Biologia - macromolecole

STRUTTURE IDROCARBONIOSE O ALCOLI a

lunga catena per dare origine a cere, sostanze più consistenti e meno untuose rispetto ai grassi, caratterizzate dall’essere

insolubili in acqua. In molti animali, sottili strati cerosi proteggono, lubrificano e mantengono flessibili la pelle, il pelo

o le piume. (Le penne degli uccelli, la cuticola sulle foglie, conferiscono lucentezza ai frutti, le api le usano per costruire

le pareti degli alveari).

• Fosfolipidi

I lipidi che contengono gruppi fosfato sono denominati fosfolipidi e

costituiscono la classe di lipidi più abbondante a livello

delle membrane cellulari.

Nei fosfolipidi più comuni è sempre la molecola di glicerolo a

formare la struttura portante, come nei trigliceridi ma, a

differenza di questi, solo due dei tre siti di legame sono legati ad

acidi grassi.

Il terzo sito disponibile è invece legato a un gruppo fosfato

polare che, a sua volta, si unisce a un’altra unità polare. Pertanto

l’estremità della molecola che contiene gli acidi grassi è apolare

e idrofobica, mentre la porzione con il gruppo fosfato è polare e

idrofila.

In ambiente polare, com’è una soluzione acquosa, fosfolipidi si

organizzano a formare strutture in cui solo le teste

polari vengono esposte all’acqua, mentre le estremità apolari si

raccolgono insieme a creare una configurazione che esclude l’acqua.

Una di queste disposizioni fosfolipidiche, il doppio strato lipidico, è alla

base della struttura delle membrane che definiscono i confini cellulari di

ogni cellula vivente.

In un doppio strato fosfolipidico, formato da un film di

fosfolipidi dello spessore di due sole molecole, i

fosfolipidi sono allineati in modo tale che i gruppi

polari si presentino alle molecole d’acqua circostanti a

livello della superficie del doppio strato, dove formano

un ambiente apolare e idrofobico che esclude l’acqua.

• Steroidi CONTRIBUISCONO ALLA

STRUTTURA DELLE MEMBRANE E AGISCONO COME ORMONI

Gli steroidi sono un gruppo di lipidi la cui struttura è basata su un’ossatura caratteristica

di quattro anelli carboniosi.

Gli steroidi si distinguono uno dall’altro in quanto hanno piccole differenze nei GRUPPI

LATERALI attaccati agli anelli carboniosi. Gli steroidi più abbondanti, gli steroli,

hanno ad un’estremità dell’ossatura ciclica della molecola un singolo gruppo –

OH, mentre all’atra estremità portano una catena idrocarburica complessa e apolare.

Benché gli steroidi siano ad un’estremità della molecola, hanno una caratteristica

leggermente idrofilica e polare. Di conseguenza, gli steroli hanno una duplice

proprietà di solubilità, come i fosfolipidi, e hanno pertanto la tendenza a disporsi

in posizione tali da soddisfare entrambe le proprietà. Per esempio, nelle membrane

biologiche, gli steroli si allineano accanto alle molecole dei fosfolipidi, con il

proprio gruppo polare OH che si affaccia alla superficie della membrana e con le

estremità apolari affondate all’interno non polare della membrana.

Colesterolo

Quando si distingue fra colesterolo “buono” e colesterolo “cattivo”, non s’intende dire che ci sono

due tipi di colesterolo: il colesterolo, in realtà, è uno solo. Quello che cambia sono le proteine che

lo trasportano nel sangue, che possono essere HDL (lipoproteine ad alta densità) o LDL (lipoproteine a

bassa densità). HDL: non lasciano il colesterolo "circolare" nelle arterie ma lo trasportano

verso il fegato, dove viene metabolizzato.

LDL: hanno un'azione negativa perché facilitano la

permanenza del colesterolo all'interno delle arterie,

FAVORENDO LA FORMAZIONE DI PLACCHE

ATEROSCLEROTICHE.

Un’ altra classe di steroidi, gli ormoni steroidei, svolgono importanti funzione di regolazione negli

animali: controllano infatti lo sviluppo, il comportamento e una gran varietà di processi biochimici.

L’esempio più evidente di ormoni steroidei è dato dagli ormoni sessuali, molecole che determinano le differenze

morfologiche tra i sessi e che controllano i comportamenti sessuali.

I CARBOIDRATI

Il nome carboidrato deriva dalla formula generale di questa classe di composti: CH O.

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Come nel caso dei lipidi, gli elementi principali che compongono i carboidrati sono il CARBONIO, l’IDROGENO e

l’OSSIGENO ma, in questo caso, l’ossigeno è presente in maggiori quantità.

I carboidrati più semplici sono i MONOSACCARIDI che possono avere la forma di singole molecole, ma più spesso

sono le subunità monomeriche costitutive di molecole più grandi.

Le subunità monomeriche possono unirsi a coppie e formare i DISACCARIDI o formare molecole molto più grandi

chiamati OLIGOSACCARIDI (costituiti da pochi monosaccaridi, 3-20) e POLISACCARIDI (composti di centinaia o

migliaia di monosaccaridi).

La classe dei carboidrati comprende gli zuccheri, i polimeri degli zuccheri e i composti affini. Alcuni carboidrati, come

lo zucchero e l’amido, sono fonte di energia, altri invece sono molecole strutturali come, ad esempio, la cellulosa,

carboidrato presente nella parete cellulare delle piante che è anche il composto organico più abbondante sulla terra.

I MONOSACCARIDI SONO LE UNITÀ STRUTTURALI DEI CARBOIDRATI

In natura i carboidrati si possono trovare sia come monosaccaridi, sia come catene di unità monosaccaridiche unite

insieme.

