Le macromolecole organiche
•Lipidi
•Glucidi
•Proteine
•Acidi nucleici
Tecnicamente
solo le ultime tre
categorie
sono
costituite
da
macromolecole
Le macromolecole, assieme, costituiscono la maggior
parte del contenuto secco degli organismi viventi
La caratteristica comune a tutte le macromolecole è di
essere costituite da strutture complesse (polimeri)
ottenute dall’assemblaggio di unità più piccole
(monomeri).
Di norma gli animali non ricavano le macromolecole
direttamente dagli esseri viventi di cui si cibano.
Durante la digestione, i polimeri vengono
‘scomposti’ in monomeri e assorbiti come tali.
Così come con gli stessi mattoni si possono costruire
un numero enorme di case differenti, a partire dagli
stessi monomeri ciascun organismo può costruire le
proprie macromolecole
Idrolisi e condensazione: due reazioni chimiche estremamente importanti e
diffuse
La condendensazione (o disidratazione) è la formazione di
un legame tra due molecole (o anche tra due parti della
stessa molecola) con perdita di una molecola d’acqua
C
H
H
C
H
C
C
C
O
O
C
H
H
C
O
H
H
C
C
H
C
C
H
C
O
H
C
L’idrolisi è in qualche modo il
C processo inverso: la rottura di
un legame mediante l’aggiunta
di una molecola d’acqua
I lipidi sono un gruppo eterogeneo di sostanze. Essi sono
caratterizzati dalla loro insolubilità in acqua e dalla
affinità per i solventi apolari e per gli altri lipidi
• Trigliceridi
Funzione di deposito
• Steroidi
Varie funzioni tra cui
quella
di
messaggeri
chimici (ormoni)
• Fosfolipidi
Sono la base costituente
delle
membrane
biologiche
• Carotenoidi
Fotopigmenti,
antiossidanti
Lipidi
Trigliceridi
La funzione primaria dei trigliceridi
(grassi e olii) è quella di fornire
energia per i processi metabolici.
Olii  liquidi a 20°
Grassi  solidi a 20°
I trigliceridi possono essere facilmente
accumulati come riserva energetica
in tessuti specializzati
Gli olii nei
semi
delle
piante
I legami all’interno di queste
molecole infatti contengono un alto
livello di energia
1 gr di grassi  ~ 9 cal
1 gr di zuccheri  ~ 4 cal
1 gr di proteine  ~ 4 cal
Oltre
a
fornire
direttamente energia,
il tessuto adiposo può
serve a coibentare
I
grassi
nel
tessuto adiposo
degli animali
Lipidi
Struttura chimica dei Trigliceridi
Acido grasso
Gli acidi grassi sono costituiti da
lunghe molecole (fino a 20 e più
atomi di carbonio)
Acido grasso
Il Glicerolo è una
piccola molecola a tre
atomi di carbonio
Acido grasso
In ciascuna molecola di trigliceride, tre molecole
di acidi grassi sono legate ad una molecola di
Glicerolo
Glicerolo
Nel trigliceride il legame si
forma tra il gruppo COOH
(carbossilico) dell’acido grasso
e il gruppo OH del glicerolo. E
prende il nome di legame di
estere
È da notare che sia il glicerolo che gli acidi grassi sono solubili in acqua.
