Glicidi ed enzimi: funzioni e meccanismi d'azione in biochimica

Glicidi: Molecole Biologiche e Funzioni

GLICIDI: molecole biologiche più abbondanti sulla Terra

• FUNZIONI:

○ riserva energetica

○ funzione strutturale

○ meccanismi di segnalazione

• CLASSIFICAZIONE (in base alla struttura):

○ monosaccaridi (o zuccheri) -> molecole semplici

○ oligosaccaridi -> brevi catene di monosaccaridi (2 o poche unità)

○ polisaccaridi -> polimeri (lunghe catene)

GLICOCONIUGATI: glicidi + macromolecole di altro tipo (lipidi e proteine)

Monosaccaridi: Struttura e Isomeri

MONOSACCARIDI: Aldeidi o chetoni con funzioni ossidriliche, (CH2O)n [formula generale] dove n ≥ 3 I più importanti per l'uomo sono quelli D- La gliceraldeide è il monosaccaride di riferimento

CHO H-C-OH CH2OH D- Gliceraldeide

CHO HO-C-H CH2 OH L- Gliceraldeide Isomeri ottici della gliceraldeide

EPIMERI: un tipo di stereoisomero in cui due composti differiscono solo nella configurazione di uno specifico centro chirale [C], mentre il resto della struttura è lo stesso. Termine spesso usato nel contesto degli zuccheri, come glucosio e galattosio, che sono epimeri l'uno dell'altro al 4C.

I monosaccaridi possono essere: > triosi (3 atomi di C) > pentosi (5 atomi di C) > esosi (6 atomi di C) in soluzione assumono forme cicliche Si formano semiacetali e semichetali:

CH2OH O H OH H HO OH H-C-OH H OH &- D-Glucosio

HO-C-H H-C-OH CH2OH H-C-OH H Q OH H OH H HO H CH2OH H OH L'atomo C1 diviene asimmetrico e si generano quindi due nuovi isomeri, a e b, detti ANOMERI

H Q H

Derivati dei Monosaccaridi e Oligosaccaridi

DERIVATI dei monosaccaridi (importanza biologica):

• Acidi uronici -> detossificazione epatica; costituenti glicoproteine -COOH in C6
• Acidi aldonici -> importanza metabolica; - COOH in C1
• Amminozuccheri -> costituenti glicoproteine e mucopolisaccaridi
• Deossizuccheri -> costituenti DNA e glicoproteine
• Fosfozuccheri -> forme metaboliche monosaccaridi

OLIGOSACCARIDI: i + noti costituiti da 2 o 3 molecole di monosaccaride con legame GLICOSIDICO

>> lattosio = zucchero del latte; ß-D-galattosio + @-D-glucosio > saccarosio = zucchero comune, ottenuto da canna da zucchero e barbabietola; a-D-glucosio + ß-D-fruttosio > maltosio = prodotto per digestione dell'amido, polisaccaride, presente nei germogli di cereali e malto; a-D-glucosio + ß-D-glucosio

Polisaccaridi: Classificazione e Ruolo

POLISACCARIDI: costituiti da molte unità di monosaccaride, decine di migliaia due classi: 1) omopolisaccaridi: costituiti da un solo tipo di unità 2) eteropolisaccaridi: costituiti da due o + tipi di unità

FUNZIONI:

• riserva energetica -> amido, glicogeno
• ruolo strutturale -> cellulosa, chitina
• azione lubrificante -> mucopolisaccaridi dei proteoglicani
• adesione cellulare -> mucopolisaccaridi dei proteoglicani
• crescita cellulare -> mucopolisaccaridi dei proteoglicani

AMIDO E GLICOGENO: polimeri a-D-glucosio, con legame alfa-1,4-glicosidico

CELLULOSA: polimero di ß-D-glucosio, è un polisaccaride di origine vegetale con legami beta-1,4-glicosidico

CH,OH H OH -0 H O H H B 1 4 OH H OH H H H H 0 - ..... H OH CH,OH Legame B-1,4-glicosidico

CH2OH O H H H 1 O OH H Legame @-1,6-glicosidico O 6 CH2 CH2OH H OH O H H H H ×1 4 OH H OH H -0 H OH H OH O H H 2 O

Eteropolisaccaridi e Glicoconiugati

ETEROPOLISACCARIDI: copolimeri derivati dai monosaccaridi, comprendono glicosamminoglicani detti mucopolisaccaridi acidi perché contengono acidi di monosaccaridi insieme a porzioni proteiche costituiscono matrice extracellulare EX: acido ialuronico, sostanza fondamentale tessuti connettivi e liquido sinoviale delle articolazioni

GLICOCONIUGATI: glicidi associati a molecole di altre classi > + proteine -> glicoproteine (collageno, immunoglobuline ... ) > + lipidi -> Proteoglicani (Es: aggrecano presente nelle cartilagini) -> Glicolipidi (Es: glicosfingolipidi presenti nel cervello)

Lipidi: Solubilità e Funzioni

LIPIDI: sostanza solubili in composti organici, no in H2O

FUNZIONI:

