UNITÀ D1
I materiali
della vita
Gainotti, Modelli Incontro con le scienze integrate © Zanichelli
editore 2014
L’acqua e la vita
•
La presenza dell’acqua sul pianeta è
una condizione indispensabile per la
nascita e lo sviluppo della vita.
•
L’acqua è il mezzo in cui si svolgono
tutte le attività vitali.
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L’acqua e la vita
•
Riempie l’ambiente intracellulare e
quello extracellulare.
•
Tutti i liquidi del nostro corpo sono a
base di acqua.
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L’acqua e la vita
Il corpo di un adulto è
fatto per il 65% in peso
di acqua; in alcuni
viventi la percentuale
può raggiungere anche
il 90% (meduse).
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Bilancio idrico nell’uomo
Negli organismi, in
particolare quelli
terrestri, si verifica
una costante
perdita di acqua,
che deve quindi
essere ripristinata.
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La molecola dell’acqua
La molecola dell’acqua è polare: ha una debole
carica elettrica positiva a un’estremità e una
debole carica negativa all’estremità opposta. I
legami dovuti alla sua polarità sono legami
idrogeno.
•
Sostanze idrofile = solubili in acqua
•
Sostanze idrofobe = non solubili in
acqua
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I componenti chimici dei viventi
Il corpo dei viventi è formato
da relativamente pochi
elementi chimici e in
percentuale diversa da quella
del mondo non vivente.
Le molecole dei viventi sono
di solito molto più grandi e
complesse.
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I macroelementi
Macroelementi: elementi presenti nelle molecole dei
viventi in maggiore quantità: H, C, O, N, P, S.
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Gli oligoelementi
•
Fe (ferro)
•
Mg (magnesio)
•
Na (sodio)
•
K (potassio)
•
Zn (zinco)
•
Cu (rame)
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Gli oligoelementi
Controllano molti processi vitali: il ferro per il trasporto di
ossigeno, il calcio per ossa e denti, il sodio e il potassio per
la trasmissione dell’impulso nervoso.
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Monomeri e polimeri
• Le unità più piccole costitutive delle macromolecole sono dette
monomeri.
• L’insieme di molti monomeri collegati tra loro si dice polimero.
• Dalla scissione di un polimero si ottengono i monomeri.
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Le molecole della vita
1. Zuccheri o carboidrati
2. Grassi o lipidi
3. Proteine
4. Acidi nucleici
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I carboidrati
Molecole organiche composte
da carbonio, idrogeno,
ossigeno: la parola «carboidrati»
vuol dire «idrati del carbonio».
Idrogeno e ossigeno stanno tra
loro nel rapporto 2 : 1, come
nell’acqua H2O.
Per esempio glucosio C6H12O6
H : O = 12 : 6
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I carboidrati
•
Monosaccaridi
- glucosio, fruttosio, galattosio, ribosio, desossiribosio
•
Disaccaridi
- saccarosio
•
Polisaccaridi
- cellulosa, amido, glicogeno
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Monosaccaridi
Atomi di carbonio disposti in una catena lineare che in
ambiente acquoso si richiude ad anello.
A 5 atomi di carbonio: ribosio e desossiribosio.
A 6 atomi di carbonio: glucosio, fruttosio, galattosio.
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Disaccaridi
Sono costituiti dall’unione di
due monosaccaridi.
Per esempio:
saccarosio
=
glucosio + fruttosio
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Polisaccaridi
•
Sono costituiti da molti monomeri.
•
Amido, cellulosa e glicogeno sono
polimeri del glucosio.
•
Si distinguono in base a:
- ramificazione delle catene
- disposizione del glucosio nello spazio
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Cellulosa
È formata da più di
10 000 unità di
glucosio.
È il costituente
principale delle
pareti delle cellule
vegetali.
Non è digeribile per
l’uomo.
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Amido
È di facile digestione
per l’uomo.
È ramificato.
È alla base
dell’alimentazione
umana.
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Glicogeno
Zucchero di
riserva
negli animali.
Funge da
combustibile
dei muscoli.
È accumulato
nel fegato.
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I lipidi: trigliceridi e fosfolipidi
•
Sono formati da carbonio, idrogeno e
ossigeno e, in alcuni casi, anche fosforo.
•
Forniscono una scorta di energia da
utilizzare in carenza di zuccheri.
•
Sono costituenti fondamentali di tutte
le membrane della cellula.
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I trigliceridi
Glicerolo
Acido grasso
Acido grasso
Acido grasso
I trigliceridi sono formati dall’unione di una molecola di
glicerolo e tre acidi grassi e sono idrofobi.
Acido grasso: gruppo acido –COOH e una catena di circa 1420 atomi di carbonio legati ad atomi di H.
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I fosfolipidi
Sono simili ai trigliceridi ma al
posto del terzo acido grasso
contengono un piccolo gruppo
con il fosforo.
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Le membrane cellulari
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Gli steroidi e le cere
Gli steroidi costituiscono gli ormoni sessuali, alcune
vitamine (per esempio vitamina D), il colesterolo
(componente essenziale delle membrane).
Le cere costituiscono rivestimenti impermeabili.
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Le proteine
Le proteine sono polimeri i cui monomeri sono
aminoacidi. Gli aminoacidi sono 20 e si differenziano in
base al gruppo R.
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Le proteine
Gli aminoacidi si legano
fra loro mediante il
legame peptidico, con
formazione di una
molecola d’acqua.
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Le proteine
Le catene di aminoacidi non
sono distese ma si
ripiegano più di una volta
instaurando legami tra punti
che nella catena iniziale
erano distanti.
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Alcune funzioni delle proteine
•
Proteine strutturali, come il
collagene e la cheratina.
•
Enzimi, catalizzatori naturali che
accelerano le reazioni chimiche.
•
Proteine contrattili, come actina e
miosina.
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Gli acidi nucleici
Sono polimeri i cui monomeri
sono i nucleotidi.
I nucleotidi sono formati da:
• gruppo fosfato;
• zucchero (ribosio o
desossiribosio);
• base azotata (adenina,
timina, citosina, guanina).
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Il DNA
Due catene di nucleotidi tenute
insieme da deboli legami idrogeno
fra coppie di basi azotate
contrapposte; le due catene si
avvolgono a formare la doppia
elica.
Basi azotate:
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adenina
timina
citosina
guanina
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Il DNA
•
Contiene, scritte «in codice» nella
sequenza di basi azotate, le istruzioni
necessarie per la sintesi delle proteine.
•
Contiene l’informazione per produrre
una copia esatta di sé stesso.
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La molecola di RNA
•
Lo zucchero è il ribosio e le basi
azotate sono: adenina e uracile, citosina
e guanina.
•
È formata da un’unica catena.
•
Partecipa attivamente alla sintesi delle
proteine.
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