Macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine ed acidi nucleici

GLICOGENO: Riserva energetica negli animali

Si accumula in muscoli e fegato, che conserva circa mezzo chilo di glicogeno al giorno. Perché ci sono alcuni che si nutrono solo di glucosio (es. cervello). Depositi di glicogeno si esauriscono in circa un giorno tranne che non vengono ripristinati, dall'alimentazione legami α 1,4-glicosidici legami α. Il glicogeno presenta una struttura ramificata caratterizzata da estremità riducente e alcune estremità non riducenti. È proprio 1,6-glicosidici in queste ultime che agiscono gli enzimi coinvolti nella degradazione del glicogeno.

CELLULOSA: Funzione di sostegno nei vegetali

Si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali, dove formano le microfibrille. Può essere digerita solo dagli erbivori (ruminanti) perché hanno batteri capaci di scindere questi legami, quindi assimilano il glucosio in forma elementare. La molecola è sempre lineare.

(stabilizzata da legami H) ed alcuni gruppi OH sono liberi di- combinarsi con altre molecole di cellulosa che giacciono parallele.È il componente principale delle cellule delle piante e costituisce circa il 50% in peso del- legno e delle radici, mentre il restante 50% è costituito da emicellulose e lignina.

CHITINA: Funzione strutturale, formano l’esoscheletro degli insetti- È utilizzata per produrre un resistente e flessibile filo chirurgico che si decompone dopo che- la ferita o l’incisione sono guarite

L’uomo non possiede nel corredo enzimatico del sistema digestivo gli enzimi in grado di scindere il-glicosidico, -glicosidicolegame mentre possiedono quelli in grado di idrolizzare il legamedell’amido. Per questo motivo la cellulosa presente negli alimenti passa attraverso il tratto digerenteper poi essere eliminata con le feci. La cellulosa a contatto con la parete intestinale provocairritazione con conseguente stimolo delle cellule di

Rivestimento a produrre muco che faciliterà il passaggio del cibo attraverso l'intestino. Molti microrganismi contengono gli enzimi in grado di idrolizzare la cellulosa (cellulasi). Ciò consente, ad esempio, ai ruminanti di nutrirsi della cellulosa presente nelle piante ingerite a seguito della presenza nel rumine di batteri e protozoi in grado di produrre gli enzimi necessari all'idrolisi della cellulosa.

LIPIDI

Sono lunghi polimeri costituiti da atomi di C, H e O. Sono apolari, insolubili in acqua ma solubili in solventi organici non polari (es. benzene).

Funzioni:

1. Riserva energetica (molecole ad alto contenuto energetico). In molte piante e animali: a parità di peso e volume la completa demolizione dei grassi libera circa il doppio di energia rispetto ai carboidrati. Es.: 100gr di pasta (amido) 350kcal circa, 100gr di burro 900kcal circa
2. Protezione meccanica per alcuni organi (es. cuore, fegato, reni, ecc)
3. Isolante termico poiché si accumula

catene degli acidi grassi; si trovano principalmente negli oli vegetali e nei pesci. I trigliceridi sono la forma di accumulo di energia più comune negli organismi viventi e vengono utilizzati come riserva energetica durante il digiuno o l'esercizio fisico prolungato. I fosfolipidi sono un tipo di lipidi che costituiscono la componente principale delle membrane cellulari. Sono formati da due molecole di acidi grassi legate a una molecola di glicerolo, a cui è legato anche un gruppo fosfato. Questa struttura a doppio strato dei fosfolipidi permette loro di formare le membrane cellulari, che sono fondamentali per il mantenimento dell'integrità e della funzionalità delle cellule. I lipidi hanno anche un ruolo importante come precursori di molecole biologiche. Gli acidi grassi, ad esempio, sono utilizzati per la sintesi di ormoni steroidei, come il cortisolo e gli estrogeni, e di vitamine liposolubili, come la vitamina D. Inoltre, i lipidi sono coinvolti nella produzione di molecole segnale, come i mediatori lipidici, che svolgono un ruolo chiave nella regolazione di processi fisiologici come l'infiammazione e la coagulazione del sangue. In conclusione, i lipidi svolgono diverse funzioni nel nostro organismo, tra cui la produzione di energia, l'isolamento termico, la strutturazione delle membrane cellulari e la sintesi di molecole biologiche importanti.

sporgono verso la soluzione acquosa, così si forma la membrana plasmatica. La caratteristica della membrana è quella di far entrare selettivamente le sostanze utili e far uscire le sostanze di rifiuto. Questo non avviene spontaneamente per tutte le molecole, infatti piccole molecole come O, CO2 passano spontaneamente attraverso la membrana, mentre molecole più complesse hanno bisogno di trasportatori specifici, cioè le proteine.

