Biochimica - Macromolecole + esercizi pH ed enzimi

La biochimica

La biochimica è lo studio delle molecole e delle reazioni chimiche, da un punto di vista chimico.

Gli organismi viventi sono sistemi chimici molto complessi, ma non contraddicono le leggi della fisica e della chimica. Sono sistemi termodinamici aperti, cioè scambiano materia ed energia con l’ambiente, e si trovano in uno stato stazionario dinamico, per mantenere l’equilibrio serve una regolazione in entrata e in uscita e ciò richiede l’apporto di molta energia. Gli organismi viventi sono basati sulla chimica organica, cioè dei composti del carbonio, e governati da macromolecole polimeriche: acidi nucleici, proteine, carboidrati.

L’informazione è codificata negli acidi nucleici. Il funzionamento, metabolismo, degli organismi viventi è basato su reazioni che avvengono in ambiente acquoso e a temperature discrete grazie a catalizzatori molto efficienti. Gli enzimi sono particolari proteine che hanno diverse funzioni. Le proteine hanno anche molte altre funzioni: strutturale (collagene), informazionale (ormoni: insulina) o di trasporto (emoglobina, canali di membrana)… carboidrati, e lipidi, hanno funzioni energetiche (glucosio, amido, glicogeno, trigliceridi) e strutturali (cellulosa, membrana plasmatica).

Gli organismi viventi sono soggetti a numerosi controlli, data la loro complessità e da parte degli enzimi.

Composizione chimica degli organismi viventi

La composizione chimica degli organismi viventi è differente da quella dell’universo e della crosta terrestre:

• Universo > H 36.6%, He 60.4%, O 1.0%, Na 0.7%, C 0.3%, Altro 1.0%.
• Crosta terrestre > O 47%, Si 28%, Al 8.1%, Fe 5%, Ca 4%, Na 3%, K 2.6%, Mg 2%.
• Organismi > O 55%, C 14%, H 10%, N 3%, Ca 1.5%, P 1.2%.

Gli esseri viventi sono costituiti principalmente da 4 elementi chimici (O-H-C ternarie; O-H-C-N quaternarie) che compongono i composti organici e l’acqua (70%), costituiscono circa il 96.2% degli organismi.

L’ordine di grandezza delle molecole di cui si occupa la biochimica va da 5 nm a circa 700 nm (virus).

Molecole caratteristiche degli organismi viventi

Le molecole caratteristiche degli organismi viventi:

• Acidi nucleici > polimeri di nucleotidi, composti da: zuccheri, base azotata, fosfato.
• Proteine > polimeri di amminoacidi (peptidi).

La biochimica e le biomolecole

La biochimica è lo studio delle molecole e delle reazioni chimiche, da un punto di vista chimico.

Gli organismi viventi sono sistemi chimici molto complessi, ma non contraddicono le leggi della fisica e della chimica. Sono sistemi termodinamici aperti, cioè scambiano materia ed energia con l'ambiente, e si trovano in uno stato stazionario dinamico, per mantenere l'equilibrio serve una regolazione in entrata e in uscita e ciò richiede l'apporto di molta energia. Gli organismi viventi sono basati sulla chimica organica, cioè composti del carbonio, e governati da macromolecole polimeriche: acidi nucleici, proteine, carboidrati.

L'informazione è codificata negli acidi nucleici. Il funzionamento, metabolismo, degli organismi viventi è basato su reazioni che avvengono in ambiente acquoso ed a temperature discrete grazie a catalizzatori molto efficienti: gli enzimi sono particolari proteine che hanno diverse funzioni. Le proteine hanno anche molte altre funzioni: strutturale (collagene), informazionale (ormoni, insulina) di trasporto (emoglobina, canali di membrana)... i carboidrati, e i lipidi, hanno funzioni energetiche (glucosio, amido, glicogeno, trigliceridi) e strutturali (cellulosa, membrana plasmatica).

Gli organismi viventi sono soggetti a numerosi controlli, data la loro complessità, da parte degli enzimi.

Composizione chimica di universo, crosta terrestre e organismi

La composizione chimica degli organismi viventi è differente da quella dell'universo e della crosta terrestre:.

• Universo ➔ H 36.6%.
• Crosta terrestre ➔ O 47%.
• Organismi ➔ O 55%.
• He 60.4%.
• S 28%.
• C 18%.
• O 1.0%.
• Al 8%.
• H 10%.
• Na 0.7%.
• Fe 5%.
• N 3%.
• C 0.3%.
• Ca 4%.
• Ca 1.5%.
• Altro 1.0%.
• Na 3%.
• P 1.2%.
• K 2.6%.
• Mg 2%.

Gli esseri viventi sono costituiti principalmente dai 4 elementi chimici (O-H-C ternario; O-H-C-N quaternario) che compongono i composti organici e l'acqua (70%), costituiscono circa il 96.2% degli organismi.

L'ordine di grandezza delle molecole di cui si occupa la biochimica va da 5 nm a circa 700 nm (virus).

Biomolecole e funzioni

Le molecole caratteristiche degli organismi viventi:

• Acidi nucleici ➔ polimeri di nucleotidi, composti da: zuccheri, base azotata, fosfato.
• Proteine ➔ polimeri di amminoacidi (peptidi).
• Carboidrati: polimeri di monosaccaridi sono solubili (mono-, di-saccaridi) e insolubili (polisaccaridi).
• Lipidi: Trigliceridi: acidi grassi + glicerolo.
• Molecole ad alta energia: ATP: nucleotide + 2 fosfati.

Le biomolecole svolgono funzioni complesse quindi si organizzano in complessi; per esempio il complesso della Piruvato Deidrogenasi che catalizza la decarb