LE MACROMOLECOLE BIOLOGICHE

COSA SONO? La macromolecola è un polimero, ovvero un insieme di

molecole complesse formate da unità ripetute di sostanze semplici: i monomeri,che possono essere

considerati come “mattoncini”, singoli pezzi che permettono di costruire strutture più grandi e

diversificate. Le macromolecole costituiscono le componenti principali di tutte le cellule e la loro

combinazione è alla base della diversità cellulare.

COME SI FORMANO?I monomeri si assemblano attraverso reazioni di

condensazione. Viceversa si separano con reazioni di idrolisi.

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.

GLUCIDI

PROTIDILIPIDI

VITAMINESALI MINERALI

CARBONIO?ELEMENTO FONDAMENTALE…

 Il carbonio è l’elemento cardine delle biomolecole

e ne costituisce la struttura portante: questo

grazie alla sua particolarissima proprietà

di essere l'unico elemento capace di

formare lunghe catene dello stesso elemento.

L'amido è il carboidrato di riserva delle piante, immagazzinato come fonte energetica, sintetizzato per via enzimatica  a partire dal glucosio, prodotto dalla fotosintesi clorofilliana

n C6H12O6 + enzima (amido sintetasi) → H-(C6H10O5)n-OH + n-1 H2O

L’amido costituisce per l’uomo la più cospicua parte dei carboidrati alimentari. Si accumula nelle radici, nei tuberi e nei semi in forma di granuli..

L’AMIDO

Riconoscimento qualitativo dell’amido: Saggio di Lugol

Materiale di uso comune

Becher

Pipette Pasteur

Vetrino d’orologio

Provettoni

Bacchetta di vetro

Materiale di consumoPasta RisoAmido puro FruminaFarina Cloruro di sodio Reattivo di Lugol

Apparecchiature

Piastra riscaldante

Ciak si procede!!

Si trasferiscono i campioni nei provettoni

Successivamente si mescola i campioni contenuti nei provettoni, precedentemente numerati,con acqua di grado analitico riscaldata , poichè l’amilosio è idrosolubile.

Si aggiungono poche gocce del reattivo di lugol ( usare con prudenza è nocivo) la reazione positiva darà una colorazione blu scura.

Ecco il risultato del test, tutti positivi tranne per il cloruro di sodio

I LIPIDI

Cosa sono?

I lipidi costituiscono la base della biochimica dei processi biologici insieme a carboidrati, proteine e acidi nucleici. Sono composti ternari formati da Carbonio (C), Idrogeno (H) e Ossigeno (O), e talvolta possono contenere molecole di Fosforo (P) e Azoto (N). Hanno la funzione di riserva energetica nel corpo umano e sono insolubili in acqua e solubili nei solventi organici apolari (etere, acetone, cloroformio). È dunque fondamentale una loro corretta assunzione nella dieta giornaliera, soprattutto di acidi grassi essenziali, per consentire lo sviluppo dell’organismo nell’infanzia e nell’adolescenza e per il mantenimento di un buono stato di salute.

I TrigliceridiNell'organismo umano e nei cibi che lo nutrono, i lipidi più abbondanti sono i trigliceridi (o triacilgliceroli). Essi sono formati dall'unione di tre acidi grassi con una molecola di glicerolo.

Come sono i lipidiComponenti fondamentali dei lipidi sono gli acidi grassi, molecole costituite da una catena di

atomi di carbonio, denominata catena alifatica, con un solo gruppo carbossilico (-COOH) ad una estremità. In base alla presenza o meno di doppi legami che piegano la catena carboniosa gli acidi grassi possono essere:

saturi – non presentano doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena idrocarburica (fig. a);

insaturi – hanno invece uno o più doppi legami tra gli atomi di carbonio della catena (fig. b).

Funzionalità  • apporto energetico (un grammo fornisce 9 kcal) a

differenza dei carboidrati, che danno un’energia immediata, i lipidi si accumulano.

