Biologia: esseri viventi, acqua, carboidrati, lipidi e acidi nucleici

BIOLOGIA

Esseri viventi

• Strutture che hanno una loro complessità. Anche una cosa inanimata può essere una cosa complessa, la differenza è che a differenza in un essere vivente è ben definita. Tutti gli individui, di una data specie, sono prevedibili a seconda di differenti fattori (struttura, composizione ecc .... ), quindi sono simili gli uni agli altri, grazie al fatto che contengono delle istruzioni genetiche che ne definiscono le caratteristiche.
• Un'altra caratteristica molto importante è la capacità di riprodursi, ovvero creare individui uguali a se stessi, quindi di replicarsi. Ovviamente per potersi riprodurre, un essere vivente dovrà duplicare anche il suo materiale genetico.
• Sono in grado di utilizzare materia ed energia, ottenute dall'ambiente, allo scopo di accrescersi.
• Posseggono la capacità di evolversi, quindi di adattarsi ad un ambiente col passare del tempo. Una specie nel corso del tempo si adatta all'ambiente circostante per poter procreare.

Classificazione degli esseri viventi

• Procarioti vs Eucarioti . Unicellulari vs Pluricellulari
• Autotrofi vs Eterotrofi : Autotrofi > organismi in grado di fissare il carbonio, prendendolo da fonti inorganiche, utilizzando energia ambientale. Ad esempio: Energia della luce. Si procurano materie organiche e come scarto l'ossigeno. Eterotrofi > hanno bisogno di acquisire materiale organico dall'ambiente; utilizzando ossigeno, estraggono energia necessaria alla vita dal materiale organico ingerito. Es. glucosio.

Tutti gli esseri viventi derivano da un unico antenato comune; quindi, la composizione chimica degli esseri viventi attuale è più o meno la stessa. > conseguito da una differenziazione, ovvero tra:

• Batteri
• Archeobatteri : vi è una grande diversificazione. Da essi sono derivati gli eucarioti e di conseguenza anche tutti gli esseri viventi come : piante, animali, funghi e molti eucarioti unicellulari.

CELLULA

70% > acqua 30% > altre molecole 4% piccole molecole/ioni 30% 2% lipidi 7% acidi nucleici 70% H,O macromolecole 15% proteine 2% carboidrati

ACQUA

è l'ambiente dove si è formata la vita. È una molecola molto particolare, perché pur 8- 0 essendo una molecola elettricamente neutra, in realtà ha uno sbilanciamento di parziali cariche H 8+ positive e negative sui due lati della molecola, dovute al fatto che l'ossigeno è un atomo che attira a se gli elettroni del legame covalente coi idrogeni e quindi, si forma una parziale carica negativa sul lato dell'ossigeno e una parziale carica positiva sul lato dell'idrogeno. Ciò comporta he l'acqua è in grado di solvatare, ovvero di dissolvere al proprio interno molecole molto diverse tra loro. Es: uno ione sodio (carico positivamente) interagirà in modo preciso con molecole d'acqua che si dispongono in una determinata maniera e riescono a solvatare lo ione sodio, grazie al fatto che si forma una superficie di cariche parzialmente negative sul lato dell'ossigeno. Allo stesso modo le molecole d'acqua sono in grado di solvatare uno ione cloro (carico negativamente). Questo fa dell'acqua il solvente migliore per una gran quantità di molecole e questo ha permesso negli anni alle molecole di interagire tra loro, di essere ben disciolte in un mezzo che permetteva la formazione di interazioni di tipo diverso.

H 1 H 8" H H 0 0 28 8 H 28 28 0 28 8 H 0 0 H H H 8° 8 25" 0 28 H H H-0 8 io H H 0 cr 8 H 1 H H-0 8ª8 28" 0-H 28 L'altra caratteristica importante dell'acqua è che, grazie alla sua struttura dipolare, forma dei legami idrogeno tra le sue molecole. Quindi gli idrogeni di una molecola possono interagire con l'ossigeno delle molecole d'acqua vicine, questo stabilizza la struttura generale dell'acqua e le permette di avere un elevato calore specifico . Servono grandi quantità di calore per modificare la temperatura dell'acqua di pochi gradi. Quindi anche a fronte di sbalzi di temperatura piuttosto elevati, l'acqua è in grado di tamponare gli sbalzi e quindi ha una temperatura molto stabile. Tutte queste caratteristiche permettono all'acqua di essere un ottimo solvente, di esistere sulla Terra allo stato liquido, mitiga i grandi sbalzi di energia termica ed è l'unica molecola che quado ghiaccia è meno densa di quando è liquida.

