Le Biomolecole: caratteristiche e classificazione

Una biomolecola è un composto chimico che riveste un ruolo importante negli esseri viventi. Le biomolecole sono composte essenzialmente da carbonio e idrogeno, cui sono spesso associati azoto e ossigeno. A volte possono essere incorporati anche altri elementi.

Le biomolecole sono dei polimeri, cioè molecole formate da più monomeri (subunità) legati tra loro.

Cos’è un polimero?

I polimeri biologici sono macromolecole formate da monomeri. Vengono costruiti mediante reazioni di condensazione che portano all’eliminazione di molecole di acqua.

Vengono separati mediante reazioni di idrolisi che richiedono una molecola di acqua per rompere il legame.

Classificazione delle Biomolecole:

• Carboidrati

• Lipidi

• Proteine

• Acidi Nucleici

1) Carboidrati

I carboidrati vengono utilizzati come fonte di energia e per costruire altre biomolecole o strutture cellulari.

Possono essere:

Monosaccaridi:

sono molecole polari di formula CnH2nOn; i più importanti hanno 5 o 6 atomi di carbonio e hanno una caratteristica struttura ad anello.

Oligosaccaridi:

contengono un piccolo numero di monosaccaridi uniti mediante legami covalenti che si formano per condensazione. Molti disaccaridi, come il saccarosio, vengono idrolizzati e i loro componenti sono utilizzati come fonte di energia.

Polisaccaridi:

sono polimeri molto lunghi di monosaccaridi. L’amido (nei vegetali) e il glicogeno (negli animali) sono polimeri del glucosio, facilmente idrolizzabili e utilizzabili come riserva di energia a «rilascio lento». La cellulosa è un polisaccaride del glucosio, costituito da molecole rigide e fibrose; viene prodotto dalle cellule vegetali e utilizzato per costruire una parete esterna di sostegno. La chitina è un polisaccaride resistente utilizzato da insetti e crostacei per l’esoscheletro.

2) Lipidi

I lipidi sono insolubili in acqua perché sono molecole apolari.

Li possiamo classificare in:

Trigliceridi:

contengono una molecola di glicerolo unita per condensazione a tre acidi grassi saturi (solo legami singoli C-C) o insaturi (uno o più legami doppi C=C). Sono ottime riserve energetiche a lungo termine e isolanti termici.

Fosfolipidi:

formano le membrane delle cellule. 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.

Steroidi:

hanno una struttura costituita da quattro anelli uniti tra di loro. Un esempio di steroide è il colesterolo, usato dal corpo per costruire gli ormoni steroidei importanti per la crescita e lo sviluppo sessuale.

3) Proteine

Le proteine sono polimeri di amminoacidi. 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.

Le catene polipeptidiche sono sequenze di amminoacidi che si uniscono mediante legami peptidici, ciascuno dei quali coinvolge un gruppo amminico e un gruppo carbossilico. Ogni catena polipeptidica ha una specifica sequenza lineare definita dal numero, dal tipo e dall’ordine degli amminoacidi che contiene.

Si possono distinguere su base strutturale 4 tipi di struttura proteica:

Primaria

La struttura primaria di una proteina è la sequenza degli amminoacidi nella catena polipeptidica.

Secondaria

La struttura secondaria è il ripiegamento dovuto ai legami a idrogeno tra le parti costanti degli amminoacidi.

Terziaria

La struttura terziaria è la conformazione finale della molecola causata dalle interazioni tra i gruppi R.

Quaternaria

Alcune proteine hanno una struttura quaternaria, cioè sono formate da più catene ripiegate.

La configurazione, cioè la forma della proteina, dipende dalla struttura terziaria ed è essenziale per la sua funzione. La denaturazione è la perdita della struttura secondaria e terziaria di una proteina, causata da calore, radiazioni, sostanze chimiche. Una proteina denaturata non funziona più.

4) Acidi nucleici

Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi. DNA e RNA sono polimeri formati da nucleotidi.

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).

DNA

Il DNA contiene le informazioni necessarie per sintetizzare le proteine dell’organismo. Costituisce il genoma della cellula e cioè è la molecola che contiene tutte le informazioni necessarie a costituire un intero organismo.

RNA

L’RNA trasporta le istruzioni per la sintesi proteica dal DNA ai ribosomi, dove gli amminoacidi vengono assemblati a formare le proteine.

ATP

L’ATP è un nucleotide che trasporta energia, contiene adenina, ribosio e tre gruppi fosfato. Si può staccare facilmente un gruppo fosfato liberando energia utile per la cellula.

Ti auguro Buono Studio e ti do appuntamento alla lezione successiva!