BIOCHIMICA
Scienza che descrivere strutture e meccanismi e processi
chimici che fanno parte degli organismi viventi
LOGICA MOLECOLARE DELLA VITA
Organismi viventi
•Strutturalmente complicati e organizzati
•Estraggono energia dall’ambiente e sono in grado di utilizzarla e
trasformarla
•Capacità di autoreplicarsi
•Ogni loro componente ha una specifica funzione
Tutti gli organismi viventi hanno:
•Gli stessi tipi di subunità monomeriche
•Un caratteristico gruppo di acidi nucleici e proteine che ne
preservano l’identità
•Gli organismi viventi creano e conservano la loro struttura
complessa a spese dell’energia libera derivata dall’ambiente
Le reazioni chimiche esoergoniche sono accoppiate a processi
endoergonici che servono per incanalare energia per produrre
lavoro
In ogni variazione chimica o fisica
Quantità totale dell’energia dell’universo resta costante
Le cellule sono motori chimici che operano a temperatura
costante e si autoregolano in base al principio di massima
economia grazie ad attività catalitiche promosse da enzimi che
essa stessa produce
Le richieste energetiche degli organismi sono soddisfatte dall’energia solare
+
hn
Gli organismi viventi dipendono gli uni dagli attraverso scambi di energia e
Gli organismi
viventi dipendono
gli uni
attraverso
scambi
di energia
e
Gli organismi
dipendono
glidagli
uni dagli
attraverso
scambi
di energia
e
materia
mediati viventi
dall’ambiente
materia
mediati
dall’ambiente
materia mediati dall’ambiente
Fotosintesi in piante, alghe e batteri
Respirazione cellulare in animali, piante alghe
e batteri
CELLULA
•Sistema isotermico che estrae energia e materiali
grezzi dal suo ambiente
•Realizza reazioni chimiche con enzimi da lei
sintetizzati secondo principi di massima economia
•Si mantiene in uno stato stazionario dinamico lontano
dall’equilibrio
•Conserva una informazione genetica codificata da
DNA e RNA , specifica per le sequenze di a.a. nelle
proteine
•La struttura tridimenzionale delle biomolecole è
stabilizzata da molte interazioni deboli
COMPOSIZIONE MATERIA VIVENTE
peso fresco 80-95%
H2O
peso secco 90% :
Proteine
Acidi nucleici
Polisaccaridi
Lipidi
90% elementi predominanti: C, H, O,N
In minore quantità altri 26 elementi chimici sono essenziali
agli organismi viventi
Le cellule possono portare avanti migliaia di
reazioni catalizzate da enzimi
Le reazioni che avvengono nelle cellule
sono divisibili in cinque categorie.
I meccanismi delle reazioni biochimiche
sono analoghi a quelli delle reazioni
organiche
I gruppi funzionali determinano le proprietà chimiche delle molecole di interesse biologico
Reazione di riarrangiamento
(isomerizzazione)
Reazione di trasferimento di gruppo
Reazione di condensazione
Rottura di legami
Formazione di legami
Ogni composto semplice è precursore di molti tipi di biomolecole
Ogni composto semplice è precursore di molti tipi di biomolecole
Proteine
Ormoni peptidici
Amminoacidi
Neurotrasmettitori
Alcalodi tossici
Adenina
Acidi nucleici
ATP
Coenzimi
Neurotrasmettitori
Acido palmitico
Glucosio
Lipidi di membrana
Grassi
Cere
Cellulosa
Amido
Fruttosio
Mannosio
Saccarosio
Lattosio
La gerarchia strutturale nell’organizzazione molecolare della cellula