componenti chimici degli esseri viventi Flashcards
cosa studia la biologia
scienza che studia tutto ciò che riguarda la vita
da cosa è formata la materia vivente
è formata da parti:
-inorganiche come acqua e sali min.
-organiche come proteine,carboidrati,lipidi,acidi nucleici
cos’è un atomo
: la particella più piccola di un elemento capace di conservarne
le caratteristiche chimiche, costituita da un nucleo positivo intorno a cui
ruotano delle particelle negative di carica unitaria (elettroni)
cos’è un elemento
sostanza pura che contiene atomi di un solo tipo
protone
massa 1
carica positiva
ogni elemento ha un numero specifico di protoni
neutrone
massa 1
non ha carica
numero di neutroni differisce da un isotopo all’altro
elettroni
massa trascurabile
carica negativa
Il comportamento chimico degli ELETTRONI determina i legami
chimici e la loro geometria
quali atomi possono reagire legandosi con altri atomi?
atomi che contengono elettroni spaiati nello strato piu esterno
legami forti
quando due atomi condividono una coppia di elettroni
legame covalente polare e apolare
legami deboli
legami ionici,interaziojni idrofobiche,interazioni di wan der
waals e legami idrogeno
legame covalente
condivisione di coppie di elettroni
legame covalente apolare
avviene tra 2 non metalli.
Se due atomi hanno una elettronegatività simile,
condivideranno gli elettroni in modo equo perche attraggono gli elettroni con una forza uguale.
legame covalente polare
es.legami covalenti dell’acqua
Quando atomi con elettronegatività differenti, come
per esempio l’ossigeno e l’idrogeno, formano un
legame covalente, gli elettroni vengono a trovarsi
più vicini a uno dei due nuclei. Una molecola tenuta
insieme da tale legame covalente polare ha cariche
parziali (δ e δ) in diversi punti della superficie.
legame del nacl
legame ionico
legame ionico
perdita o acquisto elettroni
legame a idrogeno
Il legame a idrogeno è un legame intermolecolare che ha luogo
quando in una molecola è presente un atomo di idrogeno legato a
un elemento elettronegativo e di piccole dimensioni come F, O e N.
possono formarsi all’interno di una stessa molecola o tra molecole diverse
legami a idrogeno nello stato gassoso,liquido,solido
no legami nel gassoso
solido,struttura rigida grazie a legame a idrogeno
liquido,legami idrogeno si rompono e formano continuamente
Composizione approssimata di una cellula batterica ~ cellula animale
-30%sostanze chimiche:
(ioni e picc.molecole 4%
fosfolipidi 2%
dna 1%
rna 6%
proteine 15%
polisaccaridi 2%)
-70% acqua
I COMPOSTI CARBONIOSI PIÙ ABBONDANTI
DELLA CELLULA VIVENTE
LE MACROMOLECOLE
macromolecole(cosa sono,legame,rottura legame)
Polimeri biologici cioè combinazione di monomeri uguali (omopolimeri) o diversi (eteropolimeri)
Legame = condensazione
Rottura legame = idrolisi
Struttura influenzata da legami deboli: denaturazione-rinaturazione
da monomeri a polimeri:
zuccheri-
acidi grassi-
amminoacidi-
nucleotidi-
-polisaccaridi
grassi,lipidi membrane
proteine
acidi nucleici
polisaccaridi definizione
polimeri LINEARI o RAMIFICATI di monosaccaridi legati mediante LEGAMI
GLICOSIDICI.
proteine
polimeri LINEARI costituiti da dieci a diverse migliaia di amminoacidi legati da LEGAMI
PEPTIDICI.
acidi nucleici
polimeri LINEARI contenenti centinaia di milioni di nucleotidi legati attraverso
LEGAMI FOSFODIESTERE
reazione di condensazione
il legame fra i vari monomeri avviene mediante una reazione in cui si ha la perdita di una molecola di H2O.
