Le biomolecole: struttura, funzioni e reazioni chimiche fondamentali

Le biomolecole sono composti organici, cioè composti del carbonio. I composti organici sono tenuti insieme soprattutto da legami covalenti, costituendo, grazie ad una struttura stabile, il fondamento di alcune funzioni. Si tratta spesso di molecole molto grandi, ovvero macromolecole. Tra le biomolecole sono polimeri:

-i polisaccaridi, carboidrati complessi formati da catene di monosaccaridi;

-le proteine, formate da catene ripiegate di amminoacidi;

-gli acidi nucleici, formati da catene di nucleotidi.

Non sono polimeri i lipidi. Inoltre diversi monosaccaridi, nucleotidi o amminoacidi vengono utilizzati nelle cellule non solo per costruire polimeri.

Quali sono le caratteristiche delle biomolecole?

Tutte le biomolecole possiedono due caratteristiche imortanti:

1)hanno una precisa e struttura tridimensionale, o compatta e raggomitolata, o dei filamenti lunghi e sottili. La forma di queste molecole è in relazione con la funzione che svolgono.

2)Le biomolecole possiedono proprietà chimiche specifiche che determinano la loro funzione biologica

Prerogative del carbonio

L'esistenza di così tanti composti organici dipende principalmente dalla capacità unica che hanno gli atomi di carbonio di formare fra loro robusti legami covalenti e, allo stesso tempo, di legarsi saldamente ad altri elementi.

Un'altra prerogativa del carbonio è quella di formare catene carboniose. Le catene carboniose possono essere lineari, ramificate o ad anello, e avere doppi legami (o tripli) al loro interno.

I composti organici più semplici sono gli idrocarburi, formati da carbonio e idrogeno; le differenze tra un composto e l'altro dipendono da lunghezza e forma della catena. In altri casi alle catene carboniose sono uniti atomi di elementi diversi; il comportamento della molecola dipende anche dal tipo di atomi presenti e dalla disposizione dei legami.

Classificazione dei composti organici

I composti organici si possono suddividere in classi che si differenziano tra loro in base ai gruppi funzionali che contengono

I più importanti sono:

-Ossidrilico: Tende ad attrarre molecola d'acqua;

-Carbonilico: Se questo gruppo si trova all'estremità di una catena carboniosa appartiene alla classe dei aldeidi, se invece, si trova all'interno appartiene a quella dei chetoni;

-Carbossilico: Libera ioni idrogeno H+ conferendo così alla molecola proprietà acide;

-Amminico: Composti organici che si comportano come basi

Molte molecole possiedono un unico gruppo funzionale, ma diverse biomolecole ne possiedono anche più di due.

Isomeri e reazioni di sintesi

Gli isomeri sono molecole composte dagli stessi atomi legati in modo diverso. Esistono diversi tipi di isomeri, come ad esempio gli isomeri di struttura, che sono composti avente la stessa formula ma strutture molecolari diverse. Gli isomeri di struttura differiscono nel modo in cui gli atomi sono uniti insieme.

Le biomolecole, sono costituite da catene carboniose unita ad uno o più gruppi funzionali differenti.

I polimeri si formano dai monomeri attraverso una serie di reazioni di sintesi dette reazioni di condensazione. Le reazioni di condensazione hanno come risultato la formazione di un legame covalente fra due monomeri e la perdita di una molecola d'acqua per ogni legame covalente formato. Le reazioni di condensazioni che producono i vari tipi di polimeri differiscono per qualche dettaglio; in tutti i casi, la formazione dei polimeri richiede energia.

L'inverso di una reazione di condensazione è una di IDROSI. Questa scinde i polimeri producendo monomeri. In queste reazioni, l'acqua reagisce con i legami covalenti; i prodotti della reazione sono monomeri liberi che hanno incorporato anche gli atomi di idrogeno e ossigeno della molecola d'acqua. Quindi il legame fra monomeri si può formare e spezzare.

Le reazioni di condensazione e di idrolisi sono universali per tutti i viventi; la loro funzione nel montaggio dei polimeri ha rappresentato una tappa importante per l'origine della vita in ambiente acquatico.