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LA CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI CHIMICI Inorganici Composti chimici Organici Acqua Sali minerali Idrocarburi eteri Alcoli, aldeidi Acidi carbossilici ammine Molecole biologiche o biomolecole Glucidi Lipidi Proteine Acidi nucleici Vitamine 1 I COMPOSTI ORGANICI Contengono atomi di carbonio Costituiscono gli organismi viventi 2 LE MOLECOLE BIOLOGICHE O BIOMOLECOLE Costituiscono le strutture presenti negli organismi viventi 3 GLUCIDI o ZUCCHERI o CARBOIDRATI Caratteristiche: Sono composti chimici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono molto abbondanti in natura. Hanno sapore dolce. Funzioni: Strutturale: costituiscono strutture essenziali per gli organismi viventi (funzione di sostegno, soprattutto nei vegetali cellulosa) Energetica: forniscono energia per svolgere tutte le funzioni dell'organismo Protezione: costituiscono l’esoscheletro degli invertebrati (chitina) Organismi autotrofi (Es. piante): sintetizzano zuccheri (glucosio) a partire da componenti inorganici quali acqua e CO2 mediante il processo di fotosintesi clorofilliana. Organismi eterotrofi (Es. animali): soddisfano il fabbisogno energetico nutrendosi di alimenti che contengono zuccheri. Ecco alcuni esempi: frutta e miele -> fruttosio; glucosio barbabietola da zucchero, zucchero di canna -> saccarosio latte e latticini -> lattosio cereali (pane, pasta, riso), tuberi (patate) e legumi -> amido carne e pesce -> glicogeno 4 I diversi tipi di glicidi Monosaccaridi (formati da 1 molecola di zucchero) Disaccaridi (formati da 2 molecole di zucchero) Polisaccaridi (formati da più di 20 molecole di glucosio) 5C Ribosio Desossiribosio 6C Glucosio principale fonte di energia Fruttosio si trova nella frutta Galattosio Componenti degli acidi nucleici Glucosio + fruttosio Saccarosio (comune zucchero da cucina) Glucosio + glucosio Maltosio (deriva da digestione dell’amido) Glucosio + galattosio Lattosio (in latte e latticini) Amido riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi) si accumula in amiloplasti nella cellula vegetale si trova nei semi e nelle radici Glicogeno riserva energetica negli animali si accumula in muscoli e fegato Cellulosa funzione di sostegno nei vegetali si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali può essere digerita solo dagli erbivori 5 è il composto organico più abbondante sulla Terra 6 Come si formano i disaccaridi? Reazione di condensazione Glucosio OH HO O Fruttosio H2O Reazione di condensazione Glucosio OH HO Saccarosio O Glucosio H2O Maltosio Reazione di condensazione Glucosio OH HO O Galattosio H2O Lattosio 7 I polisaccaridi di interesse biologico L’amido e il glicogeno immagazzinano zuccheri di riserva La cellulosa si trova nelle pareti delle cellule vegetali Granuli di amido in cellule di tubero di patata Amido Monomeri di glucosio Granuli di glicogeno nel tessuto muscolare Glicogeno Fibre di cellulosa nella parete di una cellula vegetale Cellulosa Molecole di cellulosa 8 LIPIDI Caratteristiche: sono costituiti da lunghe catene di atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno sono comunemente chiamati grassi sono untuosi al tatto sono insolubili in acqua (idrofobi = “paura dell’acqua”) Funzioni: riserva energetica (molecole ad alto contenuto energetico; si accumulano nel tessuto adiposo, ad esempio nel derma) protezione meccanica per alcuni organi (cuore, fegato, reni....) isolante termico (es. grasso animale) impermeabilizzante (es. cere sulle penne degli uccelli) funzione strutturale (nelle membrane cellulari fosfolipidi) precursori di importanti molecole biologiche (ormoni, vitamine) 9 I LIPIDI • Comprendono numerose sostanze tutte insolubili in acqua e caratterizzate da molecole contenenti una lunga catena di atomi di carbonio • Si distinguono in: lipidi insaponificabili steroli (colesterolo), eicosanoidi (prostaglandine) steroidi; lipidi complessi o saponificabili come fosfolipidi, trigliceridi, glicolipidi, cere 10 Trigliceridi 11 I trigliceridi (detti anche grassi) Sono costituiti da una molecola di glicerolo + 3 catene di acidi grassi Sono rappresentati dai comuni grassi ed olii. La spiegazione dei loro stati fisici va ricercata nel tipo di acidi grassi presenti nella molecola. A causa della loro forma angolatale, le molecole con doppi legami cis si accostano tra loro con più difficoltà nello statosolido e hanno bisogno di una minor agitazione per vincere le attrazioni reciproche. In altre parole la fusione avviene a temperature più basse rispetto agli acidi grassi