Le biomolecole includono carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici, che sono composti organici essenziali per la vita. I carboidrati forniscono energia e strutture cellulari, i lipidi sono coinvolti nelle membrane cellulari e nel stoccaggio di energia, le proteine svolgono funzioni vitali mediante polimeri di amminoacidi, e gli acidi nucleici codificano informazioni genetiche. Ogni categoria di biomolecole ha caratteristiche specifiche che contribuiscono al funzionamento degli organismi viventi.

1. BIOMOLECOLE
1. CARBOIDRATI
2. LIPIDI
3. PROTEINE
4. ACIDI NUCLEICI-DNA E RNA

2. INTRODUZIONE
Le biomolecole sono composti organici formati da catene idrocarburiche unite a gruppi
funzionali; funzioni e comportamento chimico dipendono dalla composizione, dalla forma
e dalle relazioni con gli altri componenti dell’organismo. Esse Derivano dall’unione (legami
covalenti) di un elevato numero di monomeri. La reazione che porta alla formazione dei
polimeri è detta polimerizzazione (reazione di condensazione con eliminazione di
molecole di acqua). La reazione inversa è detta di idrolisi, e l’acqua è un reagente.
Il processo inverso alla polimerizzazione è l’idrolisi, in cui i polimeri vengono spezzati in
monomeri.

3. CARBOIDRATI
I carboidrati (idrati del carbonio) sono biomolecole costituite da
due o più gruppi idrossido (-OH) e da un gruppo aldeidico (-CHO)
o un gruppo chetonico(>C=O). I carboidrati vengono utilizzati
come fonte di energia e per costruire altre biomolecole o
strutture cellulari. Possono essere monosaccaridi,
oligosaccaridi, polisaccaridi. In genere i monosaccaridi presentano
formule grezze che sono multipli di CH2O. Caratteristiche proprie
degli zuccheri sono la presenza di:
un certo numero di gruppi ossidrilici (-OH) che
conferiscono allo zucchero caratteristiche alcoliche;
un gruppo carbonilico (>C=O) che, a seconda di dove è
posizionato nella molecola, conferisce caratteristiche
aldeidiche o chetoniche.

4. MONOSACCARIDI
I monosaccaridi sono gli zuccheri più semplici che per idrolisi
non sono suddivisibili in composti piu’ semplici (ribosio, glucosio,
fruttosio, galattosio, mannosio,…). Sono solubili in acqua, perché
sono polari e possiedono numerosi gruppi ossidrilici. Hanno
formula Cn(H2O)n. A seconda del numero di atomi di C possono
essere triosi, tetrosi, pentosi , esosi ed eptosi. La forma ciclica
deriva dall’interazione del gruppo carbonilico(idrossido o
aldeidico) con uno dei gruppi alcoolici presenti nella
molecola: formazione si un semiacetale o
emiacetale(composto che presenta sullo stesso C una
funzione alcolica (-OH) e una funzione eterea (-O-), nel
quale un atomo di C è legato ad un atomo di H, ad un
ossidrile, ad una altro atomo di C e ad un atomo di O. La
forma ciclica è favorita in quanto gli anelli a 5 o 6 atomi
di C hanno struttura più stabile della forma lineare. I
monosaccaridi glucosio e fruttosio sono isomeri. Glucosio
(aldoesoso)
Fruttosio
(chetoesoso)

5. DISACCARIDI
Sono formati da due molecole di monosaccaridi legate con
legame glicosidico. La reazione che porta alla formazione del
disaccaride avviene fra il gruppo ossidrilico del carbonio di
un un’unità e un gruppo ossidrile; si ha l’eliminazione di una
molecola d’acqua e quindi avviene una reazione di
condensazione.
I polisaccaridi sono lunghe catene di monosaccaridi. I
polisaccaridi sono polimeri formati da centinaia o migliaia di
molecole di monosaccaridi.
Le molecole di monosaccaride sono unite tra loro per
condensazione.
Alcuni polisaccaridi sono sostanze di riserva che le cellule
demoliscono quando hanno bisogno di zucchero. Polisaccaridi
più diffusi in natura: amido, glicogeno(riserva energetica negli
organismi animali) e cellulosa.

6. POLISACCARIDI
I polisaccaridi sono lunghe catene di monosaccaridi. I polisaccaridi sono
polimeri formati da centinaia o migliaia di molecole di monosaccaridi.
Le molecole di monosaccaride sono unite tra loro per condensazione.
Alcuni polisaccaridi sono sostanze di riserva che le cellule demoliscono
quando hanno bisogno di zucchero. Polisaccaridi più diffusi in natura:
amido, glicogeno(riserva energetica negli organismi animali) e cellulosa.

7. POLISACCARIDI
La cellulosa è un polisaccaride insolubile in acqua che ha la funzione di sostegno nelle
piante. È costituita da un gran numero di molecole di β-glucosio, legate tra loro da
legami 1,4-β-glicosidici, che formano catene lineari unite da legami a idrogeno che si
stabiliscono tra gruppi ossidrili (OH) di catene adiacenti.

8. LIPIDI
I lipidi rappresentano una vasta classe di composti chimicamente eterogenei per struttura e
proprietà.
I lipidi comprendono diversi composti formati essenzialmente da atomi di carbonio e di
idrogeno uniti tra di loro con legami covalenti non polari.
Tutti i lipidi presentano la caratteristica di essere insolubili in acqua e solubili in solventi
organici apolari. Essendo per la maggior parte non polari, le molecole dei lipidi non
sono attratte dalle molecole d’acqua, che sono polari.
I lipidi possono essere distinti in 2 grandi gruppi:
1) Saponificabili (o complessi);
2) Non saponificabili (o semplici).
I saponificabili sono trigliceridi, fosfolipidi e glicolipidi. Le molecole di questi composti
contengono acidi grassi e quindi in soluzione basica formano i Sali corrispondenti
(saponi)
I non saponificabili sono steroidi e vitamine liposolubili. Le molecole di questi composti non
contengono acidi grassi e quindi per idrolisi basica non formano i Sali corrispondenti.

