[Biologia] Le basi chimiche della vita

I viventi sono costituiti per la maggior parte da quattro elementi: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.

Le molecole dei viventi sono costituite essenzialmente da scheletri di carbonio la cui struttura è riconducibile a quella degli idrocarburi saturi che, avendo solo legami semplici, apolari e fori, sono molecole stabili e idrofobe. Se nella molecola vi sono legami multipli o la molecola è ad anello, si parla di idrocarburi insaturi, più reattivi di quelli saturi, a eccezione del benzene, molto stabile.

Gli altri composti organici derivano dagli idrocarburi per sostituzione di uno o più idrogeni con i gruppi funzionali che determinano il comportamento chimico della molecola in cui sono inseriti. Gli isomeri sono comporti che hanno la stessa formula grezza ma diversa struttura e spesso diversi gruppi funzionali, per cui possono avere proprietà diverse. Le reazioni cellulari sono complesse, avvengo in presenza di enzimi, coinvolgono molecole molto grandi e sono soggette a regolazione. Le grandi molecole della cellula sono dei polimeri, ossia formate da unità più piccole chiamate monomeri, che si uniscono tramite una reazione di condensazione. La scissione dei polimeri nei suoi costituenti è invece detta idrolisi.

Glucidi
I glucidi sono formati da C, H e O (e per questo sono detti carboidrati) e solubili in acqua. I monosaccaridi sono molecole piccole che hanno una funzione aldeidica (-COH) o chetonica (=C=O). I più importanti pentosi sono il ribosio (C₅H₁₀O₅) e il desossiribosio (C₅H₁₀O₉) che costituiscono gli acidi nucleici.

I più importanti esosi sono il glucosio (C₆H₁₂O₆) (principale fonte di energia direttamente spendibile della cellula) e il fruttosio (suo isomero), e il galattosio (C₇H₁₁O₅) (che si trova nel lattosio insieme al glucosio). I disaccaridi più importanti sono il saccarosio (glucosio-fruttosio) e il lattosio (glucosio-galattosio). Gli oligosaccaridi, polimeri formati da poche unità fondamentali, costituiscono le glicoproteine e i glicolipidi.

I polisaccaridi sono grossi polimeri con funzione di riserva o strutturale. Il glucosio è il monomero sia del glicogeno (in cui il glucosio si dispone in una struttura ramificata)(sostanza di riserva negli animali)che dell’amido (in cui il glucosio si dispone in una struttura avvolta su sé stessa) (sostanza di riserva nelle piante) e della cellulosa (in cui il glucosio si dispone in una struttura compatta a strati compatti), sostanza che forma la parete delle cellule vegetali. Un altro importante polisaccaride è la chitina che contiene anche azoto e forma lo scheletro esterno degli insetti.

Lipidi
I lipidi sono formati da C, H e O e sono insolubili in acqua. I trigliceridi sono formati da una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi, che possono essere saturi (origine animale e solidi) o insaturi (origine vegetale e liquidi), svolgono essenzialmente una funzione di riserva energetica.
I fosfolipidi formati da una molecola di glicerolo, due molecole di acidi grassi e un gruppo fosfato, sono costituenti importantissimi delle membrane cellulari.

Gli steroidi sono formati da anelli condensati: il principale è il colesterolo, importante costituente delle membrane cellulari e precursore degli acidi biliari, di alcuni ormoni e della vitamina D. Le cere sono molecole molto complesse, importanti per la impermeabilizzazione delle superfici esterne degli organismi.

Protidi
I protidi sono formati da C, H, O e N. Sono grossi polimeri le cui unità fondamentali sono gli amminoacidi. Gli amminoacidi dei viventi sono venti e sono caratterizzati dalla presenza di un gruppo –NH₂ un gruppo –COOH e di una catena specifica per ciascun amminoacido. Gli amminoacidi si uniscono tra loro formando un legame peptidico e determinando così la struttura primaria della proteina.

La struttura secondaria può essere ad α-elica, a foglietto-β o a cordone ed è tipica delle proteine fibrose. La struttura terziaria (dovuta ai cosiddetti ponti disolfuro (legami tra i gruppi -SH), da legami a idrogeno e di Van der Waals) delle proteine globulari dà alla molecola una forma a gomitolo, mentre la struttura quaternaria si ha quando la proteina funzionale è formata da più molecole polipeptidiche.

Svolgono innumerevoli funzioni: strutturali, enzimatiche, di trasporto, di difesa, …

Acidi nucleici
Gli acidi nucleici sono macromolecole costituite da nucleotidi. Nel DNA ogni nucleotide è formato da desossiribosio, cui sono uniti una base azotata (purinica o piramidinica) e un gruppo fosfato. Si formano due catene parallele complementari tenute insieme da legami a idrogeno tra le basi appaiate (A=T e G=C); ciò consente al DNA di auto duplicarsi. Nell’RNA lo zucchero è il ribosio, al posto di T si trova U e in genere vi è un unico filamento più corto di quello del DNA.

Le basi piramidiniche sono Citosina, Timina e Uracile; le basi puriniche sono Adenina e Guanina.

Alcuni nucleotidi isolati come ATP e GTP possono legare fino a 3 gruppi fosfato con legami tra questi molto energetici e instabili per cui hanno un ruolo fondamentale nel trasferimento di energia.

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Allego file .pdf da me redatto a riguardo...