Elementi e biomolecole: la chimica della vita sulla Terra

Elementi della materia vivente

Dei 92 elementi presenti in natura solo alcuni costituiscono componente della materia vivente:

- 6 elementi come maggiori costituenti della materia: Ossigeno, Carbonio, Idrogeno, Azoto, Fosforo, Zolfo;

- 5 elementi presenti come ioni: Calcio, Potassio, Sodio, Cloro, Magnesio;

- 7 elementi presenti come tracce: Ferro, Rame, Manganese, Zinco, Iodio, Fluoro, Selenio.
Gli esseri viventi sono formati in gran parte da composti chimici che possono utilizzare, trasformare e sintetizzare in molte sostanze. Le biomolecole sono parte di questi composti, generalmente posseggono un elevato peso molecolare e a questa classe di molecole appartengono quattro macro gruppi:

- Proteine;

- Carboidrati;

- Lipidi;

- Acidi nucleici.

Carboidrati e loro suddivisione

I carboidrati sono composti ternari che contengono carbonio, ossigeno e idrogeno e possono essere suddivisi in:
- Monosaccaridi: il monosaccaride più celebre è il glucosio tuttavia non è il solo presente negli esseri viventi (esiste anche il saccarosio). Il glucosio proviene dai vegetali che sintetizzano il glucosio tramite la fotosintesi; I monosaccaridi sono la principale fonte di energia degli esseri viventi e la sua completa combustione avviene tramite la glicolisi e la respirazione cellulare.

- Disaccaridi: tra quelli più celebri sono presenti:

* Saccarosio anche conosciuto come zucchero da tavola, è l’unione tra una molecola di glucosio e una di fruttosio;

* lattosio contenuto nel latte e formato dall’unione tra una molecola di glucosio e una di galattosio;

* Il maltosio, poco trovato in natura, è risultato di un idrolisi parziale dell’amido ed è formato da due molecole di glucosio;

* Cellobiosio ottenuto dall’idrolisi parziale della cellulosa e formato da due molecole di glucosio.

Polisaccaridi di riserva e strutturali

- Polisaccaridi: sono una sostanziale riserva di energia e fanno parte della membrana e della parete cellulare di molte cellule; si dividono in polisaccaridi di riserva e strutturali:

* Polisaccaridi di riserva: principalmente sono l’amido nei vegetali e il glicogeno negli animali; l’amido è un polimero di alfa-glucosio, è estremamente presente nelle piante e specialmente nei loro semi, è formato da due tipi di molecole: l’amilosio, a catena lineare, e l’amilopectina, a catena ramificata. Il glicogeno è un polimero di alfa-glucosio come l’amido, ha un peso molecolare maggiore, ma presenta una maggiore ramificazione nella catena di molecole; Questo polimero viene soprattutto utilizzato come riserva negli animali e si accumula nel fegato e nella muscolatura.

* Polisaccaridi strutturali: i carboidrati che fanno parte della parete cellulare di vegetali e funghi, delle membrane cellulari, dell’esoscheletro degli invertebrati e tra gli spazi intercellulari; La cellulosa è uno di questi polisaccaridi strutturali ed è un polimero a catena lineare di beta-glucosio che costituisce le pareti cellulari dei vegetali; l’uomo e l’animale non lo possono metabolizzare tale glucosio e quindi non possono utilizzarla come fonte energetica. La chitina è un polisaccaride abbondante in natura ed è formato da N-acetilglucosammina che costituisce spesso le pareti cellulari dei funghi e l’esoscheletro dei crostacei e degli invertebrati. I glicoamminoglicani (anche noti come GAG o mucopolisaccaridi acidi) sono costituiti da due catene di monomeri: un amminozucchero e un glucide a carattere acido; nei tessuti animali sono presenti diversi tipi di glicoamminoglicani con funzioni specifiche.