• forniscono gli acidi grassi essenziali all'organismo• favoriscono l'assorbimento intestinale delle vitamine

liposolubili• sono componenti fondamentali delle membrane

cellulari in tutti i tessuti• gli acidi grassi sono precursori di composti che

nell'organismo svolgono importanti funzioni regolatorie.• influenzano l'assetto lipidico ematico

Classificazione dei lipidiI lipidi possono essere classificati in:• lipidi semplici: sono sostanze costituite esclusivamente da molecole di natura

lipidica nella cui composizione carbonio e idrogeno sono largamente predominanti mentre l'ossigeno vi è contenuto in piccole quantità. Comprendono: i Gliceridi, le Cere, gli Steroidi, i Terpeni.

• lipidi complessi: sono sostanze nelle quali è presente, oltre a una parte propriamente lipidica, anche una parte di diversa natura chimica (acido fosforico, zucchero, proteina, amminoalcol, ecc.); pertanto essi contengono una quantità di ossigeno maggiore rispetto ai lipidi semplici e inoltre elementi come fosforo e azoto. Di questo gruppo fanno parte: i Fosfolipidi (o fosfatidi), i Glicolipidi (o Galattolipidi) e le Lipoproteine.

• lipidi derivati: derivano dalla trasformazione di lipidi semplici o composti. Il più importante è il Colesterolo, ma ricordiamo anche la Vitamina D, gli ormoni steroidei, l'acido palmitico, oleico e linoleico.

•

Riconoscimento qualitativo dei lipidi

Si puo’ determinare effettuando due saggi

Saggio della macchia Saggio con traslucida permanganato di potassio

1° Saggio - macchia traslucida

Materiali di consumo • Etere etilico• Strutto • Burro • Margarina • Grasso animale• Olio di semi • Olio di oliva • Carta da filtro

Materiali di uso comune • Provette • Porta provette• Pipetta Pasteur• Vetrini

d’orologio• Bacchetta • Spatola • Pinzetta

Fase 1 Come prima fase si trasferisce ogni singolo campione in una provetta mediante l’utilizzo della spatola o della pinzetta.

Fase 2 Al campione, opportunamente trattato se solido, si aggiunge una piccola quantità di Etere Etilico pari a 20 gocce.

Fase 3

Dopo l’aggiunta, si agita il campione con la bacchetta di vetro e si fa cadere su un foglio di carta da filtro circa una goccia della soluzione e si aspetta che il solvente evapori.

Conclusioni primo saggio Sulla carta si osserverà una macchia traslucida tipica delle sostanze grasse. I colori indicano le sostanze grasse. I colori indicano ogni campione.

2° Saggio - permanganato di potassio (KMnO4)

Reazione

Questo saggio è tipico dei grassi insaturi, infatti l’azione ossidante del permanganato avviene sul doppio legame. (VIOLA) (VIOLA SCURO)

C=C+KMnO₄+H₂O C C+MnO₂+KOH OH OH

Materiale di consumo:

• Soluzione di permanganato di potassio al 1%;• Acqua distillata; • Olio di semi (1); • Olio di oliva (2) ;• Grasso animale (3); • Burro (4) ;• Strutto (5);• Margarina(6).

Materiale di uso comune:

• Provette;• Porta provette; • Pipetta Pasteur.

Fase 1 Si mescolano 5 ml di acqua distillata con poche gocce di soluzione di permanganato di potassio al 1%.

Fase 2 Si aggiunge ogni singolo campione alla miscela e si agita.

Conclusioni secondo saggio Si osserverà la formazione della colorazione bruna del biossido di manganese e la scomparsa di quella viola del reagente

I glucidi,o zuccheri, noti anche come carboidrati, sono composti formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. Le molecole dei glucidi possono essere semplici o complesse (queste ultime derivano dalla condensazione di due o più molecole semplici; a loro volta possono essere scisse in molecole semplici per idrolisi).

In base alla loro complessità crescente, i glucidi si suddividono in :

- MONOSACCARIDI;- DISACCARIDI;- POLISACCARIDI.

