Le macromolecole organiche

•Lipidi•Glucidi•Proteine•Acidi nucleici

Tecnicamente solo le ultime tre categorie sono costituite da macromolecole

Tecnicamente solo le ultime tre categorie sono costituite da macromolecole

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

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).

La caratteristica comune a tutte le macromolecole è di essere costituite da strutture complesse (polimeri) ottenute dall’assemblaggio di unità più piccole (monomeri).

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

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

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.

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.

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

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

C

C

OH

HC

C

CC

H

OH

H

C

C

C

HC

C

CC

H

O

H

O

H H

L’idrolisi è in qualche modo il processo inverso: la rottura di un legame mediante l’aggiunta di una molecola d’acqua

L’idrolisi è in qualche modo il processo inverso: la rottura di un legame mediante l’aggiunta di una molecola d’acqua

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

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 depositoFunzione di deposito

Varie funzioni tra cui quella di messaggeri chimici (ormoni)

Varie funzioni tra cui quella di messaggeri chimici (ormoni)

Sono la base costituente delle membrane biologiche

Sono la base costituente delle membrane biologiche

Fotopigmenti,

antiossidanti

Fotopigmenti,

antiossidanti

Lipidi

Lipidi

TrigliceridiLa funzione primaria dei trigliceridi (grassi e olii) è quella di fornire energia per i processi metabolici.

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

I legami all’interno di queste molecole infatti contengono un alto livello di energia

1 gr di grassi ~ 9 cal 1 gr di zuccheri ~ 4 cal1 gr di proteine ~ 4 cal

Olii liquidi a 20°Grassi solidi a 20°

Olii liquidi a 20°Grassi solidi a 20°

I trigliceridi possono essere facilmente accumulati come riserva energetica in tessuti specializzati

I trigliceridi possono essere facilmente accumulati come riserva energetica in tessuti specializzati

Gli olii nei semi delle piante

Gli olii nei semi delle piante

I grassi nel tessuto adiposo degli animali

I grassi nel tessuto adiposo degli animali

Oltre a fornire direttamente energia, il tessuto adiposo può serve a coibentare

Oltre a fornire direttamente energia, il tessuto adiposo può serve a coibentare

Lipidi

Struttura chimica dei Trigliceridi

In ciascuna molecola di trigliceride, tre molecole di acidi grassi sono legate ad una molecola di Glicerolo

In ciascuna molecola di trigliceride, tre molecole di acidi grassi sono legate ad una molecola di Glicerolo

Aci

do

gras

so

Aci

do

gras

so

Aci

do

gras

so

Glicerolo

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

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

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

Ci sono due categorie di acidi grassi, quelli saturi e quelli insaturi

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

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

Se gli acidi grassi sono saturi, le molecole di trigliceridi si dispongono in modo ordinato e i lipidi sono solidi a temperatura ambiente

Se gli acidi grassi sono insaturi, le molecole di trigliceridi si dispongono in modo disordinato e i lipidi sono liquidi

Se gli acidi grassi sono insaturi, le molecole di trigliceridi si dispongono in modo disordinato e i lipidi sono liquidi

Burro

Olio di oliva

LipidiI primi tendono maggiormente a depositarsi nelle arterie Malattie vascolariI primi tendono maggiormente a depositarsi nelle arterie Malattie vascolari

Fosfolipidi I fosfolipidi hanno una struttura affine a quella dei trigliceridi dove al una delle catene di acidi grassi è sostituita da un gruppo fosforico

I fosfolipidi hanno una struttura affine a quella dei trigliceridi dove al una delle catene di acidi grassi è sostituita da un gruppo fosforico

Gru

pp

o fo

sfor

ico Fortemente polare

Affinità per l’H2O

Aci

do

gras

so

Aci

do

gras

so

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

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 biologicheEssi sono i pricipali componenti delle membrane biologiche

Lipidi

Lipidi

Carotenoidi I carotenoidi sono una famiglia di lipidi in grado di assorbire la luce che hanno varie funzioni

I carotenoidi sono una famiglia di lipidi in grado di assorbire la luce che hanno varie funzioni

Il β-carotene è il precursore della vitamina A dal quale deriva il retinale che svolge una importante funzione come fotopigmento nella retina

Il β-carotene è il precursore della vitamina A dal quale deriva il retinale che svolge una importante funzione come fotopigmento nella retina

I carotenoidi sono in molti casi responsabile del colore sia negli animali che nelle piante

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)

La maggior parte dei carotenoidi ha una forte funzione antiossidante (neutralizzazione dei radicali liberi)

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

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

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

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

Si tratta di una famiglia di composti organici molto importanti che hanno una struttura comune basata su più anelli fusi tra loro

Il colesterolo è un importantissimo componente delle membrane cellulari

Il colesterolo è un importantissimo componente delle membrane cellulari

Di questa famiglia fanno parte una serie di molecole che hanno funzione di messaggeri chimici, gli ormoni steroidei

Di questa famiglia fanno parte una serie di molecole che hanno funzione di messaggeri chimici, gli ormoni steroidei

Sono O. steroidei per esempio gli ormoni sessuali come il testosterone o il progesterone

Sono O. steroidei per esempio gli ormoni sessuali come il testosterone o il progesterone

Lipidi

Glucidi

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

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

Monosaccaridi Sono molecole a 5 o a 6 atomi di carbonio di regola a forma di anello 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

I monosaccaridi pentosi sono importanti costituenti degli acidi nucleici, RNA e DNA

Ribosio e desossiribosioRibosio e desossiribosio

Il più noto è il glucosioIl 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

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

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

Disaccaridi

Il Maltosio è un disaccaride formato da due molecole di Glucosio (α- e β-Glucosio sono due isomeri della stessa molecola)

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 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

Il lattosio (lo zucchero del latte) è un disaccaride formato da una molecola di Glucosio e una di Galattosio

Formazione di un

Legame glicosidico

Polisaccaridi

Funzione stutturaleFunzione stutturale

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

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

Anche nel regno animale si trovano polisaccaridi con funzione strutturale, ad es. la Chitina (esoscheletro degli insetti) e la galattosammina (cartilagini)

Anche nel regno animale si trovano polisaccaridi con funzione strutturale, ad es. la Chitina (esoscheletro degli insetti) e la galattosammina (cartilagini)

Riserva energeticaRiserva 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

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

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