Ogni volta che si forma un legame uno dei monomeri perde un gruppo ossidrile, l’altro un atomo di idrogeno
enzima della condensazione
polimerasi
reazione di idrolisi
rottura dei legami covalenti tra monomeri per aggiunta di una molecola di H2O. Un atomo di
idrogeno dell’acqua attacca un monomero e il gruppo ossidrile lega il monomero adiacente
enzima dell’idrolisi
idrolasi
gruppo ossidrile
oh
polare
stabilisce legami idrogeno con l’acqua rendendo le molecole idrosolubili
facilita legame con altre molecole tramite rreazioni di condensazione
carbossile
cooh
conferisce carattere acido
nei tessuti va incontro a ionizzazione e forma cooh+
partecipa alle reazioni di condensazione liberando un gruppo oh
gruppo amminico
nh2
conferisce carattere basico
partecipa alle reazioni di condensazione cedendo h+
gruppo fosfato
ha carica negativa
conferisce carattere acido
partecipa alle reazioni di condensazione cedendo oh
carboidrati funzioni
FUNZIONE NUTRITIZIA:
glucidi impiegati da organismi viventi come
riserva e carburante (amido, glicogeno)
FUNZIONE STRUTTURALE:
cellulosa (pareti cellule vegetali), chitina
(insetti ed invertebrati), cartilagine, parete
cellulare dei procarioti.
Formano complessi macromolecolari come
glicolipidi e glicoproteine
formula carboidrati
formula bruta (CH2O)n
disaccaridi
saccarosio,lattosio,maltosio
solubili in acqua,cristallini
composto da due monosaccaridi legati covalentemente mediante legame glicosidico
zucchero fosfato
es,fruttosio 1,6 bifosfato
monosaccaridi
glucosio,fruttosio,galattosio
solubili in acqua,cristallini,fermentescibili
zuccheri semplici che contengono da 3 a 7 atomi di carbonio:ribosio e desossiribosio(5c),glucosio e fruttosio 6c
polisaccaridi
amido,glicogeno,cellulosa
insapori,non solubili in acqua
piu abbondanti in natura
chitina
polimero della n-acetilglucosammina
lipidi
Sostanze con consistenza grassa-oleosa, relativamente insolubili in H2O a causa dei loro numerosi
legami covalenti apolari
Composti da C, H, O.
TUTTI I LIPIDI HANNO IN COMUNE LA CARATTERISTICA DI
ESSERE APOLARI E IDROFOBI…QUINDI NON SONO
SOLUBILI IN ACQUA (NON HANNO AFFINITÀ PER L’ACQUA).
funzioni dei lipidi
accumulo di energia
componenti delle membrane cellulari
isolamento termico
segnalazione cellulare
classificazione dei lipidi
- Acidi grassi-trigliceridi,
- fosfolipidi,
- steroidi,
- carotenoidi,
- cere
acidi grassi
La molecola di acido grasso presenta due regioni chimicamente distinte:
Una lunga catena idrocarburica (sono presenti solo legami non polari C-H, che sono incapaci di
interagire con l’H2O (molecole idrofobiche, chimicamente poco reattive)
Un gruppo COOH (si comporta in soluzione come un acido ionizzato, COO-, estremamente idrofilico e
chimicamente reattivo
SONO MOLECOLE ANFIPATICHE, OVVERO HANNO
UNA PORZIONE IDROFILICA E UNA IDROFOBICA
differenza tra acidi grassi saturi e insaturi
ac.g.saturo.tutti i legami tra carbonio e carbonio sono legami singoli
a.g.insaturo ha dei doppi legami carbonio carbonio
trigliceridi
Materiale di riserva (accumulo nel citoplasma sotto forma di goccioline di grasso) composto da molecole
neutre ed estremamente idrofobe.
Quando necessario, sono demoliti ed utilizzati
nelle reazioni per produzione di energia.
I grassi rappresentano una forma di accumulo
di energia più efficiente rispetto ai carboidrati,
dando luogo a più del doppio di energia per
unità di peso di materiale demolito.Quelli di origine animale sono
chiamati grassi, e sono generalmente
solidi a temperatura ambiente
(perché ricchi di acidi grassi saturi!)