Tuttavia dopo la reazione di condensazione la molecola diventa apolare
Lipidi
Ci sono due categorie di acidi grassi,
quelli saturi e quelli insaturi
Alcuni
acidi
grassi
posseggono più di un
doppio legame nella loro
catena. In questo caso si
definiscono poliinsaturi
Se gli acidi grassi sono saturi, le molecole di trigliceridi si dispongono
in modo ordinato e i lipidi sono solidi a temperatura ambiente
Burro
Se gli acidi grassi sono insaturi, le molecole di trigliceridi si
dispongono in modo disordinato e i lipidi sono liquidi
Olio di
oliva
I primi tendono maggiormente a depositarsi nelle arterie  Malattie vascolari
Lipidi
Fosfolipidi
Gruppo
fosforico
I fosfolipidi hanno una struttura affine a quella dei
trigliceridi dove al una delle catene di acidi grassi
è sostituita da un gruppo fosforico
Fortemente polare
Affinità per l’H2O
Acido grasso
Acido grasso
Glicerolo
Fortemente apolare
Affinità per i lipidi
Lipidi
Grazie a questa loro caratteristica di avere una porzione
idrosolubile e una idrofoba, i fosfolipidi tendono naturalmente
a disporsi con le teste idrofile rivolte verso l’acqua e le code
idrofobe rivolte una contro l’altra
Essi sono i pricipali componenti delle membrane biologiche
Lipidi
Carotenoidi
I carotenoidi sono una
famiglia di lipidi in grado di
assorbire la luce che hanno
varie funzioni
Il β-carotene è il precursore
della vitamina A dal quale
deriva il retinale che svolge una
importante
funzione
come
fotopigmento nella retina
I carotenoidi sono in molti casi
responsabile del colore sia negli
animali che nelle piante
La maggior parte dei carotenoidi
ha
una
forte
funzione
antiossidante (neutralizzazione
dei radicali liberi)
Lipidi
Approfondimento:
Radicali liberi, ossidazione e Carotenoidi
I processi metabolici della cellula generano continuamente composti
dell’ossigeno (Radicali Liberi) caratterizzati dall’avere un numero spaiato di
elettroni e dalla forte tendenza a cedere O e ad ossidare le molecole
O2anione superossido
H2O2 acqua ossigenata
OH- radicale idrossilico
I radicali liberi sono utilizzati per alcune
funzioni quali inattivare virus e batteri,
detossificare, attivare certi enzimi
Essi tuttavia hanno anche effetti dannosi sulla cellula:
- Reagiscono con il DNA provocando mutazioni (e tumori)
- Agiscono sugli acidi grassi dei fosfolipidi danneggiando le membrane
- Possono agire su certi enzimi di membrana (pompe ioniche) interferendo
con l’equilibrio idro-salino della cellula
Steroidi
Si tratta di una famiglia di composti organici
molto importanti che hanno una struttura comune
basata su più anelli fusi tra loro
Di questa famiglia fanno parte
una serie di molecole che hanno
funzione di messaggeri chimici,
gli ormoni steroidei
Il
colesterolo
è
un
importantissimo componente
delle membrane cellulari
Sono O. steroidei per esempio
gli ormoni sessuali come il
testosterone o il progesterone
Lipidi
I glucidi o carboidrati sono un gruppo eterogeneo di sostanze. Essi
hanno in comune la formula minima CH2O. Il nome carboidrati
deriva dal fatto che sono composti oltre che da C, da H e O nelle
proporzioni in cui si trovano nell’acqua
• Monosaccaridi
• Disaccaridi
• Polisaccaridi
Glucidi
Monosaccaridi
Sono molecole a 5 o a 6 atomi di carbonio di regola a forma di anello
I monosaccaridi pentosi sono
importanti costituenti degli
acidi nucleici, RNA e DNA
Ribosio e desossiribosio
Il più noto è il glucosio
I monosaccaridi esosi (fruttosio, galattosio, glucosio ecc.) sono
implicati nel metabolismo energetico. Essi sono anche i costituenti di
disaccaridi e polisaccaridi
Glucidi
Il glucosio è al centro dei
processi del metabolismo
energetico della cellula.
Esso esiste sia in forma
ciclica che in forma lineare
con la possibilità di passare da
una forma all’altra
Glucidi
Disaccaridi
Formazione
di un
Legame
glicosidico
Il Maltosio è un disaccaride formato da due
molecole di Glucosio (α- e β-Glucosio sono due
isomeri della stessa molecola)
Il saccarosio (lo zucchero da cucina) è un
disaccaride formato da una molecola di
Glucosio e una di Fruttosio
Il lattosio (lo zucchero del latte) è un disaccaride formato da
una molecola di Glucosio e una di Galattosio
Polisaccaridi
Funzione stutturale
Riserva energetica
L’
Amido è un
polimero del Glucosio
poco ramificato. È il
principale glucide di
accumulo nei vegetali.
Tramite enzimi può
essere
facilmente
convertito a Glucosio
Il Glicogeno è anch’esso un
polimero del Glucosio.
Viene
utilizzato
come
zucchero di riserva dagli
animali e depositato nel
fegato e nei muscoli.
È molto ramificato. È
insolubile e pertanto il suo
accumulo non modifica
l’osmolarità della cellula
La cellulosa è costituita
da grandi molecole lineari
composte da sequenze di
molecole di Glucosio. È
il costituente principale
della parete cellulare nei
vegetali. Per ottenere
glucosio servono enzimi
speciali e un tempo lungo
Anche nel regno animale
si trovano polisaccaridi
con funzione strutturale,
ad
es.
la
Chitina
(esoscheletro degli insetti)
e la galattosammina
(cartilagini)