Il carbonio è l’elemento di base delle biomolecole

Una cellula batterica può contenere fino a 5000 tipi diversi di composti organici.

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

Il carbonio deve acquistare quattro elettroni per essere stabile

con altri quattro atomi.

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Il legame carbonio-carbonio è di tipo covalente ed è stabile, consente quindi la formazione di catene di carbonio molto lunghe e resistenti.

I gruppi funzionali sono combinazioni

La grande varietà di biomolecole

sono combinazioni specifiche di atomi e conferiscono alle molecole proprietà caratteristiche.

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Le molecole organiche che hanno identica formula molecolare (sono cioè formate dallo stesso tipo e numero di atomi), ma che differiscono per il modo in cui i loro atomi (o gruppi funzionali) sono disposti sono

Gli isomeri

cui i loro atomi (o gruppi funzionali) sono disposti sono dette isomeri.

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Nelle reazioni chimiche gli isomeri si comportano in modo diverso.

I carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici sono delle molecole di grosse dimensioni (polimeri) formate da subunità molecolari unite tra loro.

Le macromolecole

Le classi di macromolecole

Categoria Esempio Monomero/i

Carboidrati* Polisaccaride (amido) Monosaccaride (glucosio)

Lipidi Grasso (olio) Glicerolo e acidi grassi

Proteine* Polipeptide (albumina) Amminoacido

Acidi nucleici* DNA, RNA Nucleotide

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*Le macromolecole più grosse sono dei polimeri, costruiti unendo insieme un gran numero di subunità dello stesso tipo (monomeri), di solito con legami covalenti.

Acidi nucleici* DNA, RNA Nucleotide

Per la sintesi di un polimero, la cellula usa una reazione di condensazione, in cui viene liberata una molecola d’acqua. La reazione avviene grazie all’intervento degli enzimi, che mettono a contatto diretto i monomeri.

I polimeri

enzimi, che mettono a contatto diretto i monomeri.

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La reazione opposta è la demolizione di un polimero. Durante questo processo, una molecola d’acqua viene usata per rompere i legami tra i due monomeri. Il termine idrolisi significa infatti «spezzare con l’acqua».

I polimeri

idrolisi significa infatti «spezzare con l’acqua».

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I carboidrati sono usati dagli organismi come fonti di energia immediata e come componenti strutturali.

I carboidrati sono formati da carbonio (C), idrogeno (H)

I carboidrati

I carboidrati sono formati da carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), con un rapporto di 1 : 2 : 1.

I carboidrati semplici, o zuccheri, possono essere:•monosaccaridi (una singola molecola di zucchero);•disaccaridi (due monosaccaridi).

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I monosaccaridi e i disaccaridiI carboidrati semplici forniscono energia a pronto rilascio.

Il glucosio è un monosaccaride ed è la principale fonte di energia dei viventi; la sua formula molecolare è di energia dei viventi; la sua formula molecolare è C6H12O6.

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Il ribosio (C5H10O5) e il desossiribosio (C5H10O4) sono monosaccaridi importanti in quanto molecole costitutive degli acidi nucleici RNA e DNA.

Il saccarosio è un importante disaccaride, si tratta infatti

I monosaccaridi e i disaccaridi

Il saccarosio è un importante disaccaride, si tratta infatti della forma in cui gli zuccheri sono trasportati nelle piante. E’ formato da due monosaccaridi (glucosio e fruttosio) che si uniscono grazie a una reazione di condensazione.

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Il lattosio è un disaccaride che si trova nel latte; esso deriva dall’unione di una molecola di glucosio e una di galattosio (un isomero del glucosio).

I polisaccaridiI polisaccaridi sono i polimeri dei monosaccaridi. Sono carboidrati complessi con funzioni strutturali e di riserva.L’amido è la forma in cui il glucosio è immagazzinato nelle piante; il glicogeno negli animali e nei funghi.piante; il glicogeno negli animali e nei funghi.La cellulosa è un polisaccaride con funzione strutturale contenuto nelle piante; la chitina in alcuni animali e funghi.

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I composti organici classificati come lipidi sono molto diversificati.La maggior parte dei lipidi è insolubile in acqua a causa delle catene di idrocarburi non polari.

