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Schemi biologia 2

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  • 1. LA CHIMICA DELLA VITA La molecola dell’acqua e le sue proprietà • La coesione • La tensione superficiale • L’adesione • La capillarità • La densità del ghiaccio Le proprietà del Carbonio I carboidrati I lipidi Le proteine Gli acidi nucleici
  • 2. La molecola dell’acqua possiede proprietà specialiIl legame covalente consiste nella condivisione di elettronitra i due elementi legati. Una molecola che ha due caricheelettriche opposte è detta polare. L’acqua (H2O) è unamolecola polare perché gli elettroni di legame sono più attiratidall’ossigeno (che è così parzialmente negativo) e meno attiratidall’idrogeno (che diventa parzialmente positivo). Tra un atomodi idrogeno leggermente positivo di δ+ δ +una molecola e un atomo di ossigeno δ-leggermente negativo di un’altra molecola δ+Si instaura un legame debole che è chiamato legame a idrogeno (…).
  • 3. L’acqua è un ottimo solvente per le sostanze polariUna soluzione è un miscuglio omogeneo di due o piùsostanze, in cui non è possibile distinguere i singolicomponenti. La sostanza che scioglie le altre ed è presente inmaggiore quantità è detta solvente, mentre quella presentein minore quantità è detta soluto.L’acqua è un ottimo solvente per le sostanze polari che,sciogliendosi facilmente in essa sono anche dette IDROFILE:tra queste lo zucchero ed il sale.Le molecole apolari, come quelle dei grassi, tendono a essereinsolubili in acqua e sono dette idrofobiche.
  • 4. La DENSITA’ del ghiaccioLa densità è definita come la massa di un corpo divisa peril volume che occupa. Nel ghiaccio i legami idrogeno sonostabili e le molecole sono meno mobili e più distanti rispettoal liquido. Nel liquido, a causa della maggiore mobilità, ilegami idrogeno sono instabili e le molecole si avvicinano esi accostano.Il volume del liquidoè inferiore rispettoal ghiaccio e la suadensità è maggiore.Per tale motivo ilghiaccio galleggiasull’acqua
  • 5. La COESIONE e la TENSIONESUPERFICIALELa COESIONE è una delle proprietà dell’acqua dovuta alla suapolarità: tra ossigeno ed idrogeno delle diverse molecole siinstaurano legami idrogeno; le molecole interagiscono tra loroformano una sorta di rete e restano coese l’una all’altra. A seguitodella loro interazione le molecole sulla superficie del liquido sicomportano come se ci fosse una pellicola. Tale fenomeno è dettoTENSIONE SUPERFICIALE e rappresenta la capacità dellasuperficie dell’acqua liquida di sostenere piccoli oggetti, o diimpedire che il liquido trabocchi da un bicchiere colmo.
  • 6. L’ ADESIONE e la CAPILLARITA’La polarità dell’acqua consente alle sue molecole di interagireanche con altri composti polari, che costituiscono per esempioi recipienti che la contengono. L’ADESIONE rappresentaproprio il legame dell’acqua con le pareti del contenitore in cuisi trova, che forma così una superficie concava detta menisco. La capillarità rappresenta la capacità dell’acqua di salire verso l’alto nei capillari (cioè in piccoli cilindri cavi). Interagendo tra loro (per coesione) e con le pareti del capillare (per adesione) le molecole di acqua risalgono pian piano verso l’alto. Tale fenomeno consente ai vegetali di assorbire acqua dalle radici e distribuirla fino alle foglie
  • 7. IL CARBONIOIl carbonio è l’elemento più abbondante della Terra ed è il piùimportante per gli esseri viventi. Questo elemento puòformare milioni di molecole diverse che vengonocomplessivamente dette COMPOSTI ORGANICI, proprio perla loro rilevanza per gli organismi viventi.Tra i composti organici rivestono un ruolo fondamentale leBIOMOLECOLE: zuccheri, grassi, proteine ed acidi nucleici
  • 8. Le proprietà del CARBONIOIl carbonio ha alcune proprietà fondamentali che lo rendonomolto versatile e quindi utile:•Può formare fino a 4 legami covalenti stabili;•Può formare legami singoli, doppi o tripli;•Può formare lunghe catene carboniose lineari, ramificate o adanello, molto stabili.•Le catene carboniose possono avere gruppi funzionali (OH, SH,NH2; COOH,) che determinano proprietà caratteristiche;•La forma catena carboniosa può assumere forme diverse nellospazio, che ne determinano la funzionalità
  • 9. I gruppi funzionali Quando sulle catene carboniose si inseriscono atomi o gruppi di atomi diversi dal carbonio, questi (chiamati gruppi funzionali) conferiscono specifiche proprietà chimiche alla molecola, quali ad esempio un diverso grado di acidità o polarità.
