Biomolecole: Struttura e Funzione

Flashcard di vocabolario complete basate sui concetti fondamentali delle biomolecole (carboidrati, lipidi, proteine ed enzimi).

Biochimica

Disciplina che studia la struttura e la sintesi delle biomolecole e il metabolismo cellulare.

Biomolecole

Composti organici polifunzionali che formano la struttura delle cellule e svolgono ruoli fondamentali nel metabolismo cellulare, divisi in carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.

Da quali atomi sono costituite le biomolecole

Idrogeno, ossigeno, zolfo e fosforo.

Classi di biomolecole

Carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici

Carboidrati (o glicidi)

Biomolecole costituite da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno, aventi due o più gruppi ossidrile $-OH$ e un gruppo aldeidico $-CHO$ o chetonico $CO$.

Quale ruolo svolgono i carboidrati di enorme importanza biologica?

Ruolo energetico, di riserva energetica e strutturale

Classificazione strutturale carboidrati

Monosaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi

Monosaccaridi

Zuccheri semplici che rappresentano le unità costitutive (monomeri) dei carboidrati e non sono suddivisibili per idrolisi.

Distinzione monosaccaridi (in base al gruppo carbonile)

Aldosi e chetosi

Aldosi

Monosaccaridi che contengono un gruppo carbonile aldeidico $-CHO$.

Chetosi

Monosaccaridi che contengono un gruppo carbonile chetonico $CO$.

Classificazione monosaccaridi (in base al numero di atomi di carbonio)

Triosi, tetrosi, pentos, esosi ed eptosi

Stereocentro

Atomo di carbonio ibridato a quattro atomi o gruppi atomici diversi

Enantiomeri

Due strereoisomeri con una diversa disposizione spaziale, l’uno l'immagine speculare dell'altro

Molecole Chirali

Molecole non sovrapponibili alla propria immagine speculare, caratteristica presente nei monosaccaridi (tranne il diidrossiacetone) grazie alla presenza di stereocentri.

Proiezioni di Fischer

Rappresentazioni planari (bidimensionali) di enantiomeri dove lo stereocentro è all'intersezione di un segmento orizzontale (gruppi sopra il piano) e uno verticale (gruppi sotto il piano).

Da cosa è identificato lo stereocentro nelle proiezioni di Fischer?

Intersezione di due segmenti perpendicolari

Cosa rappresenta il segmento orizzontale nelle proiezioni di Fischer?

I gruppi che si trovano sopra il piano del foglio

Cosa rappresenta il segmento verticale nelle proiezioni di Fischer?

Evidenzia i gruppi situati sotto il piano del foglio

Come si rappresentano i monosaccaridi con le proiezioni di Fischer?

1. Si dispone la catena in verticale (gruppo carbonile in alto)

2. Si omette il simbolo dell’atomo di carbonio che costituisce uno stereocentro

3. Si numerano gli atomi di carbonio dall'alto verso il basso

Monosaccaride della serie D

Monosaccaride con l’ossidrile più lontano dal gruppo aleidico/chetonico a destra

Monosaccaride della serie L

Monosaccaride con l’ossidrile più lontano dal gruppo aleidico/chetonico a sinistra

Diastereoisomeri

Stereoisomeri che non sono l'uno l'immagine speculare dell'altro.

Epimeri

Diastereoisomeri che differiscono per la posizione di un solo stereocentro

Qual è la struttura prevalente dei monosaccaridi in acqua?

Ciclica o emiacetalica

Emiacetale

Composto ciclico che presenta sullo stesso atomo di carbonio una funzione alcolica $-OH$ e una funzione eterea $-O-$.

Come si rappresentano le forme cicliche degli aldoesosi e chetoesosi

Con le proiezioni di Haworth

Proiezioni di Haworth

Rappresentazioni della forma ciclica dei monosaccaridi dove gli atomi di carbonio sono disposti in un anello planare esatomico (aldoesosi) o pentatomico (chetoesosi).

Quale conformazione tridimensionale assumono gli adoesosi e chetoesosi?

Confrormazione tridimensionalea sedia

Carbonio anomerico

Atomo di carbonio emiacetalico e stereocentro

Anomeri

Due stereoisomeri (alfa e beta) che differiscono per la configurazione del carbonio emiacetalico (carbonio anomerico) in seguito alla ciclizzazione.

Oligosaccaridi

Unione di due o pochi monosaccaridi

Di quali tipi può essere il legame glicolico?

alfa e beta

Legame Glicosidico

Legame acetalico che unisce due monosaccaridi tramite la reazione di condensazione tra i loro gruppi ossidrile.

Disaccaridi

Carboidrati costituiti da due unità di monosaccaridi (uguali o diverse) uniti da un legame glicosidico

Disaccaridi più comuni

Lattosio, maltosio, saccarosio e cellobiosio

Lattosio

Principale zucchero del latte, unione [attraverso legame B(1→4) glicosidico] di una molecola di B-D-Glucosio e una di B-D-Galattosio

Perché la molecola di lattosio si comporta da zucchero riducente?

Perché presenta un gruppo emiacetalico libero

Saccarosio

Zucchero da tavola, unione [attraverso legame a(1→2) glicosidico] di una molecola di a-D-Glucosio e una di B-D-Fruttosio

Perché la molecola di saccarosio si comporta da zucchero non riducente?

Per l’assenza di un gruppo emiacetalico libero

Polisaccaridi

Carboidrati complessi costituiti da lunghe catene di monosaccaridi legati da legami glicosidici.

