BIOMOLECOLE

L’atomo di carbonio ha la capacità di formare grandi molecole dalle caratteristiche

differenti. Le molecole contenenti carbonio sintetizzate dalle cellule sono chiamate composti

organici. Tutti gli organismi viventi sono formati da composti organici, molecole molto

grandi che sono formate principalmente da carbonio che agli atomi di questo possono

essere legati altri elementi come idrogeno e ossigeno, zolfo e azoto e pochi altri

elementi. Le molecole organiche hanno una varietà di struttura poiché sono formati da tanti

atomi, ma da pochi elementi.

Ciascun atomo di carbonio può formare un legame con altri quattro atomi. Il legame carbonio-

carbonio è un legame stabile. Per questo consente la formazione di catene di carbonio

molto lunghe e resistenti.

MACROMOLECOLE

Le macromolecole sono molecole molto grandi con un numero elevato di atomi. I carboidrati, i

lipidi, le proteine e gli acidi nucleici sono molecole di grosse dimensioni (POLIMERI).

I polimeri sono gruppi di atomi (una catena) formate da tante subunità molecolari legate

tra loro, ovvero i MONOMERI. I MONOMERI si uniscono per formare un POLIMERO. Ognuna

delle quattro categorie sono formati da monomeri, ognuno di questi monomeri ha un nome

specifico.

I carboidrati: monosaccaridi (monomeri, molecole di base (glucosio, fruttosio, galattosio))

si uniscono per formare un polisaccaride (polimero).

I lipidi: glicerolo acidi grassi (monomeri) che si uniscono per formare un trigliceride

(polimero). I lipidi non li possiamo definire delle vere e proprie

macromolecole. Le molecole di glicerolo e acidi grassi non si possono legare all’infinito.

Le proteine: amminoacidi (monomeri) che si uniscono per formare un polipeptide

(polimero).

Gli acidi nucleici: nucleotide (monomero) che si uniscono per formare il DNA, RNA

(molecole lunghissime) (polimero).

I POLIMERI

La sintesi di un polimero avviene attraverso una reazione di condensazione, in cui viene

liberata una molecola d’acqua. Questa reazione avviene grazie all’intervento degli enzimi,

che mettono a contatto diretto i monomeri.

Questa reazione si ha quando un MONOMERO si lega ad un altro MONOMERO, si staccano

questi due gruppi che sono costituiti da un gruppo H e da un atomo di IDROGENO che insieme

formano una molecola di acqua. Quindi siccome si forma una molecola d’acqua la reazione si

chiama condensazione.

In sintesi due MONOMERI quando si LEGANO e formano un inizio di POLIMERO liberano

una molecola di acqua attraverso la reazione di condensazione.

La reazione opposta è quando si rompe un legame tra due monomeri formano o due

pezzi di polimeri o due monomeri simili e questa reazione si chiama reazione di IDROLISI. In

questo processo viene usata una molecola d’acqua per rompere i legami tra i due

monomeri.

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BIOMOLECOLE

L’ atomo di carbonio ha la capacità di formare grandi molecole dalle caratteristiche differenti. Le molecole contenenti carbonio sintetizzate dalle cellule sono chiamate composti organici. Tutti gli organismi viventi sono formati da composti organici , molecole molto grandi che sono formate principalmente da carbonio che agli atomi di questo possono essere legati altri elementi come idrogeno e ossigeno , zolfo e azoto e pochi altri elementi. Le molecole organiche hanno una varietà di struttura poiché sono formati da tanti atomi , ma da pochi elementi. Ciascun atomo di carbonio può formare un legame con altri quattro atomi. Il legame carbonio- carbonio è un legame stabile. Per questo consente la formazione di catene di carbonio molto lunghe e resistenti.

