Le molecole della vita

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I GLUCIDI

I glucidi sono chiamati anche carboidrati (= idrati di carbonio), in quanto per un atomo di carbonio vi è una quantità d'idrogeno e d'ossigeno equivalente ad una molecola d'acqua (CH2O). I glucidi semplici o monosaccaridi più comuni sono costituiti da una catena di cinque (pentosi) o sei (esosi) atomi di carbonio. Sono fondamentalmente importanti per due ragioni: forniscono l'energia necessaria alle attività biologiche delle cellule e, talvolta, hanno anche funzione strutturale e di sostegno meccanico. I carboidrati più semplici sono i monosaccaridi e i disaccaridi.
I monosaccaridi possiedono il gruppo ossidrile, che se si trova in posizione terminale, forma il gruppo aldeidico; se è in posizione intermedia forma il gruppo chetonico. I monosaccaridi principali sono il glucosio e il fruttosio. Il glucosio è il più importante e diffuso dei monosaccaridi, in quanto non solo è una molecola da cui derivano più o meno direttamente tutte le altre molecole biologiche, ma è una molecola energetica, che fornisce energia agli organismi con la sua demolizione.
I disaccaridi sono costituiti da due molecole di monosaccaridi combinate tra loro; i più comuni sono: saccarosio (o zucchero da tavola) che deriva dalla condensazione di una molecola di glucosio con una di fruttosio con eliminazione di H2O, maltosio (due molecole di glucosio) che si ottiene dall'idrolisi dell'amido dei cereali, e lattosio (glucosio e galattosio). I polisaccaridi sono formati dall'unione di diverse molecole di monosaccaridi. I più importanti sono: l'amido (amilosio più amilopectina), il glicogeno e la cellulosa. L'amido (aglucosio), si può trovare nei legumi, patate, cereali, farinacei. Esso costituisce la fonte principale di materiale nutritivo con funzione energetica. Per dimostrare la presenza d'amido negli alimenti si procede con un semplice esperimento: si versa sopra la patata la soluzione di Lugol (a base di iodio); dopo un po' notiamo che i granuli assumono una colorazione violetta segno che vi è presenza d'amido. I granuli più grandi hanno dimensione di 10/1000mm (10 micron). Il glicogeno è un polisaccaride di riserva degli animali accumulato soprattutto nel fegato. Ha una struttura molecolare di tipo aglucosio. La cellulosa svolge funzioni meccaniche nelle cellule vegetali ed è formata da molecole di glucosio di tipo bglucosio.

I LIPIDI

I lipidi o grassi hanno la caratteristica d'essere insolubili in acqua. I lipidi più comuni sono i grassi che otre a svolgere diverse funzioni biologiche, ricoprono un ruolo non poco importante come sostanza di riserva. Sono costituiti da due tipi di molecole, il glicerolo, che è un alcool con tre atomi di carbonio; e gli acidi grassi che sono catene alifatiche terminanti con un gruppo carbossilico.
Si chiamano grassi saturi quelli privi di doppi legami, e polinsaturi quelli provvisti di doppi legami. I primi sono solidi e chiamati grassi, i secondi sono liquidi e chiamati oli. Il trigliceride si forma quando i tre gruppi ossidrilici (OH) del glicerolo (CH) si combinano (o esterificano) con i tre carbossidrili dei tre acidi grassi (palmitico, stearico, oleico). I fosfolipidi sono dei particolari tipi di grassi che costituiscono la membrana citoplasmatica, in cui il glicerolo (CH) è legato solo a due molecole d'acidi grassi e ad una molecola d'acido fosforico. Sono forniti di testa idrofila e coda apolare idrofoba. Questa particolare struttura li rende idonei a formare le membrane biologiche che avvolgono le cellule. Quando questi lipidi si trovano in acqua interagiscono con questa, organizzandosi a formare una particolare struttura in cui le code idrofobe sono sistemate verso l'interno, mentre le teste idrofile verso l'esterno. Su questa struttura s'inseriscono anche delle proteine, che possono essere completamente incluse nel doppio strato (intrinseche) oppure trovarsi solo in superficie (estrinseche). Queste proteine consentono alle membrane di compiere molte funzioni:
1. Compartimentazione: in altre parole il confinamento delle attività biologiche in un ambiente interno discreto e lontano da quello esterno.
2. Regolazione degli scambi tra l'ambiente interno e quello esterno.
3. Ricezione dei segnali prodotti dai messaggeri chimici (ormoni)
4. Sintesi di ATP (mitocondri e cloroplasti)
LE PROTEINE

