Macromolecole biologiche: carboidrati, lipidi, proteine, acqua

ALLA PROTEINA UN ASPETTO

MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (carb,lipidi,prot,acqua) Pagina 8 idrofobico come CH3, essa è costretta a ripiegarsi in

modo che a contatto con l'acqua restino i gruppi

idrofili. I RIPIEGAMENTI FANNO ASSUMERE

ALLA PROTEINA UN ASPETTO

in quanto assomiglia ad un globulo

GLOBULARE,

visto che i gruppi idrofobi sono preferenzialmente

diretti verso l'interno, per questo vengono definite

PROTEINE GLOBULARI.

ovvero

La struttura terziaria può essere stabilizzata anche da LEGAMI DISOLFURO, legami covalenti che

derivano dall'ossidazione del gruppo funzionale tiolico -SH.

• STRUTTURA QUATERNARIA: è data dalla PRESENZA DI DUE O PIU' SUBUNITA'

PEPTIDCHE

La struttura quaternaria è caratteristica soltanto di alcune proteine: esse, infatti, devono essere costituite da

2 O PIU SUBUNITA' CHE SI ASSOCIANO TRA LORO MEDIANTE DEBOLI LEGAMI

ELETTROSTATICI. L'emoglobina, per esempio, è formata da 4 subunità

proteiche di due differenti tipi (due catene alfa e due

catene beta nell'adulto= molto ravvicinate e disposte

secondo una geometria tetraedrica.

è infatti un esempio di

L'emoglobina PROTEINA

CONIUGATA, cioè di proteina unita a una parte

non proteica a cui si dà il nome di "gruppo

prostetico".

Le sue catene polipeptidiche sono, infatti, unite

ciascuna a un gruppo EME, costituito da un atomo

di ferro II legato in una complessa struttura ad anello

a 4 atomi di azoto.

Possiamo quindi concludere che:

NELLA STRUTTURA 1° SONO PRESENTI LEGAMI COVALENTI, mentre NELLA STRUTTURA 2°,3°

E 4° SONO PRESENTI LEGAMI DISOLFURO + INTERAZIONI DEBOLI come:

- INTERAZIONI IDROFOBICHE

- LEGAMI A IDROGENO

- FORZE ELETTROSTATICHE

- FORZE DI VAN DER WAALS

➢ FUNZIONI DELLE PROTEINE

La forma di una proteina è determinata dalla sua struttura terziaria, che influisce notevolmente sulle sue proprietà.

Le proteine le distinguiamo in due tipi:

- grazie ai ponti disolfuro

FIBROSE: sono insolubili in acqua e hanno una struttura complessivamente robusta,

che uniscono le loro catene. Un esempio di proteina fibrosa è il collagene. Queste caratteristiche le rendono idonee

a fungere da MATERIALI STRUTTURALI

MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (carb,lipidi,prot,acqua) Pagina 9

a fungere da MATERIALI STRUTTURALI

- Questa proprietà è

GLOBULARI: hanno forme quasi sferiche e tendono invece a essere solubili in acqua.

fondamentale affinché enzimi, ormoni, proteine di trasporto ecc.. Possano svolgere la loro funzione.

In generale comunque, una proteina tende ad assumere la struttura più adatta alla funzione biologica che deve

svolgere. La grande variabilità nella struttura delle singole proteine riflette quindi l'ampia gamma di funzioni.

Le principali funzioni sono:

- le proteine costituiscono buona parte del nostro corpo, dai muscoli ai capelli

STRUTTURALE:

- gli enzimi rendono possibili le reazioni biologiche, come la digestione o la sintesi di nuove

CATALITICA:

molecole

- una volta consumati carboidrati e lipidi, il nostro corpo consuma proteine ricavandone energia

ENERGETICA:

- queste molecole possono essere immagazzinate per i momenti di necessità, come il glutine ecc.

DI RISERVA:

- le difese immunitarie riconoscono gli agenti estranei grazie alle loro proteine di superficie tramite

PROTETTIVA:

gli anticorpi, anche essi di natura proteica.

- molti ormoni sono proteine, come insulina e glucagone

ORMONALE:

- l'equilibrio osmotico e di oH del sangue viene mantenuto grazie a proteine come

OSMOTICA e DI TAMPONE:

l'albumina

- le fibre muscolari contrattili sono costituite principalmente dalle proteine actina e miosina

CONTRATTILE:

- le proteine sono ottimi vettori per una molteplicità di molecole che viaggiano nei nostri tessuti

DI TRASPORTO:

- molte tossine presenti nei veleni hanno natura proteica.

