Concetti Chiave
- Le macromolecole, costituite da migliaia di atomi, rappresentano il 90% del peso secco di un organismo e si formano principalmente attraverso la condensazione di monomeri.
- I carboidrati, suddivisi in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi, sono essenziali come fonte di energia, con il glucosio come esempio principale.
- I lipidi includono trigliceridi, fosfolipidi e steroidi, svolgendo ruoli chiave come riserve energetiche, componenti delle membrane biologiche e precursori degli steroidi.
- Le proteine sono macromolecole composte da catene di aminoacidi, con strutture che vanno dalla sequenza primaria alla struttura quaternaria, essenziali per le funzioni cellulari.
- Gli acidi nucleici, DNA e RNA, sono polimeri di nucleotidi che conservano e trasmettono informazioni genetiche, con l'RNA che ha funzioni specifiche nel processo di sintesi proteica.
Migliaia di atomi costituiscono macromolecole, che formano il 90% del peso secco di tutto l’organismo. La maggior parte di esse è formata da polimeri (molecole costituite da uno o pochi tipi di molecole piccole, i monomeri) che si formano mediante condensazione nella quale i monomeri si uniscono tra di loro con legami covalenti e perdita di una molecola d’acqua. Con l’idrolisi il polimero è scisso in monomeri con l’aggiunta di una molecola d’acqua che si scinde e si lega alle estremità dei monomeri. Le macromolecole sono:
1 Carboidrati: (Cn H2n On) si suddividono in aldosi (glucosio, se il primo atomo di C ha il doppio legame con O) e chetosi (se è il secondo atomo di C); si suddividono in:
- Monosaccaridi: anelli di carbonio e ossigeno a cui sono legati atomi di idrogeno e gruppi idrossido; il più comune è il glucosio, zucchero a sei atomi di carbonio, fonte di energia.
- Disaccaridi: formati da due monosaccaridi;
- Polisaccaridi: formati da cinque monosaccaridi; il più importante sono l’amido, il glicogeno e la cellulosa formati da glucosio legato con se stesso: tutti possono essere idrolizzati per ottenere glucosio.
2 Lipidi: macromolecola formata da condensazione di molecole più piccole costituite per lo più da atomi di carbonio e idrogeno; si dividono in:
- Trigliceridi: formati per condensazione (che libera tre molecole d’ H2O) di una molecola di glicerolo (tre atomi di C a cui sono legati atomi di idrogeno e gruppo OH) e tre acidi grassi (formato da lunghe catene di atomi di carbonio a cui sono legati atomi di idrogeno). Il glicerolo è uguale per tutti i trigliceridi mentre gli acidi grassi variano (numero di atomi di C tra 12 e 24). Gli acidi grassi si dicono saturi (solidi, grassi) se non contengono doppi legami tra gli atomi di carbonio e insaturi (liquidi, oli) se li contengono. Sono utilizzati come riserva di energia e sono anche ottimi isolanti.
- Fosolipidi: hanno struttura simile ai trigliceridi ma in esso uno degli acidi grassi è sostituito da uno ione fosfato legato di solito a un’altra molecola variabile, R, che, variando, differenzia i fosfolipidi. La testa (gruppo fosfato e R) è polare e solubile in acqua (idrofila) mentre la coda (glicerolo e due acidi grassi) è apolare e insolubile (idrofoba). Formano le membrane biologiche, tra cui la cellulare.
- Steroidi: lipide costituito da quattro anelli condensati di atomi di carbonio a cui possono essere legati diversi gruppi chimici. Sono suddivisi in base alla funzione e dal colesterolo derivano tutti gli steroidi.
3 Proteine: macromolecola formata da uno o più polipeptidi formati a loro volta per condensazione di monomeri detti aminoacidi. Contengono tutte carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto (zolfo cisteina). Tutti hanno la stessa struttura di base formati da un atomo di carbonio legato a un atomo di idrogeno, un gruppo amminico (carica positiva), un gruppo carbossilico (carica negativa) e un gruppo R caratteristico per ogni aminoacido. Due aminoacidi si legano tra di loro con un legame covalente detto legame peptidico. La forma delle proteine si sviluppa in:
- Struttura primaria: sequenza specifica degli aminoacidi in una proteina.
- Struttura secondaria: modo in cui la catena si avvolge su se stessa o si ripiega: forma a elica (alfa) o a foglietto ripiegato (beta).
- Struttura terziaria: in alcune proteine è data dal ripiegamento della struttura secondaria in una forma tridimensionale grossolanamente sferica.
- Struttura quaternaria: si trova nelle proteine formate da due o più catene legate tra loro: tipica dell’enzima emoglobina.
- Acidi nucleici: polimero che si forma per condensazione a partire da monomeri detti nucleotidi. Gli atomi presenti sono ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto e fosforo. Ogni nucleotide è costituito da un zucchero (5 atomi di C), uno ione fosfato e una base azotata (molecola formata da uno o due anelli di carbonio e azoto) che sono l’adenina, la guanina, la citosina, la timina, uracile.
a) Dna: acido desossiribonucleico, formato da due catene di nucleotidi avvolte a elica; ogni nucleotide è formato da uno ione fosfato, dallo zucchero desossiribosio e da una delle seguenti basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina. I nucleotidi di ogni catena sono uniti tra di loro tramite legami covalenti tra lo zucchero di uno e lo ione fosfato dell’altro. Inoltre le basi azotate di una catena si legano tramite legami a idrogeno con quelle della seconda catena.
b) Rna: acido ribonucleico, formato da un’unica catena di nucleotidi. Ogni nucleotide è formato dallo zucchero ribosio, da uno ione fosfato e da una delle seguenti basi: adenina, guanina, citosina, uracile. Come nel dna, i nucleotidi sono legati con legame covalente. L’Rna svolge 3 funzioni:
* mRna: messaggero, si porta vicino ai ribosomi contenenti rna;
* rRna: ribosomale;
* tRna: transfer, porta aminoacidi al messaggero;
Domande da interrogazione
- Qual è la differenza principale tra molecole organiche e inorganiche?
- Come si formano i polimeri e come avviene la loro scissione?
- Quali sono le principali categorie di macromolecole descritte nel testo?
- Qual è la funzione principale dei trigliceridi e come sono strutturati?
- Quali sono le differenze strutturali tra DNA e RNA?
Le molecole inorganiche sono più piccole e possono essere composte da tutti i 92 elementi esistenti, mentre le molecole organiche sono più grandi e composte da 24 elementi, di cui 6 sono abbondanti: carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo.
I polimeri si formano mediante condensazione, dove i monomeri si uniscono con legami covalenti e perdita di una molecola d'acqua. La scissione avviene tramite idrolisi, aggiungendo una molecola d'acqua che si lega alle estremità dei monomeri.
Le principali categorie di macromolecole descritte sono carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.
I trigliceridi fungono da riserva di energia e isolanti. Sono formati dalla condensazione di una molecola di glicerolo e tre acidi grassi, liberando tre molecole d'acqua.
Il DNA è formato da due catene di nucleotidi avvolte a elica, mentre l'RNA è costituito da un'unica catena di nucleotidi. Le basi azotate del DNA includono adenina, guanina, citosina e timina, mentre quelle dell'RNA includono adenina, guanina, citosina e uracile.
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