Acqua, pH e molecole biologiche

Acqua, pH e molecole biologiche

2.1 L'importanza dell'acqua per gli esseri viventi

A. A. Negli esseri viventi l'acqua:

è l'ambiente in cui si svolgono i processi vitali

rappresenta più del 75% della massa di una cellula

partecipa alla maggior parte delle reazioni chimiche della vita

B. B. L'acqua ha alcune singolari proprietà che le derivano dalla sua struttura:

elevato potere solvente nei confronti di sostanze polari

- è dovuto ai legami a idrogeno che l'acqua forma con queste sostanze 

minore densità allo stato solido rispetto allo stato liquido (il ghiaccio galleggia sull'acqua)

- è dovuta alla maggiore distanza tra le molecole d'acqua allo stato solido 

elevato calore specifico

- è dovuto ai molti legami a idrogeno dell'acqua

elevata tensione superficiale

è dovuta alla notevole forza di coesione che tiene unite le molecole d'acqua

C.    C. Le sostanze sono: 

idrofile se interagiscono con l'acqua

idrofobe se non interagiscono con l'acqua

2.2 Gli acidi e le basi sono importanti per la vita

A. A. Le sostanze in soluzione si comportano come

acidi, se cedono ioni idrogeno

basi, se accettano ioni idrogeno

B. B. La scala del pH:

esprime l'acidità o la basicità di una soluzione

va da 0 a 14

le soluzioni con pH da 0 a 7 sono acide

le soluzioni con pH = 7 sono neutre

le soluzioni con pH da 7 a 14 sono basiche

è una scala logaritmica

C.    C. Gli esseri viventi

non tollerano valori estremi di pH

necessitano di un pH vicino alla neutralità

mantengono costante il loro pH interno grazie a sistemi tampone

2.3 Il carbonio è l'elemento base del mondo vivente

A. A. I composti del carbonio costituiscono la materia vivente.

B. B. Gli atomi di carbonio:

formano i composti organici con idrogeno, azoto e ossigeno

formano con facilità 4 legami covalenti

si legano tra loro formando lunghe catene lineari, catene ramificate o molecole chiuse ad anello

2.4 Il modello 'a mattoni' delle molecole biologiche

A. A. Le molecole biologiche sono:

monomeri

sono le unità di base delle molecole complesse

ne fanno parte i monosaccaridi, gli aminoacidi, i nucleotidi

polimeri

sono molecole complesse formate dall'unione di molti monomeri

ne sono esempi l'amido, le proteine, il DNA

2.5 La prima classe di molecole biologiche: i carboidrati

A. A. I carboidrati sono composti organici formati da carbonio, ossigeno e idrogeno.

B. B. I carboidrati possono essere:

semplici

formati da un solo monomero (monosaccaridi) come il glucosio

formati da due monomeri (disaccaridi) come il maltosio

complessi

formati da catene di molti monomeri (polisaccaridi)

hanno struttura lineare o ramificata

hanno funzione strutturale (cellulosa e chitina) o di riserva (amido e glicogeno)

2.6 La seconda classe di molecole biologiche: i lipidi

A. A. I lipidi:

sono composti organici formati da carbonio, idrogeno e ossigeno

hanno il rapporto atomi di idrogeno/atomi di ossigeno molto maggiore rispetto ai carboidrati

non hanno un'unità strutturale comune

sono tutti insolubili in acqua

hanno funzione di riserva

B. B. Una classe di lipidi sono i gliceridi, formati da glicerolo e da acidi grassi (tre nei trigliceridi).

C.    C. Gli acidi grassi sono:

Saturi

- non hanno doppi legami

- sono solidi a temperatura ambiente

- sono una riserva di energia

- sono legati ad alcune malattie cardiovascolari

insaturi

- hanno uno o più doppi legami

- sono liquidi a temperatura ambiente

D.    D. Una seconda classe di lipidi sono gli steroidi:

hanno una struttura base formata da quattro anelli di atomi di carbonio legati assieme

differiscono tra loro per le catene laterali legate ai quattro anelli della struttura base

ne sono esempi il colesterolo e alcuni ormoni sessuali (testosterone e estrogeno)

E. E. Una terza classe di lipidi sono i fosfolipidi:

sono formati da una molecola di glicerolo alla quale sono legate due molecole di acidi grassi e un gruppo fosfato

hanno una testa polare e una coda non polare

formano le membrane cellulari

2.7 La terza classe di molecole biologiche: le proteine

A. A. Le proteine sono molecole organiche polifunzionali formate da catene di molti aminoacidi.

B. B. Gli aminoacidi:

Hanno una struttura base formata da un atomo di carbonio al quale sono legati un gruppo carbossilico, un gruppo amminico, un atomo di idrogeno e un gruppo R

Differiscono tra loro per il gruppo R

Si legano tra loro per mezzo del legame peptidico

Sono 20

C.    C. La forma di una proteina è essenziale per la sua funzione.

D.    D. La struttura delle proteine ha quattro livelli:

struttura primaria

è la sequenza degli aminoacidi

determina la forma finale della proteina

struttura secondaria

è il ripiegamento nelle due dimensioni dello spazio

può essere a alfa elica o a foglietto ripiegato

struttura terziaria

è la conformazione tridimensionale della proteina

determina la funzionalità della proteina

struttura quaternaria

è la struttura tridimensionale delle proteine formate da più catene polipeptidiche

quando è presente determina la funzionalità della proteina

E. E. Le proteine possono formare:

le lipoproteine

sono formate da lipidi e proteine

trasportano i lipidi nel sangue

le glicoproteine

sono formate da glucidi e proteine

formano i recettori presenti sulle membrane

2.8 La quarta classe di molecole biologiche: gli acidi nucleici

A. A. Gli acidi nucleici:

sono molecole organiche formate dall'unione di molti nucleotidi

contengono le informazioni per fabbricare le proteine

sono il DNA (acido desossiribonucleico) e l'RNA (acido ribonucleico)

B. B. Ciascun nucleotide è formato da:

un gruppo fosfato

uno zucchero semplice (desossiribosio o ribosio)

una base azotata (adenina, timina, citosina o guanina)