H Curtis N S Barnes A Schnek A
H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Il nuovo Invito alla biologia. blu 2
Capitolo A 5 Le molecole della vita 3 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 1 La chimica del carbonio e i suoi composti 4 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Gli elementi chimici nei viventi Gli elementi chimici più abbondanti negli organismi sono carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo e zolfo. 5 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le catene carboniose Un atomo di carbonio forma legami covalenti (semplici, doppi o tripli) con altri atomi di carbonio o di elementi diversi. Gli idrocarburi sono composti organici formati solo da carbonio e idrogeno. Legando insieme decine o centinaia di atomi di carbonio si ottengono catene carboniose di lunghezza variabile. 6 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Gli isomeri sono molecole che hanno la stessa formula grezza, ma che differiscono o per il modo in cui gli atomi sono legati tra loro (isomeri di struttura) o per la disposizione degli atomi nello spazio (stereoisomeri). 7 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Alcani e cicloalcani Negli alcani, il carbonio forma soltanto legami singoli con gli altri atomi, perciò si lega sempre con altri quattro atomi. Per questo motivo gli alcani sono chiamati idrocarburi saturi. Cn. H 2 n+2 Gli alcani possono avere anche forma ciclica (cicloalcani). 8 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Alcheni e alchini Gli alcheni hanno almeno un legame covalente doppio tra due atomi di carbonio (idrocarburi insaturi). Cn. H 2 n Gli alchini hanno almeno un legame covalente triplo. Cn. H 2 n – 2 9 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I gruppi funzionali Un gruppo funzionale è un atomo, o un gruppo di atomi, che determina il comportamento fisico e chimico della molecola di cui fa parte. Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le macromolecole biologiche Le macromolecole sono polimeri ottenuti per assemblaggio di molecole più piccole chiamate monomeri. I monomeri si assemblano grazie a reazioni di condensazione e si separano con reazioni di idrolisi. 11 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 2 I carboidrati: monosaccaridi e polisaccaridi 12 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I carboidrati sono biomolecole formate da carbonio, idrogeno e ossigeno. Costituiscono la principale fonte di energia per gli esseri viventi e hanno anche una funzione strutturale nelle cellule. Sono classificati in base al numero di monomeri da cui sono formati: • monosaccaridi; • disaccaridi; • polisaccaridi. 13 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I monosaccaridi sono i carboidrati più semplici. Le loro proprietà chimiche dipendono da specifici gruppi funzionali: • gruppo ossidrilico (–OH); • gruppo carbonilico (C=O). Si distinguono in aldosi (come il glucosio) e chetosi (come il fruttosio). 14 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I disaccaridi e i polisaccaridi derivano da monosaccaridi che si legano con un processo di condensazione, formando legami covalenti detti legami glicosidici. I polisaccaridi più diffusi in natura sono l’amido e il glicogeno (con funzione di riserva energetica), la cellulosa e la chitina (con funzione strutturale). 15 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 3 I lipidi: biomolecole insolubili in acqua 16 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
I lipidi sono composti organici con due caratteristiche comuni: • sono insolubili nei solventi polari come l’acqua; • liberano una grande quantità di energia. Le funzioni principali dei lipidi sono: • riserva energetica; • isolante termico. 17 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Acidi grassi e trigliceridi /1 I lipidi più semplici sono gli acidi grassi. Hanno una zona polare (testa) e una zona apolare (coda). I trigliceridi derivano dalla condensazione di una molecola di glicerolo con tre molecole di acidi grassi. 18 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Acidi grassi e trigliceridi /2 Negli acidi grassi saturi tutti gli atomi di carbonio sono uniti da legami semplici. Negli acidi grassi insaturi le catene carboniose hanno uno o più legami doppi. 19 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Fosfolipidi e membrane cellulari I fosfolipidi sono costituiti da catene di acidi grassi unite a una molecola di glicerolo e a un gruppo fosfato. Formano il doppio strato fosfolipidico delle membrane cellulari. 20 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le cere e il colesterolo Le cere hanno una struttura fortemente idrofobica. Le cere rivestono le penne e i peli di alcuni animali, rendendoli praticamente impermeabili all’acqua. Il colesterolo appartiene agli steroidi. È una componente essenziale delle membrane delle cellule animali. 21 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 4 Le proteine: le molecole più complesse 22 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Gli amminoacidi e le proteine Le proteine sono grandi polimeri formati da sequenze di monomeri, chiamati amminoacidi, che formano lunghe catene ripiegate su se stesse, dette catene polipeptidiche. I 20 amminoacidi che formano le proteine hanno tutti la stessa struttura: • un atomo di carbonio centrale; • un gruppo amminico; • un gruppo carbossilico; • un atomo di idrogeno; • una catena laterale. 23 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Le funzioni delle proteine Esistono diversi tipi di proteine, che svolgono varie funzioni. 24 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La struttura primaria Due amminoacidi si legano tra loro formando un legame peptidico. La sequenza lineare specifica degli amminoacidi nella catena polipeptidica costituisce la struttura primaria di una proteina. 25 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La struttura secondaria La catena polipeptidica si ripiega su se stessa e assume configurazioni particolari (struttura secondaria): • α-elica; • foglietto β. 26 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La struttura terziaria In molte proteine la struttura secondaria si ripiega su sé stessa per dare origine a una complessa struttura terziaria. In base alla loro struttura terziaria le proteine si dividono in proteine fibrose e proteine globulari. 27 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La struttura quaternaria Due o più strutture terziarie possono unirsi per formare una struttura quaternaria. 28 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
Lezione 5 Gli acidi nucleici: l’archivio delle informazioni genetiche Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017 29
Gli acidi nucleici: DNA e RNA Gli acidi nucleici sono polimeri formati da nucleotidi. Hanno la funzione di conservare e trasmettere l’informazione genetica e di regolare le attività della cellula. Esistono due tipi di acidi nucleici: • DNA (acido desossiribonucleico); • RNA (acido ribonucleico). 30 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
La struttura dei nucleotidi Un nucleotide è formato da: • un gruppo fosfato; • un monosaccaride a cinque atomi di carbonio; • una base azotata (purina o pirimidina). 31 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
DNA e RNA Il DNA e l’RNA si formano mediante reazioni di condensazione. 32 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
L’ATP Una molecola di ATP (adenosina trifosfato) è formata da: • una base azotata adenina; • una molecola di ribosio; • tre gruppi fosfato. L’ATP è utilizzata dalle cellule per ottenere rapidamente energia, attraverso l’idrolisi della molecola. 33 Curtis et al. , Il nuovo Invito alla biologia. blu © Zanichelli editore 2017
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