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Composti chimici

Inorganici Acqua

Sali minerali

Organici

Idrocarburi

Alcoli, aldeidi

Molecole biologiche o biomolecole

Glucidi

Lipidi

Proteine

Acidi nucleici

Vitamine

LA CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI CHIMICI

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I COMPOSTI ORGANICI

Contengono atomi di carbonio

Costituiscono gli organismi viventi

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LE MOLECOLE BIOLOGICHE O BIOMOLECOLE

Costituiscono le strutture presenti negli organismi viventi

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Caratteristiche: Sono composti chimici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno.

Sono molto abbondanti in natura. Hanno sapore dolce.Funzioni: Strutturale: costituiscono strutture essenziali per gli organismi viventi

(funzione di sostegno, soprattutto nei vegetali cellulosa) Energetica: forniscono energia per svolgere tutte le funzioni dell'organismo Protezione: costituiscono l’esoscheletro degli invertebrati (chitina)

GLUCIDI o ZUCCHERI o CARBOIDRATI

Organismi autotrofi (Es. piante): sintetizzano zuccheri (glucosio) a partire da componenti inorganici quali acqua e CO2 mediante il processo di fotosintesi clorofilliana.

Organismi eterotrofi (Es. animali): soddisfano il fabbisogno energetico nutrendosi di alimenti che contengono zuccheri. Ecco alcuni esempi: frutta e miele -> fruttosio; glucosio barbabietola da zucchero, zucchero di canna -> saccarosio latte e latticini -> lattosio cereali (pane, pasta, riso), tuberi (patate) e legumi -> amido carne e pesce -> glicogeno

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Disaccaridi(formati da 2 molecole di zucchero)

Glucosio + fruttosio Saccarosio (comune zucchero da cucina)Glucosio + glucosio Maltosio (deriva da digestione dell’amido)Glucosio + galattosio Lattosio (in latte e latticini)

Polisaccaridi

(formati da più di 20

molecole di glucosio)

Amido riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi) si accumula in amiloplasti nella cellula vegetale si trova nei semi e nelle radici

Glicogeno riserva energetica negli animali si accumula in muscoli e fegato

Cellulosa funzione di sostegno nei vegetali si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali può essere digerita solo dagli erbivori è il composto organico più abbondante sulla Terra

I diversi tipi di glucidi

Monosaccaridi

(formati da 1 molecola di zucchero)

5C RibosioDesossiribosio Componenti degli acidi nucleici

Glucosio principale fonte di energia Fruttosio si trova nella fruttaGalattosio

6C

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Come si formano i disaccaridi?

Glucosio OH FruttosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Glucosio OH GlucosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Glucosio OH GalattosioHO

Reazione di condensazione

H2O

Saccarosio

O

Maltosio

O

Lattosio

O

7

0

Granuli di amido in cellule di tubero di patata

Granuli di glicogeno nel tessuto muscolare

Fibre di cellulosa nella parete di una cellula vegetale

Monomeri di glucosio

Molecole di cellulosa

Amido

Glicogeno

Cellulosa

L’amido e il glicogeno immagazzinano zuccheri di riservaLa cellulosa si trova nelle pareti delle cellule vegetali

I polisaccaridi di interesse biologico

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LIPIDI

Caratteristiche: sono costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno

sono comunemente chiamati grassi sono untuosi al tatto sono insolubili in acqua (idrofobi = “paura

dell’acqua”)

Funzioni:riserva energetica (molecole ad alto contenuto

energetico; si accumulano nel tessuto adiposo, ad esempio nel

derma)protezione meccanica per alcuni organi (cuore, fegato,

reni....)isolante termico (es. grasso animale)impermeabilizzante (es. cere sulle penne degli uccelli)funzione strutturale (nelle membrane cellulari

fosfolipidi)precursori di importanti molecole biologiche (ormoni,

vitamine)

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I trigliceridi (detti anche grassi)

Ac. oleico

Acido butirrico

Grassi di origine vegetaleliquidi a temperatura

ambiente (es. olio di oliva, olio di semi)

Grassi di origine animalesolidi a temperatura ambiente

(es. burro, lardo, grasso animale)

Sono costituiti da una molecola di glicerolo + 3 catene di acidi grassiSono rappresentati dai comuni grassi ed olii.Rappresentano una fonte energetica superiore rispetto ai carboidratiSi accumulano nel tessuto adiposo (grasso sottocuteneo).Svolgono anche la funzione di isolante termico.

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I fosfolipidi

Prodotti nel fegato.

