Appunti di secondo Liceo Scientifico inerenti a Carboidrati, Proteine, Lipidi, Acidi Nucleici

1. Carboidrati
I carboidrati sono dei composti chimici organici formati da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno.
Hanno numerose funzioni biologiche, tra cui quella di fonte energetica e trasporto dell'energia
(esempio: amido, glicogeno) e quella strutturale (della cellulosa nelle piante e della cartilagine
negli animali). Inoltre giocano un ruolo fondamentale nel sistema immunitario, nella fertilità e
nello sviluppo biologico. I carboidrati presentano una duplice funzione, plastica ed energetica:
plastica, in quanto entrano nella costituzione di strutture essenziali per gli organismi viventi,
energetica, in quanto forniscono all'organismo energia per le prestazioni funzionali.
I monosaccaridi sono composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono carboidrati
che non possono essere demoliti per idrolisi. Sono prodotti dagli organismi autotrofi attraverso la
fotosintesi; gli animali assumono poi direttamente o indirettamente tali molecole delle piante. I
monosaccaridi più importanti sono quelli che contengono 5 oppure 6 atomi di carbonio,
rispettivamente appartenenti ai gruppi dei triosi, pentosi ed esosi:
 pentosi la forma aldeidica si chiama ribosio, mentre la forma chetonica prende il nome di
ribulosio;
 esosi la forma aldeidica si chiama glucosio, mentre la forma chetonica prende il nome di
fruttosio.
I polisaccaridi costituiscono una classe di composti chimici organici appartenente alla classe più
ampia dei carboidrati. Rispetto agli altri carboidrati, sono caratterizzati da un gran numero di
monosaccaridi. Si parte da piccole catene lineari di un minimo di 20 unità ripetitive (sotto questo
numero si parla di oligosaccaridi) per formare dei polisaccaridi lineari, come ad esempio la
molecola della laminarina o dell'amilosio, fino ai cosiddetti polisaccaridi ramificati come, ad
esempio, nella molecola del glicogeno.
Idrolisi: un polimero si divide in monomeri tramite l’immissione di acqua (che agisce con i legami
covalenti che uniscono i monomeri tra loro), i prodotti sono monomeri che hanno incorporato gli
atomi della molecola d’acqua.
Condensazione: due monomeri si legano tramite l’espulsione di acqua:
1. spesso due monomeri si legano con l’espulsione dell’ossidrile del primo monomero che
forma l’acqua legandosi ad un atomo di idrogeno dell’altro monomero;
2. altre volte si legano due ossidrili, conseguentemente viene espulsa una molecola d’acqua.
Legame glicosidico: è un legame che consiste nella condensazione. Interagisce un ossidrile del
primo monomero con un ossidrile dell’altro monomero

2. Lipidi
I lipidi, o grassi, sono composti organici e rappresentano una delle quattro principali classi di
composti organici di interesse biologico, insieme a carboidrati, proteine ed acidi nucleici. Una
prima classificazione generale li distingue in base alla loro capacità di sciogliersi in acqua o in
solventi organici apolari. La loro struttura, inoltre, permette di classificarli in lipidi saponificabili e
insaponificabili. Alla base di questa classificazione c’è la possibilità o meno di subire il processo di
saponificazione, ovvero l’idrolisi per riscaldamento con basi forti. I saponificabili, di cui fanno parte
gli acidi grassi, le cere, i fosfolipidi e i glicolipidi presentano tutti una funzione esterea o ammidica.
Gli insaponificabili, di cui fanno parte gli steroidi, le vitamine liposolubili e i terpeni, non subiscono
questo processo. Gli acidi grassi (saponificabili) sono delle lunghe catene di acidi carbossilici. E’
possibile distinguere una parte polare (testa) costituita da un gruppo funzionale carbossilico, e una
parte apolare (coda) costituita da una catena idrocarburica. A seconda della presenza o meno di
doppi legami sulla catena idrocarburica, vengono distinti in acidi saturi (senza doppi legami, con
una struttura flessibile) e acidi insaturi (con doppi legami e struttura più rigida, proprio dovuta
dalla presenza di queste interazioni forti).
I lipidi più importanti dal punto di vista dell'alimentazione umana sono:
 Trigliceridi
 Fosfolipidi
 Colesterolo
I lipidi svolgono nell'organismo umano molte ed importanti funzioni:
 apporto energetico (un grammo fornisce 9 kcal);
 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 polinsaturi appartenenti alle famiglie omega 6 ed omega 3 sono precursori di
composti che nell'organismo svolgono importanti funzioni di regolazione;
 influenzano l'assetto lipidico ematico.

