Document from Leonardo Mariani

La chimica della vita

Differenze tra materia vivente e non vivente

  • Tutti gli ecosistemi sono composti dagli stessi atomi.

  • Elementi negli organismi viventi sono per lo più pochi e con percentuali differenti rispetto agli oggetti non viventi.

Aggregati di atomi

  • Gli organismi sono costituiti da molecole diverse, per lo più grandi e complesse.

  • Composti organici principali: molecole di carbonio, DNA e proteine.

  • Alto grado di organizzazione nei viventi.

L'importanza dell'acqua

  • L’acqua è un composto inorganico critico per la vita: si trova nel vapore, pioggia, fiumi e laghi.

  • Componente principale dell'ambiente cellulare e corporeo.

  • Percentuale d'acqua variabile negli organismi: fino al 95% nelle meduse, circa 60% negli esseri umani.

Struttura chimica dell'acqua

  • La molecola d'acqua è polare con atomi di idrogeno a 104,5° dall’ossigeno.

  • La struttura polare porta a cariche parziali: positivo sugli idrogeni e negativo sull’ossigeno, creando legami idrogeno tra le molecole.

Proprietà dell'acqua dovute ai legami idrogeno

  • Liquida in una vasta gamma di temperature; si riscalda e raffredda lentamente.

  • Eccellente solvente per solidi, liquidi e gas (sostanze idrofile).

  • Interviene in reazioni chimiche cellulari, come nella fotosintesi e nella respirazione cellulare.

Biomolecole

Caratteristiche generali delle biomolecole

  • Macromolecole di grandi dimensioni.

  • Costituite da uno scheletro di atomi di carbonio.

  • Possono contenere altri elementi (H, O, N).

Monomeri e Polimeri

  • Monomero: singola unità costitutiva delle macromolecole.

  • Polimero: macromolecola formatasi dall'unione di più monomeri.

Carboidrati

Definizione e classificazione

  • Composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno (rapporto 2:1 tra H e O come nell'acqua).

  • Tre categorie: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.

Monosaccaridi

  • Zuccheri semplici, con catene di carbonio lineari che formano anelli in ambiente acquoso.

  • Esempi:

    • Pentosi: desossiribosio, ribosio (componenti di DNA e RNA).

    • Esosi: glucosio (utilizzato per energia), galattosio e fruttosio.

Disaccaridi

  • Formati dall'unione di due monosaccaridi.

  • Esempi:

    • Lattosio: glucosio + galattosio.

    • Saccarosio: glucosio + fruttosio.

Polisaccaridi

  • Catene lunghe di monosaccaridi.

  • Esempi:

    • Cellulosa: catene lineari, forma le pareti cellulari delle piante, indigeribile dagli animali.

    • Amido: catene ramificate, riserva energetica; digeribile dagli esseri umani, presente in cereali, tuberi e frutti.

    • Glicogeno: riserva energetica negli animali, immagazzinato nel fegato e nei muscoli.

Lipidi

Definizione e componenti

  • Composti organici formati da carbonio, idrogeno, ossigeno; talvolta fosforo.

  • Macromolecole non polimeriche.

  • Componenti base: acidi grassi.

Tipi di lipidi

  1. Trigliceridi: riserve energiche formati da glicerolo e tre acidi grassi.

    • Di origine animale (es. burro) e vegetale (es. olio).

  2. Fosfolipidi: formano le membrane cellulari, hanno testa idrofila e coda idrofobica.

  3. Steroid: includono ormoni sessuali, colesterolo e vitamine.

  4. Cere: impermeabilizzano le superfici delle piante e della pelle umana.

Proteine

Struttura e funzione

  • Macromolecole polimeriche formate da 20 amminoacidi.

  • Unità fondamentali: amminoacidi collegati da legami peptidici.

Classificazione delle strutture proteiche

  • Struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria.

Funzioni delle proteine

  • Strutturali (cheratina), di trasporto (emoglobina), contrattili (actina e miosina), difensive (anticorpi), di riserva (albumina), di messaggeri (ormoni come l’insulina), catalitiche (enzimi).

  • Denaturazione: perdita della struttura e quindi della funzione.

Acidi nucleici

Tipologie di acidi nucleici

  • DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico).

  • Composizione: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo.

Ruolo del DNA e RNA

  • DNA: contiene informazioni genetiche per la sintesi delle proteine.

  • RNA: partecipa alla sintesi proteica seguendo le istruzioni del DNA.

Struttura dei nucleotidi

  • Composto da gruppo fosfato, zucchero pentoso (desossiribosio per DNA, ribosio per RNA) e base azotata (A, G, T, C per DNA; A, G, U, C per RNA).

Doppia elica del DNA

  • Struttura a spirale formata da nucleotidi tenuti insieme da legami a idrogeno tra basi azotate (appaiamento complementare: A-T, G-C).

Caratteristiche dell'RNA

  • Struttura singola, ribosio come zucchero, uracile al posto della timina. Partecipazione alla sintesi proteica.