Derivano dall’esterificazione del glicerolo con 3 acidi grassi saturi (stearico) o insaturi (oleico) con un numero di
atomi di C compreso tra 14 e 22.
FOSFOLIPIDI E GLICOLIPIDI
Sono costituiti da catene di acidi grassi (porzione idrofoba) attaccate ad uno scheletro di glicerolo.
Nei fosfolipidi il terzo carbonio è occupato da un gruppo contenente fosfato, con carica
elettrica negativa (porzione idrofila).
Nei glicolipidi il terzo C della molecola di glicerolo si lega con il carboidrato.
fosfolipidi
Formati da una molecola di glicerolo esterificata da due acidi grassi e nel terzo carbonio è legato ad un P
occupato che a sua volta lega un gruppo organico generalmente azotato
Sono molecole anfipatiche
GLICEROFOSFOLIPIDI
principali (fosfo)lipidi di membrana
L’anfipaticità dei fosfolipidi
sta alla base delle
formazione delle membrane
biologiche
steroidi
Gli steroidi hanno una struttura diversa da quella degli altri lipidi. Hanno una molecola policiclica
Il più importante è il COLESTEROLO, uno steroide importante per costituire le membrane, di cui contribuisce a
mantenere l’integrità e gli ormoni sessuali prodotti dalle ghiandole surrenali (testosterone, aldosterone, estradiolo)
ed altri ormoni steroidei (es. cortisone)
colesterolo
ORIGINE:
Può essere sintetizzato dalle cellule (origine endogena) o introdotto con la l’alimentazione (origine esogena)
FUNZIONI
l colesterolo svolge funzioni essenziali al metabolismo:
costituente delle membrane cellulari delle cellule animali
precursore della vitamina D (importante per la crescita ossea e dei denti)
composto di partenza per la sintesi degli acidi biliari (prodotti da fegato)
Il colesterolo in eccesso nel fegato si accumula dando origine ai calcoli
biliari.
Il colesterolo in eccesso nel sangue si accumula sulle pareti interne delle
arterie provocando la formazione di placche che causano arteriosclerosi.
altri steroidi oltre colesteroli
Oltre al colesterolo, sono steroidi:
SALI BILIARI: favoriscono l’idrolisi degli acidi grassi presenti nell’intestino.
ORMONI STEROIDEI: secreti dalle gonadi e dalla corteccia del surrene, regolano aspetti del
metabolismo di molti animali (vertebrati, insetti e crostacei)
cere
Composti apolari di consistenza solida o semisolida. Sono lipidi strutturali di rivestimento protettivo
del tegumento, del pelo e del piumaggio degli animali.
Ruolo e Funzione: Essendo insolubili in acqua, le cere
svolgono un’importante funzione di rivestimento protettivo
e impermeabilizzante
Animali: secreti ghiandolari
Animali marini: sostanze di riserva
Vegetali: foglie e frutti
Proteine
LE PROTEINE SONO POLIMERI COMPOSTI DA 20 AMMINOACIDI IN DIVERSE PROPORZIONI E DISPOSTI
IN ORDINE DIVERSO
quanti amminoacidi esistono
22
come si classificano gli amminoacidi
in base
alle caratteristiche
della catena laterale R
legame delle proteine
legame peptidico
come si contraddistingue ciascuna proteina
Ciascun tipo di proteina differisce nella sequenza e nel numero di amminoacidi; perciò è la
sequenza delle catene laterali chimicamente diverse che contraddistingue ciascuna proteina.