TOSSICA:

Molte proteine, esposte subiscono un processo di

a valori estremi di pH o ad alte temperature,

a seconda dei casi,

DENATURAZIONE, reversibile o irreversibile che consiste nella rottura dei legami deboli e

nella perdita della struttura tridimensionale della proteina.

I LIPIDI

I lipidi costituiscono una di composti organici

categoria eterogenea che hanno in comune la proprietà di essere

INSOLUBILI IN ACQUA ma SOLUBILI IN SOLVENTI ORGANICI APOLARI.

Le loro molecole sono infatti caratterizzate dalla prevalenza della parte idrocarburica che, come sappiamo, è

apolare. A questa categoria appartengono:

- Trigliceridi (Oli e grassi)

- Cere

- Fosfolipidi

MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (carb,lipidi,prot,acqua) Pagina 10

- Fosfolipidi

- Steroidi e vitamine liposolubili

Diversi sono quindi i ruoli che i lipidi svolgono nelle cellule:

- i lipidi rappresentano la sorgente di energia più concentrata dato che, per ogni gramo

RISERVA ENERGETICA:

di sostanza, si liberano mediamente 40 kJ di energia

- sono i costituenti di tutti i tipi di membrana

STRUTTURALE:

- alcuni lipidi come gli ormoni, vitamine e Sali biliari, sono indispensabili agli organismi viventi

FUNZIONALE:

I lipidi si possono classificare anche in due categorie ben distinte:

- se contengono la funzione esterea, ovvero che

LIPIDI SAPONIFICABILI: subiscono la saponificazione, cioè

come

l'idrolisi per riscaldamento in ambiente basico; i trigliceridi, i fosfolipidi e i glicolipidi

- come

LIPIDI INSAPONIFICABILI: non contengono la funzione esterea; gli steroidi e le vitamine liposolubili.

Iniziamo ad analizzare le varie classi

➢ LIPIDI SAPONIFICABILI

I lipidi saponificabili sono quei lipidi che contengono il gruppo degli esteri e che quindi subiscono la

saponificazione, ovvero l'idrolisi per riscaldamento in ambiente basico.

Tra questi troviamo

⚫ TRIGLICERIDI

I trigliceridi sono LIPIDI SEMPLICI, in quanto contengono soltanto C,H e O, e derivano

dall'ESTERIFICAZIONE, ovvero idrolisi per riscaldamento in ambiente basico, del GLICEROLO(alcol a

lunga catena) + 3 MOLECOLE DI ACIDI GRASSI.

I tre possono essere (TRIGLICERIDI o (TRIGLICERIDI

gruppi -R uguali SEMPLICI) diversi MISTI)

In base al contenuto delle catene possiamo distinguere i trigliceridi in:

OLI:

- sono miscele di trigliceridi sono a temperatura

costituiti da ACIDI GRASSI INSATURI, LIQUIDI

ambiente. Tra di loro troviamo: ACIDO OLEICO, LINOLEICO e LINOLENICO

- sono miscele di trigliceridi sono a temperatura

GRASSI: costituiti da ACIDI GRASSI SATURI, SOLIDI

ambiente

Gli contengono delle ovvero

acidi grassi INSATURI INSATURAZIONI, sono costituiti da DOPPI O TRIPLI

Visualmente

LEGAMI, che NON PERMETTONO ALLA MOLECOLA DI AVERE GRADI DI LIBERTA'.

è come se fossero tanti fogli stropicciati ed impilati uno sopra l'altro, non riescono a costruire una struttura solita,

infatti gli acidi grassi insaturi hanno una che fa si che a temperatura ambiente

STRUTTURA RAMIFICATA,

MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (carb,lipidi,prot,acqua) Pagina 11

infatti gli acidi grassi insaturi hanno una che fa si che a temperatura ambiente

STRUTTURA RAMIFICATA,

siano LIQUIDI

Gli invece, ovvero

acidi grassi SATURI, NON CONTENGONO INSATURAZIONI, sono costituiti SOLO DA

LEGAMI SINGOLI, che PERMETTONO DI AVERE GRADI DI LIBERTA' ED UNA STRUTTURA

Visualmente è come se fossero tanti fogli sottili e lineari impilati gli uni sull'altri che vanno a

LINEARE.

comporre una solida risma di carta, infatti a temperatura ambiente sono SOLIDI.

