Macromolecole - ........................ PDF

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MACROMOLECOLE ORGANICHE

Le macromolecole sono dei composti chimici di grandi dimensioni basate su degli scheletri carboniosi. Il Carbonio è un elemento tetravalente, cioè una specie chimica che può formare fino a 4 legami:

C

Ciò conferisce particolare stabilità alle molecole organiche, motivo per il quale sono i composti chimici alla base della vita: chiamate anche macromolecole biologiche

In biologia sono rappresentati da 4 classi di macromolecole:

Proteine Carboidrati

Sono dei Polimeri, cioè costituite da più unità ripetute dette Monomeri

Acidi Nucleici

Lipidi

Gruppo eterogeneo di molecole, non sono formati da unità ripetute

PROTEINE: costituite da unità chiamate amminoacidi: Un amminoacido è un composto contenente un gruppo amminico NH2 e un gruppo carbossilico COOH motivo per il quale è, appunto, un ammino-acido

Gruppo amminico NH2

Gruppo carbossilico COOH

La lettera R sta ad indicare il resto della molecola, è il gruppo funzionale detto Gruppo R: Rappresenta la parte del composto che differenzia un amminoacido da un altro. In questo caso non è stato indicato, rappresentando solo la struttura generica della molecola. Il termine amminoacido spesso si abbrevia con aa Un esempio di aa è la Glicina, dove il gruppo R è solamente un atomo di idrogeno H:

Gruppo R dell’amminoacido Glicina

Esistono 20 tipi diversi di amminoacidi, 10 dei quali sono definiti aa essenziali, poiché le nostre cellule non sono in grado di produrli e vanno perciò introdotti nell’organismo con la dieta. Più aa legati insieme formano una proteina: Il legame si forma tra il gruppo ossidrile OH del carbonio carbossilico e un idrogeno H del gruppo amminico NH2 ed è chiamato legame peptidico- peptide(proteina)

Il Carbonio del gruppo carbossilico si legherà all’azoto N del gruppo amminico e si avrà liberazione di una molecola d’acqua H2O: tale fenomeno è definito Condensazione

Una proteina può essere definita anche Peptide: se costituita da 2 soli amminoacidi è chiamata: dipeptide, se da 3 aa: tripeptide, da 4 tetrapeptide ecc.

In una proteina possiamo distinguere diverse strutture, le quali fanno riferimento a come la molecola è formata e come si organizza nello spazio. Esse sono:

Struttura primaria: sequenza di aa (quanti e quali amminoacidi compongono la proteina) Struttura secondaria: come la sequenza si distribuisce nello spazio. Esistono 2 tipi di strutture secondarie: -Alfa elica: formano una spirale (un’elica) -Foglietto Beta: la catena di amminoacidi si ripiega più volte su sé stessa (detta anche, infatti, foglietto ripiegato) Struttura terziaria: la forma tridimensionale della proteina, dipende fortemente dalla struttura primaria, cioè dal tipo di amminoacidi che la compongono. In base ad essi può assumere forma: -Globulare: forma sferica (avvolta su sé stessa) -Fibrosa: forma dei fasci Quando una proteina è costituita da più strutture terziarie, esse prendono il nome di sub-unità proteiche, dando vita alla struttura quaternaria Le proteine hanno funzione strutturale (compongono le strutture cellulari) e funzione regolatoria (svolgono diverse funzioni nella cellula)

CARBOIDRATI: composti ternari formati da CHO, sono detti anche glucidi o saccaridi. A seconda del numero di unità che li compongono, si distinguono in: Monosaccaridi: formati da una singola unità, detti anche zuccheri semplici come ad esempio il Glucosio: Composto ternario formato da 6 atomi di Carbonio 12 atomi di Idrogeno

Formula Bruta:

6 atomi di Ossigeno

C6H12O6

Il glucosio è un monosaccaride particolarmente importante in biologia poiché è la principale fonte di energia degli organismi viventi

[Approfondimento] Il Glucosio è in realtà un composto ciclico, ovvero il carbonio 1 (quello rappresentato con doppio legame con l’ossigeno) è legato al Carbonio 5 tramite l’atomo di ossigeno formando una catena chiusa ad anello:

Oligosaccaridi: formati da due o più unità attraverso legame glicosidico Es: il Saccarosio (zucchero da cucina) è un disaccaride, costituito da due unità: Glucosio + Fruttosio

Il legame glicosidico avviene tra il carbonio 1 del glucosio ed il carbonio 2 del fruttosio con liberazione di una molecola d’acqua.