CARBONIO

elemento che può formare 4 legami, dovuti alla disposizione degli elettroni attorno all'atomo. I composti del carbonio più rilevanti sono : alcoli, aldeidi, chetoni, cidi carbossilici, esteri.

8 H Na* H 28 8º - 8 8 25 H

CARBOIDRATI

poli-alcoli > catene di carbonio attaccate a ciascuno dei quali c'è un gruppo -OH. A loro volta possono essere suddivisi in :

• Carboidrati con un gruppo aldeidico : - CHO
• Carboidrati con gruppo chetonico -CO Nella maggioranza dei casi i carboidrati a livello cellulare esistono sotto forma ciclica. Il carbonio 1 reagisce con il carbonio 5, formando un legame covalente e chiudendo la catena ad anello. A seconda di come si chiude la catena, ovvero a seconda di dove finisce il gruppo -OH del carbonio 1, si potrebbe trattare di carboidrato alfa o beta, rispettivamente, potrebbe essere sotto o sopra.

H O=O H-C-OH H-C-OH C=0 HO-C-H HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH D-Glucosio un aldoesoso D-Fruttosio un chetoesoso 6 CH2OH 15 Orientazione a 6 CH2OH Orientazione ₿ 5 C- O H H C O OH H H 4 C OH H OH H HO C IC H 3 12 1 3 1 2 H OH H OH a-D-Glucosio ₿-D-Glucosio Se si tratta di una singola catena che si chiude ad anello, si parla di monosaccaridi. Ad esempio, i primi due in figura sono fondamentali nella composizione degli acidi nucleici.

HO H -O H H H OH OH H OH OH OH D-Galattosio D-Fruttosio Esistono anche i disaccaridi, cioè due monosaccaridi uniti da un legame covalente, grazie ad una reazione di condensazione, ove si perde una molecola d'acqua. Il carbonio del primo zucchero formerà un legame, tramite un ossigeno, con il carbonio del secondo zucchero. Così si formerà un disaccaride. Questo tipo di legame potrebbe avvenire a seconda di dove si trovano i gruppi -OH e quindi anche in questo caso si tratta di legami alfa o beta.

CH2OH CH2OH O . H H H H ya OH H 1ª H HO HO CH2OH H OH OH H A Saccarosio [glucosio + fruttosio] CH2OH CH2OH O O HO H OH H BO B OH H OH H H H H H OH H OH B Lattosio [glucosio + galattosio] differenza I polisaccaridi sono tante unità. In particolare, si nota la tra legami alfa e beta, perché quando si ha una lunga catena di molecole glucosio, si possono ottenere strutture differenti con caratteristiche HO OH O OH -O OH H H H OH H H H H OH H OH 2-Deossiribosio HO H O H H SI-O- I O 4 C TC HO C C OH H - H D-Ribosio CH2OH LOchimico-fisiche differenti e funzione diversa, a seconda di com'è il legame che unisce tutte le unità. Ade esempio, se sono tutte legate in formato alfa, si ottengono molecole come amido e glicogeno che hanno funzione di riserva energetica. Però se vengono unite le stesse molecole in formato beta, si andrà ad ottenere la cellulosa che è presente solo nelle cellule vegetali e non ha funzione di deposito, piuttosto di struttura e sostegno.

