Concetti Chiave
- Le molecole si classificano in inorganiche, più piccole e composte da tutti i 92 elementi, e organiche, più grandi e costituite da 24 elementi, tra cui sei abbondanti.
- Le macromolecole, formate da migliaia di atomi, rappresentano il 90% del peso secco degli organismi e sono tipicamente polimeri derivati da monomeri mediante condensazione e idrolisi.
- I carboidrati si suddividono in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi, con il glucosio come principale fonte di energia per gli organismi.
- I lipidi, che includono trigliceridi, fosfolipidi e steroidi, servono come riserva di energia e isolamento, con strutture variabili che ne influenzano le funzioni.
- Le proteine sono costituite da polipeptidi formati da aminoacidi e hanno strutture complesse (primaria, secondaria, terziaria e quaternaria) che determinano la loro funzionalità biologica.
Classificazione delle molecole
Le molecole si dividono in inorganiche (più piccole, possono essere composte da tutti i 92 elementi esistenti) e organiche (più grandi composte da 24 elementi dei quali 6 abbondanti ovvero carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo, anche se in minor quantità).
Formazione e struttura delle macromolecole
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:
Carboidrati: energia e struttura
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.
Lipidi: riserva energetica e isolamento
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.
Proteine: struttura e funzione
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 le macromolecole e quali processi sono coinvolti?
- Quali sono le principali categorie di carboidrati e le loro caratteristiche?
- Qual è la funzione dei lipidi e come si classificano?
- Qual è la struttura delle proteine e come si formano?
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).
Le macromolecole si formano tramite la condensazione di monomeri, unendo atomi con legami covalenti e perdendo una molecola d'acqua. L'idrolisi, al contrario, scinde i polimeri in monomeri aggiungendo una molecola d'acqua.
I carboidrati si suddividono in monosaccaridi (come il glucosio), disaccaridi (formati da due monosaccaridi) e polisaccaridi (formati da cinque monosaccaridi), con l'amido, il glicogeno e la cellulosa come esempi principali.
I lipidi fungono da riserva energetica e isolamento. Si classificano in trigliceridi, fosfolipidi e steroidi, ognuno con strutture e funzioni specifiche, come la formazione delle membrane biologiche da parte dei fosfolipidi.
Le proteine sono formate da uno o più polipeptidi, costituiti da aminoacidi legati da legami peptidici. La loro struttura si sviluppa in quattro livelli: primaria, secondaria, terziaria e quaternaria, ognuno con caratteristiche specifiche.
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