Appunti di Biologia applicata

3. LA CHIMICA DELLA VITA: I COMPOSTI ORGANICI

3.1 Gli atomi di carbonio e le molecole organiche

I composti organici sono molecole basate principalmente sull'atomo di carbonio (C), che si

lega ad altri atomi come idrogeno (H), ossigeno (O), azoto (N) e altri elementi. Essi sono alla

base della chimica della vita e costituiscono la struttura di tutte le molecole biologiche.

L'atomo di carbonio è unico per la sua capacità di:

Formare 4 legami covalenti: Ogni atomo di carbonio può condividere 4 elettroni con altri atomi,

permettendo un'ampia varietà di strutture.

Le molecole organiche possono essere suddivise in categorie in base alla struttura e ai gruppi

funzionali presenti.

1.Idrocarburi

Sono composti organici costituiti solo da carbonio e idrogeno. Possono essere:

Alcani: Solo legami singoli (C−C), saturi. Es. Metano (CH4).

Alcheni: Contengono doppi legami (C=C), insaturi. Es. Etilene (C2H4)

Alchini: Contengono tripli legami (C≡CC), insaturi. Es. Acetilene (C2H2).

Aromatici: Strutture cicliche con elettroni delocalizzati, come il benzene.

2.Gruppi funzionali

Sono specifici atomi o combinazioni di atomi all'interno di una molecola organica che

determinano le proprietà chimiche della molecola.

Esempio: Acetone (CH3COCH3)

3. Molecole Organiche e Vita

Le molecole organiche costituiscono i principali biomolecole che permettono la vita:

a) I carboidrati sono composti organici costituiti da carbonio (C), idrogeno (H\) e

ossigeno (O), con la formula generale (CH2O) dove n è un intero.

Si classificano in:

-Monosaccaridi: Sono i carboidrati più semplici, costituiti da una sola molecola di zucchero.

Come ad Es. Glucosio e il Fruttosio, che hanno come funzione quella di elargire energia

immediata.

-Disaccaridi: Sono formati da due monosaccaridi uniti da un legame glicosidico. Come ad Es.

Saccarosio (glucosio + fruttosio), Lattosio (glucosio + galattosio).

-Polisaccaridi: Sono polimeri composti da lunghe catene di monosaccaridi. Come ad Es.

Amido: Riserva energetica nelle piante.

Glicogeno: Riserva energetica negli animali.

Cellulosa: Componente strutturale delle pareti cellulari delle piante.

b) Lipidi: sono un gruppo eterogeneo di molecole organiche, principalmente

idrofobiche, costituite da carbonio, idrogeno e ossigeno. Comprendono grassi, oli,

fosfolipidi e steroidi.

Tipi principali di lipidi

-Trigliceridi (grassi e oli): Composti da una molecola di glicerolo e tre acidi grassi hanno la

funzione di riserva energetica a lungo termine, isolamento termico e protezione, come ad Es.

Grasso animale, olio d'oliva.

-Fosfolipidi: Composti da una "testa" polare (fosfato) e due "code" idrofobiche (acidi grassi).

La loro funzione principale è che sono la componente essenziale delle membrane cellulari.

-Steroidi: Molecole con struttura a quattro anelli.

La loro funzione è quella della regolazione (es. ormoni come il colesterolo e il cortisolo).

-Cere: Molecole idrofobiche che rivestono superfici (es. la cuticola delle piante o la cera d'api).

I lipidi hanno quattro funzioni principali:

Energetica: Forniscono energia concentrata (9 kcal/g).

Strutturale: Formano la membrana cellulare (fosfolipidi).

Isolamento: Protezione termica e meccanica.

Segnalazione: Ormoni steroidei come testosterone ed estrogeni.

c)Proteine: Sono polimeri di amminoacidi, collegati da legami peptidici. Ogni proteina è

formata da una sequenza unica di amminoacidi, che ne determina la struttura e la funzione.

Struttura delle proteine:

Struttura primaria: Sequenza lineare di amminoacidi.

Struttura secondaria: Ripiegamenti locali (es. alfa-elica, foglietto beta) stabilizzati da legami a

idrogeno.

Struttura terziaria: Ripiegamento tridimensionale della proteina.

Struttura quaternaria: Associazione di più subunità proteiche.

Funzioni delle proteine

Catalizzatori: Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche. Es. Amilasi, DNA polimerasi.

Strutturale: Es. Collagene (pelle), cheratina (capelli).

Trasporto: Emoglobina (trasporta ossigeno nel sangue).

Movimento: Actina e miosina (contrazione muscolare).

Segnalazione: Ormoni proteici come l'insulina.

d)Acidi nucleici: Gli acidi nucleici sono molecole che conservano e trasmettono

l'informazione genetica. Sono polimeri di nucleotidi, che consistono in:

-Un gruppo fosfato.

-Uno zucchero pentoso (desossiribosio nel DNA, ribosio nell'RNA).

-Una base azotata (Adenina, Guanina, Citosina, Timina [solo DNA], Uracile [solo RNA]).

Esistono due principali tipi di acidi nucleici

-DNA (Acido desossiribonucleico): Contiene l'informazione genetica e presenta una struttura a

Doppia elica.