MONOSACCARIDI(ad esempio il fruttosio)

DISACCARIDI(ad esempio il lattosio)

POLISACCARIDI(ad esempio l’amido)

MONOSACCARIDI: le loro caratteristiche strutturali e la loro reattività chimica sono determinate dai gruppi funzionali che presentano, e cioè il gruppo alcolico-OH e il gruppo aldeidico-CHO e il gruppo chetonico C=OH; quando uno zucchero contiene un gruppo aldeidico viene detto aldoso, se ha un gruppo chetonico è un chetoso.

DISACCARIDI: sono molecole costituite da due monosaccaridi; nella loro formazione

abbiamo la perdita di una molecola di acqua e i due monosaccaridi sono uniti mediante un atomo di ossigeno (legame glicosidico). Disaccaridi di grande importanza sono:

saccarosio, maltosio, lattosio.

SACCAROSIO

MALTOSIO

LATTOSIO

POLISACCARIDI: sono polimeri ad alta massa molecolare derivati dall’unione di molte unità di monosaccaridi; la maggior parte di essi contiene mediamente 100 monosaccaridi ma talvolta, come per esempio nella cellulosa, si uniscono anche più di 3000 unità. I carboidrati polimerici di maggior interesse sono l’amido, il glicogeno e la cellulosa.

AMIDO

GLICOGENO

CELLULOSA

RICONOSCIMENTO QUALITATIVO DEI

GLUCIDI

SAGGIO CON ACIDO SOLFORICO CONCENTRATO

Si tratta di una reazione di forte disidratazione che porta ad un residuo di massa nera, ovvero carbonio.

C6H1206+ 602 6CO2 + 6H2O + ENERGIAH2SO4

•Glucosio;•Saccarosio;•Fruttosio;•Zucchero di canna;•Zucchero integrale;•Cloruro di sodio;•Ac. Solforico concentrato; •Idrossido di bario.

MATERIALE DI CONSUMO: MATERIALE DI USO COMUNE:

• Vetrino d’ orologio;• Provettone;• Spatola.

SACCAROSIO

GLUCOSIO

FRUTTOSIOZUCCHERO DI CANNA

ZUCCHERO INTEGRALE

Si versa sul campione di zucchero qualche goccia di ac. Solforico concentrato osservando, dopo qualche minuto,i osserva la comparsa della massa nera e la presenza di una colonna di fumo (CO2).

A questo può seguire un ulteriore saggio: la colonna di fumo formatasi viene fatta gorgogliare in un tubicino immerso in un provettone contenente idrossido di bario; così facendo si noterà la precipitazione di carbonato.

Reazione di precipitazione del carbonato:

CO2 +Ba(OH)2BaCO3 + H₂O

SAGGIO DI FEHLING

Questo saggio sfrutta il potere riducente di alcuni zuccheri, nei confronti di alcuni ioni metallici (Cu).

-CHO + 2Cu(OH)2 -COOH + Cu2O + 2H2O

MATERIALE DI USO COMUNE:•Beuta•Becher•Portaprovette•Provettoni•Pipette Pasteur•Spruzzetta

MATERIALE DI CONSUMO:•Reattivo di Fehling (A-B)•Cloruro di sodio1) Saccarosio2) Glucosio3) Fruttosio4) Zucchero di canna5) Zucchero integrale

APPARECCHIATURA:•Piastra riscaldante

1)

2)

3)

4)

5)

Si dispongono sei provettoni da saggio in un porta provette

Si aggiungono i sei zuccheri da analizzare nei corrispondenti provettoni da saggio e si solubilizza il tutto con H2O.

A questo punto si aggiungono in parti uguali il reattivo di Fehling A e il reattivo di Fehling B.

A) Contiene: solfato rameico, acqua e acido solforico diluito

B) Contiene: tartrato di sodio e potassio, idrossido di sodio

Successivamente si aggiunge 1mL di Fehling A per tutti i provettoni da saggio.

Si aggiunge 1ml di reattivo Fehling B

Si riscaldano le soluzioni ottenute, a bagnomaria, per qualche minuto.

