN GENERE

VIENE ASSEGNATA AGLI ATOMI

DI C IN MODO TALE CHE I C

ALDEIDICI O CHETONICI ABBIANO

IL NUMERO PIU’ BASSO!

Gruppo alcolico primario

Gruppo alcolico secondario



IMPORTANZA BIOLOGICA IMPORTANZA BIOLOGICA –– ESEMPIO: AMIDO (POLIMEROESEMPIO: AMIDO (POLIMERO

DELL’DELL’aa--GLCGLC, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI, FACILMENTE DIGERIBILE DAGLI ANIMALI

CELLULOSA (POLIMERO DEL CELLULOSA (POLIMERO DEL bb--GLCGLC, INDIGERIBILE, INDIGERIBILE

DAGLI ANIMALI)DAGLI ANIMALI)

ENANTIOMERIAENANTIOMERIA



IL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPOIL GRUPPO ALDEIDICO O CHETONICO REAGISCE CON UN GRUPPO

ALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SIALCOLICO SECONDARIO (SEMIACETILIZZAZIONE) PER FARE SI

CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!CHE LA MOLECOLA MONOSACCARIDICA CICLIZZI!



C C glucosidicoglucosidico

CICLIZZAZIONECICLIZZAZIONE



LEGAME GLICOSIDICOLEGAME GLICOSIDICO

Gruppo glicosidicoGruppo glicosidico

Gruppo alcolicoGruppo alcolico



Glucosio + Glucosio MaltosioMaltosio

Glucosio + Galattosio LattosioLattosio

Glucosio + Fruttosio SaccarosioSaccarosio

DISACCARIDI PIU’ COMUNIDISACCARIDI PIU’ COMUNI



LEGAME a1,4 GLICOSIDICOLEGAME a1,4 GLICOSIDICO



I MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSOI MONOSACCARIDI NELLA MATERIA VIVENTE SONO SPESSO

PRESENTI SOTTO FORMA PRESENTI SOTTO FORMA DIDI ESTERI*ESTERI* FOSFORICIFOSFORICI

••**EstereEstere = gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo= gruppo chimico derivante dalla reazione tra un residuo

•• acido (organico od inorganico) ed un residuo alcolicoacido (organico od inorganico) ed un residuo alcolico



FORMAZIONE FORMAZIONE DIDI LEGAMI NLEGAMI N--GLICOSIDICI: I NUCLEOSIDIGLICOSIDICI: I NUCLEOSIDI



Glicogeno (Animali)Glicogeno (Animali)

Amido (Vegetali)Amido (Vegetali)

Polisaccaridi di RiservaPolisaccaridi di Riserva Polisaccaridi StrutturaliPolisaccaridi Strutturali

Cellulosa (Vegetali)Cellulosa (Vegetali)

AcAc. Ialuronico (Animali). Ialuronico (Animali)

POLISACCARIDI PIU’ COMUNIPOLISACCARIDI PIU’ COMUNI

NOTANOTA: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetiche: Le cellule preferiscono “stoccare” le loro riserve energetichein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenerein grosse molecole (tipo l’amido od il glicogeno) piuttosto che mantenereun numero elevato di singole un numero elevato di singole subunitàsubunità monosaccaridichemonosaccaridiche per diminuireper diminuire

al massimo la pressione osmotica.al massimo la pressione osmotica.You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)


AMILOSIOAMILOSIO

GLICOGENOGLICOGENO

CELLULOSACELLULOSA

CHITINACHITINA

RISERVARISERVA

STRUTTURASTRUTTURA



I GLICIDI POSSONO COMBINARSII GLICIDI POSSONO COMBINARSI

INSIEME CON MOLECOLE ORGANICHEINSIEME CON MOLECOLE ORGANICHE

DIDI NATURA LIPIDICA (NATURA LIPIDICA (GLICOLIPIDIGLICOLIPIDI))

O PROTEICA (O PROTEICA (GLICOPROTEINEGLICOPROTEINE).).

UN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASOUN ESEMPIO IN QUEST’ULTIMO CASO

E’ DATO DALLE E’ DATO DALLE GONADOTROPINE (FSH, LHGONADOTROPINE (FSH, LH

ED ED hCGhCG), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE), ORMONI GLICOPROTEICI AD AZIONE

STIMOLANTE VERSO LE GONADISTIMOLANTE VERSO LE GONADIYou created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)


LIPIDILIPIDI



I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA I LIPIDI SONO SOSTANZE CHE HANNO UNA GRANDE GRANDE VARIETàVARIETà

DIDI GRUPPI FUNZIONALIGRUPPI FUNZIONALI, DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO , DUNQUE SONO CHIMICAMENTE MOLTO

ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA ETEROGENEI E PER TALE MOTIVO NON POSSIAMO DARNE UNA

DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA DEFINIZIONE CHIMICA, TUTTAVIA POSSIAMO DARNE UNA

DEFINIZIONE DEFINIZIONE

OPERATIVAOPERATIVA E E CIRCOSCRITTACIRCOSCRITTA



CLASSE CLASSE DIDI MOLECOLE IDROFOBE, MOLECOLE IDROFOBE, INSOLUBILI IN ACQUAINSOLUBILI IN ACQUA, ,

CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA CARATTERIZZATE DA UN’ELEVATA VARIABILITA’ STRUTTURALEVARIABILITA’ STRUTTURALE

E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.E COMPOSTE PRINCIPALMENTE DA IDROCARBURI.

ALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MAALCUNI LIPIDI HANNO DIMENSIONI CONSIDEREVOLI MA

IN GENERALE IN GENERALE NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI NON POSSONO ESSERE CONSIDERATI MACRO=MACRO=

MOLECOLEMOLECOLE. TIPICAMENTE . TIPICAMENTE SI DISSOLVONO IN SOLVENTISI DISSOLVONO IN SOLVENTI

ORGANICIORGANICI QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.QUALI L’ACETONE OD IL CLOROFORMIO.



SVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERESVOLGONO VARIE FUNZIONI BIOLOGICHE CHE POSSONO ESSERE

RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:RIUNITE IN QUATTRO GROSSE CATEGORIE:

1)1) ARCHITETTONICHEARCHITETTONICHE (IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)(IMPALCATURE DELLE MEMBRANE CELL)

2)2) ENERGETICHEENERGETICHE (COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)(COMBUSTIBILE IMMAGAZZINATO)

3)3) PROTETTIVEPROTETTIVE (STRATI IMPERMEABILIZZANTI)(STRATI IMPERMEABILIZZANTI)

4)4) METABOLICHEMETABOLICHE (ORMONI)(ORMONI)



Costituiti principalmente o esclusivamente da Costituiti principalmente o esclusivamente da gruppi non polarigruppi non polari

1.1.Lipidi SempliciLipidi Semplici ((GliceridiGliceridi e e CereCere. In generale sono . In generale sono esteri di ac. grassi a lunga catena);esteri di ac. grassi a lunga catena);

2.2.Lipidi ComplessiLipidi Complessi ((FosfolipidiFosfolipidi e e SfingolipidiSfingolipidi. In . In gneralegnerale sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga sono esteri o ammidi di ac. grassi a lunga catena, combinati con composti di natura diversa catena, combinati con composti di natura diversa (ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono(ac. fosforico, ammine, amminoacidi, mono-- ed ed oligooligo--saccaridi)saccaridi)

3.3.SteroidiSteroidi (composti contenenti la struttura del (composti contenenti la struttura del ciclopentanoperidrofenantreneciclopentanoperidrofenantrene e loro derivati)e loro derivati)

4.4.TerpeniTerpeni (costituiti dalla condensazione di diverse (costituiti dalla condensazione di diverse unità di unità di isopreneisoprene))



ACIDI GRASSIACIDI GRASSI

GLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTOGLI AC. GRASSI SATURI HANNO UN PUNTODIDI FUSIONE Più ELEVATO FUSIONE Più ELEVATO DIDI QUELLI QUELLI

INSATURIINSATURI



Acidi grassi saturi ed insaturiAcidi grassi saturi ed insaturi



1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi 1 molecola di Glicerolo + 3 molecole di Acidi Grassi

TrigliceridiTrigliceridi



Di solito i Di solito i grassigrassi animalianimali sono sono solidisolidi poiché nei poiché nei

trigliceridi che li costituiscono predominano trigliceridi che li costituiscono predominano

acidi grassi a lunga catena e saturiacidi grassi a lunga catena e saturi che a che a

temperatura ambiente tendono ad impaccarsi temperatura ambiente tendono ad impaccarsi

strettamente tra loro.strettamente tra loro.

I Trigliceridi I Trigliceridi vegetalivegetali tendono a presentare tendono a presentare

acidi grassi a catena breve o insaturi;acidi grassi a catena breve o insaturi; questi questi

trigliceridi a temperatura ambiente sono trigliceridi a temperatura ambiente sono

liquidi oleosiliquidi oleosi



In base alla posizione degli atomi di idrogeno associati ai carboni impegnati nel doppio legame, un acido grasso può esistere in natura sotto due forme, una

cis e una trans.

La presenza di un doppio legame nella catena alifatica implica l'esistenza di

due conformazioni:

- cis se i due atomi di idrogeno legati ai carboni impegnati nel doppio legame

sono disposti sullo stesso piano- trans se la disposizione spaziale è

opposta.

La forma cis abbassa il punto di fusione dell'acido grasso e ne fa aumentare la

fluidità.

Acidi grassi cis e trans



In natura prevalgono nettamente gli acidi grassi cis rispetto ai trans, che si formano soprattutto in seguito a determinati trattamenti artificiali. Per esempio, durante il processo di rettifica necessario per renderli idonei all'alimentazione, gli oli di semi si arricchiscono di acidi grassi trans. Analogo discorso per la produzione di margarine, che avviene attraverso un processo di idrogenazione degli oli vegetali (si aggiungono atomi di idrogeno per saturare i carboni impegnati nel doppio legame, ottenendo così trigliceridi con acidi grassi saturi, quindi solidi, a partire da lipidi insaturi, quindi liquidi).Due acidi grassi uguali, ma che hanno un legame in conformazione cis ed uno in conformazione trans, possiedono nomi diversi. In figura è riportato un acido grasso a diciotto atomi di carbonio, con insaturazione in posizione nove e conformazione cis (acido oleico, l'acido grasso più abbondante in natura e presente soprattutto nell'olio di oliva); il suo isomero trans, presente in percentuali molto basse, assume un nome differente (acido elaidinico).



Perché gli acidi grassi trans sono pericolosi?

Tutta questa attenzione rivolta agli acidi grassi trans (trans fatty acid) è dovuta alle implicazioni salutistiche negative che il loro uso comporta. Questi acidi grassi determinano infatti un aumento del "colesterolo cattivo" (lipoproteine LDL) accompagnato ad una diminuzione della frazione "buona" (lipoproteine HDL). Un elevato consumo di acidi grassi trans, fortemente rappresentati nella margarinae nei prodotti da forno (merendine, creme spalmabili, ecc), aumenta quindi il rischio di sviluppare gravi patologie cardiovascolari (aterosclerosi, trombosi, ictus ecc).



