Concetti Chiave
- I carboidrati sono classificati in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi, con funzioni energetiche e strutturali negli organismi.
- I grassi, composti da acidi grassi e glicerolo, sono importanti riserve energetiche e formano strutture cellulari come le membrane.
- I fosfolipidi e glicolipidi, componenti delle membrane cellulari, hanno una doppia natura idrofila e idrofoba.
- Le proteine sono formate da catene di amminoacidi, con strutture primarie, secondarie, terziarie e quaternarie che determinano la loro funzione.
- Gli steroidi, come il colesterolo, sono lipidi che formano ormoni essenziali e possono influenzare la salute cardiovascolare.
Tutte le molecole organiche contengono atomi di carbonio (C) uniti ad altri atomi (di carbonio e non) tramite legami covalenti.
Un atomo di carbonio ha 4 elettroni e può formare 4 legami covalenti, grazie ai quali possono formare nei composti organici catene molto lunghe che costituiscono lo scheletro carbonioso.
I composti organici più semplici sono gli idrocarburi (carbonio e idrogeno).
Le molecole organiche più complesse sono caratterizzate dai gruppi funzionali.
Le molecole, grosse e complesse, chiamate polimeri, sono formate dall'unione di molte molecole piccole simili chiamate monomeri.
Indice
Carboidrati e loro classificazione
I carboidrati vengono classificati in base al numero di molecole che contengono: i più semplici, formati da una sola molecola, sono detti monosaccaridi, per ogni atomo di carbonio ci sono due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.
I monosaccaridi più importanti sono il glucosio, ovvero la principale fonte di energia per gli esseri umani ed altri vertebrati, il fruttosio, presente nella frutta (entrambi formati da 6 atomi di carbonio), e il galattosio, presente nel latte.
Le molecole dei vari monosaccaridi possono unirsi tra loro per dare zuccheri che presentano molecole più grandi, come il saccarosio.
Il saccarosio è formato da due unità diverse (glucosio+fruttosio), perciò è un disaccaridi.
I carboidrati formati da centinaia o migliaia di unità si chiamano polisaccaridi.
Alcuni polisaccaridi funzionano come riserve per gli organismi (es.
le piante immagazzinano lo zucchero in eccesso sotto forma di amido; gli animali, invece, sotto forma di glicogeno, formato da molecole di glucosio che formano lunghe catene ramificate).
Altri polisaccaridi costituiscono i materiali che hanno la funzione di sostenere le cellule o l'intero organismo, come la cellulosa, principale componente del legno, e della chitina.
Grassi e loro caratteristiche
I grassi sono composti che svolgono una funzione di riserva energetica in molte piante e animali.
Ogni molecola di grasso è formata da tre molecole di acido grasso, legate a una molecola di glicerolo.
Le caratteristiche di un grasso dipendono dalla lunghezza dello scheletro carbonioso.
I lipidi che contengono acidi grassi in cui non compaiono doppi legami sono detti saturi e sono solidi a temperatura ambiente; quelli che invece contengono acidi grassi ma hanno doppi legami sono detti insaturi e sono liquidi a temperatura ambiente.
Le cere sono lipidi piuttosto simili ai grassi e formano un rivestimento che protegge e rende impermeabile il pelo dei mammiferi e le penne degli uccelli.
Fosfolipidi e glicolipidi
I fosfolipidi sono un gruppo di lipidi particolarmente importanti perché formano le membrane che delimitano tutte le cellule. I fosfolipidi sono formati da due molecole di acidi grassi unite a una molecola di glicerolo. Il terzo atomo di carbonio del glicerolo non è legato a un acido grasso ma a un gruppo fosfato (PO43-), che è a sua volta legato a un gruppo di atomi polare.
Ogni molecola di fosfolipide ha una doppia natura: è idrofila, ovvero ha affinità con l'acqua, ed idrofoba, ovvero non ha affinità con l'acqua e si allontana da essa.
I glicolipidi sono formati da zuccheri e grassi, in queste il terzo atomo della molecola di glicerolo è legato a una corta catena di carboidrati (da 1 a 15 monosaccaridi). In acqua i glicolipidi si comportano come i fosfolipidi e anch'essi formano le membrane che delimitano le cellule.
