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Proteine

• Le proteine sono costituite da amminoacidi.
• Gli amminoacidi hanno un gruppo carbossilico, un gruppo amminico e una catena laterale (R) unica.
• Le proteine si dividono in base alla loro catena laterale R, idrofobica o idrofilica.
• La sequenza degli amminoacidi determina la struttura primaria di una proteina.
• Le proteine possono assumere diverse strutture secondarie, come alfa-elica e foglietto beta.
• Le proteine possono interagire per formare strutture quaternarie più complesse.
• La struttura tridimensionale delle proteine è cruciale per la loro funzione.
• Alcune proteine, come la mioglobina, svolgono funzioni di riserva di ossigeno; altre, come le proteine fibrose e globulari, hanno forme diverse.
• Le proteine mal ripiegate possono aggregarsi e causare malattie.
• Le proteine chaperon svolgono un ruolo nel corretto ripiegamento delle proteine.

Strutture secondarie delle proteine

• Alfa-elica: catena polipeptidica ripiegata a spirale.
• Foglietto beta: catena polipeptidica ripiegata a forma di foglio.
• Le strutture secondarie delle proteine sono stabilizzate da legami a idrogeno tra gli atomi della catena principale.

Amminoacidi

• Sono le unità base delle proteine.
• Sono composti da un carbonio centrale legato a un gruppo amminico (NH2), un gruppo carbossilico (COOH), un atomo di idrogeno e una catena laterale (R).
• I 20 amminoacidi standard sono usati per costruire le proteine.
• Le catene laterali (R) degli amminoacidi conferiscono proprietà chimiche uniche alle proteine.

Chaperon molecolari

• Le proteine chaperon aiutano altre proteine a ripiegarsi correttamente.
• Questi chaperon possono impedire l'aggregazione delle proteine mal ripiegate.
• GroEL e GroES sono esempi di chaperon molecolari.
• I chaperon aiutano nel processo di folding proteico.

Amminoacidi a catena laterale idrofobici

• Alanina, glicina, isoleucina, metionina e valina
• Fenilalanina, tirosina, triptofano

Amminoacidi a catena laterale idrofilica e acida

• Acido aspartico
• Acido glutammico

Lipidi

• I lipidi sono una classe di molecole organiche idrofobe.
• Si dividono in diverse categorie come: acidi grassi, trigliceridi, fosfolipidi e colesterolo.
• Gli acidi grassi sono costituiti da una lunga catena idrocarburica con un gruppo carbossilico ad una estremità.
  • Possono essere saturi, monoinsaturi o polinsaturi.
• I trigliceridi sono costituiti da una molecola di glicerolo legata a tre catene di acidi grassi.
• I fosfolipidi sono costituiti da una molecola di glicerolo legata a due catene di acidi grassi e un gruppo fosfato.
• Il colesterolo è un lipide steroideo che svolge un ruolo essenziale nel mantenimento della fluidità delle membrane cellulari.

Carboidrati

• I carboidrati sono composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno.
• Possono essere semplici (monosaccaridi) o complessi (disaccaridi, polisaccaridi).
• I monosaccaridi sono le unità di base dei carboidrati.
• Glucosio, fruttosio e galattosio sono esempi di monosaccaridi.
• I disaccaridi sono formati dall'unione di due monosaccaridi.
  • Saccarosio, lattosio e maltosio sono esempi.
• I polisaccaridi sono costituiti dall'unione di molti monosaccaridi
  • Amido, glicogeno, e cellulosa sono esempi.
• I carboidrati sono una grande fonte di energia per le cellule.

Reazioni metaboliche

• Il metabolismo è l'insieme di tutte le reazioni chimiche che avvengono all'interno di una cellula.
• Comprende processi catabolici e anabolici.
  • Il catabolismo degrada molecole complesse in molecole più semplici liberando energia.
  • L'anabolismo costruisce molecole complesse da molecole più semplici usando energia.
• L'ATP è la principale molecola di trasporto di energia all'interno di una cellula.
• L'ATP rilascia energia quando degradata in ADP e fosfato inorganico.

Concetto di membrana

• Le membrane biologiche sono costituite da un doppio strato fosfolipidico.
• Questo strato ha una testa polare (idrofila) che interagisce con l'acqua e code non polari (idrofobe).
• Le proteine di membrana sono immerse nello strato lipidico, interagendo con i fosfolipidi.
• Le membrane cellulari sono fluide e permettono la regolare distribuzione ed interazione di sostanze.
• Molte molecole passano attraverso le membrane in base alla loro solubilità e dimensione.