Distinzione polisaccaridi (a seconda che i monosaccaridi costituenti siano uguali o diversi)

Omolisaccaridi e eteroplisaccaridi

Omopolisaccaridi

Carboidrati comlessi formati dalla ripetizione di un solo tipo di monosaccaride unito da legami glicosidici

Eteropolisaccaridi

Carboidrati complessi costituti dall’unione di due o più tipi diversi di monosaccaridi

Omopolisaccaridi più diffusi

Amido, cellulosa, glicogeno e chitina

Amido

Omopolisaccaride che svolge la funzione di riserva energetica nei vegetali, composto da amilosio e amilopectina.

Amilosio

Polimero costituito da catene lineari di unità di glucosio

Amilopectina

Polimero ramificato formato da catene lineari di molecole di glucosio

Struttura glicogeno

Struttura analoga a quella dell’amilopectina ma molto più ramificata

Glicogeno

Polisaccaride altamente ramificato che funge da riserva energetica negli organismi animali, accumulato nel fegato e nei muscoli.

Quando si forma il glicogeno?

Si forma quando il glucosio è in eccesso

Etero polisaccaridi più diffusi

Acido ialuronico e peptidoglicano

Peptidoglicano

Componente principale della parete cellulare dei batteri

Struttura peptidoglicano

Costituito da catene (unite da brevi catene di amminoacidi) in cui si alternano l'N-acetilglucosammina e l'acido N-acetilmuramico

Lipidi

Classe eterogenea di composti insolubili in acqua ma solubili in solventi organici apolari, distinti in saponificabili e non saponificabili.

Trigliceridi

Triesteri del glicerolo formati da una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi, principali riserve energetiche negli organismi.

Acidi Grassi Saturi

Acidi carbossilici con catene idrocarburiche lineari contenenti solo legami semplici carbonio-carbonio.

Acidi Grassi Insaturi

Acidi carbossilici le cui catene contengono uno o più doppi legami (monoinsaturi o polinsaturi), introducendo punti di discontinuità.

Saponificazione

Reazione di idrolisi alcalina dei trigliceridi che produce glicerolo e sali di acidi grassi (saponi).

Molecola Anfipatica

Molecola in cui coesistono gruppi polari idrofili e gruppi apolari idrofobici, come i saponi o i fosfolipidi.

Micelle

Strutture sferiche formate in acqua dall'associazione di molecole anfipatiche, con le code idrofobiche all'interno e le teste idrofile all'esterno.

Fosfolipidi

Lipidi costituiti da glicerolo o sfingosina, una testa polare (gruppo fosfato e amminoalcol) e code apolari, componenti fondamentali delle membrane biologiche.

Sfingolipidi

Lipidi aventi come unità base la sfingosina, presenti in alte concentrazioni nella guaina mielinica dei neuroni.

Steroidi

Composti derivanti dall'idrocarburo sterano, comprendenti colesterolo, acidi biliari e ormoni steroidei.

Colesterolo

Sterolo abbondante nei tessuti animali, regola la fluidità delle membrane cellulari ed è precursore di vitamina D e ormoni.

Lipoproteine

Proteine legate a lipidi che permettono il trasporto di colesterolo e trigliceridi nel sangue; si dividono principalmente in LDL e HDL.

Vitamine Liposolubili

Molecole organiche essenziali (A, D, E, K) non sintetizzabili dall'uomo, solubili nei grassi e necessarie per regolare processi metabolici.

Amminoacidi

Monomeri delle proteine composti da un gruppo carbossilico $-COOH$ e un gruppo amminico $-NH_2$ legati allo stesso carbonio alfa.

Zwitterione (Ione dipolare)

Forma ionica di un amminoacido in cui il gruppo carbossilico è deprotonato $-COO^-$ e quello amminico è protonato $-NH_3^+$.

Punto Isoelettrico (pl)

Valore di pH al quale un amminoacido si trova in forma zwitterionica e presenta una carica complessiva pari a zero.

Legame Peptidico

Legame covalente ammidico che si forma per condensazione tra il gruppo carbossilico di un amminoacido e il gruppo amminico di un altro.

Proteine Fibrose

Proteine formate da catene polipeptidiche disposte parallelamente a costituire filamenti, con funzione strutturale (es. cheratina, collagene).

Proteine Globulari

Proteine le cui catene sono ripiegate in strutture compatte e sferiche, con ruoli catalitici, regolatori o di difesa (es. enzimi, anticorpi).

Struttura Primaria

Sequenza specifica di amminoacidi legati da legami peptidici in una catena polipeptidica.

Struttura Secondaria

Disposizione spaziale della catena polipeptidica stabilizzata da legami a idrogeno, principalmente in configurazioni alfa-elica o foglietto-beta.

Denaturazione

Rottura dei legami deboli che stabilizzano le strutture superiore della proteina, portando alla perdita della forma nativa e della funzione.

Enzimi

Catalizzatori biologici di natura proteica (o ribozimi) che aumentano la velocità delle reazioni metaboliche abbassando l'energia di attivazione.

Cofattori

Ioni metallici (attivatori) o molecole organiche (coenzimi) necessari ad alcuni enzimi per svolgere la loro funzione catalitica.

Energia di Attivazione ($E_a$)

Valore minimo di energia richiesto affinché i reagenti possano trasformarsi nei prodotti attraverso la formazione di un complesso attivato.

Sito Attivo

Piccola regione dell'enzima con una configurazione specifica dove si lega il substrato per subire la catalisi.

Adattamento Indotto

Modifica conformazionale del sito attivo dell'enzima innescata dal legame con il substrato per migliorare la complementarietà.

Inibitori Enzimatici

Molecole che interferiscono con l'attività di un enzima, potendo essere irreversibili o reversibili (competitivi e non competitivi).

Effettori Allosterici

Molecole che legandosi a un enzima allosterico ne inducono un cambiamento conformazionale che può aumentare (positivi) o diminuire (negativi) l'attività.