Riassunto: Biomolecole e composizione cellulare

📋 Schema del Corso

1. Composizione chimica della cellula
2. Gruppi funzionali e macromolecole
3. Classificazione dei monosaccaridi
4. Di- e polisaccaridi
5. Acidi grassi e trigliceridi
6. Fosfolipidi e colesterolo

📖 1. Composizione chimica della cellula

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Gruppi funzionali: gruppi di atomi che conferiscono particolari caratteristiche alle molecole che li possiedono

★ Da sapere

• La cellula è la più piccola unità vivente ed è composta da molecole, a loro volta costituite da atomi; atomi e molecole non sono viventi.

• Circa 20 elementi formano la materia vivente, ma carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo costituiscono da soli il 95% del peso secco di una cellula.

📌 Le molecole inorganiche non contengono carbonio, salvo CO2 e CO, mentre le molecole organiche contengono carbonio.

Approfondimenti

• L’acqua è una molecola inorganica e costituisce circa il 78% del peso totale di una cellula.

💡 Trucco mnemonico

CHNOPS: carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo

📖 2. Gruppi funzionali e macromolecole

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Polimero: una macromolecola formata da molti monomeri uniti mediante uno specifico legame

★ Da sapere

• I principali gruppi funzionali sono:

  • ossidrilico –OH
  • carbonilico O=C
  • carbossilico –C(=O)OH
  • amminico –NH2
  • fosfato PO4^3−

• La condensazione unisce due monomeri formando un legame chimico e liberando una molecola d’acqua.

• L’idrolisi separa due monomeri rompendo il legame chimico che li univa e aggiungendo una molecola di H2O.

• Le quattro principali macromolecole biologiche sono:

  • carboidrati
  • proteine
  • lipidi
  • acidi nucleici

Approfondimenti

📌 Nel gruppo carbonilico posto all’estremità della catena si forma un’aldeide, mentre quando è in posizione interna si forma un chetone.

💡 Trucco mnemonico

I gruppi funzionali conferiscono proprietà e permettono di formare macromolecole

📖 3. Classificazione dei monosaccaridi

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Monosaccaride: formato da una catena di atomi di carbonio, uno o più gruppi ossidrilici e un gruppo carbonilico

📝 Punti essenziali

• I carboidrati, detti anche glucidi o zuccheri, hanno formula bruta $C_nH_{2n}O_n$.

• In base al numero di atomi di carbonio, i monosaccaridi sono:

  • triosi con tre atomi di carbonio
  • tetrosi con quattro atomi di carbonio
  • pentosi con cinque atomi di carbonio
  • esosi con sei atomi di carbonio

• Il ribosio e il desossiribosio sono pentosi presenti rispettivamente nell’RNA e nel DNA, mentre glucosio e fruttosio sono esosi.

📌 Un monosaccaride è aldoso se il gruppo carbonilico è all’estremità della catena e chetoso se il gruppo carbonilico è in qualsiasi altra posizione.

📌 Per distinguere la conformazione D dalla L si osserva il gruppo ossidrilico legato al carbonio asimmetrico più lontano dal carbonile: a destra indica D, a sinistra indica L.

💡 Trucco mnemonico

Aldoso: carbonile terminale; chetoso: carbonile interno

📖 4. Di- e polisaccaridi

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Disaccaride: formato dall’unione di due monosaccaridi mediante un legame glicosidico
• Polisaccaride: una lunga catena formata da centinaia o migliaia di monosaccaridi uniti mediante legami glicosidici

★ Da sapere

• Il saccarosio è formato da glucosio e fruttosio, il maltosio da due molecole di glucosio e il lattosio da galattosio e glucosio.

• Il glicogeno è il polisaccaride di riserva energetica degli animali e si deposita nel fegato e nei muscoli.

• L’amido è la riserva energetica dei vegetali ed è costituito per il 20% da amilosio e per l’80% da amilopectina.

• La cellulosa è un polisaccaride vegetale con funzione plastica e i suoi legami tra glucosi non sono digeribili dagli enzimi umani.

Approfondimenti

• In soluzione acquosa la catena di un monosaccaride tende a chiudersi ad anello attraverso la ciclizzazione.

📌 Durante la ciclizzazione, il gruppo OH sotto il piano della molecola indica la conformazione α, mentre quello sopra il piano indica la conformazione β.

📌 Nell’intolleranza al lattosio, l’organismo non riesce a rompere il legame glicosidico tra glucosio e galattosio per insufficiente funzione dell’enzima lattasi.

• La chitina è un polisaccaride animale con funzione plastica, presente nell’esoscheletro degli insetti e nella parete cellulare dei funghi.

💡 Trucco mnemonico

Monosaccaridi → disaccaridi → polisaccaridi

📖 5. Acidi grassi e trigliceridi

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Acido grasso: formato da una catena idrocarburica e da un gruppo carbossilico
• Trigliceride: formato da una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi, che possono essere differenti tra loro

📝 Punti essenziali

📌 La catena idrocarburica è idrofobica, mentre il gruppo carbossilico è idrofilo.

📌 Un acido grasso è saturo se possiede solo legami singoli nella catena idrocarburica, mentre è insaturo se contiene almeno un legame doppio o triplo.

• I lipidi sono una classe eterogenea di molecole e non possiedono un monomero comune a tutti.

💡 Trucco mnemonico

Saturi: solo legami singoli; insaturi: almeno un legame doppio o triplo

📖 6. Fosfolipidi e colesterolo

🔑 Concetti chiave e definizioni

• Fosfolipide: si ottiene aggiungendo a una molecola di glicerolo due acidi grassi e un gruppo fosfato
• Colesterolo: un lipide necessario all’organismo nelle giuste quantità, presente tra i fosfolipidi delle membrane plasmatiche

★ Da sapere

• In acqua, il fosfolipide presenta una testa idrofila costituita dal gruppo fosfato e due code idrofobiche costituite dagli acidi grassi.

• Nelle membrane cellulari i fosfolipidi formano un doppio strato con le teste idrofile rivolte verso i due ambienti acquosi e le code idrofobiche compresse al centro.

• Tutte le membrane cellulari sono costituite da fosfolipidi disposti in doppio strato.

📌 L’eccesso di colesterolo può provocare placche aterosclerotiche, cioè accumuli di grasso che ostruiscono le arterie, o malattie cardiovascolari.

Approfondimenti

• Il colesterolo rende le membrane cellulari più fluide e resistenti agli stress meccanici e costituisce il precursore di alcuni ormoni steroidei.

💡 Trucco mnemonico

Teste idrofile verso l’acqua e code idrofobiche raccolte al centro del doppio strato

📊 Tabelle di sintesi

Classificazione dei principali polisaccaridi