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Dall'atomo alle biomolecole

La materia è costituita da atomi. Gli atomi sono formati da un nucleo, contenente i protoni, carichi positivamente e, i neutroni, neutri, e da un guscio esterno, contenente gli elettroni, carichi negativamente. Gli elettroni sono distribuiti nei livelli di energia.
Gli atomi possono legarsi mediante il legame ionico, che si realizza con il trasferimento di elettroni, e mediante il legame covalente, che consiste nella condivisione di una o più coppie di elettroni.
L'acqua costituisce dal 50 al 95% del peso degli esseri viventi. Le sue molecole si legano mediante il legame idrogeno che è responsabile delle sue eccezionali proprietà.
Gli esseri viventi sono formati da quattro categorie di sostanze organiche complesse dette le biomolecole. Le molecole costituite dall'unione di più subunità uguali o simili, dette monomeri, costituiscono i polimeri. L'unione di due monomeri libera una molecola d'acqua ed è detta condensazione; il processo inverso è detto idrolisi.

I carboidrati sono composti ternari e si distinguono in monosaccaridi, come il glucosio, formati da una sola molecola di zucchero, disaccaridi, con due molecole, e polisaccaridi, con numerose molecole. Hanno funzioni di energia di pronto utilizzo(monosaccaridi),di trasporto dell'energia (disaccaridi), di riserva di energia (amido e glicogeno) e strutturali (cellulosa).
1 g di carboidrati contiene 3,8 kilocalorie di energia.
I lipidi sono composti ternari solubili nei solventi apolari e non solubili in acqua. Grassi e oli sono formati da 3 molecole di acido grasso unite a una molecola di glicerolo. Gli acidi grassi sono caratterizzati dal gruppo carbossilico e si distinguono in saturi e insaturi. Hanno funzione di energia di riserva e liberano 9,3 kilocalorie per grammo.
Le proteine sono composti quaternari costituiti da amminoacidi. Ogni amminoacido è formato da un atomo di carbonio che lega un gruppo amminico, un gruppo carbossilico, un atomo di idrogeno e un residuo amminoacido. Nelle proteine vi sono 20 diversi tipi di amminoacidi che si uniscono per condensazione formando un legame covalente detto peptidico. Le proteine possono svolgere funzione strutturale ed enzimatica. Gli enzimi agiscono da catalizzatori: aumentano la velocità di una reazione chimica abbassando l'energia di attivazione.
Gli acidi nucleici contengono C,H,O,N e P sono costituiti da nucleotidi uniti per mezzo di un legame covalente, detto fosfodiesterico, a formare una catena polinucleotidica. Ogni nucleotide è formato da uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio nell'RNA e deossiribosio nel DNA), una base azotata (G,C,A e U nell'RNA; G,C,A,T nel DNA) e un gruppo fosfato.
L'RNA è generalmente a catena singola; il DNA è costituito da due catene avvolte a elica attorno a un asse centrale. L'RNA trasporta le informazioni per la sintesi delle proteine dal nucleo al citoplasma; il DNA contiene e trasmette alle generazioni successive le informazioni genetiche.

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