Numero atomi di Carbonio

Composizione Denominazione comune

Denominazione IUPAC

Notazione abbreviativ

a

Punto di fusione

(°C)

Fonti in natura

4 CH3(CH2)2COOH Butirrico Butanoico C4:0 -5

6 CH3(CH2)4COOH Caprinico Esanoico C6:0 -2 Grasso del latte, olio di cocco

8 CH3(CH2)6COOH Caprilico Ottanoico C8:0 17 Grasso del latte, olio di cocco

10 CH3(CH2)8COOH Caprico Decanoico C10:0 32 Grasso del latte, olio di cocco, semi di olmo (50% degli acidi grassi)

12 CH3(CH2)10COOH Laurico Dodecanoico C12:0 44 Semi di Lauraceae, oli di cocco

14 CH3(CH2)12COOH Miristico Tetradecanoico C14:0 58

Presente in tutti gli oli e grassi vegetali ed animali, latte (8-12%), cocco (15-30%), noce

moscata 70-80%

16 CH3(CH2)14COOH Palmitico Esadecanoico C16:0 62

Presente in tutti gli oli grassi animali e vegetali,sego e strutto(25-30%). palma (30-

50%), cacao (25%)

18 CH3(CH2)16COOH Stearico Ottadecanoico C18:0 72

Presente in tutti gli oli e grassi animali e vegetali, sego(20%), strutto (10%), cacao

(35%), oli vegetali (1-5%)

20 CH3(CH2)18COOH Arachico Eicosanoico C22:0 78

Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate,solo nell'olio di arachide 1-

2%

22 CH3(CH2)20COOH Beenico Docosanoico C22:0 80

Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate,solo nell'olio di arachide 1-

2%

24 CH3(CH2)22COOH Lignocerico Tetracosanoico C24:0

Presente in tutti gli oli e grassi animali in quantità limitate, solo nell'olio di arachide 1-

2%

Principali Acidi Grassi Saturi e loro distribuzione in natura



Numero atomi

di carbonio

Composizione Denominazione comune

Denominazione IUPAC Notazione abbreviata

Fonti in natura

10 CH2=CH(CH2)7COOH Caproleico cis-9-decanoico C10:1 Latte

14 CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH Miristoleico cis-9-tetradecenoico C14:1 ω5 Latte

16 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH Palmitoleico cis-6-esadecenoico C16:1 ω7 Tutti i grassi vegetali e animali

18 CH3(CH2)10CH=CH(CH2)4COOH Petroselinico cis-6-ottadecenoico C18:1 ω6 Latte

18 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH Oleico cis-9-ottadecenoico C18:1 ω9 Tutti gli oli ed grassi, olio di oliva (56-

84%), oli di semi (38-72%)

18 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH Elaidinico trans-9-ottadecenoico C18: ω9 Latte oli e grassi raffinati, margarine

18 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH Vaccenico trans-11-ottadecenoico C18:1 ω11 Latte

18 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9COOH Vaccenico cis-11-ottadecenoico C18:1 ω11 Olio di pesce

20 CH3(CH2)9CH=CH(CH2)7COOH Gadoleico cis-9-eicosenoico C20:1 ω9 Olio di pesce

20 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOH Gondoico cis-11-eicosenoico C20:1 ω11 Olio di pesce

22 CH3(CH2)9CH=CH(CH2)9COOH Cetoleico cis-11-docosenoico C22:1 ω11 Olio di pesce

24 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)13COOH Selacoleico cia-13-tetracosenocio C24:1 ω13 Cerebrosidi

26 Ximenico cis-17-esacosenoico C26:1 ω17

26 Lumechico cis-21-esacosenoico C22:1 ω1

I principali acidi grassi monoinsaturi



Num. atomi

di C Composizione Denominazione

comuneDenominazione

IUPAC

Notazione abbreviativ

aNote/Fonti in natura

18 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH Linoleico cis,cis-9,12-

octadecadienoico C18:2Grassi essenziali, ω6 (origine vegetale) Oli vegetali, in particolare oli di semi (girasole,

mais ecc.)

18 CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOHα-

Linolenicocis,cis,cis-9,12,15-octadecatrienoico C18:3

Grassi essenziali, ω3 (origine animale) Oli vegetali, in particolare oli di semi (soia, colza

ecc)

18 C17H29COOH γ-Linolenico cis,cis,cis,6-9,12,-octadecatrienoico C18:3

ω6 (origine vegetale) Oli di pesce, olio di semi di Borago officinalis, olilo di semi di

Oenotera biennis

18 Moroticocis,cis,cis,4-

8,12,15-octadecatetraenoico

C18:4 Oli di pesce

20 C20:1 Oli vegetali, in particolare oli di semi (soia, colza ecc.)

20 cis,cis-13,16-docosadienoico C20:2 Oli di pesce olio di semi di colza

20 CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH Arachidonico

cis,cis,cis,cis-5,8,12,15-

eicosatetraenoicoC20:4 ω6 (origine animale) Oli di pesce

20Eicosapentaenoic

o(EPA)

C20:5 Oli di pesce

22 Docosaesaenoico (DHA ) C22:6 Oli di pesce

25 C23H35COOH Nisinicocis,cis,cis,cis-

4,8,12,15-eicosapentenoico

C26:4 Oli di pesce

26 C26:5 ω3 (origine animale)Oli di pesce

Acidi grassi polinsaturi



FosfolipidiFosfolipidiTesta polareTesta polare

Code apolariCode apolari Il fosfatidilinositolo èun importante trasduttore

di segnali provenienti dall’ambienteextracellulare

CapostipiteCapostipitefosfogliceridifosfogliceridi



SfingolipidiSfingolipidi

A differenza dei A differenza dei fosfogliceridifosfogliceridi

le molecole di acidi grassi esterificanole molecole di acidi grassi esterificano

la sfingosina (un amino alcole) e nonla sfingosina (un amino alcole) e non

il glicerolo.il glicerolo.

La molecola “capostipite” degli La molecola “capostipite” degli sfingo=sfingo=

lipidi è appunto la sfingosina e da essalipidi è appunto la sfingosina e da essa

derivano gli altri derivano gli altri sfingolipidisfingolipidi..