Questo è possibile perché entrambi gli zuccheri hanno conformazione ciclica (vedi approfondimento) ed il legame si può formare dalla condensazione tra il gruppo OH e l’idrogeno:

Polisaccaridi: formati da molte unità Possono essere: -omopolisaccaridi: formati dallo stesso zucchero che si ripete, ad esempio il Glicogeno (polimero di sole molecole di glucosio) -eteropolisaccaridi: formati dall’unione di monosaccaridi differenti Negli animali, i carboidrati hanno funzione energetica, mentre nelle piante acquisiscono anche un ruolo strutturale di sostegno, come la cellulosa che costituisce la parete della cellula vegetale.

LIPIDI: composti ternari CHO detti anche grassi. Sono molecole apolari, cioè che non si disciolgono nei solventi polari come ad esempio l’acqua ma sono solubili nei solventi organici apolari come ad esempio il benzene. Esistono diverse molecole lipidiche, si possono distinguere in due gruppi: semplici e complessi Lipidi semplici: composti ternari CHO come i Trigliceridi costituiti da una molecola di Glicerolo e tre acidi grassi: Glicerolo (o Glicerina) + 3 Acidi grassi (lunghe catene carboniose con in testa un gruppo carbossilico)

Lipidi complessi: Composti di C H O + Azoto(N) e Fosforo (P) come i Fosfolipidi

I fosfolipidi sono molecole simili ai trigliceridi ma di natura detta Anfipatica: hanno delle “code” apolari (idrofobe) e una “testa” polare o idrofila. Nella cellula formano un doppio strato che separa l’ambiente interno da quello esterno: la membrana plasmatica

I lipidi hanno funzione di riserva energetica e funzione strutturale.

ACIDI NUCLEICI: rappresentati dal DNA e dall’ RNA. Sono costituiti da unità chiamate Nucleotidi Ciascun Nucleotide è formato da:

-Uno zucchero detto “pentoso” cioè a 5 atomi di carbonio -Una base azotata -3 Gruppi fosfato

I nucleotidi sono legati tra loro attraverso un legame chiamato legame fosfodiesterico: il fosfato di un nucleotide si lega covalentemente allo zucchero di un altro nucleotide

Nell’ RNA lo zucchero dei nucleotidi è il Ribosio Nel DNA ha un atomo di idrogeno H al posto del gruppo OH ed è chiamato per questo desossiribosio (o deossiribosio)

Le basi azotate sono 4 e si indicano generalmente con una lettera maiuscola: A: Adenina G: Guanina C: Citosina T: Timina

Sono dette basi Puriniche o Purine, formate da due anelli

Sono dette basi Pirimidiniche o Pirimidine, formate da un solo anello

Le catene di nucleotidi si legano tra loro tramite legami a idrogeno che avvengono tra le basi azotate. Assumono una conformazione tridimensionale a doppia elica:

Le basi risultano così appaiate: Adenina-Timina e Citosina-Guanina

Per quanto riguarda l’RNA oltre alla differenza nello zucchero, al posto della Timina è presente un’altra base chiamata Uracile (U)

Il DNA è contenuto nel Nucleo della cellula, conserva l’informazione genetica sotto forma di codice: tale codice è dato da le cosiddette triplette di nulceotidi: a ciascuna tripletta corrisponde un amminoacido che la cellula sarà in grado di sintetizzare leggendo l’informazione contenuta in essa. Per fare ciò la cellula apre la doppia elica del DNA, legge un segmento di nucleotidi e lo copia sotto forma di un trascritto di RNA: una copia complementare a quel tratto di DNA. Ad esempio: leggendo TAC (tripletta di nucleotidi con timina, adenina e citosina) trascriverà una tripletta AUG: poiché è una copia complementare, ed essendo di RNA avrà l’Uracile al posto della Timina. Ad essa corrisponderà in questo caso l’amminoacido Metionina...