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13/11/11 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino Biologia 2 2 2

Le biomolecole: strutture e funzioni Capitolo A2 3 13/11/11 3 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 3 3

caratteristiche generali 13/11/11 Lezione 1 Le biomolecole: caratteristiche generali 4 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 4 4

1. Le biomolecole sono composti organici 13/11/11 1. Le biomolecole sono composti organici Le biomolecole sono composti organici formati da catene idrocarburiche unite a gruppi funzionali; funzioni e comportamento chimico dipendono dalla composizione, dalla forma e dalle relazioni con gli altri componenti dell’organismo. 5 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 5 5

2. Forma e composizione delle molecole 13/11/11 2. Forma e composizione delle molecole La forma tridimensionale di una biomolecola è importante per la sua funzione e condiziona le interazioni con le altre molecole presenti nella cellula. 6 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 6 6

13/11/11 3. I monomeri e i polimeri I polimeri biologici sono macromolecole formate da monomeri. Vengono costruiti mediante reazioni di condensazione che portano all’eliminazione di molecole di acqua. Vengono separati mediante reazioni di idrolisi che richiedono una molecola di acqua per rompere il legame. 7 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 7 7

I carboidrati Lezione 2 8 13/11/11 8 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 8 8

4. I carboidrati sono le biomolecole più abbondanti 13/11/11 4. I carboidrati sono le biomolecole più abbondanti I carboidrati vengono utilizzati come fonte di energia e per costruire altre biomolecole o strutture cellulari. Possono essere monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi. 9 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 9 9

13/11/11 5. I monosaccaridi I monosaccaridi sono molecole polari di formula CnH2nOn; i più importanti hanno 5 o 6 atomi di carbonio e hanno una caratteristica struttura ad anello. Glucosio e fruttosio vengono usati come fonte di energia, rompendo i legami in essi contenuti. 10 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 10 10

6. I disaccaridi si ottengono per condensazione 13/11/11 6. I disaccaridi si ottengono per condensazione Gli oligosaccaridi contengono un piccolo numero di monosaccaridi uniti mediante legami covalenti che si formano per condensazione. Molti disaccaridi, come il saccarosio, vengono idrolizzati e i loro componenti sono utilizzati come fonte di energia. 11 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 11 11

7. Alcuni polisaccaridi sono riserve energetiche 13/11/11 7. Alcuni polisaccaridi sono riserve energetiche I polisaccaridi sono polimeri dei monosaccaridi. L’amido (nei vegetali) e il glicogeno (negli animali) sono polimeri del glucosio, facilmente idrolizzabili e utilizzabili come riserva di energia a «rilascio lento». 12 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 12 12

8. I polisaccaridi strutturali 13/11/11 8. I polisaccaridi strutturali La cellulosa è un polisaccaride del glucosio, costituito da molecole rigide e fibrose; viene prodotto dalle cellule vegetali e utilizzato per costruire una parete esterna di sostegno. La chitina è un polisaccaride resistente utilizzato da insetti e crostacei per l’esoscheletro. 13 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 13 13

13/11/11 Lezione 3 I lipidi 14 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 14 14

9. I lipidi sono insolubili in acqua 13/11/11 9. I lipidi sono insolubili in acqua I lipidi sono insolubili in acqua e oleosi al tatto perché sono molecole apolari. Hanno dimensioni, composizione e funzioni molto varie, ma tutti sono composti prevalentemente da carbonio e idrogeno. 15 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 15 15

13/11/11 10. I trigliceridi I trigliceridi contengono una molecola di glicerolo unita per condensazione a tre acidi grassi saturi (solo legami singoli C-C) o insaturi (uno o più legami doppi C=C). Sono ottime riserve energetiche a lungo termine e isolanti termici. 16 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 16 16

13/11/11 11. I fosfolipidi I fosfolipidi hanno una testa idrofila che contiene un gruppo fosfato e due lunghe code idrofobiche. In acqua formano spontaneamente un doppio strato con le teste polari rivolte verso l’acqua e le code a contatto tra loro. 17 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 17 17