Principali costituenti delle membrane plasmatiche cellulari (doppio strato lipidico) insieme alle proteine di membrana

Costituiti da:testa idrofila (fosfato, glicerolo)code idrofobe (2 catene degli acidi grassi)

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Il colesterolo e gli steroidi

Il colesterolo svolge funzioni essenziali al metabolismo:• costituente delle membrane cellulari delle cellule animali• precursore della vitamina D (importante per la crescita ossea e dei denti)• composto di partenza per la sintesi degli acidi biliari (prodotti da fegato)Può essere sintetizzato dalle cellule

(origine endogena) o introdotto con la l’alimentazione (origine esogena)

• costituisce gli ormoni sessuali prodotti dalle ghiandole surrenali (testosterone, aldosterone, estradiolo) ed altri ormoni steroidei (es. cortisone)

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Il colesterolo in eccesso nel sangue si accumula sulle pareti interne delle arterie provocando la formazione

di placche che causano arteriosclerosi.

I livelli di colesterolo nel sangue vanno tenuti sotto controllo: perchè?

Il colesterolo in eccesso nel fegato si accumula dando origine ai calcoli

biliari

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Le cere1) Essendo insolubili in acqua, le cere svolgono un’importante funzione

di rivestimento protettivo ed impermeabilizzante

Le penne degli uccelli La cuticola sulle foglie

3) Le api le usano per costruire le pareti degli alveari

2) Conferiscono lucentezza ai frutti(mele, pere, ciliegie)

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ACIDI NUCLEICI (DNA e RNA)

Catene lineari (polimeri) costituiti da una sequenza di nucleotidi.

I nucleotidi sono le unità fondamentali degli acidi nucleici e sono costituiti da:1) zucchero a 5 atomi C (ribosio o desossiribosio)2) gruppo fosfato3) base azotata

Le basi azotate sono 4:adenina (A)guanina (G)

timina (T)uracile (U)citosina (C)

purine

pirimidine

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Struttura del DNA

Deoxyribonucleic Acid (acido deossiribonucleico).

La struttura del DNA fu scoperta da Watson e Crick che ricevettero il Premio Nobel nel 1953.

E’ importante per la trasmissione ereditaria dei caratteri tra genitori e figli.

E’ una doppia elica formata da 2 catene polinucleotidiche, cioè composte da una successione di nucleotidi, tenute insieme da legami idrogeno.

I nucleotidi sono legati tra loro tramite un legame fosfodiesterico tra il fosfato di un nucleotide ed il gruppo -OH del nucleotide successivo.

Le sequenze due filamenti sono complementari:

- ad una A su un filamento corrisponde sempre e solo una T sul filamento complementare e viceversa; 2 legami idrogeno.

- ad una C su un filamento corrisponde sempre e solo una G sul filamento complementare e viceversa; 3 legami idrogeno.

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1) Replicazione o sintesi del DNA

La doppia elica di DNA è “srotolata” da un’elicasi e ognuno dei due filamenti funge da stampo per la sintesi di un filamento complementare.

La DNA polimerasi “legge” la sequenza del filamento stampo e ne sintetizza uno complementare impiegando i nucleotidi con base azotata complementare (per es. se trova A sul filamento “stampo”, incorpora T nel filamento “complementare”).

Alla fine si ottengono 2 molecole di DNA identiche a quella originale (parentale).

E’ un processo semiconservativo: ognuna delle 2 molecole ottenute è formata da un filamento parentale ed un neosintetizzato.

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2) Trascrizione e traduzione del DNA

Dogma centrale della biologia molecolare:

L’informazione genetica per la sintesi proteica è conservata nel DNA sotto forma di un codice (il codice genetico) in cui la sequenza delle basi determina la sequenza degli aminoacidi nella proteina codificata.Si parla quindi di traduzione del codice genetico.

DNA RNA proteina

trascrizione traduzione

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Nel processo di trascrizione, la RNA polimerasi II usa uno dei 2 filamenti di DNA come stampo per la sintesi di RNA messaggero (mRNA).

Nel mRNA la timina è sostituita dall’uracile.

Il processo di trascrizione avviene nel nucleo.

2a) Trascrizione

mRNA viene trasferito nel citoplasma nel reticolo endoplasmatico rugoso in corrispondenza di strutture specializzate dette ribosomi. La sequenza di mRNA viene decodificata o “tradotta”. Ogni tripletta di nucleotidi (codone) è riconosciuta da un tRNA che possiede una tripletta complementare (anticodone) ed un aminoacido (AA).

La concatenazione di AA dà origine ad una catena polipeptidica.