9. I TRIGLICERIDI
I trigliceridi sono definiti triesteri del glicerolo, in quanto si formano dalla reazione di esterificazione
tra una molecola di glicerolo e tre di acidi grassi. La reazione è una sostituzione nucleofila acilica,
con l’eliminazione di tre molecole d’acqua(condensazione) e formazione di tre legami esterei. Tra i
trigliceridi:
OLI: liquidi a Temp. amb., sono i trigliceridi più ricchi di acidi grassi insaturi o poliinsaturi (con doppio
legame). Sono di natura vegetale.
GRASSI: solidi a Temp. amb., più ricchi di acidi grassi saturi (legame semplice). Sono di natura animale.
Es. burro
Il punto di fusione dei trigliceridi dipende dal grado di insaturazione degli acidi grassi che li
compongono.

10. FOSFOLIPIDI
I fosfolipidi sono lipidi complessi formati da glicerolo, due molecole di acido grasso e
una molecola di acido fosforico che a sua volta forma un legame con una molecola
polare ( R ).
Sono i costituenti delle membrane cellulari.
I fosfolipidi hanno una testa idrofila che contiene un
gruppo fosfato e due lunghe code idrofobiche.
In acqua formano spontaneamente un doppio strato con
le teste polari rivolte verso l’acqua e le code a contatto tra
loro.

11. PROTEINE
Le proteine sono polimeri di amminoacidi. Esse derivano dalla
combinazione di 20 amminoacidi. Ciascuno di essi contiene un
atomo centrale di carbonio unito a un idrogeno, un gruppo
carbossilico -COOH, un gruppo amminico -NH2 e una parte variabile
R che definisce le proprietà della molecola. Gli amminoacidi si
legano attraverso un legame peptidico, cioè attraverso l’eliminazione
di una molecola d’acqua fra gruppo carbossilico di un amminoacido
e il gruppo amminico di un altro amminoacido. La configurazione
specifica della proteina determina la sua funzione
Una proteina è costituita da una o più catene polipeptidiche ripiegate
secondo una particolare configurazione che determina la funzione della
proteina.

12. STRUTTURA DELLE PROTEINE
La forma delle proteine comprende quattro livelli strutturali:
La struttura primaria di una proteina è la sequenza di amminoacidi che formano la sua catena
polipeptidica.
Nella struttura secondaria (il secondo livello della struttura proteica), alcuni tratti del polipeptide si
ripiegano o formano delle spirali stabilizzate da legami idrogeno.
La spiralizzazione della catena polipeptidica dà origine a una struttura secondaria indicata come alfa elica.
Un particolare tipo di ripiegamenti porta alla struttura chiamata foglietto ripiegato, in cui i legami a idrogeno
intramolecolari si stabiliscono tra il gruppo >CO e il gruppo –NH di due catene parallele e in cui i gruppi
R si trovano alternativamente sopra e sotto il piano della molecola. La struttura terziaria di una
proteina è l’aspetto generale e tridimensionale di un polipeptide.
La struttura terziaria è dovuta ai legami a idrogeno e ionici che si formano tra alcuni dei gruppi R polari e
alle interazioni tra gruppi R idrofobici del polipeptide e l’acqua.
La struttura quaternaria di una proteina risulta dall’associazione di due o più catene polipeptidiche,
chiamate anche subunità.

13. ACIDI NUCLEICI
Gli acidi nucleici sono costituiti da nucleotidi (monomeri). Ogni
nucleotide è composto da uno zucchero, un gruppo fosfato e
una base azotata, uniti da legami covalenti. In particolare lo
zucchero è un monosaccaride a 5 atomi di carbonio in cui è
presente il gruppo aldeidico che può essere il d-ribosio o il d-2-
desossiribosio. Le basi azotate presenti nella costituzione degli acidi
nucleici sono 5 e appartengono a 2 classi: le pirimidine e le purine.
Le pirimidine (citosina,timina,uracile) sono costituite da un anello
esatomico; le purine (adenina, guanina) sono formate da due anelli
condensati, uno esatomico e uno pentatomico. Il gruppo fosfato
conferisce all’acido nucleico la sua caratteristica acidità. Quando più
nucleotidi si legano tra loro, si costituisce un polinucleotide di un
acido nucleico, un polimero identificato per la prima volta nel
nucleo della cellula. Il gruppo fosfato di un nucleotide si lega allo
zucchero del nucleotide successivo andando a costituire uno
scheletro zucchero-fosfato con le basi azotate collocate
all’esterno di questa impalcatura.

14. ACIDI NUCLEICI
DNA e RNA sono polimeri formati da nucleotidi,
uniti dal legame fosfodiestere. Un nucleotide
contiene uno zucchero (desossiribosio
o ribosio) unito a un gruppo fosfato e una base
azotata che può essere adenina, citosina, guanina,
timina (nel DNA) o uracile (nell’RNA).
Il DNA è formato da due filamenti di nucleotidi uniti
da legami a idrogeno tra le basi azotate, che si
appaiano secondo lo schema A-T e G-C. Contiene
le informazioni necessarie per sintetizzare le
proteine dell’organismo.
L’RNA trasporta le istruzioni per la sintesi proteica
dal DNA ai ribosomi, dove gli amminoacidi vengono
assemblati a formare le proteine.