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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.
2 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
3 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
4 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
Monomeri e polimeri nelle cellule
Vengono separati
mediante reazioni
di idrolisi che
richiedono una
molecola di acqua
per rompere il
legame.
5 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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).
6 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
I monosaccaridi
7 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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
8 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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
9 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
10 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
I lipidi: trigliceridi
11 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
12 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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
13 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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
14 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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)
15 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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
16 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
17 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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 delle proteine /2
18 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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 struttura delle proteine /3
19 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
20 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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).
21 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
Basi azotate
22 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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.
23 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino, Scopriamo la biologia © Zanichelli editore 2018
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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