Steroidi e loro funzione
Gli steroidi sono lipidi molto diversi dai fosfolipidi e dagli acidi grassi. Negli steroidi gli atomi di carbonio si legano a formare 4 anelli chiusi e uniti tra loro.
Lo steroide più comune è il colesterolo, un componente essenziale della membrana cellulare.
Il colesterolo rappresenta la principale molecola di un gruppo di ormoni, detti ormoni steroidei, che comprendono gli ormoni sessuali e alcuni ormoni prodotti dalle ghiandole surrenali.
Il colesterolo viene trasportato nel sangue e quando è presente in eccesso può causare problemi all'apparato circolatorio.
Amminoacidi e proteine
Gli amminoacidi sono i monomeri che formano le proteine. Ogni molecola di amminoacido presenta due gruppi funzionali legati a un atomo di carbonio (C) centrale. I due gruppi hanno un comportamento chimico differente: il gruppo carbossilico (-COOH) in acqua rilascia protoni e si comporta come un acido, il gruppo amminico (-NH2) accetta protoni.
Il carbonio centrale è legato anche a un atomo di idrogeno (H) e a un gruppo di atomi (R). Il gruppo R differenzia i vari tipi di amminoacidi.
Esistono 20 tipi di amminoacidi che vengono indicati con 3 lettere (abbreviazione del loro nome).
Molti animali sono in grado di sintetizzare solo alcuni di questi amminoacidi. 8 amminoacidi sono detti "essenziali", perché devono essere assunti con la dieta:
Valina (VAL)
Leucina (LEU)
Isoleucina (ILE)
Fenilalanina (PHE)
Triptofano (TRP)
Metionina (MET)
Treonina (THR)
Lisina (LYS)
Le proteine differiscono per il numero di amminoacidi che le costituiscono e per l'ordine con cui sono assemblate.
Nelle cellule, gli amminoacidi formano lunghe catene mediante legami covalenti tra il carbonio (C) del gruppo carbossilico di una molecola e l'azoto (N) del gruppo amminico della molecola successiva.
Struttura delle proteine
La sequenza degli amminoacidi di una proteina è detta struttura primaria. Ogni proteina ha una diversa struttura primaria che determina la forma tridimensionale di una molecola. Dalla forma delle proteine dipende la loro funzione.
Ogni proteina è costituita da una catena di amminoacidi.
Una volta che la proteina è stata assemblata, gli amminoacidi formano tra loro legami a idrogeno che determinano un ripiegamento della molecola.
Questa configurazione tridimensionale è detta struttura secondaria, e può essere:
-a elica, tipica delle proteine elastiche (come l'actina e la miosina, responsabili della contrazione dei muscoli);
-piana, con le catene di amminoacidi allineate in file parallele (è detta a foglietto ripiegato ed è tipica di proteine lisce, soffici, ma non elastiche, come il collagene).
La struttura secondaria può ripiegarsi ancora e determinare la complessa struttura terziaria di alcune proteine.
Grazie a questi ripiegamenti, le proteine formano delle >, chiamate siti. Il sito di una proteina è in grado di accogliere un unico tipo di molecola o di atomo. E' una proprietà molto importante, fondamentale in molti complessi biologici.
Molte proteine sono formate da più catene di amminoacidi legate tra loro. L'insieme delle diverse catene rappresenta la struttura quaternaria.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche principali delle molecole organiche?
- Come vengono classificati i carboidrati?
- Qual è la differenza tra grassi saturi e insaturi?
- Qual è la funzione dei fosfolipidi nelle cellule?
- Cosa determina la funzione di una proteina?
Le molecole organiche contengono atomi di carbonio uniti tramite legami covalenti e possono formare catene lunghe. I composti organici più semplici sono gli idrocarburi, mentre quelli più complessi contengono gruppi funzionali.
I carboidrati sono classificati in base al numero di molecole che contengono: monosaccaridi (una molecola), disaccaridi (due molecole), e polisaccaridi (centinaia o migliaia di molecole).
I grassi saturi non contengono doppi legami e sono solidi a temperatura ambiente, mentre i grassi insaturi contengono doppi legami e sono liquidi a temperatura ambiente.
I fosfolipidi formano le membrane che delimitano tutte le cellule, grazie alla loro natura idrofila e idrofoba.
La funzione di una proteina è determinata dalla sua struttura primaria, ovvero la sequenza degli amminoacidi, che a sua volta determina la forma tridimensionale della molecola.
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