4.1 Le biomolecole determinano struttura e funzione dei viventi
Gli organismi viventi sono composti da biomolecole, le principali molecole che determinano la struttura e la funzionalità dei viventi.
Le biomolecole contengono essenzialmente carbonio (C), idrogeno (H), ossigeno (O) e azoto (N).
Quattro categorie fondamentali di biomolecole:
Carboidrati
Lipidi
Proteine
Acidi nucleici
Le vitamine, pur essendo chimicamente diverse, sono necessarie per le principali funzioni cellulari in piccole quantità.
La biochimica è la scienza che studia l'organizzazione, l'interazione e le trasformazioni delle biomolecole negli organismi viventi.
4.2 I carboidrati sono composti polifunzionali
Carboidrati: molecole più abbondanti sulla Terra, prodotte dalla fotosintesi con un valore di circa 250 miliardi di tonnellate di CO2 convertiti l'anno.
Funzioni: energetiche, strutturali, di segnalazione e di lubrificazione.
Formula generale: Cn(H2O)n.
Classificazione dei carboidrati:
Monosaccaridi: molecole semplici (es. glucosio).
Disaccaridi: due monosaccaridi uniti (es. saccarosio).
Oligosaccaridi: da 3 a 20 monosaccaridi.
Polisaccaridi: più di 20 monosaccaridi.
Monosaccaridi:
Composti da catene di 3-8 atomi di carbonio.
Gruppo carbonilico e gruppi ossidrilici ().
Classi: aldosi (carbonile all'estremità) e chetosi (carbonile all'interno).
Stereoisomeria nei monosaccaridi: almeno un atomo di carbonio asimmetrico; esistono enantiomeri (corrispondenza ottica) come la D-gliceraldeide e L-gliceraldeide.
Carboidrati ciclici: stabilità in forme cicliche, la forma predominante è esatomica o pentatomica (piranosici o furanosici).
4.3 I lipidi sono composti insolubili in acqua
Lipidi: composti chimicamente eterogenei, insolubili in acqua (solubili in solventi apolari come cloroformio).
Lipidi non saponificabili: senza acidi carbossilici (es. steroidi).
Funzioni: strutturale (membrane cellulari), energetiche (energia rilasciata dall'ossidazione di lipidi).
A. Gli acidi grassi
Acidi carbossilici a catena variabile, catene da C4 a C36.
Caratteristica primaria: saturi (nessun doppio legame) e insaturi (almeno un doppio legame).
Importanza di acidi grassi essenziali (ω-3 e ω-6) nella dieta.
B. I trigliceridi
Formati da glicerolo esterificato con acidi grassi.
Importanza per la conservazione dell'energia.
Reattività: possono subire idrolisi, producendo glicerolo e acidi grassi.
C. I fosfolipidi e glicolipidi
Componenti fondamentali delle membrane cellulari.
Fosfolipidi: glicerolo con acidi grassi e un gruppo fosfato.
Glicolipidi: simili ai fosfolipidi ma con oligosaccaridi.
D. Le cere
Migliorano le protezioni delle superfici in esseri viventi, come piume impermeabili.
E. I lipidi non saponificabili
Steroidi e terpeni, composti con strutture chimiche diverse da lipidi saponificabili.
4.4 Le proteine hanno molteplici strutture e funzioni
Proteine: polimeri costruiti da amminoacidi, aventi ruoli strutturali, di trasporto, difesa, comunicazione e catalisi.
A. Gli amminoacidi
Composti da un gruppo amminico, carbossilico e una catena laterale variegata.
Classificazione degli amminoacidi: apolari, polari, acidi e basici.
Amminoacidi essenziali: devono essere assunti attraverso la dieta.
B. Il legame peptidico
Legame tra amminoacidi formato da reazione di condensazione.
PCome i peptidi sono polimeri di aminoacidi, le catene di amminoacidi possono avere variazioni strutturali causando modifiche nella funzione delle proteine.
C. La struttura delle proteine
Struttura Primaria: sequenza amminoacidica.
Struttura Secondaria: legami a idrogeno formano eliche e foglietti (beta).
Struttura Terziaria: conformazione 3D data da interazioni tra catene laterali.
Struttura Quaternaria: multi-subunitaria, composizione di più catene polipeptidiche.
Le conformazioni determinate da struttura primarie, secondarie e terziarie sono fondamentali per la funzionalità della proteina.