Botanica - carbonio e la diversità molecolare della vita

Il carbonio e la diversità molecolare della vita

Le cellule sono fatte per il 70-95% da acqua. Il resto è composto da composti a base di carbonio (polimeri o macromolecole). Di questi composti si occupa la chimica organica. Solo nel 1828 si capì che le stesse leggi della fisica e della chimica valgono equamente per la sostanza organica (gli organismi viventi) e quella inorganica (Miller 1953).

Il carbonio e le sue proprietà

Il carbonio forma un così vasto numero di molecole perché possiede 4 elettroni di valenza quindi una modesta propensione ad acquistare o perdere elettroni, non forma legami ionici. Mette in compartecipazione gli elettroni: 4 legami covalenti. Si lega sia con se stesso formando molecole lineari, ramificate, ad anello. Nelle catene possono essere presenti: ossigeno, idrogeno, azoto. Può creare sia legami singoli che doppi.

Esempi di molecole di carbonio e gruppi funzionali

Le proprietà delle molecole organiche non dipendono solo dalla posizione dello scheletro carbonioso ma anche dai costituenti molecolari legati alla catena. Tali costituenti sono detti: gruppi funzionali.

Struttura e funzioni delle macromolecole

Il numero delle sostanze organiche è incredibilmente alto. Le sostanze organiche possono essere divise in pochi grandi gruppi:

• Carboidrati
• Lipidi
• Proteine
• Acidi nucleici

Le sostanze che appartengono a un gruppo hanno caratteri in comune: gruppo amminico, gruppo carbossilico, ecc. Ad ogni gruppo spetta una funzione nella cellula: grassi come sostanza di riserva, proteine come enzimi. Di solito un gruppo non svolge una sola funzione ma molte contemporaneamente.

Le macromolecole

Le molecole organiche sono giganti, dette: macromolecole. Tutte le macromolecole sono polimeri, ossia fatte di un numero elevato di piccole molecole organiche saldate insieme a dare una lunga catena. Il componente di un polimero è detto: monomero. Le macromolecole sono divise in tre gruppi:

• Polisaccaridi monomeri: Carboidrati
• Proteine monomeri: Amminoacidi
• Acidi nucleici monomeri: Nucleotidi

Carboidrati e zuccheri

Spesso i polisaccaridi sono formati da un unico tipo di monomero. Le proteine hanno 20 monomeri (amminoacidi) diversi, mentre gli acidi nucleici hanno 4 monomeri (nucleotidi) diversi. Sono come le lettere di un alfabeto, questi polimeri non sono disposti a caso e contengono informazione. Il modo con cui si saldano assieme i monomeri è simile in tutti i casi:

• Due monomeri si uniscono perdendo acqua: condensazione o disidratazione
• Una molecola di acqua viene introdotta per separare due monomeri: idrolisi
• La condensazione richiede energia, l’idrolisi la libera

Carboidrati: combustibile e materiale da costruzione. Zuccheri piccoli servono da combustibile e come fonte di scheletri di carbonio per costruire altre molecole.

Monosaccaridi

Un solo zucchero, hanno un gruppo carbonilico e più gruppi ossidrilici, possono avere un numero diverso di atomi di carbonio. Glucosio è un combustibile della cellula, fonte di energia.