UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TERAMO CORSO DI LAUREA IN BIOTECNOLOGIE CORSO MONODISCIPLINARE: BIOCHIMICA (6CFU)

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TERAMO CORSO DI LAUREA IN BIOTECNOLOGIE CORSO MONODISCIPLINARE: BIOCHIMICA (6CFU) Roberto Giacominelli Stuffler

2 IL C.M. BIOCHIMICA È SUDDIVISO IN DUE UNITÀ DIDATTICHE: A) BIOCHIMICA GENERALE B) ELEMENTI DI BIOLOGIA MOLECOLARE 2

3 L UNITÀ DIDATTICA DI BIOCHIMICA GENERALE COMPRENDE: 1) LE PROPRIETÀ DELL ACQUA ED I LEGAMI DI NATURA ELETTROSTATICA 2) GLI AMMINOACIDI E LE PROTEINE 3) LE PROTEINE DEL CONNETTIVO 4) LA MIOGLOBINA E L EMOGLOBINA 5) L ENZIMOLOGIA 3

4 L UNITÀ DIDATTICA DI ELEMENTI DI BIOLOGIA MOLECOLARE COMPRENDE: 1) LA BIOLOGIA MOLECOLARE DEI PROCARIOTI 3) LA BIOLOGIA MOLECOLARE DEGLI EUCARIOTI 3) LE MUTAZIONI E L EVOLUZIONE 4

5 UNITÀ DIDATTICA DI BIOCHIMICA GENERALE 5

6 UNITÀ BIOTEC. DIDATTICA DI BIOCHIMICA GENERALE LE PROPRIETÀ DELL ACQUA ED I LEGAMI DI NATURA ELETTROSTATICA Roberto Giacominelli Stuffler

7 LE PROPRIETÀ DELL ACQUA Tutte le molecole biologiche assumono la loro forma e quindi la loro funzione in risposta alle proprietà fisiche e chimiche dell acqua, i reagenti ed i prodotti delle reazioni metaboliche dipendono dall acqua per il loro trasporto, i componenti ionici dell acqua (H e OH ) influenzano la reattivitá di molti gruppi funzionali presenti nelle molecole biologiche. 7

8 L ACQUA E UNA MOLECOLA POLARE L ossigeno, con un doppietto di elettroni non condiviso, ha una parziale carica negativa, i due atomi d idrogeno hanno una parziale carica positiva. 8

9 IL LEGAME IONEDIPOLO La molecola d acqua può quindi essere considerata come un piccolo dipolo; H δ O δ H δ Il legame ionedipolo é un legame di tipo elettrostatico, é infatti dovuto alle attrazioni tra cariche elettriche di segno opposto. 9

10 IL LEGAME IONEDIPOLO È un legame elettrostatico, dovuto alle interazioni tra cariche elettriche di segno opposto. Es. H 2 ONa, H 2 OCl. 10

11 GLI IONI IDRATI Il raggio dello ione idrato è più grande del raggio dello ione, più intensa è la carica dello ione, tante più molecole d acqua si legheranno, quindi tanto più grande sarà il raggio dello ione idrato. Esempi: Li lega 15 molecole di acqua Na lega 9 molecole di acqua K lega 4 molecole di acqua La densità della carica elettrica diminuisce. 11

12 IL LEGAME IONEDIPOLO INDOTTO La presenza di uno ione determina uno spostamento di elettroni nella molecola neutra, per cui una parte di questa diventerà negativa e l altra positiva, la molecola neutra viene convertita in un dipolo, con la possibile formazione di un legame ionedipolo indotto. 12

13 I LEGAMI DI VAN DER WAALS Sono legami deboli, di natura elettrostatica, che si formano tra due dipoli (210 kcal/mole) Legame dipolodipolo In una molecola elettricamente neutra, vi può essere una separazione permanente di cariche, con la formazione di un dipolo: es. l H 2 O, due dipoli possono formare un legame fra loro. Legame dipolodipolo indotto Un dipolo può creare in una molecola adiacente una separazione di cariche, con possibili interazioni fra i due dipoli. Legame dipolo indottodipolo indotto Una istantanea separazione di cariche in una molecola induce subito su una molecola adiacente una separazione di cariche, con possibili interazioni fra i due dipoli. 13

14 I LEGAMI DI VAN DER WAALS DIPOLODIPOLO DIPOLODIPOLO INDOTTO DIPOLO INDOTTODIPOLO INDOTTO 14

15 I LEGAMI DI VAN DER WAALS 15

16 16

17 IL LEGAME IDROGENO È un legame di tipo elettrostatico, che si forma tra un atomo di idrogeno (già legato covalentemente ad un altro atomo) ed un atomo dotato di alta elettronegatività (~3kcal/mol), es. HX dove X = F, O, N (elementi dotati di alta elettronegatività); gli elettroni di legame sono attirati fortemente verso l atomo X e l atomo di H assumerà una parziale carica positiva. 17

18 IL LEGAME IDROGENO L atomo di H, per diminuire la sua elevata energia, non potendo legare in modo covalente altri atomi, cerca di formare legami elettrostatici con altri atomi ricchi di elettroni, solo F, O, N hanno queste caratteristiche, il legame H è un legame debole. 18

19 IL LEGAME IDROGENO L atomo di H ed i due atomi ad esso legati sono su una stessa retta, probabilmente perché le nuvole elettroniche dei due atomi legati all idrogeno si respingono tra loro, l atomo di H può fare da ponte solo tra due atomi, poiché la carica dell idrogeno (che è la causa del legame) è già neutralizzata dagli elettroni del 2 atomo. 19

20 IL GHIACCIO 20

21 IL SOLVENTE ACQUA L acqua é un ottimo solvente per tutti i composti idrofilici (polari o carichi). 21

22 LE SOSTANZE NON POLARI, IDROFOBICHE Esse sono praticamente insolubili in acqua, l acqua tende a minimizzare i suoi contatti con le molecole idrofobiche: effetto idrofobico. 22

23 Si forma tra i metalli (bassa elettronegatività) ed i non metalli (alta elettronegatività), IL LEGAME IONICO l atomo che cede l elettrone diventa un catione, l atomo che acquista un elettrone diventa un anione: Na Cl Na Cl in questo caso si ha il trasferimento di un elettrone dal sodio al cloro e quindi la formazione di due ioni che hanno 8 elettroni periferici ciascuno. 23

24 IL LEGAME IONICO Le cariche di segno opposto si attraggono con una forza la cui intensità è data dalla legge di Coulomb (~7kcal/mol): F = k q 1 q 2 d 2 q 1 e q 2 sono le cariche elettriche che interagiscono, d 2 è la distanza tra le cariche, K è la costante di proporzionalità. 24

25 LA STRUTTURA DELLE SOSTANZE IONICHE Non esistono molecole distinte, es. il sale NaCl é costituito da un grandissimo numero di Na e da un ugual numero di Cl che formano una struttura solida, ordinata, nella quale ogni ione occupa una posizione ben precisa. 25

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