Le macromolecole organiche Lipidi Glucidi Proteine Acidi nucleici Tecnicamente solo le ultime tre categorie sono costituite da macromolecole

Le macromolecole, assieme, costituiscono la maggior parte del contenuto secco degli organismi viventi

La caratteristica comune a tutte le macromolecole è di essere costituite da strutture complesse (polimeri) ottenute dall’assemblaggio di unità più piccole (monomeri). Di norma gli animali non ricavano le macromolecole direttamente dagli esseri viventi di cui si cibano. Durante la digestione, i polimeri vengono ‘scomposti’ in monomeri e assorbiti come tali. Così come con gli stessi mattoni si possono costruire un numero enorme di case differenti, a partire dagli stessi monomeri ciascun organismo può costruire le proprie macromolecole

Idrolisi e condensazione: due reazioni chimiche estremamente importanti e diffuse La condendensazione (o disidratazione) è la formazione di un legame tra due molecole (o anche tra due parti della stessa molecola) con perdita di una molecola d’acqua C H O C O H O H C H O L’idrolisi è in qualche modo il processo inverso: la rottura di un legame mediante l’aggiunta di una molecola d’acqua

Fotopigmenti, antiossidanti I lipidi sono un gruppo eterogeneo di sostanze. Essi sono caratterizzati dalla loro insolubilità in acqua e dalla affinità per i solventi apolari e per gli altri lipidi Trigliceridi Steroidi Fosfolipidi Carotenoidi Funzione di deposito Varie funzioni tra cui quella di messaggeri chimici (ormoni) Sono la base costituente delle membrane biologiche Fotopigmenti, antiossidanti Lipidi

Trigliceridi La funzione primaria dei trigliceridi (grassi e olii) è quella di fornire energia per i processi metabolici. I legami all’interno di queste molecole infatti contengono un alto livello di energia Olii  liquidi a 20° Grassi  solidi a 20° 1 gr di grassi  ~ 9 cal 1 gr di zuccheri  ~ 4 cal 1 gr di proteine  ~ 4 cal I trigliceridi possono essere facilmente accumulati come riserva energetica in tessuti specializzati Oltre a fornire direttamente energia, il tessuto adiposo può serve a coibentare Gli olii nei semi delle piante I grassi nel tessuto adiposo degli animali Lipidi

Struttura chimica dei Trigliceridi Glicerolo In ciascuna molecola di trigliceride, tre molecole di acidi grassi sono legate ad una molecola di Glicerolo Acido grasso Acido grasso Acido grasso Il Glicerolo è una piccola molecola a tre atomi di carbonio Gli acidi grassi sono costituiti da lunghe molecole (fino a 20 e più atomi di carbonio) Nel trigliceride il legame si forma tra il gruppo COOH (carbossilico) dell’acido grasso e il gruppo OH del glicerolo. E prende il nome di legame di estere È da notare che sia il glicerolo che gli acidi grassi sono solubili in acqua. Tuttavia dopo la reazione di condensazione la molecola diventa apolare Lipidi

Burro Olio di oliva Lipidi Ci sono due categorie di acidi grassi, quelli saturi e quelli insaturi Alcuni acidi grassi posseggono più di un doppio legame nella loro catena. In questo caso si definiscono poliinsaturi Se gli acidi grassi sono saturi, le molecole di trigliceridi si dispongono in modo ordinato e i lipidi sono solidi a temperatura ambiente Burro Olio di oliva Se gli acidi grassi sono insaturi, le molecole di trigliceridi si dispongono in modo disordinato e i lipidi sono liquidi I primi tendono maggiormente a depositarsi nelle arterie  Malattie vascolari Lipidi

Fosfolipidi Fortemente polare Affinità per l’H2O Fortemente apolare I fosfolipidi hanno una struttura affine a quella dei trigliceridi dove al una delle catene di acidi grassi è sostituita da un gruppo fosforico Fortemente polare Affinità per l’H2O Gruppo fosforico Acido grasso Glicerolo Fortemente apolare Affinità per i lipidi Lipidi

Grazie a questa loro caratteristica di avere una porzione idrosolubile e una idrofoba, i fosfolipidi tendono naturalmente a disporsi con le teste idrofile rivolte verso l’acqua e le code idrofobe rivolte una contro l’altra Essi sono i pricipali componenti delle membrane biologiche Lipidi