MACROMOLECOLE

Le macromolecole sono molecole molto grandi con un numero elevato di atomi. I carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici sono molecole di grosse dimensioni ( POLIMERI ). I polimeri sono gruppi di atomi (una catena) formate da tante subunità molecolari legate tra loro , ovvero i MONOMERI. I MONOMERI si uniscono per formare un POLIMERO. Ognuna delle quattro categorie sono formati da monomeri, ognuno di questi monomeri ha un nome specifico. I carboidrati : monosaccaridi (monomeri, molecole di base (glucosio, fruttosio, galattosio)) si uniscono per formare un polisaccaride (polimero). I lipidi : glicerolo acidi grassi (monomeri) che si uniscono per formare un trigliceride (polimero). I lipidi non li possiamo definire delle vere e proprie macromolecole. Le molecole di glicerolo e acidi grassi non si possono legare all’infinito. Le proteine : amminoacidi (monomeri) che si uniscono per formare un polipeptide (polimero). Gli acidi nucleici : nucleotide (monomero) che si uniscono per formare il DNA , RNA (molecole lunghissime) (polimero).

I POLIMERI

La sintesi di un polimero avviene attraverso una reazione di condensazione , in cui viene liberata una molecola d’acqua. Questa reazione avviene grazie all’intervento degli enzimi , che mettono a contatto diretto i monomeri. Questa reazione si ha quando un MONOMERO si lega ad un altro MONOMERO, si staccano questi due gruppi che sono costituiti da un gruppo H e da un atomo di IDROGENO che insieme formano una molecola di acqua. Quindi siccome si forma una molecola d’acqua la reazione si chiama condensazione. In sintesi due MONOMERI quando si LEGANO e formano un inizio di POLIMERO liberano una molecola di acqua attraverso la reazione di condensazione. La reazione opposta è quando si rompe un legame tra due monomeri formano o due pezzi di polimeri o due monomeri simili e questa reazione si chiama reazione di IDROLISI. In questo processo viene usata una molecola d’acqua per rompere i legami tra i due monomeri.

L’IDROLISI “spezzare” comporta la lisi, cioè la rottura di una molecola di acqua che si rompe e una parte va a legarsi ad un monomero, l’altra si lega all’altro monomero e avviene una divisione tra i due monomeri. I CARBOIDRATI I carboidrati sono una classe di molecole di dimensioni molto varie. Sono composti organici formati da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno; possono essere formati da diversi atomi di carbonio in generale da 3 atomi in poi. Gli esseri viventi usano i carboidrati come principale forma di energia , nei vegetali hanno una funzione strutturale. I monomeri (molecole che rappresentano l’unità fondamentale che quando si legano tra di loro costituiscono i polimeri) che formano i carboidrati sono chiamati MONOSACCARIDI. Essi comprendono il GLUCOSIO , FRUTTOSIO , GALATTOSIO. Il GLUCOSIO (tipo di zucchero) è il MONOSACCARIDE più diffuso in natura perché è quello che è contenuto in tutte le cellule degli organismi e rappresenta la molecola di base che serve alle cellule per ricavare energia attraverso una reazione di respirazione cellulare. Questa reazione avviene all’interno di tutte le cellule che utilizzano l’ossigeno; comporta la formazione di energia racchiusa all’interno di molecole chimiche che si chiamano ATP. Il ruolo principale de GLUCOSIO è quello di immagazzinare ENERGIA tramite la RESPIRAZIONE CELLLULARE. Chi produce il glucosio? Il GLUCOSIO viene prodotto dagli organismi che svolgono la FOTOSINTESI CLOROFILLIANA. Queste molecole di glucosio che vengono prodotte dai produttori a partire dall’energia solare vengono utilizzati da tutti gli altri organismi; è alla base di tutta la catena alimentare. Il FRUTTOSIO è presente in molti tipi di frutta e nel miele, viene utilizzato dalle piante come mezzo di trasporto dello zucchero. Il GALATTOSIO è un componente del latte. I monosaccaridi comprendono da tre a sette atomi di carbonio: i più importanti sono i pentosi (cinque atomi di carbonio) e gli esosi. Questi e altri zuccheri semplici possono essere uniti tra loro con reazioni di condensazione per formare i POLISACCARIDI (polimero). Tutti i monosaccaridi hanno la formula generale (CH2O) (^) n. I monosaccaridi, in particolare il glucosio, sono il principale combustibile chimico della cellula. I POLISACCARIDI sono polimeri di monosaccaridi. Negli organismi viventi hanno due tipi di funzioni:  di RISERVA ( energetica ): il glucosio è immagazzinato come AMIDO nelle piante; è il polisaccaride di riserva energetica nelle piante ed è costituito da monomeri di glucosio. Il GLICOGENO negli animali e nei funghi, è un polisaccaride di riserva energetica degli animali ed è costituito da monomeri di glucosio.  STRUTTURALE : serve a costituire una struttura di sostegno. La CELLULOSA è il polimero di glucosio con cui sono costituite le parete cellulare nelle piante. La CHITINA in alcuni animali e funghi, è un polisaccaride Ci sono anche molecole DISACCARIDI quando ci sono solo due monosaccaridi legati tra di loro. L’unione glucosio (molecola) + fruttosio (monomero) forma il SACCAROSIO (formato da due monosaccaridi) presente in molte piante ed è il comune zucchero da cucina. Il glucosio + galattosio forma il lattosio.

