1 H. Curtis, N.S. Barnes, A. Schneck, G. Flores Introduzione alla biologia.azzurro 2 Capitolo 2 Dagli atomi alle molecole della vita 3 Lezione 1 La natura degli atomi e la formazione dei legami 4 Tutta la materia è composta da elementi chimici • La parte più piccola di un elemento è l’atomo. • Ogni atomo ha un nucleo, formato da protoni, carichi positivamente e neutroni, elettricamente neutri; all’esterno si muovono gli elettroni, carichi negativamente. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 5 5 Come si formano i legami Un atomo raggiunge la sua stabilità quando il livello energetico più esterno ha 8 elettroni. Solo i gas nobili hanno tutti i livelli energetici completi. Tutti gli altri elementi si stabilizzano tra loro formando dei legami. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 6 6 I legami I legami tra ioni di carica opposta si dicono legami ionici, come nel sale da cucina (NaCl). I legami chimici formati da coppie condivise di elettroni sono detti legami covalenti, come nella molecola di idrogeno. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 7 7 Lezione 2 L’acqua è una sostanza particolare 8 La struttura dell’acqua Ogni molecola d’acqua è costituita da due atomi d’idrogeno legati con legami covalenti a un atomo di ossigeno. I legami covalenti polari della molecola d’acqua originano due regioni positive e due negative: la polarità delle molecole di acqua determina i legami a idrogeno. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 9 9 Le caratteristiche dell’acqua I legami a idrogeno rendono l’acqua una molecola speciale dal punto di vista chimico-fisico. Evaporazione Capillarità Calore specifico Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 Tensione superficiale 10 10 Lezione 3 Le biomolecole sono il materiale di base dei viventi 11 Le biomolecole Tutte le biomolecole hanno uno scheletro carbonioso. Possono essere divise in base al gruppo funzionale che le caratterizza in: • glucidi o carboidrati (gli zuccheri), • lipidi (i grassi e gli oli), • protidi (le proteine), • acidi nucleici (DNA e RNA). Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 12 12 Monomeri e polimeri Le biomolecole sono formate da polimeri, a loro volta costituiti dall’unione di più monomeri. La reazione di condensazione unisce più monomeri tra di loro rilasciando una molecola d’acqua. La reazione di idrolisi scinde i polimeri complessi in polimeri più semplici. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 13 13 I gruppi funzionali I composti organici sono caratterizzati da particolari gruppi di atomi legati allo scheletro carbonioso: i gruppi funzionali. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 14 14 Lezione 4 Negli esseri viventi sono presenti diversi tipi di carboidrati 15 I carboidrati Gli zuccheri, chiamati più propriamente carboidrati, sono composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. I monosaccaridi sono costituiti da una sola molecola e sono la base per gli zuccheri complessi. I disaccaridi sono zuccheri formati dall’unione di due monosaccaridi. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 16 16 Polisaccaridi I polisaccaridi sono molecole di grandi dimensioni che hanno funzioni di riserva, come il glicogeno nei funghi, e di struttura, come la chitina negli animali. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 17 17 Lezione 5 I lipidi sono biomolecole energetiche 18 I lipidi Hanno due caratteristiche principali: • sono insolubili in acqua; • liberano molta energia. Un acido grasso in cui non compaiono doppi legami tra gli atomi di carbonio dello scheletro è detto saturo (come il burro). Un acido grasso che ha nella catena atomi di carbonio uniti da legami covalenti doppi è detto insaturo (come l’olio di oliva). Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 19 19 Fosfolipidi, glicolipidi, steroidi e cere Fosfolipidi e glicolipidi svolgono ruoli strutturali. In soluzione Testa polare acquosa, le molecole dispongono le «teste» verso l’acqua e le «code» verso la parte opposta. Questa è la struttura di base delle membrane cellulari: il doppio strato fosfolipidico. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 Code idrofobe 20 20 Lezione 6 Le proteine svolgono importanti funzioni 21 Le proteine Sono polimeri di amminoacidi costituiti da un gruppo amminico (-NH2), un gruppo carbossilico (-COOH) e un gruppo R. Per formare le diverse proteine vengono utilizzati 20 tipi di amminoacidi che si differenziano tra loro per il gruppo R. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 22 22 I polipeptidi Attraverso una reazione di condensazione più amminoacidi si uniscono a formare un polipetide. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 23 23 L’organizzazione delle proteine • La funzione di una proteina è strettamente legata alla sua struttura e alla sua organizzazione. • La forma che hanno nello spazio ne determina la funzione. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 24 24 Lezione 7 Gli acidi nucleici costituiscono il materiale genetico 25 Gli acidi nucleici Gli acidi nucleici sono polimeri formati da lunghe catene di nucleotidi costituiti da tre componenti: • un gruppo fosfato; • uno zucchero; • una base azotata. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 26 26 DNA e RNA • L’acido deossiribonucleico (DNA), è formato dallo zucchero deossiribosio e dalle basi azotate adenina, guanina, citosina e timina. • L’acido ribonucleico (RNA), è formato dallo zucchero ribosio e dalla base azotata uracile al posto di timina. Curtis et al. Introduzione alla biologia.azzurro © Zanichelli Editore 2015 27 27