Gli acidi grassi insaturi, a seconda che contengano 1 o 2 doppi o tripli legami, verranno classificati come

MONOINSATURI (1 doppio legame) o POLINSATURI (più doppi legami.

• REAZIONE DI SAPONIFICAZIONE

Una importante reazione dei trigliceridi è la , ovvero l'idrolisi

basica di un trigliceride che porta alla formazione di GLICEROLO + SAPONI ( ovvero SALI DEGLI

ACIDI GRASSI)

I saponi sono i Sali degli acidi grassi con i metalli alcalini Na e K. I Sali sodici sono duri, mentre quelli potassici

sono molli.

L'azione detergente dei saponi si spiega in base alla loro struttura ANFIPATICA, formata da una porzione idrofoba

(il gruppo -R) e una idrofila (il gruppo COO-Na+). Dispersi in acqua i saponi formano micelle, aggregati sferici nei

quali le porzioni idrofobe sono rivolte all'interno e quelle idrofile all'esterno. Le particelle di sporco si sciolgono

nella parte idrofoba interna, formando con le micelle un'emulsione che viene eliminata col risciacquo.

⚫ LE CERE

Le cere sono ESTERI DI ACIDI GRASSI con ALCOLI A LUNGA CATENA. Si trovano nelle cuticole degli

artropodi e dei vegetali; un rivestimento ceroso si trova, per esempio, su molte foglie e su frutti come pere e prugne.

La DIFFERENZA TRA CERE e GRASSI/OLI è che:

- sono

CERE: ESTERI= ALCOL A LUNGA CATENA + ACIDI GRASSI A LUNGA CATENA

- sono

GRASSI/OLI: ESTERI= GLICEROLO(alcol con tre gruppo OH = ALCOL NON A LUNGA

CATENA) + 3 ACIDI GRASSI A LUNGA CATENA

⚫ I FOSFOLIPIDI

I (o fosfogliceridi) sono molecole

fosfolipidi in cui i 2 GRUPPI -OH DEL GLICEROLO SONO

(ovvero due gruppi OH vengono trasformati in acidi grassi)

ESTERIFICATI DA DUE ACIDI GRASSI R1 e R2

mentre IL TERZO GRUPPO -OH E' ESTERIFICATO DALL'ACIDO FOSFORICO e FORMA UN

un alcol, indicato con R3)

GRUPPO FOSFATO LEGATO AD UNA PICCOLA MOLECOLA POLARE(

MACROMOLECOLE BIOLOGICHE (carb,lipidi,prot,acqua) Pagina 12

I fosfolipidi sono quindi molecole ovvero formate da una:

ANFIPATICHE,

- = = formate da =

PARTE IDROFOBA CODE APOLARI CATENE IDROCARBURICHE DI ACIDI GRASSI

- = = formata da =

PARTE IDROFILA TESTA POLARE GRUPPO FOSFATO E MOLECOLA POLARE

Le membrane cellulari sono formate, infatti, da un DOPPIO STRATO DI FOSFOLIPIDI, le cui code apolari sono

rivolte verso l'interno. Le teste polari sono esposte al mezzo acquoso intero (citoplasma) ed esterno (extracellulare).

Il doppio strato lipidico tende spontaneamente a chiudersi su se stesso così da isolare la cellula dall'ambiente

circostante.

➢ LIPIDI INSAPONIFICABILI

I lipidi insaponificabili sono prodotti dalla POLIMERIZZAZIONE PER CONDESAZIONE della molecola di

una che per condensazione

ISOPRENE, molecola altamente instabile ci porta ad ottenere SIA COMPOSTI

LINEARI CHE CICLICI.

Alcune molecole che derivano dalla polimerizzazione per condensazione dell'isoprene sono:

- molecole spesso odorose presenti sia negli animali sia nei vegetali.

TERPENI:

- come le vitamine A,E e K, coinvolte rispettivamente nella visione, nei processi

VITAMINE LIPOSOLUBILI:

antiossidanti e nella coagulazione sanguigna. Ricordiamoci invece che la vitamina B ha natura proteica e quindi è

idrosolubili

⚫ STEROIDI

Gli steroidi sono lipidi insaponificabili con una STRUTTURA DI BASE COMUNE costituita

da 4 AN