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2 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia.

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2 2 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia

3 3 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 A3 – Le molecole biologiche

4 4 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Una cellula batterica può contenere fino a 5000 tipi diversi di composti organici. Il carbonio è l’elemento di base delle biomolecole

5 5 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Ciascun atomo di carbonio può formare un legame con altri quattro atomi. Il legame carbonio-carbonio è di tipo covalente ed è stabile, consente quindi la formazione di catene di carbonio molto lunghe e resistenti. Il carbonio deve acquistare quattro elettroni per essere stabile

6 6 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I gruppi funzionali sono combinazioni specifiche di atomi e conferiscono alle molecole proprietà caratteristiche. La grande varietà di biomolecole

7 7 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Le molecole organiche che hanno identica formula molecolare (sono cioè formate dallo stesso tipo e numero di atomi), ma che differiscono per il modo in cui i loro atomi (o gruppi funzionali) sono disposti sono dette isomeri. Nelle reazioni chimiche gli isomeri si comportano in modo diverso. Gli isomeri

8 8 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici sono delle molecole di grosse dimensioni (polimeri) formate da subunità molecolari unite tra loro. *Le macromolecole più grosse sono dei polimeri, costruiti unendo insieme un gran numero di subunità dello stesso tipo (monomeri), di solito con legami covalenti. Le classi di macromolecole CategoriaEsempioMonomero/i Carboidrati*Polisaccaride (amido)Monosaccaride (glucosio) LipidiGrasso (olio)Glicerolo e acidi grassi Proteine*Polipeptide (albumina)Amminoacido Acidi nucleici*DNA, RNANucleotide Le macromolecole

9 9 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 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. I polimeri

10 10 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 La reazione opposta è la demolizione di un polimero. Durante questo processo, una molecola d’acqua viene usata per rompere i legami tra i due monomeri. Il termine idrolisi significa infatti «spezzare con l’acqua». I polimeri

11 11 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I carboidrati sono usati dagli organismi come fonti di energia immediata e come componenti strutturali. 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). I carboidrati

12 12 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 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.

13 13 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 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 importante disaccaride, si tratta infatti della forma in cui gli zuccheri sono trasportati nelle piante. E’ formato da due monosaccaridi (glucosio e fruttosio) che si uniscono grazie a una reazione di condensazione. Il lattosio è un disaccaride che si trova nel latte; esso deriva dall’unione di una molecola di glucosio e una di galattosio (un isomero del glucosio). I monosaccaridi e i disaccaridi

14 14 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I polisaccaridi I polisaccaridi sono i polimeri dei monosaccaridi. Sono carboidrati complessi con funzioni strutturali e di riserva. L’amido è la forma in cui il glucosio è immagazzinato nelle piante; il glicogeno negli animali e nei funghi. La cellulosa è un polisaccaride con funzione strutturale contenuto nelle piante; la chitina in alcuni animali e funghi.

15 15 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I composti organici classificati come lipidi sono molto diversificati. La maggior parte dei lipidi è insolubile in acqua a causa delle catene di idrocarburi non polari. I lipidi forniscono energia e protezione

16 16 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Gli acidi grassi possono essere: saturi – non presentano doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena idrocarburica; insaturi – hanno invece uno o più doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena. I grassi e gli oli sono eccellenti molecole di riserva

17 17 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Come i grassi, i fosfolipidi contengono glicerolo e tre gruppi ad esso legati. Nei fosfolipidi soltanto due di questi gruppi sono però degli acidi grassi, mentre il terzo gruppo è un fosfato polare. I fosfolipidi sono componenti della membrana plasmatica

18 18 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Gli steroidi possono avere la funzione di stabilizzare la membrana esterna delle cellule, oppure funzioni ormonali. Le cere formano uno strato protettivo che riduce la perdita di acqua; in molti animali servono a proteggere e mantenere in salute la pelle e il pelo. Gli steroidi e le cere

19 19 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Le proteine svolgono molte funzioni di grande importanza, eccone alcune fondamentali per gli animali: 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 consentono l’ingresso e l’uscita di 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. Le proteine sono molecole versatili

20 20 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 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. In tutto, le proteine dei viventi contengono una ventina di amminoacidi diversi, combinati in un enorme numero di sequenze possibili. Una proteina è un polimero formato da una sequenza di amminoacidi

21 21 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Le particolarità del gruppo R differenziano tra loro gli amminoacidi

22 22 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Un polipeptide è una catena di molti amminoacidi uniti da legami peptidici. Una proteina può contenere una o più catene polipeptidiche. I polipeptidi

23 23 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 La forma di una proteina è correlata alla sua funzione

24 (a 5 atomi di C) 24 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Gli acidi nucleici DNA e RNA portano informazioni sotto forma di codici. Un acido nucleico è un polimero di nucleotidi. 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. Gli acidi nucleici dirigono l’attività cellulare

25 25 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Il DNA (acido desossiribonucleico) Il DNA si trova all’interno del nucleo e contiene l’informazione genetica. Il DNA è un doppio filamento e ha una struttura a doppia elica. Lo zucchero pentoso del DNA è il desossiribosio. Le basi azotate presenti nel DNA sono la guanina, l’adenina, la citosina e la timina.

26 26 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’RNA convoglia le informazioni codificate nei geni dal DNA ai ribosomi per la sintesi proteica. I nucleotidi dell’RNA sono allineati lungo un unico filamento. Lo zucchero pentoso dell’RNA è il ribosio. Le basi azotate presenti nell’RNA sono la guanina, l’adenina, la citosina e l’uracile. L’RNA (acido ribonucleico)

27 27 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’ATP (adenosin-trifosfato) è un nucleotide composto da tre parti: la base adenina; lo zucchero pentoso ribosio; tre gruppi fosfato legati tra loro da legami covalenti. L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule

28 28 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 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. L’ATP è il trasportatore di energia delle cellule


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