Chimica dei Polimeri e Proteine

Un gruppo amminico forma un legame covalente con un carbonio della catena laterale, creando una struttura ad anello che genera un ripiegamento fisso nella proteina. Questo amminoacido è abbondante in proteine con ripiegamenti.

Il legame covalente che unisce gli amminoacidi in una catena polipeptidica, formato tramite una reazione di condensazione. Questo legame è molto robusto e non rotazionale, limitando la flessibilità della catena proteica.

La sequenza di amminoacidi in una proteina. È come la ricetta genetica che determina la struttura e la funzione della proteina.

Le configurazioni spaziali locali della catena peptidica che si formano grazie a legami idrogeno tra gruppi di amminoacidi vicini. Due tipi principali sono l'alfa-elica e il foglietto beta.

Un tipo di struttura secondaria, caratterizzata da un avvolgimento destrorso in senso antiorario, formato da legami idrogeno tra un amminoacido e il quarto successivo. È favorita da amminoacidi piccoli e senza carica.

Un tipo di struttura secondaria, caratterizzata da legami idrogeno tra tratti diversi della stessa catena polipeptidica, creando una struttura a fogli pieghettati.

L'alterazione della sequenza di amminoacidi in una proteina, causata da mutazioni genetiche. Può influenzare la struttura e la funzione della proteina, portando anche a patologie.

Il numero enorme di combinazioni possibili di proteine che possono essere formate usando i 20 diversi amminoacidi. Ogni proteina è unica e ha una sua funzione specifica.

I polimeri si formano dalla ripetizione di unità più piccole chiamate monomeri. Queste unità si uniscono tramite legami covalenti in un processo chiamato condensazione, dove viene rilasciata una molecola d'acqua. La formazione di un legame covalente richiede energia.

La rottura di un polimero in monomeri avviene tramite un processo chiamato idrolisi, che prevede l'aggiunta di una molecola d'acqua al legame covalente. L'idrolisi rilascia energia.

Le proteine sono polimeri costituiti da 20 diversi tipi di amminoacidi legati tra loro da legami peptidici. Possono assumere diverse strutture tridimensionali, che dipendono dalla sequenza degli amminoacidi.

I monomeri delle proteine. Sono costituiti da un gruppo carbossile (-COOH) e un gruppo amminico (-NH2). Hanno una catena laterale (gruppo R) che determina le loro proprietà e funzioni.

Esistono 20 amminoacidi diversi, di cui 9 sono essenziali, ovvero non possono essere sintetizzati dall'organismo e devono essere assunti con la dieta.

Gli amminoacidi hanno un atomo di carbonio chirale, ad eccezione della glicina, che ha solo un atomo di idrogeno legato al carbonio centrale. Sono quindi presenti in due enantiomeri (immagine speculare): D-amminoacidi e L-amminoacidi. Gli organismi viventi usano principalmente L-amminoacidi.

Gli amminoacidi hanno un gruppo carbossile acido e un gruppo amminico basico. Pertanto, possono agire come acidi e come basi, a seconda del pH dell'ambiente.

Il gruppo R o catena laterale di un amminoacido determina il suo comportamento e il suo ruolo biologico. In base al gruppo R, gli amminoacidi possono essere classificati in diversi gruppi.

Zuccheri semplici come il glucosio, sono la base per costruire molecole più complesse di carboidrati.

Due monosaccaridi legati da un legame covalente, come il saccarosio (zucchero da tavola).

Catene di 3-20 monosaccaridi, spesso legati a proteine o lipidi per funzioni di riconoscimento.

Lunghe catene (centinaia o migliaia) di monosaccaridi, come l'amido, il glicogeno e la cellulosa.

Il glucosio può esistere come catena lineare o forma ciclica, a seconda dell'ambiente. Nelle cellule viventi è prevalente la forma ad anello.

La forma ciclica del glucosio può esistere come glucosio α o β, con differenze nella disposizione del gruppo -OH sul carbonio 1.

Il legame che unisce i monosaccaridi nei polisaccaridi. Può essere α o β a seconda della disposizione del gruppo -OH.

Magazzini di glucosio nelle piante, forma insolubile e ramificata di glucosio.

Il processo di ripiegamento di una proteina nella sua struttura terziaria, guidato dalla sequenza di amminoacidi.