  • 10. Le biomolecole sono macromolecole e polimeri Le biomolecole sono generalmente molecole molto grandi e complesse, fatte da migliaia di atomi, per questo vengono considerate MACROMOLECOLE. Questo tipo di composti vengono prodotti dagli organismi per gradi successivi, ovvero unendo tra loro tante piccole unità chimiche; per questo motivo le biomolecole rappresentano dei POLIMERI, sono cioè formati dall’unione di molte molecole polimero più piccole (dette MONOMERI) unite tra loroI polimeri possono essere formati polimeroda monomeri tutti identici traloro o di diverso tipo.
  • 11. I carboidrati • Proprietà generali • I monosaccaridi • I disaccaridi • I polisaccaridi
  • 12. I MONOSACCARIDII carboidrati sono detti anche zuccheri o glucidiHanno formula generale Cn(H2O)n ove n vale da 3 a 7Sono catene carboniose caratterizzati dalla presenza di gruppifunzionali (OH) e dal gruppo (C=O). Possono avereconformazione lineare o ad anello. Rappresentano laprincipale fonte di energia per la cellula (tra essi fondamentaleè il GLUCOSIO)I MONOSACCARIDI sono gli zuccheri più semplici, costituitida una sola molecola dizucchero (es glucosio,ribosio, fruttosio)
  • 13. I DISACCARIDII DISACCARIDI sono formati dall’unione di due molecole dimonosaccaridiIl MALTOSIO è un disaccaride formato da due molecole diglucosio unite da un legame glicosidico.Il SACCAROSIO è un disaccaride fatto dall’unione di glucosioe fruttosio e rappresenta lo zucchero comune.Altro disaccaride è il LATTOSIO (glucosio legato al galattosio).Gli individui intolleranti al lattosio non possono scindere illegame tra i due monomeri
  • 14. I POLISACCARIDII POLISACCARIDI sono polimeri degli zuccheri, sonomacromolecole complesse costituite da molti monosaccaridilegati. I polisaccaridi possono avere funzione strutturale o diriserva energeticaL’AMIDO è un polimero del glucosio, è abbondante nei semi deicereali (mais, frumento…) e costituisce una riserva energeticaper il germoglio della pianta che si sviluppa sotto terra.Rappresenta la base dell’alimentazione umana: dai semi dicereali si ottiene la farina,ricca di amido, usata perprodurre pasta e pane.
  • 15. I POLISACCARIDILa CELLULOSA è anch’essa un polimero del glucosio, ma hafunzione strutturale. E’ abbondante nelle foglie e nel fustodelle piante ove serve da sostegno. Tale molecola, seppurerientri nell’alimentazione umana attraverso le verdure, nonviene digerita perché l’intestino umano non è in grado discindere questa macromolecola nei singoli zuccheri. Neiruminanti la cellulosa è digerita grazie all’azione di alcunibatteri che vivono in simbiosi nello stomaco dei bovini.I polisaccaridi complessi, (cellulosa,lignina) rappresentano la maggiorparte della massa organica dei vegetali
  • 16. I lipidi • Proprietà generali • Gli acidi grassi • I trigliceridi • I fosfolipidi • Il colesterolo
  • 17. I LIPIDI o GRASSII LIPIDI, detti comunemente GRASSI, sono molecolecostituite da carbonio, idrogeno e ossigeno.A questa categoria appartengono molecole molto diverse traloro, che hanno però una caratteristica comune: sonoidrofobiche ovvero insolubili in acqua. Generalmente sidistinguono gli OLII, che sono liquidi a temperatura ambiente,ed i GRASSI, che invece sono solidi a temperatura ambiente.Nell’alimentazione rappresentano una fonte di energiametabolizzata più lentamente del glucosio, quindi sonoutilizzati come riserva energetica a medio-lungo termine