3. Proteine
Le proteine sono polimeri formati da monomeri detti amminoacidi, uniti a formare lunghe catene
chiamate catene polipeptidiche. Una singola proteina è formata da una o più catene
polipeptidiche ripiegate su sé stesse fino ad assumere una precisa struttura tridimensionale. La
composizione di una proteina è determinata dalla quantità relativa dei vari amminoacidi che
contiene. Le proprietà e le funzioni di una proteina però non dipendono solo dalla sua
composizione ma soprattutto dalla sequenza specifica degli amminoacidi nella catena
polipeptidica, cioè dall’ordine in cui gli amminoacidi sono legati tra loro. Le proteine hanno
dimensioni molto variabili: da quelle più piccole come l’ormone insulina, costituito da una catena
polipeptidica di 51 amminoacidi, fino a molecole enormi come la titina, una grande proteina
muscolare composta da 26.926 amminoacidi. Molte proteine sono formate da più di una catena
polipeptidica. Per esempio l’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno all’interno dei globuli
rossi, comprende quattro catene che si avvolgono ciascuna su sé stessa e che si riuniscono per
formare la proteina funzionale.
Vi sono diversi tipi di proteine, ognuno delle quali possiede una specifica funzione:
 Enzimi: accelerano le reazioni cellulari;
 -Proteine strutturali: formano la struttura delle cellule;
 -Proteine di difesa: riconoscono ed eliminano i patogeni;
 -Proteine di segnalazione: controllano i processi cellulari (ormoni);
 -Proteine recettore: Ricevono e trasmettono i segnali cellulari;
 -Proteine di trasporto: Legano e trasportano sostanze all'interno dell'organismo;
 Trasportatori di membrana: Regolano il passaggio di sostanze attraverso le membrane
cellulari.
Amminoacidi: sono le sostanze di base che costituiscono le proteine. Ogni proteina è
caratterizzata da una precisa sequenza di “mattoni” di amminoacidi. Alcuni sono prodotti
dall’organismo trasformando gli alimenti, altri, che l’organismo non riesce a sintetizzare, devono
essere assunti direttamente con il cibo: un’alimentazione varia ed equilibrata è in grado di
assicurare la giusta proporzione degli amminoacidi necessari. Ve ne sono comunque alcuni,
chiamati ramificati, che possono essere utilizzati dai muscoli come fonte di energia.

4. Acidi Nucleici
In chimica gli acidi nucleici sono macromolecole deputate alla conservazione e al trasporto
dell'informazione genetica. Gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche lineari le cui unità
ripetitive sono i nucleotidi. Gli acidi nucleici vengono prodotti a partire dai nucleotidi per
disidratazione (cioè attraverso polimerizzazione per condensazione). I legami tra i tre gruppi che
formano un nucleotide sono un legame fosfoestereo tra il carbonio 3' e il gruppo fosfato, un
legame tra il gruppo fosfato e il carbonio 5' del nucleotide seguente. La base azotata è esterna allo
scheletro formato dagli altri due gruppi e si dice che "si affacci" all'interno della catena.
Acidi Nucleici: DNA e RNA:
Sono dei polimeri lineari, specializzati per il deposito, la trasmissione e l'utilizzazione
dell'informazione genetica. Ci sono due tipi di acidi nucleici:
 DNA: acido desossiribonucleico
 RNA: acido ribonucleico.
Le molecole di DNA sono dei polimeri di grandi dimensioni, che codificano le informazioni
ereditarie trasmettendole da una generazione all'altra. Le informazioni che sono contenute nel
DNA, sono utilizzate per la sintesi delle specifiche proteine attraverso la partecipazione dell'RNA.
Le informazioni biologiche scorrono dal DNA ad altre molecole di DNA nella riproduzione, mentre
le attività cellulari non legate alla riproduzione, l'informazione passa dal DNA all'RNA e alla fine alle
proteine (che sono le molecole responsabili delle funzioni cellulari).
Gli acidi nucleici sono costituiti da delle unità monomeriche, i nucleotidi.
Il nucleotide è formato da:
 zucchero pentoso (ribosio o desossiribosio)
 gruppo fosfato
 base azotata.
Sono uniti da un legame covalente.
Le molecole dove non c'è il gruppo fosfato sono i nucleosidi.
Nel DNA lo zucchero pentoso è il desossiribosio, che è diverso dal ribosio (che è nell'RNA) perché
non ha un atomo di ossigeno.
Le molecole dell'RNA sono costituite da una sola catena polinucleotidica; invece le molecole di
DNA sono a doppio filamento, dove le due catene sono unite tramite un legame a idrogeno, che si
forma tra le basi azotate.
I due filamenti del DNA hanno direzione opposta, cosi che possono adattarsi meglio nello spazio
tridimensionale.

5. Nel DNA ci sono 4 basi azotate e quindi solo 4 nucleotidi:
 adenina (A)
 guanina (G)
 citosina (C)
 timina (T).
Principio dell'appaiamento complementare delle basi: nel DNA appaiono sempre insieme adenina
e timina, e citosina e guanina.
Anche gli acidi ribonucleici sono costituiti da 4 nucleotidi, che sono:
 adenina
 guanina
 uracile
 citosina.
Il DNA è una molecola informazionale. Nel DNA, l'informazione è codificata nella sequenza delle
basi presenti nei suoi filamenti. L'informazione codificata nelle sequenze TCGA, è diversa
dall'informazione di CCAG. Nel DNA l'informazione è data dalla sequenza delle basi.
I nucleotidi svolgono anche altre importanti ruoli come:
 ATP: adenosintrifosfato; agisce da trasduttore di energia in molte reazioni biochimiche;
 ADP: adenosindifosfato; solitamente derivante dall'adenosina trifosfato (o ATP) per perdita
di un gruppo di fosfato con conseguente liberazione di energia. Esso avviene a causa dei
legami instabili tra il secondo gruppo fosfato ed il terzo dell'ATP che si possono rompere
facilmente nella cellula con l'aiuto di un enzima. L'ADP è prodotto grazie ad una reazione
esoergonica e esso viene poi riutilizzato dalla cellula per ricreare l'ATP con una reazione
endoergonica. In sintesi quando occorre energia in una reazione endoergonica o anabolica,
dall'ATP si stacca per idrolisi il gruppo fosfato terminale. In questo modo, l'ATP si trasforma
in ADP.
Secondo la IUPAC un processo che comporta un incremento di energia libera si dice endoergonico,
se implica diminuzione si dice esoergonico.
Le reazioni anaboliche (anabolismo) portano alla produzione di molecole complesse a partire da
molecole più semplici. Queste reazioni sono generalmente endoergoniche.
Le reazioni cataboliche (catabolismo), al contrario, demoliscono le molecole complesse in
molecole più semplici. Queste reazioni sono generalmente esoergoniche.