• riserva energetica
• isolante termico
• isolante elettrico
• funzione strutturale
• trasmissione segnali chimici

CLASSIFICAZIONE: non si basa sulla complessità delle molecole o il numero di unità, MA solo sul fatto del contenere acidi grassi

Lipidi Complessi: Acilgliceroli, Fosfogliceridi, Sfingolipidi

LIPIDI COMPLESSI -> contengono acidi grassi

a. ACILGLICEROLI (glicerolo* + acidi grassi) b. FOSFOGLICERIDI (glicerolo + acidi grassi + gruppo fosfato + alcol polare) c. SFINGOLIPIDI (sfingosina + acidi grassi + alcol polare) *glicerolo: polialcol che ha 3C con ognuno un gruppo OH; si può esterificare

Lipidi Semplici: Terpeni, Steroidi, Prostaglandine

LIPIDI SEMPLICI -> NON contengono acidi grassi

a. TERPENI b. STEROIDI c. PROSTAGLANDINE

Acidi Grassi: Struttura e Tipi

ACIDI GRASSI: Sono acidi carbossilici a catena lunga Formula CH3 - (CH2)n - COOH Possono essere saturi = solo legami semplici > insaturi = con legami singoli + almeno un doppio legame (struttura può piegarsi) Mixture of saturated and unsaturated fatty acids Saturated fatty acids

Alcuni acidi grassi, come gli omega-3 e gli omega-6, sono essenziali, il che significa che il corpo non può produrli da solo e devono essere assunti attraverso la dieta. Gli acidi grassi possono variare nel numero di atomi di carbonio nella loro struttura, che di solito va da 4 a oltre 30 carboni.

Simboloª Nome comune Nome sistematico Struttura Acidi grassi saturi 12:0 Acido laurico Acido dodecanoico CH3(CH2)10COOH 44,2 14:0 Acido miristico Acido tetradecanoico CH3(CH2)12COOH 53,9 16:0 Acido palmitico Acido esadecanoico CH3(CH2)14COOH 63.1 18:0 Acido stearico Acido ottadecanoico CH3(CH2)16COOH 69,6 20:0 Acido arachidico Acido eicosanoico CH3(CH2)18COOH 77 22:0 Acido behenico Acido docosanoico CH3(CH2)20COOH 81,5 24:0 Acido lignocerico Acido tetracosanoico CH3(CH2)22COOH 88 Acidi grassi insaturi (tutti i doppi legami sono in cis) 16:17-7 Acido palmitoleico Acido 9-esadecanoico CH3(CH2);CH=CH(CH2)-COOH -0,5 18:12-9 Acido oleico Acido 9-ottadecanoico CH3(CH2),CH=CH(CH2),COOH 12 18:2₥-6 Acido linoleico Acido 9,12-ottadecadienoico CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2),COOH -5 18:32-3 Acido a-linolenico Acido 9,12,15-ottadecatrienoico CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH -11 18:3₪-6 Acido y-linolenico Acido 6,9,12-ottadecatrienoico CH3(CH2)4(CH=CHCH2);(CH2),COOH -11 20:42-6 Acido arachidonico Acido 5,8,11,14-eicosatetranoico CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH -49,5 20:52-3 EPA Acido 5,8,11,14,17-eicosapentanoico CH3CH2(CH=CHCH2);(CH2)2COOH -54 22:67-3 DHA Acido 4,7,10,13,16,19-docosaesanoico CH3CH2(CH=CHCH2)6CH2COOH 44 24:12-9 Acido nervonico Acido 15-tetracosenoico CH3(CH2),CH=CH(CH2)13COOH 39 " Numero di atomi di carbonio:numero di doppi legami. Per gli acidi grassi insaturi, la quantità «n-x» indica la posizione dell'ultimo doppio legame dell'acido grasso, dove n è il suo numero di atomi di C, mentre x è la posizione dell'ultimo atomo di C unito da doppio legame contando a partire dall'estremità metil-terminale (co). Fonte: LipidBank (http://www.lipidbank.jp). Acidi grassi essenziali: non sintetizzabili dal ns. organismo

Lipidi Complessi: Dettagli Strutturali

Lipidi complessi: ACILGLICEROLO o GLICERIDI: cellule del tessuto adiposo, riserva degli acidi grassi, avviene esterificazione

O 11 CH2OC-R CH2OH HOOC-R CH OH + HOOC-R' Legami estere CHOC-R' 1 CH2OH HOOC-R" 3 H,O CH2OC-R" GLICEROLO 3 ACIDI GRASSI TRIACILGLICEROLO

Alcol polare X 1 0 1 fosfato 0= P-0" O glicerolo CH2-CH-CH2 O O 1 1 C C=0 NH N(CH3)3 COO- 5 6 HO OH CH, CH, NH3-CH 4 H H 1 CH CH CH H H O 0 0 OH H 0=P-O- o=P-O- O=P-0 o=P-O- -o- O O fosfatidiletanolamina fosfatidilcolina fosfatidilserina fosfatidilinositolo