2b) Traduzione

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Le differenze tra DNA e RNA

DNA RNA

E’ FORMATO DA Doppio filamento Singolo filamento

ZUCCHERO Desossiribosio Ribosio

BASI AZOTATE A, T, C, G A, U, C, G

NELLE CELLULE EUCARIOTE SI

TROVA

Nel nucleo Nel nucleo e nel citoplasma

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PROTEINECaratteristiche:

sono catene (polimeri) di amminoacidisono il più abbondante materiale biologico negli organismi

animalisono essenziali per la struttura e le funzioni degli esseri

viventiLe informazioni per la costruzione delle proteine sono

contenute nei geni, cioè nelle sequenze di DNAFunzioni:Strutturale Es. tubulina e actina sono proteine del citoscheletro

cheratina forma i capellicollagene componente di pelle, tendini,

legamentiproteine della seta ragnatela

Contrazione Es. actina e miosina contrazione muscolareRiserva ovalbumina, nell’uovo, ha funzione di riserva per l’embrioneRecettoriale recepiscono i segnali inviati dalle celluleEnzimatica Es. enzimi digestivi facilitano la digestione degli alimentiTrasporto Es. emoglobina trasporta ossigeno ed anidride carbonica nei globuli rossi del sangueSegnale di comunicazione tra le cellule ormoni, fattori di crescitaDifesa immunitaria Es. anticorpi combattono le infezioni

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Un aminoacido è un composto chimico caratterizzato da un gruppo amminico (NH2), un gruppo carbossilico (COOH) ed un gruppo R specifico per ogni aminoacido.In natura, esistono 20 amminoacidi diversi.

Gli amminoacidi e la formazione del legame peptidico

Gli amminoacidi sono tenuti insieme mediante un legame peptidico: esso si forma tra il gruppo carbossilico di un amminoacido ed il gruppo amminico dell’amminoacido successivo accompagnato dalla perdita di una molecola di acqua (H2O).

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La struttura delle proteine

Struttura primaria: sequenza di amminoacidi che forma una catena polipeptidica.

Struttura secondaria: catena polipetidica si ripiega a formare struttura ad -elica o struttura a foglietti .

Struttura terziaria: catena polipetidica può essere lineare (proteina fibrosa) o avvolgersi su se stessa assumendo una forma quasi sferica (proteina globulare)

Struttura quaternaria: associazione di più catene polipetidiche. Es. emoglobina (proteina presente nei globuli rossi, con funzione di trasporto dell’ossigeno nel sangue)

La forma della proteina è importante per svolgere la sua funzione.Il riscaldamento provoca la perdita della forma (denaturazione) e la perdita della funzione delle proteine.

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Le informazioni per la sintesi delle proteine sono contenute nel DNA

DNA

trascrizione in mRNA

traslocazione del mRNA nel citoplasma

traduzione nei ribosomi presenti nel reticolo

endoplasmatico rugoso

Sintesi delle proteine

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VITAMINE

1) Vitamine A: es retinolo -> svolge importante ruolo nella vista2) Vitamine B3) Vitamine C: es. acido ascorbico -> partecipa a numerose reazioni metaboliche ( biosintesi di collagene, di alcuni aminoacidi e ormoni), è anti ossidante, interviene in reazioni allergiche, neutralizza i radicali liberi 4) Vitamina D: regola metabolismo del calcio ed il processo di mineralizzazione ossea5) Vitamine H: es. biotina importante nella sintesi di glucosio e acidi grassi6) Vitamina K: importante nella coagulazione del sangue

La carenza di vitamine ha sintomi specifici a seconda del tipo di vitamina e può causare diversi disturbi o malattie.

• Vitamine che devono essere assunte quotidianamente (Complesso vit B; Vit C)

• Vitamine che possono accumularsi (nel fegato) (vit A, vit K, vit D, vit H)

Le vitamine sono un insieme molto eterogeneo di sostanze chimiche. Sono assunte attraverso l’alimentazione. Sono divise in 2 gruppi:

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I COMPOSTI INORGANICI

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L’ACQUA

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I SALI MINERALI

L’acqua, nel processo di erosione, scioglie i minerali di cui sono costituite le rocce che si trovano, ad esempio, nell’alveo dei fiumi.

I sali minerali disciolti in acqua, rappresentano il residuo fisso che si trova indicato sulle etichette delle bottiglie di acqua minerali.

Quando beviamo l’acqua, introduciamo nel nostro corpo anche i sali minerali. Alcuni di questi sono molto importanti per il nostro organismo:

Il sodio

Il potassio

Il calcio molto importante per la ossa e per la contrazione muscolare

Il ferro si trova in molte proteine; es nell’emoglobina serve per legare l’ossigeno

Il magnesio si trova nella clorofilla