Alla comparsa di un caratteristico precipitato rosso mattone si confermerà la capacità riducente del carboidrato in esame. Il precipitato è costituito da ossido rameoso.

Osserveremo come i campioni 2 (glucosio), 3 (fruttosio), 5 (zucchero integrale), risultino positivi al saggio; i campioni 1 (saccarosio), 4 (zucchero di canna) e 6 (cloruro di sodio), risulteranno negativi.

Sfrutta il potere riducente dei monosaccaridi, solo che il catione metallico in questione è l’argento. -CHO + Ag (NH3)2OH -COOH + Ag + NH3 + H2O

Saggio di Tollens

0

MATERIALE DI CONSUMO:•Saccarosio•Glucosio•Fruttosio•Zuccheo di canna•Zucchero integrale•Cloruro di sodioMATERIALE DI USO COMUNE:•Vetrino d’ orologio•Provettone•Spatola•Becher•BacchettaAPPARECCHIATURA:•Piastra riscaldante

• Nitrato di argento• Idrossido di sodio• Idrossido d’ammonio

Si aggiungono in sei provette 5 gocce di AgNO3 al 10%

Si aggiungono 5 gocce di NaOH al 10%, ottenendo un precipitato scuro di AgOH. AgNO3+ NaOH AgOH+NaNO3

Il tutto viene sciolto in una minima quantità di NH4OH al 2% e successivamente aggiungiamo le nostre matrici nei provettoni. AgOH+2NH4OH Ag(NH3)2OH+2H2O

Si scalda a bagnomaria per qualche minuto…

Saranno positive soltanto le provette che presenteranno lo specchio di argento.

SAGGIO DELLA FERMENTAZIONE ALCOLICA

Si basa sul fenomeno della produzione di alcool di sostanze zuccherine in presenza di particolari enzimi.

C6H12O6 2C2H6OH + 2CO2catalasi

MATERIALE DI CONSUMO:• Saccarosio• Glucosio• Fruttosio• Zuccheo di canna• Zucchero integrale• Lievito di birra• Parafilm

MATERIALE DI USO COMUNE:• Provettone• Spatola• Becher • Bacchetta

APPARECCHIATURE• Piastra riscaldante

Una piccola porzione di lievito di birra viene sciolta con acqua, precedentemente riscaldata, in un becher.

Si aggiunge il tutto nel provettone con il campione,

chiudendo velocemente con parafilm.

Successivamente, scaldando a bagnomaria, si osserverà la produzione di schiuma dovuta alla presenza di gas.

Tutti i campioni produrranno la schiuma (fermentazione), quindi risulteranno tutti positivi al saggio.

In conclusione possiamo dire che i carboidrati, o glucidi, costituiscono la classe di composti organici più diffusa nei regni vegetali e animali e svolgono un importante ruolo energetico nei processi vitali; molti di questi zuccheri, modificati, si trovano anche in antibiotici, coenzimi, nelle vitamine e altri sono i principali costituenti della parete cellulare dei batteri.

Le funzioni svolte dai glucidi nell’alimentazione umana sono:

FUNZIONE ENERGETICA : i glucidi rappresentano la fonte principale di energia a rapido utilizzo: 1 g fornisce circa 4 Kcal; bisogna ricordare che alcune cellule fondamentali per il nostro organismo utilizzano come nutriente, in condizioni normali, solo il glucosio: globuli rossi, cellule del cervello. Qualunque siano i glucidi introdotti con la dieta, l’organismo umano con i processi digestivi e metabolici li converte quasi del tutto a glucosio, importante valuta energetica dell’organismo umano; anche alcuni amminoacidi e il glicerolo possono essere trasformati mediante i processi anabolici in glucosio e per questo i glucidi non hanno carattere di essenzialità.

Funzione di riserva: il glicogeno rappresenta una forma di immagazzinamento dell’energia, assorbita sottoforma di glucidi più semplici ma più ingombranti, che può essere utilizzata rapidamente in caso di carente apporto alimentare; nei vegetali la forma di riserva energetica maggiormente diffusa è l’amido.

