La chimica dei viventi: le biomolecole, Appunti di Biologia

Scarica La chimica dei viventi: le biomolecole e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! La chimica del viventi Gli elementi che compongono le materia vivente, detti bioelementi, sono solo una piccola parte di quelli presenti in natura: idrogeno (H), carbonio (C), ossigeno (O), azoto (N), fosforo (P) e zolfo (S). Tutti gli altri elementi sono presenti solo in piccole quantità. Il carbonio è il principale componente delle biomolecole. Queste si formano dal legame tra il carbonio, scheletro delle molecole organiche, e tutti gli altri elementi. Le biomolecole possono essere distinte in quattro classi: ● carboidrati ● lipidi ● proteine ● acidi nucleici Dal punto di vista strutturale, fatta eccezione per i lipidi, sono tutte delle macromolecole, dette polimeri, composte dell’unione tramite legami covalenti di più unità semplici, uguali o diverse tra loro, dette monomeri. Esempio: le proteine sono polimeri degli amminoacidi; il DNA è polimero dei nucleotidi. I monomeri si legano tra loro attraverso una reazione chimica chiamata condensazione, che avviene tramite l’eliminazione di una molecola d’acqua. Esempio: sintesi proteica. La reazione opposta, ovvero la trasformazione di un polimero in monomeri, è chiamata idrolisi, ed avviene per mezzo dell'aggiunta di una molecola d’acqua. Esempio: durante la digestione le molecole ingerite vengono spezzate tramite idrolisi. Carboidrati I carboidrati, detti anche zuccheri o glucidi, sono molecole organiche formate da tre distinte molecole: carbonio, idrogeno e ossigeno. Il rapporto tra questi tre elementi è di 1:2:1, il che significa che per ogni atomo di carbonio ne sono presenti due di idrogeno e uno di ossigeno. Questi vengono classificati sulla base del numero dei monomeri che li compongono: ● monosaccaridi: sono costituiti da singoli monomeri e non possono essere trasformati per idrolisi in carboidrati più semplici. Sono prodotti dagli organismi autotrofi attraverso la fotosintesi e assunti poi dagli animali attraverso le piante. Alcuni esempi sono: il glucosio e il fruttosio (esosi - 6 atomi di carbonio), che hanno funzione energetica e danno al corpo energia immediata; il ribosio e il desossiribosio (pentosi - 5 atomi di carbonio), che hanno funzione strutturale e che compongono i nucleotidi degli acidi nucleici. ● disaccaridi: sono costituiti da due monosaccaridi uniti tra loro tramite il legame glicosidico. Alcuni esempi sono: il saccarosio, ovvero lo zucchero comune, composto da una molecola di fruttosio e una di glucosio; il lattosio, ovvero lo zucchero presente nel latte, formato da una molecola di galattosio e una di glucosio.1 ● polisaccaridi: sono molecole molto complesse, composte di migliaia di monosaccaridi, insolubili in acqua (a differenza dei precedenti). Si dividono a loro 1 Coloro che sono intolleranti al lattosio non possiedono un enzima in grado di spezzare il legame fra queste due molecole. volta in omopolisaccaridi e eteropolisaccaridi a seconda che siano composti dall’unione di monosaccaridi uguali o meno. Alcuni esempi di omopolisaccaridi sono: l’amido (polisaccaride di riserva dei vegetali), la cellulosa (polisaccaride strutturale dei vegetali) ed il glicogeno (polisaccaride di riserva degli animali). I carboidrati svolgono quattro compiti principali: ● sono la fonte principale di energia delle cellule; ● sono impiegati per accumulare energia di riserva; ● forniscono scheletri carboniosi che possono essere riorganizzati in nuove molecole; ● costituiscono materiali strutturali per il sostegno e il rivestimento delle cellule. Lipidi I lipidi sono le uniche biomolecole a non essere dei polimeri, sono apolari ed insolubili in acqua, contengono prevalentemente atomi di carbonio e di idrogeno ed hanno un alto rilascio energetico. Esistono vari tipi di lipidi e ciascuno di essi riveste un ruolo importante nel determinare la struttura e la funzione cellulare. Sono classificati in quattro categorie: ● trigliceridi: sono i lipidi più semplici e si distinguono a loro volta in grassi, di origine animale e solidi a temperatura ambiente, e oli, di origine vegetale e liquidi. Un trigliceride è formato da una molecola di glicerolo unita a tre molecole di acidi grassi, si tratta nel complesso di una molecola anfipatica.2 Sono in grado di fornire tantissima energia, intorno alle 8/9 kcal (circa il doppio di quelle rilasciate dai carboidrati). Non è detto che i tre acidi grassi di una molecola di trigliceride abbiano tutti una catena di idrocarburica della stessa lunghezza o della stessa struttura: ○ negli acidi grassi saturi tutti i legami fra gli atomi di carbonio della catena dono legami semplici, non compaiono doppi legami (più comuni nei grassi). ○ negli acidi grassi insaturi le catene idrocarburiche contengono uno o più doppi legami che producono pieghe o “gomiti” nella catena (tipici degli oli). ● fosfolipidi: contengono acidi grassi legati al glicerolo, ma uno degli acidi è sostituito da un composto contenente un gruppo fosfato che lega un gruppo chimico come la colina (un’ammina) o la serina (un amminoacido). Il gruppo funzionale fosfato presenta una carica elettrica negativa; questa “testa”, composta dal fosfato e dal gruppo chimico, è la porzione idrofila (polare) della molecola, mentre i due acidi grassi costituiscono le “code” idrofobiche (apolari). Questa particolarità fa sì che, se immersi in acqua, si dispongano naturalmente in un doppio strato, detto doppio strato fosfolipidico, nel quale le teste si trovano verso l’esterno e le conde verso l’interno. Questa doppia catena forma una struttura sferica che crea la membrana della cellula, in cui l'acqua non può penetrare direttamente, e per farlo utilizza le proteine di membrana. 2 molecola con un’estremità idrofila e una lunga coda idrofobica.