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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
Una cellula batterica può
contenere fino a 5000 tipi
diversi di composti organici.
Il carbonio è l’elemento di base delle
biomolecole
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Ciascun atomo di carbonio può formare un legame con altri quattro atomi.
Il legame carbonio-carbonio è di tipo covalente ed è stabile, consente quindi la formazione di catene di carbonio molto lunghe e resistenti.
Il carbonio deve acquistare quattro
elettroni per essere stabile
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I gruppi funzionali sono
combinazioni specifiche di atomi
e conferiscono alle molecole
proprietà caratteristiche.
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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 più grosse sono dei polimeri, costruiti unendo insieme un gran numero
di subunità dello stesso tipo (monomeri), di solito con legami covalenti.
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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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.
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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».
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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)
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 disaccaridi
I carboidrati semplici forniscono energia a pronto rilascio.
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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 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.
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).
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I polisaccaridi
I 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.
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.
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Gli acidi grassi possono essere:
•saturi – non presentano doppi legami tra gli atomi di
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 glicerolo e tre gruppi ad esso legati.
Nei fosfolipidi soltanto due di questi gruppi sono però degli
acidi grassi, mentre il terzo gruppo è un fosfato polare.
I fosfolipidi sono componenti della
membrana plasmatica
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Gli steroidi possono avere la funzione di stabilizzare la membrana esterna delle cellule, oppure funzioni ormonali.
Le cere formano uno strato protettivo che riduce la perdita di acqua; in molti animali servono a proteggere e mantenere in salute la pelle e il pelo.
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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);
•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 proteine di regolazione;
•movimento – l’actina e la miosina sono componenti dei tessuti muscolari.
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Gli amminoacidi sono essenzialmente composti da:
•
un atomo di carbonio centrale;
•
un gruppo amminico (-NH
2
);
•
un gruppo carbossilico (-COOH);
•
un gruppo R, che è variabile e
rappresenta il resto della molecola.
In tutto, le proteine dei viventi contengono una ventina
di amminoacidi diversi, combinati in un enorme numero
di sequenze possibili.
Una proteina è un polimero formato da una sequenza di
amminoacidi
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Un polipeptide è una catena di molti
amminoacidi uniti da legami peptidici.
Una proteina può contenere una o più catene
polipeptidiche.
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(a 5 atomi di C)
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Gli acidi nucleici DNA e RNA portano informazioni sotto forma di codici. Un acido nucleico è un polimero di nucleotidi.
Un nucleotide è un complesso molecolare formato da:
•un fosfato – l’acido fosforico; •uno zucchero pentoso; •una base azotata – guanina, adenina, citosina, timina o uracile.
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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.
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L’RNA convoglia le informazioni codificate nei geni dal DNA ai ribosomi per la sintesi proteica. I nucleotidi dell’RNA sono allineati lungo un unico filamento.
Lo zucchero pentoso dell’RNA è il ribosio.
Le basi azotate presenti nell’RNA sono la guanina, l’adenina, la citosina e l’uracile.
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L’ATP (adenosin-trifosfato) è un nucleotide composto da tre parti:
•la base adenina;
•lo zucchero pentoso ribosio;
•tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti.
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