I lipidi forniscono energia e protezione

delle catene di idrocarburi non polari.

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Gli acidi grassi possono essere:•saturi – non presentano doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena idrocarburica;

I grassi e gli oli sono eccellenti molecole di riserva

carbonio della catena idrocarburica;•insaturi – hanno invece uno o più doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena.

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Come i grassi, i fosfolipidi contengono

I fosfolipidi sono componenti della membrana plasmatica

fosfolipidi contengono glicerolo e tre gruppi ad esso legati. Nei fosfolipidi soltanto due di questi gruppi sono però degli acidi grassi, mentre il terzo

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grassi, mentre il terzo gruppo è un fosfato polare.

Gli steroidi possono avere la funzione di stabilizzare la membrana esterna delle

Gli steroidi e le cere

cellule, oppure funzioni ormonali.

Le cere formano uno strato protettivo che riduce la perdita di acqua; in molti animali servono a proteggere e

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servono a proteggere e mantenere in salute la pelle e il pelo.

Le proteine svolgono molte funzioni di grande importanza, eccone alcune fondamentali per gli animali:•sostegno– in forma di cheratina (nei capelli e nelle unghie) e di collagene (nei legamenti e nei tendini);

Le proteine sono molecole versatili

unghie) e di collagene (nei legamenti e nei tendini);•metabolismo – gli enzimi catalizzano le reazioni;•trasporto – le proteine di trasporto della membrana plasmatica consentono l’ingresso e l’uscita di sostanze dalla cellula;•difesa – gli anticorpi distruggono gli agenti patogeni e prevengono le infezioni;•regolazione – alcuni ormoni, come l’insulina, sono

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•regolazione – alcuni ormoni, come l’insulina, sono proteine di regolazione;•movimento – l’actina e la miosina sono componenti dei tessuti muscolari.

Gli amminoacidi sono essenzialmente composti da:

Una proteina è un polimero formato da una sequenza di amminoacidi

•un atomo di carbonio centrale;•un gruppo amminico (-NH2);•un gruppo carbossilico (-COOH);•un gruppo R, che è variabile erappresenta il resto della molecola.

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In tutto, le proteine dei viventi contengono una ventina di amminoacidi diversi, combinati in un enorme numero di sequenze possibili.

Le particolarità del gruppo R differenziano tra loro gli amminoacidi

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Un polipeptide è una catena di molti amminoacidi unitida legami peptidici.

I polipeptidi

Una proteina può contenere una o più catene

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Una proteina può contenere una o più catenepolipeptidiche.

La forma di una proteina è correlata alla sua funzione

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Gli acidi nucleici DNA e RNA portano informazioni sotto forma di codici.

Gli acidi nucleici dirigono l’attività cellulare

Un acido nucleico è un polimero di nucleotidi.

Un nucleotide è un complesso molecolare formato da:

•un fosfato – l’acido fosforico;

•uno zucchero pentoso;

(a 5 atomi di C)

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•uno zucchero pentoso;

•una base azotata – guanina, adenina, citosina, timina o uracile.

Il DNA (acido desossiribonucleico)

Il DNA si trova all’interno del nucleo e contiene l’informazione genetica.

Il DNA è un doppio filamento e ha una struttura a doppia elica.

Lo zucchero pentoso del DNA è il desossiribosio.

Le basi azotate presenti nel DNA

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Le basi azotate presenti nel DNA sono la guanina, l’adenina, la citosina e la timina.

L’RNA convoglia le informazioni codificate nei geni dal DNA ai ribosomi per la sintesi proteica.

L’RNA (acido ribonucleico)

I nucleotidi dell’RNA sono allineati lungo un unico filamento.

Lo zucchero pentoso dell’RNA è il ribosio.

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Le basi azotate presenti nell’RNA sono la guanina, l’adenina, la citosina e l’uracile.

L’ATP (adenosin-trifosfato) è un nucleotide composto da tre parti:

L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule

tre parti:•la base adenina;•lo zucchero pentoso ribosio;•tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti.

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L’ATP è una molecola ad alta energia: la rottura dei legami covalenti dei due gruppi fosfato più esterni

L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule

legami covalenti dei due gruppi fosfato più esterni da parte di un enzima (idrolisi) libera infatti molta energia.

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