Carotenoidi I carotenoidi sono una famiglia di lipidi in grado di assorbire la luce che hanno varie funzioni I carotenoidi sono in molti casi responsabile del colore sia negli animali che nelle piante La maggior parte dei carotenoidi ha una forte funzione antiossidante (neutralizzazione dei radicali liberi) Il β-carotene è il precursore della vitamina A dal quale deriva il retinale che svolge una importante funzione come fotopigmento nella retina Lipidi

Radicali liberi, ossidazione e Carotenoidi Approfondimento: Radicali liberi, ossidazione e Carotenoidi I processi metabolici della cellula generano continuamente composti dell’ossigeno (Radicali Liberi) caratterizzati dall’avere un numero spaiato di elettroni e dalla forte tendenza a cedere O e ad ossidare le molecole O2- anione superossido H2O2 acqua ossigenata OH- radicale idrossilico I radicali liberi sono utilizzati per alcune funzioni quali inattivare virus e batteri, detossificare, attivare certi enzimi Essi tuttavia hanno anche effetti dannosi sulla cellula: Reagiscono con il DNA provocando mutazioni (e tumori) Agiscono sugli acidi grassi dei fosfolipidi danneggiando le membrane Possono agire su certi enzimi di membrana (pompe ioniche) interferendo con l’equilibrio idro-salino della cellula

Steroidi Si tratta di una famiglia di composti organici molto importanti che hanno una struttura comune basata su più anelli fusi tra loro Di questa famiglia fanno parte una serie di molecole che hanno funzione di messaggeri chimici, gli ormoni steroidei Il colesterolo è un importantissimo componente delle membrane cellulari Sono O. steroidei per esempio gli ormoni sessuali come il testosterone o il progesterone Lipidi

Monosaccaridi Disaccaridi Polisaccaridi I glucidi o carboidrati sono un gruppo eterogeneo di sostanze. Essi hanno in comune la formula minima CH2O. Il nome carboidrati deriva dal fatto che sono composti oltre che da C, da H e O nelle proporzioni in cui si trovano nell’acqua Monosaccaridi Disaccaridi Polisaccaridi Glucidi

Ribosio e desossiribosio Monosaccaridi Sono molecole a 5 o a 6 atomi di carbonio di regola a forma di anello I monosaccaridi pentosi sono importanti costituenti degli acidi nucleici, RNA e DNA Ribosio e desossiribosio Il più noto è il glucosio I monosaccaridi esosi (fruttosio, galattosio, glucosio ecc.) sono implicati nel metabolismo energetico. Essi sono anche i costituenti di disaccaridi e polisaccaridi Glucidi

Il glucosio è al centro dei processi del metabolismo energetico della cellula. Esso esiste sia in forma ciclica che in forma lineare con la possibilità di passare da una forma all’altra Glucidi

Disaccaridi Formazione di un Legame glicosidico Il Maltosio è un disaccaride formato da due molecole di Glucosio (α- e β-Glucosio sono due isomeri della stessa molecola) Il saccarosio (lo zucchero da cucina) è un disaccaride formato da una molecola di Glucosio e una di Fruttosio Il lattosio (lo zucchero del latte) è un disaccaride formato da una molecola di Glucosio e una di Galattosio

Polisaccaridi Funzione stutturale Riserva energetica La cellulosa è costituita da grandi molecole lineari composte da sequenze di molecole di Glucosio. È il costituente principale della parete cellulare nei vegetali. Per ottenere glucosio servono enzimi speciali e un tempo lungo Riserva energetica L’ Amido è un polimero del Glucosio poco ramificato. È il principale glucide di accumulo nei vegetali. Tramite enzimi può essere facilmente convertito a Glucosio Il Glicogeno è anch’esso un polimero del Glucosio. Viene utilizzato come zucchero di riserva dagli animali e depositato nel fegato e nei muscoli. È molto ramificato. È insolubile e pertanto il suo accumulo non modifica l’osmolarità della cellula Anche nel regno animale si trovano polisaccaridi con funzione strutturale, ad es. la Chitina (esoscheletro degli insetti) e la galattosammina (cartilagini)