SteroidiSteroidi

3 anelli esatomici legati ad un anello pentatomico formano lo steroide.Molecole steroidi molto importanti sono:1)1) ColesteroloColesterolo (molecola di base da cui originano gli altri steroidi. Si trova

nelle membrane cell delle cellule animali ed, in parte, vegetali);2)2) CortisoneCortisone, CortisoloCortisolo e CorticosteroneCorticosterone (ormoni prodotti dalla ghiandola surre=

nale. Regolano il trasporto di ioni e glicidi attraverso le membr cell. In medi=cina vengono usati per il loro potere antiinfiammatorio);

3)3) AcAc. Biliari . Biliari (agenti emulsionanti che permettono la digestione dei grassi in diversi animali);

4)4) EstrogeniEstrogeni, ProgestiniciProgestinici e TestosteroneTestosterone (ormoni sessuali)



Grazie alla sua peculiareGrazie alla sua peculiare

posizione all’interno delleposizione all’interno delle

membrane cellulari, il membrane cellulari, il

colesterolo permettecolesterolo permette

una una maggiore fluidità delle maggiore fluidità delle

membrane a basse temperaturemembrane a basse temperature

(quando le code apolari degli(quando le code apolari degli

ac. grassi tenderebbero adac. grassi tenderebbero ad

addossarsi strettamente tra loro)addossarsi strettamente tra loro)

e garantirebbero una e garantirebbero una non eccessiva non eccessiva

fluidità delle membrane alle altefluidità delle membrane alle alte

temperaturetemperature, grazie alla stabilità, grazie alla stabilità

che determinano con il loro legamiche determinano con il loro legami

H con il gruppo H con il gruppo estereoestereo del fosfolipide.del fosfolipide.

Nota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoNota: nelle membrane delle cellule animali il rapportoColesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:Colesterolo/fosfolipidi è di quasi 1:11



Le molecole di colesterolo sono trasportate dal flusso ematico come

lipoproteine a bassa densità (LDL) , si tratta di particelle plasmatiche

consistenti in migliaia di molecole di colesterolo coniugate ad una

proteina.

In contrasto con le LDL , esistono altre molecole trasportatrici di

colesterolo: le HDL che realmente tendono a ridurre la deposizione

del colesterolo nell’ambito delle placche ateroschelotriche,

trasportando il colesterolo in eccedenza nelle placche al fegato, dove

viene catabolizzato.



STRUTTURA ESTRUTTURA E

FUNZIONEFUNZIONE

DELLE PROTEINEDELLE PROTEINEYou created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)


COSA E’ UNA PROTEINA?COSA E’ UNA PROTEINA?

IN REALTA’ NON SI PUO’ DEFINIRE UNA SINGOLA PROTEINA.

LE PROTEINE, INFATTI, RAPPRESENTANO UN CLASSE DI MOLECOLE MOLTO

ETEROGENEA, SIA DA UN PUNTO DI VISTA CHIMICO, SIA DA UN PUNTO DI

VISTA FUNZIONALE. COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA COSTITISCONO LA MAGGIOR PARTE DELLA MASSA

SECCA SECCA DIDI UNA CELLULAUNA CELLULA. PER COMPRENDERE COME FUNZIONANO I GENI,

COME I MUSCOLI SI CONTRAGGONO, COME I NERVI CONDUCONO

ELETTRICITA’, COME SI SVILUPPA UN EMBRIONE O COME FUNZIONANO

I NOSTRI CORPI, DOBBIAMO RAGGIUNGERE UNA COMPRENSIONE PROFONDA

DELLE PROTEINE. L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN L’INSIEME DELLE PROTEINE ESPRESSE IN UN BEN

DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE DEFINITO MOMENTO TEMPORALE, IN UNO SPECIFICO TIPO CELLULARE

O TESSUTO VIENE DEFINITO O TESSUTO VIENE DEFINITO PROTEOMAPROTEOMA..You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)


LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE LE PROTEINE SVOLGONO NUMEROSE E SVARIATE FUNZIONI (CLASSE

ETEROGENEA ETEROGENEA DIDI MACROMOLECOLE ORGANICHE): MACROMOLECOLE ORGANICHE):

1. SOSTEGNO: PROTEINE STRUTTURALI, QUALI COLLAGENO, CHERATINA, ELASTINA, FIBROINA.

2. FATTORI DI TRASCRIZIONE

3. MOVIMENTO: PROTEINE CONTRATTILI, QUALI ACTINA E MIOSINA.

4. TRASPORTO: EMOGLOBINA, MIOGLOBINA, LIPOPROTEINE, ALBUMINA, PROTEINE DI MEMBRANA.

5. RECETTORI: LEGANO MOLECOLE SULLA SUP. CELL. O DENTRO LA CELL.

6. CATALISI: TUTTI GLI ENZIMI

7. ORMONI: INSULINA E GLUCAGONE SONO SOLO ALCUNI ESEMPI DI ORMONI DI NATURA PROTEICA.

8. "DIFESA": IMMUNOGLOBULINE (ANTICORPI).

9. "ATTACCO": TOSSINE BATTERICHE, VELENI DEI SERPENTI.

