LA CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI CHIMICI
Inorganici
Composti chimici
Organici
Acqua
Sali minerali
Idrocarburi
Glicidi
Alcoli, aldeidi
Lipidi
Molecole biologiche
o biomolecole
Proteine
Acidi nucleici
Vitamine
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I COMPOSTI ORGANICI
Contengono atomi di carbonio
Costituiscono gli organismi viventi
2
LE MOLECOLE BIOLOGICHE
O BIOMOLECOLE
Costituiscono le strutture presenti negli organismi viventi
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GLICIDI o ZUCCHERI o CARBOIDRATI
Caratteristiche: Sono composti chimici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno.
Sono molto abbondanti in natura. Hanno sapore dolce.
Funzioni:
Strutturale: costituiscono strutture essenziali per gli organismi viventi
(funzione di sostegno, soprattutto nei vegetali  cellulosa)
Energetica: forniscono energia per svolgere tutte le funzioni dell'organismo
Protezione: costituiscono l’esoscheletro degli invertebrati (chitina)
Organismi autotrofi (Es. piante): sintetizzano
zuccheri (glucosio) a partire da componenti
inorganici quali acqua e CO2 mediante il
processo di fotosintesi clorofilliana.
Organismi eterotrofi (Es. animali): soddisfano il fabbisogno
energetico nutrendosi di alimenti che contengono zuccheri.
Ecco alcuni esempi:
frutta e miele -> fruttosio; glucosio
barbabietola da zucchero, zucchero di canna -> saccarosio
latte e latticini -> lattosio
cereali (pane, pasta, riso), tuberi (patate) e legumi -> amido
4
carne e pesce -> glicogeno
I diversi tipi di glicidi
Monosaccaridi
(formati da 1
molecola di
zucchero)
Disaccaridi
(formati da
2 molecole
di zucchero)
Polisaccaridi
(formati da
più di 20
molecole di
glucosio)
5C
Ribosio
Desossiribosio
6C
Glucosio  principale fonte di energia
Fruttosio  si trova nella frutta
Galattosio
Componenti degli acidi nucleici
Glucosio + fruttosio  Saccarosio (comune zucchero da cucina)
Glucosio + glucosio  Maltosio (deriva da digestione dell’amido)
Glucosio + galattosio  Lattosio (in latte e latticini)
Amido  riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi)
si accumula in amiloplasti nella cellula vegetale
si trova nei semi e nelle radici
Glicogeno  riserva energetica negli animali
si accumula in muscoli e fegato
Cellulosa  funzione di sostegno nei vegetali
si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali
può essere digerita solo dagli erbivori
5 Terra
è il composto organico più abbondante sulla
Come si formano i disaccaridi?
Reazione di
condensazione
Glucosio
OH
HO
O
Fruttosio
H2O
Saccarosio
Reazione di
condensazione
Glucosio
OH
HO
O
Glucosio
H2O
Maltosio
Reazione di
condensazione
Glucosio
OH
HO
O
Galattosio
H2O
Lattosio
6
I polisaccaridi di interesse biologico
L’amido e il glicogeno immagazzinano zuccheri di riserva
La cellulosa si trova nelle pareti delle cellule vegetali
Granuli di amido in
cellule di tubero di
patata
Amido
Monomeri di
glucosio
Granuli di glicogeno nel
tessuto muscolare
Glicogeno
Fibre di cellulosa nella parete di
una cellula vegetale
Cellulosa
Molecole
di cellulosa
7
LIPIDI
Caratteristiche: sono costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio,
idrogeno e ossigeno
sono comunemente chiamati grassi
sono untuosi al tatto
sono insolubili in acqua (idrofobi = “paura dell’acqua”)
Funzioni:
riserva energetica (molecole ad alto contenuto energetico;
si accumulano nel tessuto adiposo, ad esempio nel derma)
protezione meccanica per alcuni organi (cuore, fegato, reni....)
isolante termico (es. grasso animale)
impermeabilizzante (es. cere sulle penne degli uccelli)
funzione strutturale (nelle membrane cellulari  fosfolipidi)
precursori di importanti molecole biologiche (ormoni, vitamine)
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I trigliceridi (detti anche grassi)
Sono costituiti da una molecola di glicerolo + 3 catene di acidi grassi
Sono rappresentati dai comuni grassi ed olii.
Rappresentano una fonte energetica superiore rispetto ai carboidrati
Si accumulano nel tessuto adiposo (grasso sottocuteneo).
Svolgono anche la funzione di isolante termico.
Grassi di origine vegetale
liquidi a temperatura ambiente
(es. olio di oliva, olio di semi)
Grassi di origine animale
solidi a temperatura ambiente
(es. burro, lardo, grasso animale)
Ac. oleico
Acido butirrico
9
I fosfolipidi
Prodotti nel fegato.
