Biologia Cellulare: Membrane e Proteine

I lipidi sono una categoria di composti cellulari che variano tra loro in termini di struttura, chimica e funzione. La caratteristica principale che li unisce è la loro natura idrofobica e la solubilità in solventi apolari.

I lipidi svolgono diverse funzioni essenziali per le cellule. Tra le più importanti troviamo il ruolo di riserva energetica, la struttura delle membrane cellulari e il loro coinvolgimento in specifiche funzioni biologiche come la segnalazione cellulare.

Gli acidi grassi sono molecole organiche costituite da una lunga catena idrocarburica non ramificata con un gruppo carbossilico a un'estremità. Hanno una parte "testa" polare e una parte "coda" apolare.

Il numero di atomi di carbonio nella catena idrocarburica degli acidi grassi varia generalmente da 12 a 20. Questo determina in parte le loro proprietà fisico-chimiche.

Gli acidi grassi saturi sono caratterizzati dall'assenza di doppi legami nella catena idrocarburica, conferendo loro una struttura lineare. Le code dritte si impacchettano in modo compatto.

Gli acidi grassi insaturi presentano uno o più doppi legami nella loro struttura. I doppi legami provocano delle piegature nella catena, rendendola meno lineare.

La conformazione cis degli acidi grassi insaturi si differenzia da quella trans per l'orientamento dei gruppi sostituenti legati al carbonio del doppio legame. Nel cis, entrambi i gruppi sono dallo stesso lato del doppio legame.

L'ossidazione degli acidi grassi libera una grande quantità di energia, rendendoli una fonte di energia molto efficiente per le cellule. Questo processo è fondamentale per molti processi metabolici.

La formula generale degli acidi grassi è CnH2n+1COOH, dove n rappresenta il numero di atomi di carbonio nella catena.

I lipidi, specialmente quelli insaturi, hanno un ruolo importante nella formazione e nel mantenimento della struttura delle membrane cellulari. Le loro proprietà di idrofobicità sono fondamentali per creare una barriera che separa l'ambiente intracellulare da quello extracellulare.

I polisaccaridi sono polimeri formati da più unità di monosaccaridi legate tra loro da legami glicosidici.

I monosaccaridi sono zuccheri semplici, le unità base da cui sono formati i polisaccaridi.

La differenza tra aldozuccheri e chetozuccheri sta nel gruppo carbonilico. Negli aldozuccheri il gruppo carbonilico è terminale, mentre nei chetozuccheri è interno.

Gli aldozuccheri hanno il gruppo carbonilico all'estremità della molecola.

I chetozuccheri hanno il gruppo carbonilico all'interno della molecola.

Classificazione dei monosaccaridi in base al numero di atomi di carbonio.

Il D-glucosio è il monosaccaride più abbondante e fondamentale per la vita, con formula chimica C6H12O6.

Per i monosaccaridi sono possibili due forme cicliche, α e β, dovute alla diversa disposizione spaziale del gruppo OH legato al carbonio anomerico.

I disaccaridi sono formati dall'unione di due monosaccaridi tramite un legame glicosidico.

La formazione del legame glicosidico avviene per condensazione, con la perdita di una molecola di acqua.

Il maltosio è un disaccaride formato da due molecole di glucosio.

Il lattosio è un disaccaride formato da una molecola di glucosio e una di galattosio.

Il saccarosio è un disaccaride formato da una molecola di glucosio e una di fruttosio.

I polisaccaridi di riserva sono utilizzati come riserve energetiche per le cellule.

Il glicogeno è un polisaccaride di riserva presente nelle cellule animali, formato da unità di glucosio legate da legami α(1→4) e α(1→6).

L'amido è un polisaccaride di riserva presente nelle cellule vegetali. Si distingue in amilosio e amilopectina.

I polisaccaridi strutturali conferiscono resistenza e supporto alle cellule.

La cellulosa è il polisaccaride strutturale più abbondante, presente nelle pareti cellulari delle piante. È formato da unità di glucosio legate da legami β(1→4).

La chitina è un polisaccaride strutturale presente nell'esoscheletro degli insetti e crostacei. È formata da unità di N-acetilglucosamina legate da legami β(1→4).

I fosfolipidi sono costituiti da una testa polare, idrofila, e da due code non polari, idrofobe. La testa è composta da un gruppo fosfato legato a un gruppo alcolico, mentre le code sono costituite da acidi grassi.

La sfingosina è una base lipidica che forma la spina dorsale di alcuni sfingolipidi, una classe di lipidi complessi.

La fluidità della membrana cellulare è influenzata dalla lunghezza e dal grado di insaturazione degli acidi grassi presenti nella membrana.

I fosfolipidi presenti nel foglietto esterno del doppio strato fosfolipidico della membrana plasmatica possono formare zattere lipidiche, regioni specializzate che svolgono diverse funzioni cellulari.

I glicolipidi sono lipidi complessi contenenti uno o più zuccheri legati a una molecola lipidica.

I glicosfingolipidi sono un tipo di glicolipidi che si trovano nelle membrane cellulari delle piante.

Una molecola con una struttura meno rigida e più fluida rispetto alla forma trans, in cui gli atomi di idrogeno (H) sono attaccati a un atomo di carbonio (C) su entrambi i lati di un doppio legame.

Una molecola con una struttura rigida e lineare, in cui gli atomi di idrogeno (H) sono attaccati a un atomo di carbonio (C) su lati opposti di un doppio legame.