  • 18. GLI ACIDI GRASSIGli ACIDI GRASSI possono essere considerati i lipidi più semplici:sono lunghe catene di carbonio e idrogeno caratterizzate dal gruppofunzionale COOH.Si hanno acidi grassi SATURI se tra i carboni ci sono solo legamisingoli: sono di origine animale e sono solidi a T ambiente. Lemolecole hanno una struttura lineare che consente loro di affiancarsiformando una struttura compatta e dunque solida. ACIDO GRASSO MONOINSATURO ACIDO GRASSO POLINSATURO Struttura molecolare di un acido grasso INSATURO ACIDO GRASSO SATURO
  • 19. Si hanno acidi grassi INSATURI se tra i carboni c’è almeno un legamedoppio (insaturazione):sono di origine vegetale e sono solidi a Tambiente. Le molecole hanno una struttura NON LINEARE cheimpedisce loro di affiancarsi, restano quindi mobili e separati tra loro eper questo hanno consistenza liquida.Con il termine “GRASSI IDROGENATI” si intendono quegli acidi grassioriginariamente insaturi, in genere a breve catena e di origine vegetale(olio di palma, di cocco, etc.), che vengono resi saturi addizionandoidrogeno. Vengono in genere impiegati nell’industria dolciaria per la loroconsistenza cremosa.Con il termine “OMEGA-3” si intendono quegli acidi grassi insaturi, alunga catena e abbondanti in alcuni pesci, in cui il doppio legame si trovain terza posizione apartire dall’ultimo carbonio (carbonio omega), ovveroil più lontano dal gruppo COOH.
  • 20. I TRIGLICERIDI I TRIGLICERIDI sono costituiti da una molecola di glicerolo e da tre molecole di acidi grassi (saturi oppure insaturi). Rappresentano la principale fonte di energia a lungo termine per l’uomo. Vengono conservati nelle cellule del tessuto adiposoCavazzuti Biologia © Zanichelli editore 2011
  • 21. I FOSFOLIPIDII fosfolipidi sono costituiti da una molecola di glicerolo chelega due acidi grassi ed un gruppo fosforico.I fosfolipidi sono molecole ANFIPATICHE perché hanno unaduplice natura: posseggono una parte apolare rappresentatadalle “code” di acidi grassi,ed una parte polare rappresentatadalla “testa” di acido fosforico.I fosfolipidi sono il costituenteprincipale delle membrane cellulari.La presenza di acidi grassi INSATURInei fosfolipidi di membranarende questa struttura piùmobile e fluida
  • 22. Il COLESTEROLOIl colesterolo è una molecolacomplessa formata da quattroanelli carboniosi.Il colesterolo, viene prodottoda tutti gli animali ed è dunque presente negli alimenti di origineanimale (latte, uova, formaggi, carne).E è un costituente delle membrane cellulari dove, per la sua strutturaampia e piana, limita la mobilità dei fosfolipidi.Dal colesterolo vengono prodotti gli ormoni steroidei (estrogeni etestosterone) ma anche i feromoni (per esempio negli insetti per lacomunicazione tra individui diversi).
  • 23. Le proteine • Proprietà generali • Gli amminoacidi • Struttura I delle proteine • Struttura II delle proteine • Struttura III delle proteine • Struttura IV delle proteine
  • 24. LE PROTEINELe PROTEINE sono polimeri di AMMINOACIDI, legati tra loroda un legame detto peptidico, per tale ragione sono anchedette polipeptidi o catene polipeptidiche.Le proteine, che rappresentano la maggior parte della massaorganica negli animali, svolgono moltissime e diverse funzioni•alcune hanno funzioni strutturali (costituiscono le ossa, i denti);•i muscoli sono costituiti da proteine contrattili;•le reazioni chimiche sono regolate da proteine chiamateenzimi;•alcune hanno funzione di trasporto (emoglobina) o protettiva(anticorpi);•alcune sono messaggeri chimici (ormoni), come l’insulina.
