le biomolecole si trovano negli organismi viventi · per convertire le informazioni scritte nel...

1 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018

Le biomolecole si trovano negli

organismi viventi I viventi sono formati per la maggior parte da acqua e

molecole, chiamate biomolecole.

Le biomolecole sono sostanze contenenti carbonio. I

composti del carbonio sono detti organici (acqua e diossido

di carbonio sono, invece, composti inorganici).

I composti del carbonio sono così numerosi perché questo

elemento:

• può formare quattro legami covalenti (singoli, doppi o tripli)

con altri atomi di carbonio o atomi di elementi diversi;

• può formare lunghe catene carboniose.


I gruppi funzionali

Alle catene carboniose si possono legare i gruppi funzionali,

che conferiscono proprietà chimiche e fisiche specifiche al

composto organico in cui sono inseriti.

Alcune biomolecole

contengono due o

più gruppi funzionali.


Monomeri e polimeri nelle cellule I polimeri biologici (polisaccaridi, proteine, acidi nucleici) sono

macromolecole formate da monomeri (tutti identici oppure

diversi legati in un ordine ben preciso).

Vengono costruiti mediante

reazioni di condensazione

che portano all’eliminazione

di molecole di acqua.


Monomeri e polimeri nelle cellule

Vengono separati

mediante reazioni

di idrolisi che

richiedono una

molecola di acqua

per rompere il

legame.


I monosaccaridi

I carboidrati sono composti organici costituiti da monomeri di

zuccheri.

I carboidrati più semplici sono i monosaccaridi, composti da

una catena di 3-7 atomi di carbonio con due o più gruppi

ossidrilici e un gruppo carbonilico.

A seconda del numero di atomi di carbonio si distinguono triosi

(3C), tetrosi (4C), pentosi (5C) ed esosi (6C).


I monosaccaridi


I disaccaridi

Mediante reazione di condensazione si possono ottenere i

disaccaridi, formati da due monosaccaridi uniti da un legame

glicosidico.

Saccarosio: glucosio+fruttosio

Maltosio: glucosio+glucosio

Lattosio: glucosio+galattosio


Gli oligosaccaridi sono costituiti da un numero limitato di

monosaccaridi (fino a 10) e si trovano associati a proteine o

lipidi.

I polisaccaridi sono polimeri formati da lunghe catene di

monosaccaridi. Svolgono due funzioni principali:

• di riserva, come l’amido (prodotto dalle piante) e il

glicogeno (sintetizzato nei muscoli e nel fegato degli

animali)

• di sostegno e protezione, come la chitina (componente

dell’esoscheletro di alcuni animali e della parete cellulare dei

funghi) e la cellulosa, che forma le pareti cellulari di alghe e

piante.

Gli oligosaccaridi e i polisaccaridi


I lipidi: trigliceridi

I lipidi hanno struttura e funzioni molto varie, sono insolubili in

acqua (idrofobici) e oleosi al tatto perché sono molecole apolari.

ma tutti sono composti prevalentemente da carbonio e idrogeno.

I trigliceridi contengono una molecola di glicerolo unita per

condensazione a tre acidi grassi saturi (solo legami singoli C-C) o

insaturi (uno o più legami doppi C=C).

I grassi saturi sono lineari (trigliceridi saturi solidi a temp.

ambiente).

I grassi insaturi formano delle pieghe (trigliceridi insaturi liquidi a

temp. ambiente).

Sono ottime riserve energetiche a lungo termine e isolanti termici.


I lipidi: trigliceridi


I fosfolipidi

I fosfolipidi fanno parte

delle membrane cellulari.

Hanno una «testa»

idrofila che contiene un

gruppo fosfato e due

lunghe «code»

idrofobiche.

In acqua formano

spontaneamente un

doppio strato con le teste

polari rivolte verso

l’acqua e le code a

contatto tra loro.


Il colesterolo è una molecola piccola, rigida e quasi piatta,

formata da quattro strutture ad anello fuse insieme; si trova

nelle membrane delle cellule animali.

A partire dal colesterolo, le cellule producono gli steroidi,

molecole con funzione regolatrice che comprendono gli

ormoni sessuali (come gli estrogeni e il testosterone) e con

funzione di comunicazione come i feromoni.

Gli steroidi


Le cere sono lipidi costituiti da un acido grasso legato a un

alcol. Limitano la perdita di acqua in molti tipi di piante e

animali.

Le cere


Gli amminoacidi e le proteine /1

Le proteine (termine proposto da J.J. Berzelius – deriva da

proteios «di primaria importanza») sono polimeri di amminoacidi.

Svolgono molteplici funzioni e ognuna di esse ha una forma

specifica indispensabile per il lavoro che deve svolgere.

La cellula costruisce le proteine in base alle informazioni

contenute nel DNA.

Anche funzione enzimatica e di deposito di nutrienti (es. ovoalbumina e caseina)


Le proteine derivano dalla

combinazione di 20

amminoacidi.

Ciascuno di essi contiene:

• un atomo centrale di

carbonio unito a un idrogeno;

• un gruppo carbossilico

–COOH;

• un gruppo amminico

– NH2;

• una parte variabile R che

definisce le proprietà della

molecola.

Gli amminoacidi e le proteine /2


La struttura delle proteine /1

Le catene peptidiche sono sequenze di amminoacidi che si

uniscono mediante legami peptidici, ciascuno dei quali

coinvolge un gruppo amminico e un gruppo carbossilico.

Ogni catena polipeptidica ha una specifica sequenza lineare

definita dal numero, dal tipo e dall’ordine degli amminoacidi

che contiene.


La struttura primaria di

una proteina è la sequenza

degli amminoacidi nella

catena polipeptidica.

La struttura secondaria

(ad α elica o a foglietto β) è

il ripiegamento dovuto ai

legami a idrogeno tra le

parti costanti degli

amminoacidi.



La struttura terziaria (globulare o

fibrosa) è la conformazione finale

della molecola causata dalle

interazioni tra i gruppi R. In alcuni

casi si possono formare ponti

disolfuro.

Alcune proteine hanno una

struttura quaternaria, cioè sono

formate da più catene ripiegate.



La forma e la funzione delle proteine La configurazione, cioè la forma finale della proteina,

dipende dalla struttura primaria ed è essenziale per la sua

funzione.

La denaturazione è la perdita della struttura secondaria e

terziaria di una proteina, causata da calore, radiazioni,

sostanze chimiche. Una proteina denaturata non funziona più.


Gli acidi nucleici: polimeri di nucleotidi

DNA (presente nel nucleo

delle cellule) e RNA (usato

per convertire le informazioni

scritte nel DNA) sono

polimeri formati da

nucleotidi.

Un nucleotide contiene

uno zucchero (desossiribosio

o ribosio) unito a un gruppo

fosfato e una base

azotata che può essere

adenina, citosina, guanina,

timina (nel DNA) o uracile

(nell’RNA).


Basi azotate


Formazione del polinucleotide

Avviene tramite reazioni di condensazione: lo zucchero di un

monomero si lega al gruppo fosfato del successivo. Si

costituisce così uno scheletro zucchero-fosfato. Le basi azotate

sporgono dalla catena.


La struttura e le funzioni degli acidi

nucleici Il DNA è formato da due

filamenti di nucleotidi uniti da

legami a idrogeno tra le basi

azotate. I filamenti si

avvolgono uno sull’altro a

formare una doppia elica.

L’RNA è formato da un singolo filamento.

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