Sono zuccheri più semplici e la loro formula è un multiplo dell’unità di base CH O. ESSI

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CONTENGONO DA 3 A 9 ATOMI DI C.

Gli zuccheri semplici sono classificati

sulla base del numero di atomi di

carbonio che essi contengono. Un trioso ha tre

atomi di carbonio, tetroso ne ha quattro, un pentoso

cinque, un esoso sei e cosi via.

Conformazione dei

monosaccaridi:

1. Lineare

2. Ciclica

• Conformazione dei monosaccaridi lineari

In questa conformazione, ogni atomo di carbonio della

catena, eccetto uno, forma un legame sia con un

GRUPPO IDROGENO (-H) sia con un GRUPPO

IDROSSILICO (-OH). Il carbonio rimanente, invece,

fa parte di un GRUPPO

CARBONILICO , che può

essere localizzato al termine della

catena carboniosa nel caso

dell’aldeide (es. glucosio),

oppure trovarsi all’interno

della catena nel

caso del chetone (es. fruttosio).

• Conformazione dei monosaccaridi ciclici

I monosaccaridi formati da cinque o più atomi di carbonio possono anche presentarsi in una struttura ciclica ad anello,

ripiegandosi in se stessi. La struttura ciclica è permessa poiché due gruppi funzionali all’interno della stessa molecola

possono reagire insieme, come accade nel glucosio. Nel caso degli zuccheri a cinque o sei atomi di carbonio, la

conformazione ad ANELLO, rispetto a quella lineare, è LA STRUTTURA DI GRAN LUNGA PIÙ PRESENTE A

LIVELLO CELLULARE.

• Disaccaridi

I disaccaridi sono tipicamente

ottenuti partendo da due

monosaccaridi che vengono legati insieme mediante una REAZIONE DI

CONDENSAZIONE. Per esempio, il disaccaride maltosio è ottenuto condensando

insieme due molecole di α-glucosio. In

questo caso, un ATOMO DI

OSSIGENO FUNZIONA

DA PONTE

MOLECOLARE tra il

carbonio in posizione 1 delle

prima sub-unità di glucosio e il carbonio in posizione 4 della seconda molecola di glucosio. Questo tipo di legami, che

solitamente uniscono diversi monosaccaridi in catene più lunghe, sono conosciuti come legami glucosidici.

Un LEGAME GLICOSIDICO tra il carbonio 1 e il carbonio 4 è solitamente scritto con l’abbreviazione chimica: legame

1→4.

Il maltosio, il saccarosio e il lattosio sono disaccaridi molto comuni.

Il MALTOSIO si trova nei semi in fase di germinazione ed è lo zucchero più utilizzato nella produzione della birra.

GLUCOSIO + GLUCOSIO

Il SACCAROSIO, che contiene un’unità di glucosio e una di fruttosio, è la molecola che viene trasportata da e verso i

vari tessuti delle piante a foglia. GLUCOSIO + FRUTTOSIO

Il LATTOSIO, assemblato condensando un’unità di glucosio e una di galattosio, è lo zucchero più abbondante nel latte.

GLUCOSIO + GALATTOSIO

• Polisaccaridi

I polisaccaridi sono polimeri giganti di monosaccaridi uniti attraverso legami glicosidici:

1. l’AMIDO è un polisaccaride di molecole di glucosio unite mediate legami α-GLICOSIDICI;

2. il GLICOGENO è un polimero del GLUCOSIO ALTAMENTE RAMIFICATO;

3. anche la CELLULOSA è un polimero del glucosio, ma le singole unità monosaccaridiche sono unite mediante legami

β-GLICOSIDICI.

L’AMIDO comprende una famiglia di molecole giganti con struttura molto simile. Mentre

tutti i tipi di amido sono polimeri di unità di glucosio legate con legami α, i diversi tipi di

amido possono essere distinti dalla quantità di ramificazioni presenti a livello degli atomi di

carbonio 1 e 6.

Il GLICOGENO è la forma con cui il glucosio viene immagazzinato nel

fegato e nei muscoli degli animali; l’amido e il glicogeno servono

come riserva di energia rispettivamente nelle piante e negli

animali. Entrambi questi polisaccaridi sono prontamente

idroalizzati in momenti in cui il glucosio che, a loro volta, possono

essere ulteriormente degradati per liberare l’energia in essi

accumulata.

La CELLULOSA è la componente predominate nella parete delle cellule vegetali e

il composto organico di gran lunga più abbondante sulla Terra.

La cellulosa è un eccellente materiale strutturale che può

sopportare condizioni ambientali difficili senza alterarsi.

GLI ACIDI NUCLEICI

NUCLEOTIDE

Un nucleotide, il monomero che forma gli acidi nucleici, è composto da tre porzioni mantenute

attaccate da legami covalenti:

1. UNA BASE AZOTATA ( una molecola contenente azoto che presenta le proprietà chimiche di una

base), formata da anelli di atomi di carbonio e di azoto; 2.

UNO ZUCCHERO a cinque atomi di carbonio, dalla

struttura ad anello;

3. DA UNO A TRE GRUPPI FOSFATO Esistono due diverse classi di basi azotate:

LE PIRIMIDINE, composte da un singolo anello di atomi di carbonio e azoto;

LE PURINE, composte invece da due anelli molecolari.

Nei nucleotidi, la base azotata è legata covalentemente a un pentoso che può

essere il ribosio per l’RNA o il dessossiribosio per il DNA.

I carboni dei due zuccheri sono convenzionalmente numerati con i numeri

seguiti dall’apice: 1’, 2’, 3’, 4’ e 5’, per distinguerli da quelli presenti nella

base azotata che, invece, sono scritti senza apici. I due zuccheri presenti negli

acidi nucleici differiscono esclusivamente p