• CERE: Le cere sono insolubili in acqua e svolgono un'importante funzione di rivestimento protettivo ed impermeabilizzante. Si trovano nelle penne degli uccelli e nelle cuticole delle foglie, inoltre conferiscono lucentezza ai frutti (mele, pere, ciliegie) e le api le usano per costruire le pareti degli alveari.
• STEROIDI: Gli steroidi sono derivati dal colesterolo, caratterizzati da molecole con 4 anelli carboniosi. Funzioni del colesterolo:

vitamina D (per la crescita di ossa e denti), mancanza di vitamina D porta al rachitismo, cioè mancato sviluppo del tessuto osseo

Composto di partenza per la sintesi degli acidi biliari (prodotti dal fegato)

Costituisce gli ormoni sessuali prodotti dalle ghiandole surrenali (testosterone, aldosterone, estradiolo) ed altri ormoni steroidei (cortisone)

I livelli di colesterolo nel sangue vanno tenuti sotto controllo, poiché viene trasportato nel sangue e quando è presente in eccesso può causare problemi all'apparato circolatorio. Si accumula sulle pareti interne delle arterie provocando la formazione di placche che causano aterosclerosi o si accumula nel fegato dando origine ai calcoli biliari.

PROTEINE

Sono le macromolecole biologiche più abbondanti nella materia vivente (>50%), infatti all'interno dell'organismo svolgono tantissime importanti funzioni:

1. Strutturale: tubulina e actina (proteine del citoscheletro); cheratina

(componente di pelle,tendini e legamenti); proteine della seta (forma la ragnatela)

2. Contrazione: actina e miosina (contrazione muscolare)ovoalbumina (uovo) ha funzione di riserva per l'embrione

3. Deposito e riserva:

4. Recettoriale: recepiscono i segnali inviati dalle cellule

5. Trasporto: emoglobina (trasporta O e CO2 nei globuli rossi)

6. Segnale di comunicazione tra le cellule: ormoni (es. insulina); fattori di crescita.

7. Difesa immunitaria: anticorpi (combattono le infezioni)

8. Enzimatica: sono catalizzatori e sono selettivi, in particolare quando dipendono dalla forma della molecola si dice che sono stereoselettivi. Es.: tripsina (scinde i legami amminoacido -–amminoacido); amilasi (scinde i legami dell'amido glucosio glucosio).

Sono formate da una o più catene polipeptidiche, a loro volta costituite da una sequenza di AMMINOACIDI legati mediante il legame peptidico.

Gli amminoacidi sono caratterizzati da un carbonio chirale legato a un gruppo carbossilico (-COOH),

Un gruppo amminico (-NH₂), 2 atomi di idrogeno e un gruppo R. In base alla posizione del gruppo amminico avremo amminoacidi D ed L, detti enantiomeri. Il legame peptidico si forma tra il gruppo carbossilico di un amminoacido e un gruppo amminico di un altro per eliminazione di H₂O.

Inoltre, da un amminoacido ad un altro varia il gruppo R, che influisce sulla polarità e quindi sulla solubilità dell'amminoacido. Infatti gli amminoacidi vengono classificati sulla base del gruppo R in:

• Amminoacidi non polari: glicina (il più semplice e l'unico amminoacido chirale), alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, fenilalanina, triptofano, prolina.
• Amminoacidi polari: serina, treonina, cisteina, tirosina, asparagina, glutammina.
• Amminoacidi acidi: acido aspartico, acido glutammico.
• Amminoacidi basici: lisina, arginina, istidina.

Quando un amminoacido viene sciolto in H₂O diventa uno ione dipolare (zwitterione) che può agire sia come acido (donatore di H⁺) che come base (accettore di H⁺).

H⁺) che come base (accettore di H⁺); le sostanze che hanno questa doppia natura si definiscono anfotere o anfoliti.

1. A pH acido (ricco di H⁺) gli amminoacidi hanno il gruppo COOH e il gruppo amminico protonato NH₃⁺, quindi gli amminoacidi sono carichi positivamente.

2. A pH basico (ricco di OH^-) gli amminoacidi hanno il gruppo NH₂ e il gruppo carbossilico dissociato COO^-, quindi gli amminoacidi sono carichi negativamente.

3. A pH fisiologico (7,4) gli amminoacidi hanno il gruppo carbossilico dissociato COO^- (ione negativo carbossilato) e il gruppo amminico protonato NH₃⁺.

Il valore di pH al quale un amminoacido ha carica netta 0, cioè è elettricamente neutro, è detto punto isoelettrico (pI) ed è caratteristico di ogni amminoacido. Questo avviene quando i due gruppi sono entrambi ionizzati (COO^- e NH₃⁺) o quando entrambi non sono carichi (COOH e NH₂).

Gli amminoacidi sono 20 e si possono classificare in:

Essenziali: quelli che una determinata specie non

è in grado di sintetizzare (o li sintetizza in- quantità non sufficienti). Devono essere introdotti con la dieta, mentre alcuni sono necessari nella dieta solo durante lo stadio giovanile di crescita. Questi sono 9 e sono: valina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e istidina.

Non essenziali: quelli che una determinata specie è in grado di sintetizzare.

Una proteina è attiva e funzionante solo quando raggiunge la sua conformazione tridimensionale corretta, mediante il FOLDING PROTEICO (ripiegamento). È un processo molecolare reversibile che avviene grazie alla presenza di particolari aminoacidi idrofobici e polari e di proteine dettechaperonine, che supportano il ripiegamento della proteina anche durante la fase successiva dellasintesi. Alcune di queste proteine sono dette HSP (heat shock protein), che vengo