Sylvia S Mader Immagini e concetti della biologia
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia 2 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
A 3 – Le biomolecole 3 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Il carbonio e le molecole biologiche Una cellula batterica può contenere fino a 5000 tipi diversi di composti organici. 4 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Il carbonio e le molecole biologiche Ciascun atomo di carbonio può formare un legame con altri quattro atomi. Il legame carbonio-carbonio è un legame stabile di tipo covalente. Per questo consente la formazione di catene di carbonio molto lunghe e resistenti. 5 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I gruppi funzionali sono combinazioni specifiche di atomi e conferiscono alle molecole proprietà caratteristiche. 6 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Gli isomeri sono molecole organiche hanno identica formula molecolare (cioè formate dallo stesso tipo e numero di atomi), ma che differiscono nella disposizione dei loro atomi (o gruppi funzionali). Nelle reazioni chimiche gli isomeri si comportano in modo diverso. 7 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Le macromolecole I carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici sono molecole di grosse dimensioni (polimeri) formate da subunità molecolari unite tra loro. *Le macromolecole più grosse sono polimeri, costruiti unendo insieme un gran numero di subunità dello stesso tipo (monomeri), di solito con legami covalenti. 8 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I polimeri Per la sintesi di un polimero la cellula usa una reazione di condensazione, in cui viene liberata una molecola d’acqua. La reazione avviene grazie all’intervento degli enzimi, che mettono a contatto diretto i monomeri. 9 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I polimeri La reazione opposta è la demolizione di un polimero. In questo processo viene usata una molecola d’acqua per rompere i legami tra i due monomeri. Il termine idrolisi significa infatti «spezzare con l’acqua» . 10 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I carboidrati Sono formati da carbonio (C), idrogeno (H) e ossigeno (O), con un rapporto di 1 : 2 : 1. I carboidrati semplici, o zuccheri, possono essere: • monosaccaridi (una singola molecola di zucchero) • disaccaridi (due monosaccaridi) Gli organismi li usano come fonti di energia e componenti strutturali. 11 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I monosaccaridi e i disaccaridi I carboidrati semplici forniscono energia a pronto rilascio. Il glucosio è un monosaccaride ed è la principale fonte di energia dei viventi. La sua formula molecolare è C 6 H 12 O 6. 12 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I monosaccaridi e i disaccaridi Il ribosio (C 5 H 10 O 5) e il desossiribosio (C 5 H 10 O 4) sono monosaccaridi importanti in quanto molecole costitutive degli acidi nucleici RNA e DNA. Il saccarosio è un disaccaride, ed è la forma in cui gli zuccheri sono trasportati nelle piante. È formato da due monosaccaridi (glucosio e fruttosio) uniti grazie a una reazione di condensazione. Il lattosio è un disaccaride che si trova nel latte. Deriva dall’unione di una molecola di glucosio e una di galattosio (un isomero del glucosio). 13 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I polisaccaridi Sono carboidrati complessi con due tipi di funzioni: • strutturali – il glucosio è immagazzinato come amido nelle piante, come glicogeno negli animali e nei funghi • di riserva – la cellulosa è contenuta nelle piante, la chitina in alcuni animali e funghi 14 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I lipidi Sono composti organici molto diversificati. La maggior parte dei lipidi è insolubile in acqua a causa delle catene di idrocarburi non polari. 15 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Grassi e oli sono riserve di energia Gli acidi grassi possono essere: • saturi – non presentano doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena idrocarburica • insaturi – hanno uno o più doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena 16 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I fosfolipidi sono componenti della membrana plasmatica Come i lipidi, i fosfolipidi contengono glicerolo e tre gruppi a esso legati. Nei fosfolipidi il terzo gruppo è un fosfato polare. 17 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Gli steroidi e le cere Gli steroidi stabilizzano la membrana esterna delle cellule, oppure hanno funzioni ormonali. Le cere formano uno strato protettivo che riduce la perdita di acqua. In molti animali proteggono e mantengono in salute la cute e il pelo. 18 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Le proteine svolgono molte funzioni: • sostegno – in forma di cheratina (nei capelli e nelle unghie) e di collagene (nei legamenti e nei tendini) • metabolismo – gli enzimi catalizzano le reazioni • trasporto – le proteine di trasporto della membrana plasmatica fanno entrare e uscire sostanze dalla cellula • difesa – gli anticorpi distruggono gli agenti patogeni e prevengono le infezioni • regolazione – alcuni ormoni, come l’insulina, sono proteine di regolazione • movimento – l’actina e la miosina sono componenti dei tessuti muscolari 19 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Una proteina è un polimero formato da una sequenza di amminoacidi Gli amminoacidi sono essenzialmente composti da: • un atomo di carbonio centrale • un gruppo amminico (−NH 2) • un gruppo carbossilico (−COOH) • un gruppo R, che è variabile e rappresenta il resto della molecola Le proteine dei viventi contengono una ventina di amminoacidi diversi, combinati in un enorme numero di sequenze possibili. 20 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Il gruppo R differenzia gli amminoacidi 21 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
I polipeptidi Un polipeptide è una catena di molti amminoacidi uniti da legami peptidici. Una proteina può contenere una o più catene polipeptidiche. 22 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
La forma di una proteina è correlata alla sua funzione 23 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Gli acidi nucleici Un acido nucleico è un polimero di nucleotidi. DNA ed RNA portano informazioni sotto forma di codici. Un nucleotide è un complesso molecolare formato da: • un fosfato – l’acido fosforico • uno zucchero pentoso • una base azotata – guanina, adenina, citosina, timina o uracile 24 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
Il DNA (acido desossiribonucleico) • Si trova all’interno del nucleo e contiene l’informazione genetica. • I nucleotidi sono allineati lungo due filamenti con struttura a doppia elica. • Il suo zucchero pentoso è il desossiribosio. • Le sue basi azotate sono la guanina, l’adenina, la citosina e la timina. 25 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
L’RNA (acido ribonucleico) • Convoglia le informazioni codificate nei geni dal DNA ai ribosomi per la sintesi proteica. • I nucleotidi sono allineati lungo un unico filamento. • Il suo zucchero pentoso è il ribosio. • Le sue basi azotate sono la guanina, l’adenina, la citosina e l’uracile. 26 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
L’ATP L’adenosin-trifosfato (ATP) è un nucleotide composto da tre parti: • la base adenina • lo zucchero pentoso ribosio • tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti 27 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule L’ATP è una molecola ad alta energia: la rottura dei legami covalenti dei due gruppi fosfato più esterni da parte di un enzima (idrolisi) libera infatti molta energia. 28 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018
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