Costituiti da:
testa idrofila (fosfato, glicerolo)
code idrofobe (2 catene degli acidi grassi)
Principali
costituenti
delle
membrane plasmatiche cellulari
(doppio strato lipidico) insieme
alle proteine di membrana
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Il colesterolo e gli steroidi
Il colesterolo svolge funzioni essenziali al metabolismo:
• costituente delle membrane cellulari delle cellule animali
• precursore della vitamina D (importante per la crescita ossea e dei denti)
• composto di partenza per la sintesi degli acidi biliari (prodotti da fegato)
Può essere sintetizzato dalle cellule
(origine endogena) o introdotto con la
l’alimentazione (origine esogena)
• costituisce gli ormoni sessuali prodotti dalle ghiandole surrenali
(testosterone, aldosterone, estradiolo) ed altri ormoni steroidei (es.
cortisone)
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I livelli di colesterolo nel sangue vanno tenuti sotto
controllo: perchè?
Il colesterolo in eccesso nel
sangue si accumula sulle
pareti interne delle arterie
provocando la formazione di
placche che causano
arteriosclerosi.
Il colesterolo in eccesso
nel fegato si accumula
dando origine ai calcoli
biliari
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Le cere
1) Essendo insolubili in acqua, le cere svolgono un’importante funzione di
rivestimento protettivo ed impermeabilizzante
Le penne degli uccelli
2) Conferiscono lucentezza ai frutti
(mele, pere, ciliegie)
La cuticola sulle foglie
3) Le api le usano per costruire le
pareti degli alveari
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ACIDI NUCLEICI (DNA e RNA)
Catene lineari (polimeri)
costituiti da una sequenza di
nucleotidi.
I nucleotidi sono le unità
fondamentali degli acidi
nucleici e sono costituiti da:
1) zucchero a 5 atomi C
(ribosio o desossiribosio)
2) gruppo fosfato
3) base azotata
Le basi azotate sono 4:
adenina (A)
purine
guanina (G)
timina (T)
uracile (U)
citosina (C)
pirimidine
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Struttura del DNA
Deoxyribonucleic Acid (acido deossiribonucleico).
La struttura del DNA fu scoperta da Watson e Crick
che ricevettero il Premio Nobel nel 1953.
E’ importante per la trasmissione ereditaria dei
caratteri tra genitori e figli.
E’ una doppia elica formata da 2 catene
polinucleotidiche, cioè composte da una successione di
nucleotidi, tenute insieme da legami idrogeno.
I nucleotidi sono legati tra loro tramite un legame
fosfodiesterico tra il fosfato di un nucleotide ed il
gruppo -OH del nucleotide successivo.
Le sequenze due filamenti sono complementari:
- ad una A su un filamento corrisponde sempre e solo
una T sul filamento complementare e viceversa; 2
legami idrogeno.
- ad una C su un filamento corrisponde sempre e solo
una G sul filamento complementare e viceversa; 3
legami idrogeno.
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1) Replicazione o sintesi del DNA
La doppia elica di DNA è “srotolata” da un’elicasi e
ognuno dei due filamenti funge da stampo per la
sintesi di un filamento complementare.
La DNA polimerasi “legge” la sequenza del filamento
stampo e ne sintetizza uno complementare
impiegando i nucleotidi con base azotata
complementare (per es. se trova A sul filamento
“stampo”,
incorpora
T
nel
filamento
“complementare”).
Alla fine si ottengono 2 molecole di DNA identiche
a quella originale (parentale).
E’ un processo semiconservativo: ognuna delle 2
molecole ottenute è formata da un filamento
parentale ed un neosintetizzato.
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2) Trascrizione e traduzione del DNA
Dogma centrale della biologia molecolare:
DNA
trascrizione
RNA
proteina
traduzione
L’informazione genetica per la sintesi proteica è conservata nel DNA sotto
forma di un codice (il codice genetico) in cui la sequenza delle basi determina la
sequenza degli aminoacidi nella proteina codificata.
Si parla quindi di traduzione del codice genetico.
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2a) Trascrizione
Nel processo di trascrizione, la RNA polimerasi II
usa uno dei 2 filamenti di DNA come stampo per la
sintesi di RNA messaggero (mRNA).
Nel mRNA la timina è sostituita dall’uracile.
Il processo di trascrizione avviene nel nucleo.
2b) Traduzione
mRNA viene trasferito nel citoplasma nel reticolo endoplasmatico rugoso in
corrispondenza di strutture specializzate dette ribosomi. La sequenza di mRNA
viene decodificata o “tradotta”.
Ogni tripletta di nucleotidi (codone) è
riconosciuta da un tRNA che possiede una
tripletta complementare (anticodone)
ed un aminoacido (AA).
La concatenazione di AA
dà origine ad una
catena polipeptidica.