LIPIDI

Hanno molte funzione:

• Riserva energetica
• Isolamento termico Costituiscono la membrana delle cellule, quindi una delle molecole più abbondanti
• Hanno funzioni strutturali ▪ Precursori di varie molecole Sono costituiti da acidi grassi. Sono delle più o meno lunghe catene di atomi di carboni, legati a idrogeni, tranne che l'ultimo carbonio che è sempre un gruppo -COOH. Sia la lunghezza può determinare le proprietà di un acido grasso, ma anche il tipo di legame che unisce gli atomi di carbonio tra loro. I grassi di differiscono in :
• Saturi = più rigidi (legami semplici ) es. acido stearico: tenderà ad essere più solido per via dei legami semplici che rendono la catena rigida.
• Insaturi = sono più flessibili, mobili, più fluidi (doppi legami) es. olio Come riserva energetica esiste una classe di lipidi: i TRIGLICERIDI. Sono costituiti da un glicerolo ( un poli-alcol) e da 3 acidi grassi legate con il primo con legami covalenti.

Fosfogliceridi e Sfingolipidi

Un fosfogliceride è costituito da una zona polare (testa) e una porzione idrofobica (code). Nelle membrane cellulare esistono anche gli sfingolipidi che dal punto di vista biologico sono ancora una volta sono simili (testa polare e code apolari), ma dal punto di vista chimico sono differenti, perché manca il glicerolo e le code sono legate direttamente al fosfato. Ciò che li differisce particolarmente è che uno dei due acidi grassi è sempre la sfingosina.

Acido grasso Glicerolo Acido grasso Sfingosina Acido grasso Alcol PO Alcol PO. Fosfogliceridi Sfingolipidi Acido grasso Glicerolo Acido grasso Sfingosina Acido grasso Zucchero Zucchero Glicolipidi Glicosfingolipidi Esiste anche un altro tipo di lipide: i fosfogliceridi (sono i fosfolipidi). Sono simili ai trigliceridi, la differenza è che delle tre posizioni -OH originali del glicerolo, solo due sono occupate da acidi grassi, mentre la terza posizione è legato ad un gruppo fosfato e ad una molecola polare.

Glicolipidi e Steroidi

Sia i fosfolipidi che gli sfingolipidi possono essere modificati, attraverso l'aggiunta di uno o più zuccheri a dare i glicolipidi. Un'ultima classe sono gli steroidi. La loro struttura base è costituita da anelli di carbonio. Es. : 3 anelli con sei atomi di carbonio e un ultimo anello con cinque atomi di carbonio, fusi insieme.

Questa struttura base è il precursore di tanti tipi di lipidi importanti, ad esempio C D molti ormoni steroidei, come ormoni sessuali ( testosterone, progesterone). Anche A B il colesterolo che è un costituente delle membrane cellulari. Ha un gruppo -OH che scheletro ad anelli degli steroidi può essere identificato come la testa polare e il resto come la coda apolare. I lipidi di membrana si dispongono o a micella, con le teste rivolte verso l'acqua, oppure come due file che si affrontano con le code, lasciando ai lati le teste. Le code, quindi, formano una sorta di doppio strato, in modo da non essere a contatto con l'acqua, ma facendo così vanno a costituire una barriera tra ambiente intra-cellulare e extra-cellulare. A seconda della tipologia dell'acido grasso, le code possono essere fluide o meno, di conseguenza donano fluidità o rigidità alla membrana.

ACIDI NUCLEICI

Sono costituiti da unità di base che a loro volta sono costituite da un pentoso (zucchero a 5 atomi di carbonio)

• DNA : costituito da deossiribosio
• RNA : costituito da ribosio L'unica cosa che li differenzia è l'assenza dell'atomo di ossigeno nel Deossiribosio (freccia rossa).

HO H O H H H OH OH H 2-Deossiribosio essere: · trifosfato, difosfato · monofosfato.

HO. H H H H OH OH OH D-Ribosio L'unità di base è lo zucchero a cui sono attaccate una base azotata e dei gruppi fosfato. Così si crea un nucleotide che può

Base azotata P P P Zucchero Le basi azotate sono : ▪ Adenina · Guanina Timina e Uracile (alternative l'una all'altra, cioè nel DNA T e nel RNA U) · Citosina Il DNA è quindi un polimero di questi 4 nucleotidi :

1. Adenina-tri-fosfato
2. Guanina-tri-fosfato