Le proteine sono le sostanze che costituiscono la maggior parte dei materiali da costruzione delle cellule; esse infatti entrano nella composizione delle membrane, del citoplasma, dei cromosomi ecc.
Oltre a questa funzione edificatrice, hanno anche significato di regolazione, sono infatti di natura proteica tutti gli enzimi; ma anche di difesa, poiché sono proteici tutti gli anticorpi.
Le proteine sono lunghe catene (polimeri) costituite dagli amminoacidi, che si dispongono nelle catene proteiche chiamate polipeptidi, sistemandosi in modo che vari da proteina a proteina rendendo possibili infinite combinazioni. Gli amminoacidi sono dei composti organici quaternari contenenti carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Queste molecole sono formate da quattro gruppi d'atomi, tre dei quali sono costanti per tutti (gruppo carbossilico, gruppo amminico e idrogeno), mentre il quarto, chiamato radicale, varia e conferisce la specificità ad ogni amminoacido.
Le proteine possono presentare diverse strutture:
1. Struttura primaria: è la più semplice e corrisponde alla situazione di una catena polipeptidica senza ulteriori modificazioni.

2. Struttura secondaria: riguarda sempre una singola catena polipeptidica, in cui gli amminoacidi costituenti assumono nello spazio particolari posizioni, per la formazione tra essi di legami idrogeno. Corrisponde ad una spiralizzazione della molecola (ad esempio le proteine fibrose).
3. Struttura terziaria: corrisponde alla formazione d'ulteriori legami fra gli amminoacidi, che portano ad una forma molecolare molto stabile (ad esempio le proteine globulari)
4. Struttura quaternaria: risulta dall'associazione di più molecole proteiche già in struttura terziaria, grazie all'interazione fra catene laterali di amminoacidi, con formazione di legami di idrogeno.

IL PH

L'acqua ha un valore specifico di pH pari a 7 ossia neutro. Questo si può spiegare perché:
H2O = H+ + OH-
Una molecola d'acqua quindi è formata da 2 ioni: lo ione idrogeno,(H+) con carica positiva, e quello ossidrile, (OH-) con carica negativa. Questi ioni si equiparano, ossia sono presenti in eguale quantità.
Ogni sostanza che fa aumentare gli ioni H+ è chiamata ACIDO ed ha un pH che va da 0 a 7, ogni sostanza che ha un numero uguale di ioni H+ e OH- è chiamata neutra ed ha un pH pari a 7, se invece l'equilibrio si sposta verso gli ioni OH- è detta BASE ed ha un pH che va da 7 a 14.
Es.:

Latte >>>>>neutro (pH 6,8)
Succo di frutta>>> acido ( pH 3)
Aceto >>>>acido (pH 2,8)
Soda (idrossido di soda NAOH)>>>base (intorno pH 13)

Infatti, il latte ha una concentrazione dell'idrogenione pari a 10-6,8 , il succo di frutta a 10-3 e così via.

Per misurare l'acidità o la basicità di una sostanza si usa la scala del pH, che misura la concentrazione di ioni H+; per misurazioni di precisione si usa un particolare strumento chiamato pHmetro, che per mezzo di un elettrodo sensibilissimo, rivela direttamente la concentrazione di ioni H+

GLI ACIDI NUCLEICI

Gli acidi nucleici sono le molecole che contengono l'informazione genetica, cioè l'insieme delle istruzioni necessarie alla fabbricazione delle proteine. Ci sono due tipi di acidi nucleici: il DNA (Acido Desossirico Nucleico) che contiene l'informazione genetica, e l'RNA (Acido Ribo Nucleico) che provvede a tradurre l'informazione genetica nella struttura delle proteine. Gli acidi nucleici sono costituiti da monomeri chiamati nucleotidi, il quale è costituito a sua volta da tre diverse molecole: una base azotata legata ad uno zucchero con cinque atomi di carbonio e ad un gruppo fosforico.
Le basi azotate sono dei composti contenenti azoto e si distinguono in due gruppi: purine (adenina, guanina) e pirimidine (citosina, timina, uracile). Nel DNA le basi azotate si combinano in modo complementare: adenina con timina, guanina con citosina. La sua molecola è complessa, ed è formata da due catene di nucleotidi antiparallele fissate ad elica. Di RNA esistono tre tipi: l'RNA messaggero, che è contenuto nel nucleo e quello ribosomiale, che è snodato fra i ribosomi, sono formati da una sola catena di nucleotidi, mentre l'RNA transfer è formato da due catene come il DNA ma è più corto.
Ci sono nucleotidi che svolgono funzioni fondamentali come l'ATP (adenosintrifosfato) che è una molecola energetica.

Esempio



  



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