Molecole organiche composte da una molecola di glicerolo legata a tre molecole di acido grasso tramite legami estere.

Molecole organiche che si differenziano per la lunghezza della catena carboniosa degli acidi grassi e per il grado di saturazione degli acidi grassi.

Il legame che si forma tra un gruppo carbossilico di un acido grasso e un gruppo ossidrilico del glicerolo, con la liberazione di una molecola d'acqua.

La formazione dei triacilgliceroli avviene in modo graduale, partendo dalla formazione di monogliceridi, poi digliceridi e infine trigliceridi.

Una classe di lipidi che contengono un gruppo fosfato, un glicerolo e due acidi grassi.

Il gruppo principale dei fosfolipidi, costituiti da una molecola di glicerolo che lega due acidi grassi e un gruppo fosfato.

Un piccolo alcol idrofilo che si lega al gruppo fosfato dei fosfolipidi

La parte della molecola di fosfolipide che è idrofila, ovvero ha affinità per l'acqua.

La parte della molecola di fosfolipide che è idrofoba, ovvero non ha affinità per l'acqua.

I fosfolipidi sono importanti costituenti delle membrane cellulari, grazie alla loro struttura anfipatica.

La struttura dei fosfolipidi è anfipatica, cioè presenta una parte idrofila (testa) e una idrofoba (coda).

La membrana cellulare è formata da un doppio strato di fosfolipidi, con le teste idrofile rivolte verso l'esterno e le code idrofobe verso l'interno.

Una molecola organica che è un derivato dello sterano, una struttura di quattro anelli condensati.

Il colesterolo è un composto organico lipidico appartenente al gruppo degli steroidi. È un costituente fondamentale delle membrane cellulari ed è il precursore degli acidi biliari, degli ormoni steroidei e della vitamina D.

Gli ormoni steroidei sono un gruppo di ormoni prodotti dal corpo che sono prodotti dal colesterolo. Questi ormoni sono importanti per molte funzioni del corpo, tra cui lo sviluppo sessuale, la regolazione del metabolismo e la risposta allo stress.

I corticosteroidi sono una classe di ormoni steroidei prodotti dalle ghiandole surrenali. Sono coinvolti in molti processi metabolici, come il metabolismo del glucosio, il metabolismo dei grassi e il metabolismo delle proteine.

L'aldosterone è un ormone minerocorticoide secreto dalla corteccia surrenale. Regola l'equilibrio dei fluidi corporei e l'elettrolito, principalmente regolando l'escrezione di sodio e potassio dai reni.

Il cortisolo è un ormone steroideo prodotto dalla corteccia surrenale. Viene rilasciato in risposta allo stress e aiuta il corpo ad adattarsi a situazioni stressanti. Regola anche il metabolismo dei grassi, dei carboidrati e delle proteine.

Gli ormoni sessuali sono steroidi prodotti dalle ovaie e dai testicoli. Influenzano lo sviluppo sessuale e la riproduzione degli animali.

Una catena di polisaccaridi composta da unità di glucosio, galattosio e N-acetilglucosamina. Il nome deriva dalla sua struttura, che ricorda una scala a chiocciola.

I glicosaminoglicani sono grandi polimeri di zuccheri che sono abbondanti nel tessuto connettivo, nel fluido sinoviale e nella pelle.

Sono molecole che possono funzionare da recettori sulle cellule, con conseguente variazione della funzione cellulare.

La conformazione nativa di una proteina è lo stato tridimensionale più stabile e funzionale che la proteina assume. Questa conformazione è determinata dalle interazioni tra i residui amminoacidici della catena polipeptidica e dal suo ambiente.

Le proteine fibrose sono proteine allungate, filamentose, che formano strutture estese. Sono spesso insolubili in acqua e svolgono principalmente funzioni strutturali, come il collagene nel tessuto connettivo e la cheratina nei capelli e nelle unghie.

Le proteine globulari sono proteine compatte, ripiegate in una struttura sferica o globulare. Sono spesso solubili in acqua e svolgono diverse funzioni biologiche, come enzimi, anticorpi e proteine di trasporto.

Il dominio proteico è una unità modulare, discreti e localmente ripiegata, di una struttura terziaria che svolge una funzione specifica. Le proteine possono contenere uno o più domini, che possono essere simili o diversi tra loro.

Le proteine con funzioni simili spesso condividono domini comuni, il che suggerisce che questi domini sono importanti per la funzione specifica. Lo studio dei domini proteici aiuta a comprendere come le proteine funzionano e come si sono evolute.

Le proteine sono polimeri lineari di amminoacidi, in cui ogni amminoacido è legato al successivo tramite un legame peptidico. L'ordine degli amminoacidi determina la sequenza primaria della proteina, che è fondamentale per la sua struttura e funzione tridimensionale.

La struttura secondaria si riferisce alla disposizione spaziale dei residui amminoacidici vicini all'interno della catena polipeptidica. Esistono due motivi strutturali principali: l'alfa-elica e il foglietto beta. L'alfa-elica è una spirale, mentre il foglietto beta è un array di catene polipeptidiche estese.

Struttura terziaria è la forma tridimensionale complessiva della proteina, che è determinata dalla disposizione spaziale di tutti i suoi residui amminoacidici. La struttura terziaria è stabilizzata da interazioni tra i residui amminoacidici, come legami idrogeno, interazioni idrofobiche e legami ionici.