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Introduzione
alla Biochimica
• Rappresenta più del
70% del peso degli
organismi viventi
• Notevoli Forze di
attrazione
• Bassa tendenza a
ionizzarsi
I protoni liberi in soluzione
non esistono
Ione
IdronioIone
Ossidrile
è una molecola polare
tetraedro regolare
Legame H-O-H
104.45°
O è ibridato sp3
Z=8
Legame idrogenoInterazione elettrostatica tra
l’atomo di O di una molecola di
H2O e l’atomo di H di una
molecola di H2O adiacente.
Ogni molecola forma legami
idrogeno con altre 4 molecole
vicine
Legame idrogeno nell’acqua libera
Legame idrogeno nel ghiaccio:Struttura regolare a reticolo
Accettore di
idrogeno
(atomo
elettronegativo)
Donatore di idrogeno
(atomo elettronegativo)
Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici
I legami Idrogeno si formano tra un atomo elettronegativo ( O o N) e
un atomo di H legato covalentemente ad un altro atomo
elettronegativo
Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici
FORTE
Legami idrogeno di importanza biologica
I legami Idrogeno si formano tra un atomo elettronegativo ( O o N) e
un atomo di H legato covalentemente ad un altro atomo
elettronegativo
Comuni legami idrogeno nei sistemi biologici:
Le BASI AZOTATE NEL DNA
CITOSINA Ξ GUANINA TIMINA = ADENINA
I soluti polari sono dissolti
facilmente dall’acqua
• LEGAME IONICO
• INTERAZIONE ELETTROSTATICA
• PONTE SALINO
I legami Idrogeno
soluto- soluto vengono
sostituiti da I legami Idrogeno
acqua-soluto
I soluti polari sono dissolti
facilmente dall’acqua
Interazioni
IONE- DIPOLO
Interazioni
DIPOLO- DIPOLO
I soluti polari sono dissolti
facilmente dall’acqua
Salto Protonico
Il trasferimento di
protoni tra molecole
d’acqua unite da legami
Idrogeno consente un
rapido movimento di un
protone anche per
lunghe distanze
FORZE DI VAN DER WAALS
Le variazioni casuali della posizione degli elettroni
attorno ad un nucleo possono generare un dipolo
elettrico transitorio che a sua volta induce un altro dipolo
elettrico transitorio ma opposto, nell’atomo vicino
1) molecole non polari: in
istanti definiti, il
movimento degli
elettroni provoca la
formazione di dipoli
istantanei che cambiano
continuamente e
polarizzano le molecole
vicine.
2) molecole polari:
l’estremità positiva di
una molecola attrae
l’estremità negativa di
un’altra
dipolo elettrico transitorio
Alla forza di Van der
Waals si attribuisce
l'abilità del geco di
camminare su superfici
lisce senza l'uso di
secrezioni adesive
(le estremità delle sue
zampe sono ricoperte da
milioni di peli che
moltiplicano le deboli
forze elettromagnetiche
di interazione con la
superficie)
http://it.wikipedia.org/wiki/Geco
Nell’ acqua ogni molecola è
legata ad altre 4 da forti legami H.
Per inserire in acqua un
composto (incapace di formare
legami con le molecole di acqua),
dobbiamo rompere questi legami
e quindi consumare energia.
Se il composto con l'acqua formasse legami (ionici, ione-dipolo, H,
dipolari etc) l'energia che ricaveremmo dalla formazione di questi
nuovi legami compenserebbe quella spesa per rompere i legami tra
le molecole dell'acqua, quindi il processo sarebbe energeticamente
favorito e il composto si scioglierebbe in acqua.
LEGAME IDROFOBICO:
forza che tiene unite molecole che non riescono a
formare legami con molecole d’acqua senza che tra di
esse si istauri un tipico legame chimico.
Immaginiamo ora di mettere in acqua 2 molecole di benzene Ognuna di
queste 2 molecole, insinuandosi tra le molecole di acqua, rompe legami
acqua-acqua. Immaginiamo che ognuna ne rompa 6. Abbiamo avuto la
rottura di 12 legami senza che se ne formino altri, quindi il processo è
energeticamente sfavorevole. Ma se le 2 molecole,invece di esser separate
si mettono adiacenti, l'una attaccata all'altra, senza molecole di acqua tra di
esse il n° dei legami acqua-acqua rotti è 6 e non 12.
Per evitare di rompere molti
legami acqua-acqua, le 2
molecole rimangono attaccate
tra loro come se fossero legate,
come se vi fosse un legame
chimico, che non c'è
Le molecole rimangono attaccate non perché formano un legame chimico,
ma perché non riescono a formare legami con le molecole del solvente, che
le respingono.
LEGAME IDROFOBICO: forza che tiene unite molecole
che non riescono a formare legami con molecole d’acqua.
I composti non polari non si
solubilizzano in acqua
Interazione idrofobica
Quando mettiamo in acqua
goccioline di olio (fatto da
composti chimici che non
riescono a formare legami con le
molecole di acqua), queste
goccioline non si sciolgono in
acqua e non restano separate tra
loro, ma si riuniscono per
formare gocce più grandi, che,
avendo una densità minore di
quelle dell'acqua, salgono alla
superficie e formano uno strato
formato da solo olio.
Legame idrofobico: enorme importanza in biologia
- stabilizza la struttura delle proteine e degli acidi nucleici
- mantiene la struttura delle membrane biologiche
REGIONI
NON POLARI
IDROFOBICHE
Evitano il contatto con
l’acqua
Molecole ANFIPATICHEContengono contemporaneamente:
REGIONI POLARI o
CARICHE
IDROFILICHE
Interagiscono
favorevolmente con
l’acqua
Molecole ANFIPATICHE:
Dispersione dei Lipidi in
acqua
Interazioni
IDROFOBICHE
Interazioni
IDROFOBICHE
Tengono unite le
regioni non polari
delle molecole
Molecole ANFIPATICHE:
Esempi di biomolecole polari, non polari e anfipatiche
•Legame idrogeno
•Interazione ionica
•Interazione ione-dipolo
•Interazione dipolo-dipolo
• interazioni idrofobiche
•Interazioni di van der Waals (tra dipoli transitori)
+ - +
+ -+ -
+ -+ -
Interazioni
deboli tra le
biomolecole in
soluzioni
acquose
BiomolecoleMacromolecole, cioè polimeri con peso
molecolare elevato che si formano a partire da
precursori relativamente semplici
POLISACCARIDI:
polimeri di zuccheri semplici con
funzione di struttura, di riserva o di
riconoscimento cellulare.
Il GLICOMA di una cellula è
costituito da tutto l’insieme di
glucidi di una cellula.
ACIDI NUCLEICI:
DNA e RNA sono polimeri dei
nucleotidi. il GENOMA è l’intera
sequenza di DNA di una cellula
mentre la genomica è la scienza
che si occupa della
caratterizzazione dei genomi
Biomolecole
PROTEINE:
macromolecole formate da
amminoacidi, l’insieme di tutte le
proteine di un organismo è detto
PROTEOMA e la proteomica è la
caratterizzazione della serie
completa di proteine presenti in
una determinata condizione.
LIPIDI:
derivati da idrocarburi insolubili
con funzione di componenti
strutturali delle membrane
biologiche, riserve di energia,
pigmenti, segnali intracellulari
Il LIPIDOMA è l’insieme delle molecole che contengono lipidi
all’interno della cellula
lipidi