LE PROTEINE Una PROTEINA è un polimero costituito da monomeri chiamati AMMINOACIDI. Ogni proteina ha una struttura tridimensionale unica che corrisponde a una specifica funzione. Abbiamo otto tipi principali di proteine:

Gli ENZIMI sono proteine che accelerano le reazioni chimiche della cellula;
Le PROTEINE STRUTTURALI si trovano nei peli dei mammiferi e nelle fibre di tessuti connettivi come i tendini e i legamenti;
Le PROTEINE CONTRATTILI come l’actina e la miosina e consentono la contrazione dei muscoli;
Le PROTEINE DI DIFESA , come gli anticorpi, contribuiscono a combattere le infezioni;
Le PROTEINE REGOLATRICI (proteine-segnale) sono ormoni e altri messaggeri che contribuiscono a coordinare le attività dell’organismo;
Le PROTEINE-RECETTORE si trovano all’interno delle membrane cellulari e favoriscono il riconoscimento di particolari molecole;
Le PROTEINE DI TRASPORTO spostano le sostanze nel corpo;
LE PROTEINE DI RISERVA come l’ovalbumina dell’albume dell’uovo, sono una fonte di sostanze nutritive. Gli AMMINOACIDI (monomeri) sono uniti per formare le CATENE POLIPETIDICHE (polimeri). Ciò avviene tramite una reazione di disidratazione guidata da un enzima. Il gruppo carbossilico di un amminoacido si lega al gruppo amminico di quello successivo liberando una molecola d’acqua. Il legame covalente risultante si chiama LEGAME PEPTIDICO. Una sequenza formata da due amminoacidi è detta DIPEPTIDE , con lo stesso processo altri due aminoacidi si possono aggiungere formando un POLIPEPTIDE. Tutte le proteine sono costituite da 20 amminoacidi disposti in sequenze diverse e le cellule sono in grado di produrre migliaia di proteine diverse. La maggioranza dei polipeptidi è costituita da almeno 100 amminoacidi. Per funzionare correttamente le proteine devono anche avere una precisa conformazione tridimensionale, da cui dipendono le loro specifiche funzioni. Infatti quando le proteine vengono alterate ( denaturazione ) le catene polipeptidiche si svolgono e le proteine perdono la propria forma specifica, insieme alla capacità di funzionare correttamente. Nelle proteine si distinguono quattro livelli strutturali
- La STRUTTURA PRIMARIA di una proteina è rappresentata dalla sequenza di amminoacidi. La corretta sequenza è definita dal patrimonio genetico della cellula. Anche un leggero cambiamento nella struttura primaria della proteina può avere effetti sulla forma complessiva della molecola sulla sua funzione.
- La STRUTTURA SECONDARIA di una proteina è rappresentata dall’ avvolgimento o dal ripiegamento di parti del polipeptide. L’avvolgimento a elica della catena polipeptidica determina la formazione di alfa eliche. Un particolare tipo di ripiegamento porta al foglietto ripiegato (o foglietto beta). Queste strutture si formano grazie a legami di idrogeno che si formano a intervalli regolari lungo la catena polipeptidica.
- La STRUTTURA TERZIARIA è la forma tridimensionale complessiva assunta da un polipeptide. Essa deriva dalle interazioni tra i gruppi R dei suoi amminoacidi. La forma di una proteina può essere stabilizzata da legami covalenti chiamati punti disolfuro.
- La STRUTTURA QUATERNARIA è il risultato del modo in cui due o più catene polipeptidiche, chiamate subunità , si legano insieme e interagiscono tra di loro. Ci sono il collagene (3 proteine intrecciate) e l’emoglobina (4 proteine di due diversi tipi).