Le condizioni ambientali come temperatura, pH, concentrazione di molecole polari e sostanze non polari possono influenzare la struttura secondaria e terziaria delle proteine, alterando i legami deboli che le stabilizzano.

I chaperon sono proteine che aiutano le altre proteine a ripiegarsi correttamente, prevenendo l'aggregazione e la formazione di strutture errate.

Le proteine possono cambiare forma fisiologicamente attraverso l'interazione con altre molecole, come i ligandi, che possono modificare la loro conformazione.

La modifica covalente di un amminoacido, ad esempio l'aggiunta di un gruppo fosfato, può alterare la sua posizione e quindi la forma della proteina.

I carboidrati, o glucidi, sono costituiti da alcoli polivalenti con un gruppo carbonilico, che può essere aldeidico (aldosi) o chetonico (chetosi).

La formula generale dei carboidrati è (C₁H₂O₁).

I carboidrati sono classificati in base al numero di atomi di carbonio: triosi, tetrosi, pentosi, esosi ed eptosi. Il numero di stereoisomeri aumenta con l'aumentare del numero di carboni.

Un polimero di amminozuccheri (N-acetilglucosammina) con legami β (1→4) glicosidici. Le catene laterali sono unite da legami a idrogeno.

Un polimero di glucosio con legami β (1→4) glicosidici. I filamenti si dispongono in fasci paralleli formando le microfibrille che si intrecciano in fibrille e fibre.

Acido grasso con uno o più doppi legami nella catena carboniosa.

Acido grasso senza doppi legami nella catena carboniosa.

Il glicerolo legato a tre acidi grassi. Costituisce un deposito di energia.

Molecole eterogenee che contengono solo atomi di carbonio e di idrogeno. Sono idrofobici a causa degli elevati legami C-H.

Un polimero di glucosio con legami α (1→4) glicosidici e ramificazioni ogni 8-14 unità.

I lipidi sono molecole organiche insolubili in acqua, ma solubili in solventi organici come etere ed etanolo. Sono composti principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno, e possono contenere anche fosforo, azoto e zolfo. I lipidi svolgono diverse funzioni importanti nel corpo, come il deposito di energia, l'isolamento termico, la formazione di membrane cellulari e la produzione di ormoni.

I lipidi sono classificati in base alla loro struttura chimica. I trigliceridi sono il tipo più abbondante e sono composti da glicerolo e tre acidi grassi. Gli acidi grassi possono essere saturi (senza doppi legami) o insaturi (con doppi legami). I fosfolipidi sono costituiti da glicerolo, due acidi grassi e un gruppo fosfato. I fosfolipidi sono i componenti principali delle membrane cellulari. Gli steroidi sono lipidi ciclici, con una struttura a quattro anelli. Il colesterolo è lo steroide più importante nell'organismo umano.

Le membrane cellulari sono composte da un doppio strato di fosfolipidi. Le teste polari dei fosfolipidi sono rivolte verso l'esterno, a contatto con l'ambiente acquoso, mentre le code non polari sono rivolte verso l'interno, formando un ambiente idrofobico. Questo doppio strato fosfolipidico è responsabile della permeabilità selettiva della membrana cellulare, consentendo il passaggio di alcune molecole ma bloccandone altre.

Il colesterolo è uno steroide che svolge un ruolo importante nelle membrane cellulari. È responsabile della fluidità e della stabilità della membrana. È anche un precursore di altri steroidi importanti, come gli ormoni sessuali.

Le lipoproteine sono complessi proteici che trasportano lipidi nel sangue. Le lipoproteine a bassa densità (LDL) sono associate a un aumento del rischio di malattie cardiovascolari, mentre le lipoproteine ad alta densità (HDL) sono associate a una riduzione del rischio.

I nucleotidi sono i monomeri degli acidi nucleici, come il DNA e l'RNA. Un nucleotide è composto da uno zucchero pentoso, una base azotata e un gruppo fosfato. Le basi azotate possono essere adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracile (U).

La base azotata è una molecola organica ciclica contenente azoto. Le basi azotate sono importanti per il codice genetico e per la replicazione del DNA e dell'RNA.

Lo zucchero pentoso è un monosaccaride che contiene cinque atomi di carbonio. Negli acidi nucleici, gli zuccheri pentosi sono il ribosio (nell'RNA) e il desossiribosio (nel DNA).