10.RISERVA: NORMALMENTE LE PROTEINE NON HANNO UN RUOLO DI RISERVA DI AMMINOACIDI, MA L'OVOALBUMINA E LA CASEINA SONO ESEMPI DIPROTEINE CON QUESTA FUNZIONE



Proteine costitutiveProteine costitutiveIndispensabili per la sopravvivenza

La loro concentrazione deve rimanere costante

Proteine adattativeProteine adattativeCambiamenti delle condizioni ambientali

Produrre risposte metaboliche a specifici segnali

Proteine del differenziamentoProteine del differenziamentoAssunsione ed espressione permanente di nuove

funzioni specifiche

FenotipoFenotipoSPECIFICITA’ DI ALCUNE PROTEINE, PROPRIE DI DETERMINATI FENOTIPI (ES:HB)



UNITA’ UNITA’ DIDI BASE DELLE PROTEINEBASE DELLE PROTEINE

L’UNITA’ DI BASE DELLE PROTEINE E’ L’AMINOACIDO (aa.):

CARATTERISTICHE PRINCIPALI DI UN aa.:

•E’ UNA MOLECOLA CHE PRENDE NOME DAI DUE GRUPPI CHIMICI FUNZIONALICHE LA CARATTERIZZANO: IL GRUPPO NH2 (AMINICO) ED IL GRUPPO COOH (CARBOSSILICO);

•IL C (C “ALPHA”) E’ LEGATO A QUATTRO GRUPPI CHIMICI DIVERSI CIA=SCUNO DALL’ALTRO, PER TALE MOTIVO QUESTO C E’ DETTO CHIRALE O STE=REOCENTRO (L-aa.; D-aa.);

•IL GRUPPO R E’ LA PARTE “VARIABILE” DELLA MOLECOLA ED E’ PERTANTO LA PORZIONE PIU’ CARATTERIZZANTELA (CHIMICAMENTE, STRUTTURALMENTE E FUNZIONALMENTE)



QUANTI QUANTI aaaa. IN NATURA?. IN NATURA?

IN NATURA CI SONO 20 aa. (+ Pirrolisina e Selenocisteina):

•Acidi•Basici•Neutri non polari•Neutri polari

Il tipo di aminoacidi presenti in una proteina determinerà le caratteristiche chimiche della proteina



Aminoacidi essenzialiAminoacidi essenziali

Il nostro organismo non riesce a sintetizzarli e devono essere assunti con la dieta



CLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATECLASSIFICAZIONE DELLE PROTEINE CONIUGATE

Classe Natura chimica del gruppo prostetico

Glicoproteine Carboidrati

Lipoproteine Lipidi

Nucleoproteine Ac. Nucleici

Emoproteine Gruppo eme

Metalloproteine Ioni metallici

Fosfoproteine Ac. Fosforico

Flavoproteine Nucleotidi flavinici

LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:LE PROTEINE POSSONO ESSERE CLASSIFICATE COME:

1.1. SEMPLICISEMPLICI (SOLO aa.)

2.2. CONIUGATE CONIUGATE (aa. + gruppo prostetico di natura non aminoacidica)

LE PROTEINE

CONIUGATE PRIVE DI

GRUPPO PROSTETICO

SONO DETTE

APOPROTEINEAPOPROTEINE



STRUTTURA 1STRUTTURA 1°°, 2, 2°°, 3, 3°° E 4E 4°° DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE



LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE

DUE aa. SI LEGANO TRA LORO ATTRAVERSO UNA “REAZIONE DI CONDENSA=ZIONE” CHE AVVIENE TRA IL GRUPPO –COOH DI UN aa. ED IL GRUPPO -NH2DEL SUCCESSIVO, IN MODO TALE CHE LA MOLECOLA CHE SI GENERA AVRA’LE DUE ESTREMITA’ DIVERSE: UN’ESTREMO CARATTERIZZATO DAL GRUPPOCHIMICO -NH2 (N-TERMINALE) E L’ESTREMO OPPOSTO CARATTERIZZATO DAL GRUPPO –COOH (C-TERMINALE)

PIU’ aa. POSSONO UNIRSI TRA LORO ATTRAVERSO TALI LEGAMI COVALENTIA FORMARE I PEPTIDI (OLIGO-PEPTIDI, SE FORMATI DA 2 A 50 CA. “RESIDUI aa.”;POLI-PEPTIDI, SE FORMATI DA PIU’ DI 50 aa.).UNA PROTEINA PUO’ ESSERE COSTITUITA DA UN SOLO POLIPEPTIDE (IN TAL CASO,PER CONVENZIONE, SI FANNO COINCIDERE I TERMINI PROT. E PEPTIDE SE QUEST’ULTIMO E’ COSTITUITO DA UN NUM. DI aa. RILEVANTE –IN GENERE DA 60 IN SU-, ALTRIMENTI SI USA SEMPLICEMENTE IL TERMINE PEPTIDE) – PRO=TEINA “MONOMERICA”- , OPPURE DA PIU’ POLIPEPTIDI LEGATI TRA LORO ATTRA=VERSO LEGAMI NON COVALENTI –PROTEINA “MULTIMERICA”-.



LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)

LA SEQUENZA DI PIU’ aa., IN TAL MODO LEGATI A FORMARE UN SINGOLO

PEPTIDE, PER CONVENZIONE, VIENE DETTA STRUTTURA PRIMARIA DELLE

PROTEINE: QUESTA STRUTTURA E’ CARATTERIZZATA, DUNQUE, DALLA PRE=

SENZA DI SOLI LEGAMI COVALENTI.

SI POSSONO DISTINGUERE UNA:

•PORZIONE (OSSATURA) “COSTANTE”, RAPPRESENTATA DALLA “MERA” SUC=

CESSIONE DEI LEGAMI PEPTIDICI;

•UNA PORZIONE “VARIABILE”, RAPPRESENTATA DAI GRUPPI “R” CHE SI ALTER=

NANO SOPRA E SOTTO IL PIANO COSTITUITO DALL’OSSATURA.

I LEGAMI PEPTIDICI IN SENSO STRETTO (LEGAMI N-C) SONO PIUTTOSTO

RIGIDI; VICEVERSA I LEGAMI αC – N E αC – C SONO FLESSIBILI.



LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”LEGAME PEPTIDICO: LA STRUTTURA “PRIMARIA”DELLE PROTEINE (continua)DELLE PROTEINE (continua)

NOTA:NOTA:

PER CONVENZIONE UN PEPTIDE VIENE “LETTO” DALL’ESTREMITA’

N-TERMINALE ALL’ESTREMITA’ C-TERMINALE (QUESTA CONVENZIONE

DERIVA DALLA NATURALE SINTESI DEI PEPTIDI CHE SEGUE

L’ANDAMENTO N-TERMINALE / C-TERMINALE).

La polarità NH2-COOH delle proteine corrisponde alla polarità 5’ –

3’ dell’mRNA.



LA STRUTTURA “SECONDARIA”LA STRUTTURA “SECONDARIA”DELLE PROTEINE: L’ DELLE PROTEINE: L’ αα-- ELICA ED IL FOGLIETTO ELICA ED IL FOGLIETTO ββ

SPESSO IN UN PEPTIDE SI TROVANO DUE SCHEMI REGOLARI DI RIPIEGA=MENTO:•L’ α-ELICA E•IL FOGLIETTO β.

ENTRAMBI DERIVANO DALLA FORMAZIONE DI LEGAMI H FRA I GRUPPI N-H E C=O DELL’OSSATURA POLIPEPTIDICA, SENZA COINVOLGERE LE CATENE LA=TERALI DEGLI aa.



aa--elicaelica

HisHis

ZincZinc Finger (ZF) Finger (ZF) MotifMotifCysCys

bb--sheetsheet

Leucine Leucine ZipperZipper (LZ) (LZ) MotifMotif

LeuLeu

HelixHelix--turnturn--HelixHelix (HTH) (HTH) MotifMotif

Elica diElica diriconoscimentoriconoscimento

Elica diElica distabilizzazionestabilizzazione

STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURE SUPER SECONDARIE, MOTIVI STRUTTURALISTRUTTURALI

ZnZn++++



LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICIDELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI

LA STRUTTURA 3D CHE UN PEPTIDE ASSUME NELLO SPAZIO A SEGUITO DEL SUO AVVOLGIMENTO (FOLDING) DOVUTO A LEGAMI DI TIPO NON COVALENTE

(LEGAMI H; INTERAZIONI DI Van Der Waals; INTERAZIONI IDROFOBICHE E PONTI SALINI) CHE SI INSTAURANO TRA GLI ATOMI O GRUPPI

ATOMICI DELLA STESSA MOLECOLA E’ NOTA COME STRUTTURA TERZIARIA.

ALL’INTERNO DI UNA SIFFATTA MOLECOLA, SI RITROVANO DELLE SOTTO=STRUTTURE (STRUTTURALMENTE E TALORA FUNZIONALMENTE INDIPEND.)

NOTE COME DOMINI PROTEICI.I DOMINI PROTEICI SONO DUNQUE SOTTOSTRUTTURE PRODOTTE DA

QUALUNQUE PARTE DELLA CATENA POLIPEPTIDICA IN GRADO DI RIPIEGARSI INDIPENDENTEMENTE IN UNA STRUTTURA COMPATTA STABILE.

UN DOMINIO IN GENERE CONSTA DAI 40 AI 350 aa.

CARATTESTICI SPESSO DELLE PROTEINE SONO I “MODULI”, CIOE’ DEI DOMINI PICCOLI (40-200 aa.) CHE COSTITUISCONO DELLE “SIGNATURE” NELLE PROTEINE E CHE SPESSO SI RICOMBINANO TRA LORO A FORMARE

STRUTTURE NUOVE.



LA STRUTTURA “TERZIARIA”LA STRUTTURA “TERZIARIA”DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)DELLE PROTEINE: I DOMINI PROTEICI (continua)

NOTA:NOTA:MOLTE GRANDI PROTEINE SI SONO EVOLUTE PER UNIONE DI DOMINI PREESISTENTI CHE SI SONO COMBINATI IN MODI DIFFERENTI (RIMESCOLAMENTO DEI DOMINI).

STRUTT. STRUTT. IIIIII°° DOMAINSDOMAINS DOMAIN DOMAIN -- SHUFFLINGSHUFFLING



I principali tipi di legame che si trovano

all’interno di una struttura terziaria

di una proteina:

1)1) Legami HLegami H

2)2) Legami ioniciLegami ionici

3)3) Legami covalenti (ponti disolfuro)Legami covalenti (ponti disolfuro)



Ponti disolfuro



La posizione di ciascun aminoacido

all’interno della sequenza ne determina la

forma tridimensionale.

Quindi la forma che la proteina assume

dipende dalla sequenza di aminoacidi che

costituiscono la proteina



Ciascuna proteina si ripiega normalmente Ciascuna proteina si ripiega normalmente in un’ unica conformazione stabile che in un’ unica conformazione stabile che

in genere è quella in cui è minima in genere è quella in cui è minima l’energia libera.l’energia libera.

Tuttavia la conformazione può cambiare Tuttavia la conformazione può cambiare leggermente quando la proteina leggermente quando la proteina

interagisce con altre molecole della interagisce con altre molecole della cellula. cellula.

Questo cambiamento di forma è spesso Questo cambiamento di forma è spesso cruciale per l’attività della proteinacruciale per l’attività della proteina



LA STRUTTURA “QUATERNARIA”LA STRUTTURA “QUATERNARIA”DELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHEDELLE PROTEINE: LE PROTEINE MULTIMERICHE

SPESSO LE PROTEINE CONSTANO DI PIU’ SUBUNITA’ PEPTIDICHE (CIASCUNA GIA’ RIPIEGATA NELLA SUA STRUTTURA 3D) CHE INTERAGISCONO TRA LORO

TRAMITE LEGAMI NON COVALENTI (LEGAMI H ED INTERAZIONI IDROFOBICHE PRINCIPALMENTE) A FORMARE UN’UNICA STRUTTURA

FUNZIONALE: LA PROTEINA AVENTE STRUTTURA QUATERNARIA.Es.:PROTEINA EMOGLOBINA



L’L’αα--cheratinacheratina: un : un esempioesempio didi proteinaproteina fibrosafibrosa e e componentecomponente deidei filamentifilamenti intermediintermedi



Il collagene e l’elastinaIl collagene e l’elastina: due : due proteinaproteina fibrosefibrose delladellamatricematrice extracellulareextracellulare

It has been well known or a long time that, in complete It has been well known or a long time that, in complete contrast to collagen, another abundant protein in the contrast to collagen, another abundant protein in the

extracellular matrix, extracellular matrix, elastinelastin, is formed as a , is formed as a highlyhighlydisordereddisordered pollpeptidepollpeptide..