Funzione plastica o di sostegno: molti glucidi vanno a costituire glicolipidi, glicoproteine (membrane cellulari), strutture di sostegno e protezione degli organismi animali e vegetali; si pensi alla cellulosa che per la sua funzione strutturale nei vegetali rappresenta il composto organico più diffuso nella biosfera o alla chitina degli esoscheletri degli insetti e di altri artropodi.

E’ un legame covalente che si instaura tra due molecole, quando il gruppo carbossilico di una reagisce con il gruppo amminico dell’altra attraverso una reazione di condensazione, che porta all’eliminazione dell’acqua.Solitamente questo legame si crea tra due amminoacidi, originando un dipeptide.Nel momento in cui un dipeptide comprende ancora un gruppo amminico ed uno carbossilico può formare un legame peptidico con un terzo amminoacido originando un tripeptide, e via discorrendo. Aumentando così il numero di amminoacidi avremo la formazione della Proteina.

Le proteine svolgono varie   funzioni all'interno degli organismi viventi, come: • Enzimi: la cui funzione è catalizzare le reazioni  metaboliche;• Strutturali e meccaniche: come l’ACTINA e la MIOSINA nei muscoli, il COLLAGENE in ossa e tessuti;• Ormoni;• Anticorpi;

Semplici Semplici (composte solo da amminoacidi)::

Coniugate Coniugate (composte da amminoacidi e molecole non proteiche)::• Sieroalbumine (sangue);

• Lattoalbumine (latte);• Ovoalbumine (uova);• Miosma (muscoli);• Collagene(tessuto connettivo);• Cheratina(capelli, peli, unghie).

• Acidi Nucleici(cromosomi);• Fosfoproteine(caseina).

• Carne bianca• Carne rossa• Albume• Latte di capra• Acido Solforico•Reattivi di Fehling A e B

Solfato Rameoso, acqua e acido solforico diluito

Tartrato di sodio e potassio, idrossido di sodio

• Provettoni• Piastre Petri• Becher• Pipetta Pasteur

• Piastra termica

Questo saggio prende il nome della sostanza chimica che si ottiene per riscaldamento dell’urea che ha in comune con le proteine la presenza di un legame peptidico

2CO(NH2)2CALORE

Urea Biureto

I doppietti liberi dell’Azoto sono i responsabili della

reazione, poiché si legano agli ioni metallici del Rame (II)

dando una caratteristica colorazione viola porpora.

PROCEDIAMO..

Questo saggio consiste nel preparare una soluzione di reattivo di Fehling A e reattivo di Fehling B e aggiungerla al campione.

Si scalda a b.m. per 10 minuti. Il Rame interagisce con le proteine per formare un complesso colorato che va

dal celeste al viola in funzione della concentrazione delle proteine.

In questo caso la In questo caso la denaturazione sarà denaturazione sarà provocata da acido provocata da acido

forte…forte…

Si aggiungono al campione poche gocce di qualsiasi acido o base forte oppure alcool etilico. Noi abbiamo usato l’acido solforico.

In alternativa si può porre per qualche minuto a b.m. , come abbiamo fatto per il latte e l’albume.

Abbiamo, inoltre, notato che la denaturazione nel campione di latte di capra non è evidente. La causa di questo è che il 70-80% delle proteine presenti è la caseina che non denatura ma caglia in presenza di acido.

Se la Se la denaturazione è denaturazione è

provocata dal provocata dal calore…calore…

Abbiamo riscaldato i campioni di carne bianca e rossa per qualche minuto

Dopo qualche minuto abbiamo notato la denaturazione dei campioni di carne che hanno cambiato aspetto e consistenza.

In questo modo siamo stati in grado di riconoscere qualitativamente la presenza di protidi in campioni reali.

Errico SaraSerra Ilaria Pizzigallo AnnamariaSchinaia Maurizio

5Abt

A cura della Prof. Galeandro