saturi con ugual numero di atomi di carbonio, o ai loro isomeri trans. Grassi di origine vegetale liquidi a temperatura ambiente (es. olio di oliva, olio di semi) Grassi di origine animale solidi a temperatura ambiente (es. burro, lardo, grasso animale) Ac. oleico Acido butirrico 12 Gli acidi grassi • • • • • • • Entrano nella composizione dei lipidi complessi • Presentano un numero di atomi di carbonio generalmente pari(da 4 a 22) uniti a formare una catena terminante con un gruppo carbossilico • Sono saturi se non presentano doppi legami; prevalenti nel mondo animale • Sono insaturi se presentano uno o più doppi legami e sono più diffusi nei vegetali 13 14 I fosfolipidi Prodotti nel fegato. Costituiti da: testa idrofila (fosfato, glicerolo) code idrofobe (2 catene degli acidi grassi) Principali costituenti delle membrane plasmatiche cellulari (doppio strato lipidico) insieme alle proteine di membrana 15 Le cere 1) Essendo insolubili in acqua, le cere svolgono un’importante funzione di rivestimento protettivo ed impermeabilizzante Le penne degli uccelli 2) Conferiscono lucentezza ai frutti (mele, pere, ciliegie) La cuticola sulle foglie 3) Le api le usano per costruire le pareti degli alveari 16 • Le cere sono miscele di composti piuttosto eterogenei di alcoli,chetoni, alcani e, soprattutto, di esteri di acidi grassi (palmitico,stearico ecc.) con alcoli (cetilico, cerilico ecc.), entrambi a catena molto lunga. 17 PROTEINE Caratteristiche: sono catene (polimeri) di amminoacidi sono il più abbondante materiale biologico negli organismi animali sono essenziali per la struttura e le funzioni degli esseri viventi Le informazioni per la costruzione delle proteine sono contenute nei geni, cioè nelle sequenze di DNA 18 Gli amminoacidi e la formazione del legame peptidico Un aminoacido è un composto chimico caratterizzato da un gruppo amminico (NH2), un gruppo carbossilico (COOH) ed un gruppo R specifico per ogni aminoacido. In natura, esistono 20 amminoacidi diversi. Gli amminoacidi sono tenuti insieme mediante un legame peptidico: esso si forma tra il gruppo carbossilico di un amminoacido ed il gruppo amminico dell’amminoacido successivo accompagnato dalla perdita di una molecola di acqua (H2O). 19 La struttura delle proteine La forma della proteina è importante per svolgere la sua funzione. Il riscaldamento provoca la perdita della forma (denaturazione) e la perdita della funzione delle proteine. Struttura primaria: sequenza di amminoacidi che forma una catena polipeptidica. Struttura secondaria: catena polipetidica si ripiega a formare struttura ad -elica o struttura a foglietti . Struttura terziaria: catena polipetidica può essere lineare (proteina fibrosa) o avvolgersi su se stessa assumendo una forma quasi sferica (proteina globulare) Struttura quaternaria: associazione di più catene polipetidiche. Es. emoglobina (proteina presente nei globuli rossi, con funzione di trasporto dell’ossigeno nel 20 sangue) VITAMINE Le vitamine sono un insieme molto eterogeneo di sostanze chimiche. Sono assunte attraverso l’alimentazione. Sono divise in 2 gruppi: • Vitamine che devono essere assunte quotidianamente (Complesso vit B; Vit C) • Vitamine che possono accumularsi (nel fegato) (vit A, vit K, vit D, vit H) 1) Vitamine A: es retinolo -> svolge importante ruolo nella vista 2) Vitamine B 3) Vitamine C: es. acido ascorbico -> partecipa a numerose reazioni metaboliche ( biosintesi di collagene, di alcuni aminoacidi e ormoni), è anti ossidante, interviene in reazioni allergiche, neutralizza i radicali liberi 4) Vitamina D: regola metabolismo del calcio ed il processo di mineralizzazione ossea 5) Vitamine H: es. biotina importante nella sintesi di glucosio e acidi grassi 6) Vitamina K: importante nella coagulazione del sangue La carenza di vitamine ha sintomi specifici a seconda del tipo di vitamina e può 21 causare diversi disturbi o malattie. I COMPOSTI INORGANICI 22 I SALI MINERALI L’acqua, nel processo di erosione, scioglie i minerali di cui sono costituite le rocce che si trovano, ad esempio, nell’alveo dei fiumi. I sali minerali disciolti in acqua, rappresentano il residuo fisso che si trova indicato sulle etichette delle bottiglie di acqua minerali. Quando beviamo l’acqua, introduciamo nel nostro corpo anche i sali minerali. Alcuni di questi sono molto importanti per il nostro organismo: Il sodio Il potassio Il calcio molto importante per la ossa e per la contrazione muscolare Il ferro si trova in molte proteine; es nell’emoglobina serve per legare l’ossigeno Il magnesio si trova nella clorofilla 23