GLI ACIDI NUCLEICI Gli ACIDI NUCLEICI sono i POLINUCLEOTIDI ovvero polimeri costituiti da monomeri detti NUCLEOTIDI. I NUCLEOTIDI sono composti da tre parti : uno zucchero a cinque atomi di carbonio : ribosio per l’RNA , desossiribosio per il DNA ; un gruppo fosfato; una base azotata. Le basi azotate del DNA sono: Adenina, Citosina, Guanina e Timina. Le basi azotate dell’RNA sono: Adenina, Citosina, Guanina e Uracile. La sequenza di nucleotidi viene tradotta in una sequenza di amminoacidi. Il RNA copia una parte nel DNA. Questa parte si lega ai RIBOSOMI. All’interno arrivano altri RNA che si chiamano di TRASPORTO. Da una parte hanno 3 NUCLEOTIDI complementari a quelli presenti nel RNA e dall’altra parte hanno i loro amminoacidi specifici. Quindi l ’RNA si lega ai primi 3 NUCLEOTIDI e con sé porta l’AMMINOACIDO corrispondente. Poi una volta che è arrivato questo amminoacido, l’RNA scorre , arriva un’altra RNA che porta con sé il suo amminoacido particolare. Attraverso questo sistema, ogni 3 nucleotidi c’è un amminoacido che corrisponde a quei 3 acidi nucleici. Una volta che il DNA viene tradotto nella sequenza di amminoacidi , questa operazione avviene nei ribosomi con l’aiuto degli RNA TRANSFER. La catena degli amminoacidi è una proteina giovane che non è in grado di svolgere il suo ruolo, ma che ha già una sua informazione. I nucleotidi che costituiscono i monomeri del polinucleotide : gruppo fosfato (fosforo al centro e ai lati ossigeno), zucchero (pentagono di 5 atomi di carbonio, uno esterno), base azotata (adenina). Gli acidi nucleici si formano quando più nucleotidi si uniscono tramite una reazione di condensazione. Il gruppo fosfato di un nucleotide si lega allo zucchero del monomero successivo. Il DNA ha una configurazione a doppia elica : due polinucleotide avvolti a spirale l’uno intorno all’altro. Le due catene sono tenute unite dai legami idrogeno si formano tra le basi azotate appaiate. Nel DNA ci sono due molecole molto lunghe che si legano attraverso le basi azotate (guanina-citosina / adenina-timina). I nucleotidi all’interno di ciascuno dei due filamenti che scorrono ad elica sono costituiti da un gruppo fosfato di un nucleotide e lo zucchero del nucleotide successivo. C’è una sequenza zucchero- gruppo fosfato che si chiama zucchero fosfato. Le basi azotate sono dirette tutte verso l’interno e si legano all’latro filamento complementare. Questo costituisce il DNA. L’RNA è quasi sempre costituito da un solo filamento polinucleotidico.

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