Glicolisi

• La glicolisi è una via metabolica che degrada il glucosio in piruvato, producendo ATP e NADH.
• Si divide in due fasi principali:
• Fase di investimento di energia
• Fase di recupero energetico
• La fase di investimento richiede due molecole di ATP, mentre la fase di recupero ne produce quattro.
• In condizioni di anaerobiosi, la glicolisi può produrre NADH per continuare il ciclo metabolico.

Metabolismo energetico

• La respirazione cellulare è un gruppo di reazioni ossidative che genera la maggior parte dell'energia cellulare.
  • Inizia con la glicolisi, continua con la decarbossilazione ossidativa del piruvato e il ciclo dell'acido citrico.
  • Terminando con la fosforilazione ossidativa nella membrana mitocondriale, dove si produce la maggior parte dell'ATP.

Canali del potassio

• Sono proteine integrali di membrana responsabili del trasporto di ioni potassio attraverso la membrana.
• Hanno un filtro di selettività che seleziona gli ioni potassio.
• L'attivazione del filtro è un meccanismo cruciale nella selezione di ioni.
• Questi canali sono importanti per il corretto funzionamento delle cellule nervose.

Pompa ione calcio

• Le pompe di ione calcio sono proteine di membrana che utilizzano l'energia dell'ATP per trasportare ioni calcio contro il loro gradiente di concentrazione.
• Sono presenti in vari tipi di cellule e svolgono un ruolo importante nelle funzioni cellulari.

Microtubuli

• I microtubuli sono fibre proteiche che formano parte del citoscheletro.
  • Hanno una struttura cava e una polarità definita.
  • Sono essenziali per il movimento di organelli e vescicole, oltre che per la divisione cellulare e la formazione del fuso mitotico.
  • Sono composti da dimeri di tubulina che si assemblano e disassemblano dinamicamente.

Filamenti intermedi

• I filamenti intermedi sono fibre proteiche che forniscono supporto meccanico alla cellula.
• Queste strutture sono importanti per mantenere la forma e la resistenza strutturale della cellula.
• Diversi tipi di filamenti intermedi hanno diverse localizzazioni e funzioni.
  • Cheratine, vimentine, neurofilamenti e lamine nucleari.

Microfilamenti

• I microfilamenti, o filamenti di actina, sono fibre proteiche che costituiscono parte del citoscheletro.
• Sono più sottili dei microtubuli e hanno una polarità definita.
• Sono coinvolti in molti processi cellulari, come il movimento cellulare, la contrazione muscolare e il trasporto intracellulare.
• Si assemblano e disassemblano dinamicamente, consentendo alla cellula di regolare la sua struttura secondo necessità.

Miosina

• Le miosine sono proteine motorie che interagiscono con i microfilamenti di actina.
• Sono importanti per il movimento cellulare e la contrazione muscolare.
• Le diverse classi di miosine hanno funzioni specifiche nelle cellule.

Ciglia e flagelli

• Sono strutture cellulari specializzate per il movimento.
• I microtubuli sono fondamentali per queste strutture.
• Le ciglia e i flagelli hanno una struttura simile ai microtubuli.

Membrana cellulare

• Le membrane cellulari sono la barriera esterna che separa l'interno della cellula dall'ambiente esterno.
• Sono fluide e altamente dinamiche.
  • Sono costituita da un doppio strato fosfolipidico che contiene proteine integrali e periferiche.
  • Hanno diverse funzioni, tra cui il mantenimento della forma cellulare, il trasporto di molecole, la segnalazione e l'adesione alle altre cellule.

Enzimi

• Gli enzimi sono proteine che catalizzano le reazioni chimiche nelle cellule.
  • Aumentano la velocità delle reazioni senza essere consumati.
• L'attività enzimatica è regolata da fattori diversi.
• Svolgono un ruolo cruciale in molti processi cellulari, compresi il metabolismo, la digestione, la biosintesi e la detossificazione.
• Alcuni enzimi sono costituiti da un'unità proteica (apoenzima) e da un gruppo non proteico (cofattore).
• Il cofattore può essere un ione metallico o una molecola organica complessa (coenzima).

Inibizione enzimatica

• Inibitori enzimatici sono molecole che interferiscono con l'attività catalitica degli enzimi.
• Si legano al sito attivo o a un sito allosterico dell'enzima, impedendo al substrato di legarsi e di reagire.
• Gli inibitori enzimatici hanno applicazioni in campo clinico per il trattamento di varie malattie.

Trasporto di membrana

• Le membrane biologiche permettono il trasporto di molecole.
• Ci sono diversi meccanismi di trasporto:
  • Diffusione semplice.
  • Diffusione facilitata.
  • Trasporto attivo.