RIASSUMENDO: I LIVELLI RIASSUMENDO: I LIVELLI DIDI STRUTTURA STRUTTURA DELLE PROTEINEDELLE PROTEINE



What is a Protein Learn about the 3D What is a Protein Learn about the 3D shape and function of macromoleculesshape and function of macromolecules



FOLDINGFOLDING

PER POTER SVOLGERE LA PROPRIA FUNZIONE BIOLOGICA, UNA PROTEINA DEVE ESSERE STRUTTURATA NELLA COSIDDETTA

CONFORMAZIONE NATIVA.

LA CONFORMAZIONE NATIVA È QUELLA STRUTTURA 3D STABILE E FUNZIONALE, CARATTERIZZATA DA UN MINIMO

DI ENERGIA POTENZIALE E DA QUELLA PARTICOLARE CONFORMAZIONE, UNICA, CHE CONSENTE ALLA PROTEINA DI SVOLGERE ADEGUATAMENTE LA FUNZIONE A CUI È DEPUTA.

IL PROCESSO CHE DALLA BIOSINTESI DEL PEPTIDE, PORTA ALLA PROTEINA STRUTTURATA NELLA FORMA NATIVA,

BIOLOGICAMENTE ATTIVA, PRENDE IL NOME DI "FOLDING".

IL FOLDING DELLE PROTEINE E’ SPESSO ASSISTITO DA CHAPERONI MOLECOLARI



IMPORTANZA DEL FOLDING IN BIOIMPORTANZA DEL FOLDING IN BIO--MEDICINAMEDICINA

È MOLTO PROBABILE CHE PATOLOGIE QUALI L'ALZHEIMER, LA FIBROSI CISTICA E IL MORBO DELLA MUCCA PAZZA (SINDROME DI CREUTZFELDT-JAKOB NELL'UOMO) ABBIANO UNA ETIOLOGIA COMUNE IN UN DIFETTOSO FOLDING DI ALCUNE PROTEINE, CON

CONSEGUENTE AGGREGAZIONE E PRECIPITAZIONE E SUCCESSIVA MORTE CELLULARE.



La variazione di un singolo aminoacido nella catena beta dell’Hb può provocare gravi effetti

sul fenotipo dell’organismo



Regolazione dell’attività di una proteina

Livello trascrizionale

Modificazioni chimiche di una proteina



01_23.jpg



NuclearNuclear phasephase

••ChoiseChoise and and TranscriptionTranscription ofof specificspecific genesgenes

••RNA RNA MaturationMaturation

••NucleusNucleus--CytoplasmCytoplasm transfertransfer

DIAGRAMMA DIAGRAMMA DIDI FLUSSO FLUSSO

DELL’ESPRESSIONE GENICADELL’ESPRESSIONE GENICA

CytoplasmaticCytoplasmatic phasephase

••ProteinProtein SynthesisSynthesis

••PostPost--translationaltranslational modificationsmodifications

••ProteinProtein ““travellingtravelling” ”

miRNA



REGOLAZIONE ALLOSTERICAREGOLAZIONE ALLOSTERICA

E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)E’ PROPRIA SOPRATTUTTO (MA NON ESCLUSIVAMENTE)

DEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHEDEGLI ENZIMI. IN GENERALE COMUNQUE LE PROTEINE ALLOSTERICHE

SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)SONO PROTEINE OLIGOMERICHE (A STRUTTURA QUATERNARIA)

LEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAME CHIMICO DEBOLE (SOPRATTUTTOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICOLEGAMI H) TRA EFFETTORE ALLOSTERICO

E PROTEINA ALLOSTERICAE PROTEINA ALLOSTERICA



REGOLAZIONE PER MODIFICAZIONIREGOLAZIONE PER MODIFICAZIONI

POSTPOST--TRADUZIONALITRADUZIONALI

Type of modification (group added) Target amino acids Comments

Phosphorylation (PO4-) Tyrosine, serine, threonine Achieved by specific kinases. May be

reversed by phosphatases

Methylation (CH3) Lysine Achieved by methylases and undone by demethylases

Hydroxylation (OH) Proline, lysine, aspartic acid Hydroxyproline and hydroxylysine are particularly common in collagens

Acetylation (CH3CO) Lysine Achieved by an acetylase and undone by deacetylase

Carboxylation (COOH) Glutamate Achieved by γ-carboxylase

N-glycosylation (complex carbohydrate)

Asparagine, usually in the sequence: Asn-X-Ser/Thr

Takes place initially in the endoplasmic reticulum; X is any amino acid other than proline

O-glycosylation (complex carbohydrate)

Serine, threonine, hydroxylysine Takes place in the Golgi apparatus; less common than N-glycosylation

GPI (glycolipid) Aspartate at C terminus Serves to anchor protein to outerlayer of plasma membrane

Myristoylation (C14 fatty acyl group) Glycine at N terminus (see text) Serves as membrane anchor

Palmitoylation (C16 fatty acyl group) Cysteine to form S-palmitoyl link. Serves as membrane anchor

Farnesylation (C15 prenyl group) Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor

Geranylgeranylation (C20 prenylgroup)

Cysteine at C terminus (see text) Serves as membrane anchor



ESEMPI ESEMPI DIDI REGOLAZIONI POSTREGOLAZIONI POST--TRADUZIONALITRADUZIONALI

SolitamenteSolitamenteGli Gli aaaa. . inte=inte=ressatiressati dalladalla

modifica sono modifica sono ThrThr; ; TyrTyr e e SerSer



L’albero evolutivo della famiglia delle L’albero evolutivo della famiglia delle proteinprotein--chinasichinasi



The The RegulationRegulation OfOf CdkCdk and and SrcSrc ProteinProtein KinasesKinases ShowsShows HowHow a a ProteinProtein can can FunctionFunction asas a Microchipa Microchip

SrcSrc tyrtyr--kinasekinase



NOTA:NOTA:

Chinasi e Fosfatasi sono spesso deglienzimi allosterici, sicchè la loroattività risulta essere regolata

da specifici effettori.Ciò evita che la loro attività

avvenga contemporaneamente all’internodella cellula!



Ras Ras proteinprotein isis a a prototypeprototypeofof GTPaseGTPase proteinprotein



ACIDI ACIDI

NUCLEICINUCLEICI



Esperimenti preliminari (Esperimenti preliminari (MiescherMiescher 1869;1869;Griffith 1928)Griffith 1928)

Nota: dall’autopsiadel topo morto si

osservava la presenzadi batteri S vivi!

Esperimento di Griffith, 1928Esperimento di Avery, McLeod e McCarty, 1944



Oswald Theodore AveryOswald Theodore AveryCourtesy of the Rockefeller Archive Courtesy of the Rockefeller Archive

CenterCenter

Colin MacLeod, 1940sColin MacLeod, 1940sCourtesy of the Courtesy of the

Rockefeller Archive CenterRockefeller Archive Center

MaclynMaclyn McCartyMcCartyCourtesy of the Rockefeller Courtesy of the Rockefeller

Archive CenterArchive Center

Avery, Macleod, and McCarty had accumulated all the basic experimental Avery, Macleod, and McCarty had accumulated all the basic experimental

information and presented their discovery to The Rockefeller Institute's information and presented their discovery to The Rockefeller Institute's

Board of Scientific Directors in April 1943. Their report that the Board of Scientific Directors in April 1943. Their report that the

transforming principle was DNA, "Studies on the chemical nature of the transforming principle was DNA, "Studies on the chemical nature of the

substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of substance inducing transformation of pneumococcal types. Induction of

transformation by a transformation by a desoxyribonucleicdesoxyribonucleic acid fraction isolated from acid fraction isolated from

pneumococcuspneumococcus type III," was published in thetype III," was published in the Journal of Experimental Journal of Experimental

MedicineMedicine in February 1944.in February 1944.



1953: costruzione del modello 1953: costruzione del modello definitivo del DNA a doppia elicadefinitivo del DNA a doppia elica



I nucleotidiI nucleotidi



I nucleotidi non sono solo componentiI nucleotidi non sono solo componenti

essenziali degli ac. Nucleici, ma svolgonoessenziali degli ac. Nucleici, ma svolgono

numerose funzioni all’interno della cellula.numerose funzioni all’interno della cellula.

Es.: Es.: ATPATP: principale molecola energetica, : principale molecola energetica,

usata in numerose reazioni cellulari che usata in numerose reazioni cellulari che

necessitano di energia; necessitano di energia; AMPAMP ciclicociclico: : coin=coin=

volto nei meccanismi i trasduzione delvolto nei meccanismi i trasduzione del

segnale; segnale; GTPGTP: lega le proteine G, innescando: lega le proteine G, innescando

una cascata di eventi all’interno della cellulauna cascata di eventi all’interno della cellula

in risposta a stimoli esterni.in risposta a stimoli esterni.



Basi azotate

DNATimina Citosina Guanina AdeninaRNAUracile Citosina Guanina Adenina



I I PolinucleotidiPolinucleotidi Legame Legame fosfodiesterefosfodiestere

tra il gruppo ossidriletra il gruppo ossidrile

del C3’ del 1del C3’ del 1°° nucleotide nucleotide

ed il gruppo fosfato del C5’ed il gruppo fosfato del C5’

del nucleotide successivodel nucleotide successivo

NOTANOTA: La sintesi del DNA: La sintesi del DNA

E dell’RNA avviene sempreE dell’RNA avviene sempre

secondo una polarità 5’secondo una polarità 5’--3’.3’.

l’energia per la formazione l’energia per la formazione

di tali di tali biopolimeribiopolimeri è data daiè data dai

precursori nucleosidi precursori nucleosidi trifosfatotrifosfato



DiametroDiametro: 2nm: 2nm

Passo elicaPasso elica: 3,4 : 3,4 nmnm

Carica nettaCarica netta: negativa: negativa

Struttura del DNAStruttura del DNA



CanonicameteCanonicamete una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.una base pirimidinica si lega ad una base purinica e viceversa.

In particolare i legami canonici sono: In particolare i legami canonici sono: A::T e G:::CA::T e G:::C



ClassiClassi didi RNAs RNAs eucarioticieucariotici

• ribosomal RNA (rRNA)18S (small subunit)28S (large subunit)5.8S (large subunit)5S (large subunit)

• transfer RNA (tRNA)• messenger RNA (mRNA)• heterogeneous nuclear RNA (hnRNA) (precursors of mRNA)• small nuclear RNA (snRNA)

U1, U2, U3, U4, U5, U6, U7, U8, U9, U10...• small cytoplasmic RNA (scRNA)

7SL RNA•● microRNA



DNA RNA PROTEINE

Dogma centrale



la vita, la chimica e l’acqua - biology, genetics and ... medicina/02... · •atomi uniti...

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