  • 25. Gli AMMINOACIDI sono piccole molecole aventi una strutturacomune: un atomo di carbonio centrale che lega un gruppoamminico, un gruppo carbossilico (acido) ed un idrogeno.Il quarto gruppo legato dal carbonio è una CATENA LATERALE(rappresentata da una “R”) che varia nei differenti amminoacidie quindi conferisce a ciascuno le proprie caratteristichespecifiche. Gli animali producono edUtilizzano circa 20 amminoacidi diversi,alcuni altri amminoacidi devono essereassunti con l’alimentazionee per questo sono detti “essenziali” R catena laterale
  • 26. STRUTTURA I Le proteine svolgono numerose diverse funzione; la funzione di ciascuna proteina dipende dalla sua forma, dalla sua struttura spaziale. La forma della proteina (e pertanto la sua capacità di funzionare) è ottenuta attraverso livelli organizzativi successivi detti struttura I, II, III e IV La struttura primaria rappresenta la sequenza amminoacidica, ovvero l’ordine secondo il quale si susseguono i vari amminoacidi. Esso è geneticamente determinato e rappresenta l’elemento fondamentale da cui derivano i livelli successivi di organizzazione spazialeVal Leu Leu Asp Gly Tyr Ser Leu Val Ser
  • 27. STRUTTURA IILa struttura secondaria consiste nel ripiegamento spazialegeometrico e definito della catena amminoacidica e puòessere di tre tipi fondamentali: alfa elica, foglietto beta o ansa.La struttura II assunta dalle varie parti della catena rpoteicadipende dalla natura degli amminoacidi interessati ed èstabilizzata da interazioni deboli tra le catene laterali (eslegami idrogeno tra gruppi polari
  • 28. STRUTTURA IIILa struttura terziaria rappresenta la struttura finale, la FORMADEFINITIVA assunta nello spazio dall’intera catena polipeptidica.Tale struttura è in genere stabilizzata da interazioni deboli tra lecatene laterali degli amminoacidi (legami idrogeno) o da legamicovalenti forti (legami disolfuro S-S).In molti casi la struttura III rappresenta il grado definitivo diorganizzazione e la proteina ottenuta è perfettamente funzionante. Ingenere proteine globulari hanno funzione enzimatica, proteine confunzione di sostegno hanno ivece forma allungata.Trattamenti chimici ofisici forti possono alterare lastruttura proteica in modoirreversibile, tale processoè detto DENATURAZIONE(evidente è la cotturadelle uova o della carne
  • 29. Trattamenti chimici o fisici drastici possonomodificare in modo irreversibile la formadella proteina (rompendo per esempio ilegami covalenti S-S), la proteina perdecosì anche la sua capacità di funzionare. Il processo che altera irreversibilmentela forma e la funzione proteica viene dettodenaturazione.Tale processo è evidente per esempionella cottura delle uova o della carne
  • 30. STRUTTURA IVIn molti casi le proteine, assunta la struttura III definitiva, sonoperfettamente funzionanti. In altri casi invece più proteinedevono associarsi in un grande complesso proteico per potersvolgere la loro funzione.La struttura IV rappresenta proprio l’associazione di piùcatene proteiche, denominate in tal caso SUBUNITA’ delcomplesso proteico.L’emoglobina, deputatatrasporto dei gas respiratorinel sangue, è costutuita da4 subunità, 2 di tipo A e2 di tipo B(indicata come A2B2)
  • 31. Gli ACIDI NUCLEICI: DNA e RNADNA e RNA sono detti acidi nucleici perché hannonatura acida e perché sono conservati nel nucleodelle cellule. Hanno la funzione di conservare,trasmettere ed esprimere le informazioni genetiche,necessarie a definire le caratteristiche di ciascunvivente.Sia il DNA (acido deossiribonucleico) che l’RNA(acido ribonuclaico) sono POLIMERI DEINUCLEOTIDI
  • 32. Ciascun nucleotide, il monomero degli acidi nucleici, è costituito da -zucchero: RIBOSIO nel RNA o DEOSSIRIBOSIO nel DNA -gruppo fosfato -base azotata.Le basi azotate sono molecole ad anello con carbonio e azoto.Le purine (adenina o guanina) sono costituite da due anelli a 5 e 6termini; le pirimidine (timina, citosina ed uracile) sono costituite daun solo anello a 6 termini.La catena nucleotidica assume struttura a doppia elica nel DNAo a singola elica nel RNA

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