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Le differenze tra DNA e RNA
DNA
RNA
E’ FORMATO DA
Doppio filamento
Singolo filamento
ZUCCHERO
Desossiribosio
Ribosio
BASI AZOTATE
A, T, C, G
A, U, C, G
NELLE CELLULE
EUCARIOTE SI
TROVA
Nel nucleo
Nel nucleo e nel
citoplasma
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PROTEINE
Caratteristiche:
sono catene (polimeri) di amminoacidi
sono il più abbondante materiale biologico negli organismi animali
sono essenziali per la struttura e le funzioni degli esseri viventi
Le informazioni per la costruzione delle proteine sono contenute
nei geni, cioè nelle sequenze di DNA
Funzioni:
Strutturale Es. tubulina e actina sono proteine del citscheletro
cheratina  forma i capelli
collagene  componente di pelle, tendini, legamenti
proteine della seta  ragnatela
Contrazione Es. actina e miosina  contrazione muscolare
Riserva  ovalbumina, nell’uovo, ha funzione di riserva per l’embrione
Recettoriale  recepiscono i segnali inviati dalle cellule
Enzimatica Es. enzimi digestivi  facilitano la digestione degli alimenti
Trasporto Es. emoglobina  trasporta ossigeno ed anidride carbonica
nei globuli rossi del sangue
Segnale di comunicazione tra le cellule  ormoni, fattori di crescita
Difesa immunitaria Es. anticorpi combattono le infezioni
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Gli amminoacidi e la formazione del legame peptidico
Un aminoacido è un composto
chimico caratterizzato da un
gruppo amminico (NH2), un
gruppo carbossilico (COOH) ed
un gruppo R specifico per ogni
aminoacido.
In natura, esistono 20
amminoacidi diversi.
Gli amminoacidi sono tenuti
insieme mediante un legame
peptidico: esso si forma tra il
gruppo
carbossilico
di
un
amminoacido
ed
il
gruppo
amminico
dell’amminoacido
successivo accompagnato dalla
perdita di una molecola di acqua
(H2O).
21
La struttura delle proteine
La forma della proteina è importante per svolgere la sua funzione.
Il riscaldamento provoca la perdita della forma (denaturazione) e la perdita
della funzione delle proteine.
Struttura
primaria:
sequenza
di
amminoacidi che forma una catena
polipeptidica.
Struttura secondaria: catena polipetidica si
ripiega a formare struttura ad -elica o
struttura a foglietti  .
Struttura terziaria: catena polipetidica può
essere lineare (proteina fibrosa) o
avvolgersi su se stessa assumendo una
forma quasi sferica (proteina globulare)
Struttura quaternaria: associazione di più
catene
polipetidiche.
Es.
emoglobina
(proteina presente nei globuli rossi, con
funzione di trasporto dell’ossigeno nel
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sangue)
Le informazioni per la sintesi delle proteine sono
contenute nel DNA
DNA
trascrizione in mRNA
traslocazione del
mRNA nel citoplasma
traduzione nei ribosomi
presenti nel reticolo
endoplasmatico rugoso
Sintesi delle proteine
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VITAMINE
Le vitamine sono un insieme molto eterogeneo
di sostanze chimiche.
Sono assunte attraverso l’alimentazione.
Sono divise in 2 gruppi:
•
Vitamine che devono essere assunte
quotidianamente (Complesso vit B; Vit C)
•
Vitamine che possono accumularsi (nel fegato)
(vit A, vit K, vit D, vit H)
1) Vitamine A: es retinolo -> svolge importante ruolo nella vista
2) Vitamine B
3) Vitamine C: es. acido ascorbico -> partecipa a numerose reazioni metaboliche
( biosintesi di collagene, di alcuni aminoacidi e ormoni), è anti ossidante,
interviene in reazioni allergiche, neutralizza i radicali liberi
4) Vitamina D: regola metabolismo del calcio ed il processo di
mineralizzazione ossea
5) Vitamine H: es. biotina importante nella sintesi di glucosio e acidi grassi
6) Vitamina K: importante nella coagulazione del sangue
La carenza di vitamine ha sintomi specifici a seconda del tipo di vitamina e può
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causare diversi disturbi o malattie.
I COMPOSTI INORGANICI
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L’ACQUA
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I SALI MINERALI
L’acqua, nel processo di erosione, scioglie i minerali di cui sono
costituite le rocce che si trovano, ad esempio, nell’alveo dei fiumi.
I sali minerali disciolti in acqua, rappresentano il residuo fisso che si
trova indicato sulle etichette delle bottiglie di acqua minerali.
Quando beviamo l’acqua, introduciamo nel nostro corpo anche i sali
minerali. Alcuni di questi sono molto importanti per il nostro organismo:
Il sodio 
Il potassio 
Il calcio  molto importante per la ossa e per la contrazione muscolare
Il ferro  si trova in molte proteine; es nell’emoglobina serve per
legare l’ossigeno
Il magnesio  si trova nella clorofilla
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