CHỊOH 3CH2-O-C-CH(CH2), CHỈNH, CHOH 2'CHOH O NH, OH 1 CH 1'CH CH2 C 2 Acidi grassi O 0 0 O o=P-o- o=P-O o=P-0 o=P-O- O 0 -0- fosfatidilglicerolo 3'O-lisilfosfatidilglicerolo cardiolipina (difosfatidilglicerolo) Acido grasso Glicerolo Acido grasso Acido grasso

FOSFOACILGRICERIDI o FOSFOGLICERIDI: costituenti delle membrane biologiche, avviene esterificazione

PRINCIPALI FOSFOGLICERIDI:

H OH H HO. 3 2 -0- CH H pf

Sfingolipidi: Costituenti delle Membrane Biologiche

OSFINGOLIPIDI: costituenti membrane biologiche, abbondanti nel cervello e tessuto nervoso

Sfingosina Ac. grasso PO Colina

Sfingosina Ac. grasso Mono- o oligo- saccaride

Classificazione: SFINGOMIELINE -> Nel cervello e nel tessuto nervoso, costituiscono La guaina mielinica dei nervi CEREBROSIDI e GLOBOSIDI -> Presenti in tutti i tessuti, soprattutto nel cervello e nel tessuto nervoso. GANGLIOSIDI (contengono acido sialico) -> Strutturalmente eterogenee, svolgono funzione recettoriale e agiscono come antigeni di Superficie (ad es. gruppi sanguigni AB0enei.).

Lipidi Semplici: Terpeni, Steroidi e Prostaglandine

Lipidi semplici: > TERPENI: diffusi mondo vegetale, molecole indofobe costrituite da numero variabile di unità isoproteiche Alcune molecole di natura terpenica sono:

○ caroteni (precursore vitamina A, ß-carotene) ○ vitamina E ○ vitamina K ○ squalene (precursore colesterolo) ○ ubichinone

➢ STEROIDI: molecole idrofobe, struttura ciclica e rigida che può essere ricondotta alla molecola organica nota come ciclopentanoperidrofenantrene Il comune è il COLESTEROLO, molecola anfipatica, struttura planare e rigida, 27 C + gruppo ossidrile. NO FUNZIONE ENERGETICA!

FUNZIONI: STRUTTURALE: 25% dei lipidi delle membrane cellulari, regola la fluidità dando rigidità aiutando a garantire la forma della membrana PRECURSORE DI: a - della vitamina D3

H.C. CH HO Vitamina Dy (Colecalciferole)

b - degli ormoni steroidei

=0 O Progesterone

c - degli acidi biliari

CH OH "CH. -NH-CH2-CH2-SO5 CH HO OH Taurocholic acid (a bile acid)

CH

➢ PROSTAGLANDINE: Fanno parte degli EICOSANOIDI .PGI (prostacicline): contengono 2 anelli, 1 ciclopentano e 1 eterociclico a 5 atomi ·PG (prostaglandine): contengono 1 anello di ciclopentano .TX (trombossani): contengono 1 anello eterociclico a 6 atomi . LT (leucotrieni): non hanno alcun anello ciclico · Le prostaglandine sono molecole di origine naturale normalmente prodotte all'organismo. · Derivati degli acidi grassi polinsaturi che vengono sintetizzati in molti tessuti dell'organismo e ricoprenti diverse funzioni all'interno dello stesso. . Nonostante siano implicate in numerosi processi fisiologici, con molta probabilità, il ruolo maggiormente conosciuto delle prostaglandine è quello che rivestono nei processi infiammatori.

FUNZIONI:

➢ trasmissione del segnale del dolore al cervello ➢ modulazione della temperatura corporea a livello dell'ipotalamo o I farmaci antinfiammatori e antiaggreganti come l'aspirina (acido acetilsalicilico) acetilando l'enzima ciclossigenasi (COX) inibiscono la formazione di prostaglandine e trombossani

Lipoproteine Plasmatiche: Classificazione e Funzioni

LIPOPROTEINE PLASMATICHE: composti da una parte lipidica e una parte proteica. Vengono classificati e distinti in "good - buoni" o "bad - cattivi" good: Chilomicroni, VLDL (very low density lipoprotein), IDL (intermediate density lipoprotein), LDL (low density lipoprotein) bad: HDL (high density lipoprotein)

Densità: molecole grandi meno dense, molecole piccole più densità (inversamente proporzionali) Chilomicroni: si formano nell'intestino dopo pasti, hanno la funzione di trasportare trigliceridi ai tessuti (adiposo e muscolare) VLDL: sintetizzate nel fegato, trasportano e cedono parte dei loro lipidi ai tessuti LDL: trasporto colesterolo dal fegato ai tessuti HDL: trasporto colesterolo dai tessuti (+ dai vasi arteriosi) al fegato

LIPOPROTEINE > pro-aterogeniche: favoriscono aterosclerosi, contengono colesterolo semplice; accumulano colesterolo dal fegato che viene inglobato dall'ELD perdendolo nei vasi sanguigni > antiaterogeniche: esterificare il colesterolo rendendolo + idrofobico (respingono H2O)