12. Il colesterolo e gli steroidi 13/11/11 12. Il colesterolo e gli steroidi Gli steroidi hanno una struttura costituita da quattro anelli uniti tra di loro. Il colesterolo si trova nelle membrane delle cellule animali ed è usato per costruire gli ormoni steroidei importanti per la crescita e lo sviluppo sessuale. Colesterolo Ormoni steroidei 18 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 18 18

Amminoacidi e proteine Lezione 4 19 13/11/11 19 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 19 19

13. Le proteine sono macromolecole versatili 13/11/11 13. Le proteine sono macromolecole versatili Le proteine sono polimeri di amminoacidi. Svolgono molteplici funzioni e ognuna di esse ha una forma specifica indispensabile per il lavoro che deve svolgere. Vengono costruite su ordine dei geni. 20 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 20 20

13/11/11 14. Gli amminoacidi Le proteine derivano dalla combinazione di 20 amminoacidi. Ciascuno di essi contiene un atomo centrale di carbonio unito a un idrogeno, un gruppo carbossilico -COOH, un gruppo amminico -NH2 e una parte variabile R che definisce le proprietà della molecola. 21 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 21 21

15. Le catene polipeptidiche 13/11/11 15. Le catene polipeptidiche Le catene polipeptidiche sono sequenze di amminoacidi che si uniscono mediante legami peptidici, ciascuno dei quali coinvolge un gruppo amminico e un gruppo carbossilico. Ogni catena polipeptidica ha una specifica sequenza lineare definita dal numero, dal tipo e dall’ordine degli amminoacidi che contiene. 22 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 22 22

16. Dalle catene polipeptidiche alle proteine /1 13/11/11 16. Dalle catene polipeptidiche alle proteine /1 La struttura primaria di una proteina è la sequenza degli amminoacidi nella catena polipeptidica. La struttura secondaria è il ripiegamento dovuto ai legami a idrogeno tra le parti costanti degli amminoacidi. 23 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 23 23

16. Dalle catene polipeptidiche alle proteine /2 13/11/11 16. Dalle catene polipeptidiche alle proteine /2 La struttura terziaria è la conformazione finale della molecola causata dalle interazioni tra i gruppi R. Alcune proteine hanno una struttura quaternaria, cioè sono formate da più catene ripiegate. 24 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 24 24

17. La funzione di una proteina è determinata dalla sua configurazione 13/11/11 17. La funzione di una proteina è determinata dalla sua configurazione La configurazione, cioè la forma della proteina, dipende dalla struttura primaria ed è essenziale per la sua funzione. La denaturazione è la perdita della struttura secondaria e terziaria di una proteina, causata da calore, radiazioni, sostanze chimiche. Una proteina denaturata non funziona più. 25 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 25 25

18. Gli enzimi sono proteine che accelerano le reazioni chimiche 13/11/11 18. Gli enzimi sono proteine che accelerano le reazioni chimiche Gli enzimi sono catalizzatori, cioè accelerano le reazioni chimiche. Sono proteine globulari che hanno un sito attivo specifico e interagiscono con le molecole substrato facilitando la rottura o la formazione di legami chimici. 26 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 26 26

Nucleotidi e acidi nucleici Lezione 5 27 13/11/11 27 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 27 27

19. Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi 13/11/11 19. Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi DNA e RNA sono polimeri formati da nucleotidi. Un nucleotide contiene uno zucchero (desossiribosio o ribosio) unito a un gruppo fosfato e una base azotata che può essere adenina, citosina, guanina, timina (nel DNA) o uracile (nell’RNA). 28 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 28 28

20. La struttura e le funzioni degli acidi nucleici 13/11/11 20. La struttura e le funzioni degli acidi nucleici Il DNA è formato da due filamenti di nucleotidi uniti da legami a idrogeno tra le basi azotate, che si appaiano secondo lo schema A-T e G-C. Contiene le informazioni necessarie per sintetizzare le proteine dell’organismo. L’RNA trasporta le istruzioni per la sintesi proteica dal DNA ai ribosomi, dove gli amminoacidi vengono assemblati a formare le proteine. 29 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 29 29

21. L’ATP è un nucleotide che trasporta energia 13/11/11 21. L’ATP è un nucleotide che trasporta energia L’ATP contiene adenina, ribosio e tre gruppi fosfato. Si può staccare facilmente un gruppo fosfato liberando energia utile per la cellula. 30 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 30 30