Tema A Capitolo 6 La chimica della vita

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita 1. Il carbonio, i suoi composti e la vita 2. Gli idrocarburi 3. I carboidrati 4. I grassi (o lipidi) 5. Gli aminoacidi e le proteine 6. Il DNA Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 1

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice La chimica organica Tutte queste sostanze contengono molecole organiche formate principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno. la cellulosa della carta la cera delle candele lo zucchero il sapone la benzina e la plastica Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 2

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice La chimica organica carbonio (Z = 6) Il carbonio ha valenza 4: gli mancano cioè 4 elettroni per completare l’ottetto esterno. Ogni atomo di carbonio perciò può legarsi con quattro altri atomi (tra cui altri atomi di carbonio) e in questo modo dare origine a molecole molto complesse. La chimica organica è lo studio delle molecole basate sul carbonio. Questa ricerca si sviluppa in due settori: • la chimica organica industriale • la biochimica. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 3

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli idrocarburi Sono composti organici costituiti da atomi di due soli elementi: l’idrogeno e il carbonio. Il più semplice idrocarburo è il metano. QUATTRO DIVERSE RAPPRESENTAZIONI DELLA MOLECOLA DEL METANO elettroni condivisi formula di struttura: il carbonio lega con ciascuna delle sue valenze un atomo di idrogeno i quattro legami chimici tra l’atomo di carbonio e gli atomi di idrogeno sono legami covalenti rappresentazione 3 D: gli atomi di idrogeno sono ai vertici di un tetraedro con l’atomo di carbonio al centro Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 4

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli idrocarburi propano butano metano pentano Gli idrocarburi sono formati da catene di atomi di carbonio. esano In natura gli idrocarburi si trovano mescolati nel petrolio. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 5

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Le sostanze idrofobe e idrofile L’olio è idrofobo, cioè rifiuta di mescolarsi con l’acqua (l’olio nell’acqua non forma una soluzione, bensì una emulsione). Il vino invece è idrofilo, cioè si mescola facilmente con l’acqua. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 6

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Monomeri e polimeri Se si uniscono tra loro tante molecole dell’idrocarburo etilene (o etene), si forma il polietilene, una plastica molto resistente. monomero polimero Le molecole tutte uguali che si uniscono sono chiamate monomeri, mentre la lunga molecola risultante è chiamata polimero. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 7

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli zuccheri o carboidrati cellulosa amido fruttosio nel burro non ci sono zuccheri chitina Gli zuccheri o carboidrati sono composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. Negli organismi servono come riserve energetiche e strutture di sostegno. Possono essere: • monosaccaridi come il fruttosio e il glucosio • disaccaridi come il saccarosio • polisaccaridi come l’amido e la cellulosa. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 8

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli zuccheri o carboidrati Tagliate a metà una patata e poi bagnatela con qualche goccia di tintura di iodio (che è un liquido giallo scuro). In breve tempo il colore cambia, diventando blu scuro. È avvenuta una reazione chimica tra lo iodio e l’amido. Questa esperienza rivela dunque che la patata contiene amido. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 9

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli alcoli metanolo glicerolo Anche gli alcoli sono composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. Tutte le molecole degli alcoli hanno gruppi alcolici OH (evidenziati nella figura) che sono legati agli atomi di carbonio. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 10

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice I grassi o lipidi le saponette contengono lipidi la cera è un lipide il burro è fatto di grassi animali il tuorlo dell’uovo contiene molti lipidi anche le carote contengono grassi nel riso non ci sono grassi l’olio che si ottiene dalle olive è fatto di grassi vegetali I grassi o lipidi sono composti organici idrofobi formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 11

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice I grassi o lipidi gli acidi grassi insaturi a temperatura ambiente sono liquidi gli acidi grassi saturi a temperatura ambiente sono solidi Quasi tutti i grassi nel nostro corpo sono trigliceridi, i lipidi che abbondano nelle bistecche. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 12

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli aminoacidi e le proteine Le proteine sono le molecole organiche fondamentali per la vita delle cellule. Sono polimeri formati da lunghe «collane» di composti organici chiamati aminoacidi. Le «collane» di aminoacidi si ripiegano su se stesse formando strutture molto varie e complicate. Il funzionamento di una proteina dipende dalla sua struttura tridimensionale. Perciò l’ordine in cui gli aminoacidi si collegano è molto importante: se anche un solo aminoacido nella sequenza della «collana» è sbagliato, la proteina può non funzionare più! Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 13

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli aminoacidi e le proteine cheratina Alcune proteine hanno funzione di sostegno, come la cheratina che dà rigidità a unghie e capelli. Altre proteine trasmettono informazioni o trasportano sostanze (un esempio importante: l’emoglobina del sangue). Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 14

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Gli aminoacidi e le proteine Le proteine chiamate enzimi sono i «lavoratori specializzati» del mondo cellulare. Inoltre gli enzimi sono catalizzatori: la loro presenza rende possibili (o fa avvenire più velocemente) molte reazioni chimiche sono essenziali per la vita delle cellule. alcune tra le «professioni» degli enzimi Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 15

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Il DNA Come fa la cellula per costruire le proteine? • Il genoma è l’insieme dei geni contenuti nei cromosomi della cellula. • Ogni gene è una ricetta per costruire una proteina. • Gli ingredienti sono gli aminoacidi che, nella giusta sequenza, formano quella particolare proteina. In ciascuna delle nostre cellule i geni sono conservati all’interno dei cromosomi. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 16

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Il DNA e il codice genetico (1) cromosoma I cromosomi sono fatti di una sostanza acida chiamata DNA (acido desossiribonucleico). Il DNA è un polimero, una lunghissima molecola con una struttura a forma di doppia elica. I monomeri sono i nucleotidi indicati dalle lettere A, C, T e G (adenina, citosina, timina e guanina). doppia elica del DNA Ciascun gene è un pezzo di molecola di DNA. nucleotidi Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 17

Tema A – Capitolo 6 – La chimica della vita Indice Il DNA e il codice genetico (2) cromosoma A ogni sequenza di tre nucleotidi nella molecola doppia elica del DNA corrisponde un particolare aminoacido. del DNA Grazie a questo codice genetico la cellula, usando particolari enzimi, può: nucleotidi • leggere le istruzioni contenute nel DNA • legare gli aminoacidi nell’ordine corretto • e in questo modo costruire le proteine. Tibone, Facciamo scienze © Zanichelli editore 2011 18