I 4 livelli della struttura proteica
-struttura primaria:monomeri di amminoacidi sono uniti a formare catene polipetdidiche;legame peptidico
-struttura secondaria:le catene polipeptidiche possono formare alfaeliche( caratterizzata da legami H. Catene avvolte in senso antiorario. I radicali esposti
verso l’esterno, nell’ambiente circostante.) o fogliettibeta( catene distese ad andamento a zig-zag);legame a idrogeno
-struttura terziaria:i polipeptidi si ripiegano ,dando origine a forme specifiche;legami idrogeno,ponti disolfuro,interazioni idrofobiche
-struttura quaternaria:due o più polipeptidi possono aggregarsi formando grandi molecole proteiche;legami idrogeno,ponti disolfuro,interazioni idrofobiche,interazioni ioniche
CHAPERONI MOLECOLARI
aiutano le proteine ad assumere la propria conformazione specifica
a cosa sono dovute molte malattie
MOLTE MALATTIE SONO DOVUTE AL DIFETTOSO RIPIEGAMENTO DI UNA PROTEINA
Alcune derivano da proteine che non sono in grado di raggiungere la loro struttura funzionale e che
tendono a formare grossi aggregati (fibrille o forme amiloidi): Alzheimer, Parkinson, encefalopatia
spongiforme, diabete di tipo II.
ACIDI NUCLEICI
Conservano l’informazione genetica di ogni unità biologica elementare
Consentono la trasmissione ereditaria tramite il processo di REPLICAZIONE.
Contribuiscono, tramite i processi di TRASCRIZIONE e TRADUZIONE, alla realizzazione del piano
strutturale e funzionale di un individuo.
Partecipano, come molecole singole, a vari meccanismi di trasferimento di energia (ATP, GTP). I nucleotidi
sono infatti composti ricchi di energia, che svolgono anche diverse attività a supporto del metabolismo
cellulare
composizione acidi nucleici
SONO POLIMERI DI NUCLEOTIDI, composti ricchi di energia, che svolgono anche
diverse attività a supporto del metabolismo cellulare.
base+zucchero+gruppo fosfato
due gruppi di base:pirimidine ovvero citosina timina,purine ovvero adenina guanina
differenza tra nucleoside e nucleotide
NUCLEOSIDE:
Base Azotata + Zucchero Pentoso
NUCLEOTIDE:
Nucleoside + Gruppo Fosfato
legami dei nucleotidi
I NUCLEOTIDI SI LEGANO TRA DI LORO
TRAMITE LEGAME FOSFODIESTERICO O
PONTE FOSFODIESTERE
DNA
Acido Desossiribonucleico (DNA): Conservazione del programma
genetico
1953: Watson e Crick propongono il modello della molecola
di DNA: due catene polinucleotidiche associate l’una all’altra a
formare una doppia elica ad avvolgimento destrorso disposte tra loro
in maniera antiparallela.
Le basi azotate (adenina, timina, guanina e citosina) sono disposte
verso l’interno dell’elica e formano coppie (purina+pirimidina) di basi
unite da legami H ed interazionei idrofobiche. La sequenza di basi di
ciascuna catena è legata a quella della catena catena partner da una
relazione obbligata detta complementarietà.
molecola del dna
Il DNA -contiene le istruzioni per lo
sviluppo degli organismiHa una struttura a doppia elica con
catene polinucleotidiche
complementari e antiparallele
Stabilità della molecola (doppia elica) di DNA
a) Presenza scheletri covalenti
b) Interazioni idrofobiche tra coppie di basi
c) Legami H all’interno di ogni coppia
Le interazioni idrofobiche ed i legami H appartengono alle interazioni chimiche deboli, ma
assumono grande efficacia stabilizzatrice sia per la conformazione ordinata della doppia elica, sia
per l’elevato numero di coppie di basi contenute in una molecola.
LA MOLECOLA DELL’RNA
Costituito da singole catene polinucleotidiche di dimensioni variabili che acquisiscono strutture secondarie
E’ formato da nucleotidi composti da uno
zucchero, il ribosio; da 4 basi azotate: adenina,
citosina, guanina ed uracile ; un gruppo fosforico.
relazione tra dna e rna
Gli acidi nucleici DNA e RNA sono polimeri composti da
monomeri nucleotidici. La sequenza nucleotidica del DNA
contiene le informazioni utilizzate dall’RNA per
determinare la struttura primaria delle proteine.
L’informazione genetica contenuta nel DNA viene passata
da una generazione all’altra e può servire a comprendere
le parentele evolutive.
Differenza tra ribosio e deossiribosio
Il ribosio ha un gruppo oh mentre il deossiribosio ha un H.
