Gli elementi che costituiscono i nostri organismi

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Ambrogio Colonna
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1 Gli elementi che costituiscono i nostri organismi % in peso Monomeri Polimeri (non i lipidi) 1

2 Questi costituenti, oltre a formare il nostro organismo, sono alla base della nostra alimentazione Dagli alimenti ricaviamo energia e materia prima per costruire il nostro organismo 2

3 Zuccheri (arboidrati o Glucidi) O O O O O O GLUOSIO DUE ZUERI MOLEOLE POLARI, QUINDI SOLUBILI IN AQUA ATENE DI 3-7 ATOMI DI ARBONIO ON NUMEROSI GRUPPI O (Polari) E UN GRUPPO = O O O O O O O FRUTTOSIO 3

OSSIDAZIONI ED ENERGIA L energia che si manifesta nelle forme che osserviamo più comunemente deriva da ossidazioni Alcuni atomi hanno maggiore capacità

4 OSSIDAZIONI ED ENERGIA L energia che si manifesta nelle forme che osserviamo più comunemente deriva da ossidazioni Alcuni atomi hanno maggiore capacità di attrazione (sono più elettronegativi) di altri N 3 O 3.4 È necessaria più energia per allontanare un elettrone dall ossigeno che dall idrogeno 4

5 Metano O O + 2 O Anidride arbonica + energia (il fuoco del fornello) OSSIDAZIONE (libera energia) RIDUZIONE (richiede energia) NEL LEGAME O o O- GLI ELETTRONI DEL SONO ONDIVISI ON UN ATOMO MOLTO ELETTRONEGATIVO OME L OSSIGENO E SI TROVANO IN UNA SITUAZIONE PIÚ STABILE, QUINDI ENERGETIAMENTE PIÚ FAVOREVOLE, DI QUELLA DI UN LEGAME o 1 Metano 2 O Metanolo O O Aldeide Formica O Acido Formico O O Anidride arbonica 5 livelli di ossidazione di un atomo di carbonio. Il passaggio da una forma più ridotta ad una più ossidata è energeticamente favorevole e può quindi liberare energia 5

6 MOLEOLE OME GLI ZUERI O GLI IDROARBURI, RIE DI LEGAMI, SONO OSSIDABILI, E QUINDI SONO RIE DI ENERGIA. QUESTE MOLEOLE RAPPRESENTANO UNA IMPORTANTE RISORSA ENERGETIA PER LA ELLULA. Gli zuccheri rappresentano una delle più importanti risorse energetiche per gli organismi, grazie alla possibilità di venire ossidati: 6 12 O 6 + 6O 2 Ossidazioni cellulari Fotosintesi 6O O + energia Nella fotosintesi l energia luminosa viene utilizzata per sintetizzare composti organici come gli zuccheri, riducendo la O 2 6

7 Gli zuccheri O O O O O O O O IN SOLUZIONE AQUOSA GLI ZUERI FORMANO UNA STRUTTURA AD ANELLO O O O O GLUOSIO 7

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9 LA POLIMERIZZAZIONE DEGLI ZUERI disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi Un disaccaride 9

10 DISAARIDI Glucosio + fruttosio = saccarosio Glucosio + glucosio = maltosio Galattosio + glucosio = lattosio Intolleranza al lattosio. Popolazioni diverse presentano diverse percentuali di intolleranza in relazione alla loro storia di consumatori di latte. Si pensa che la capacità di digerire il lattosio sia comparsa circa 7000 anni fa in popolazioni di pastori 10

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12 Due polisaccaridi di riserva derivati dalla polimerizzazione del glucosio Amido, polisaccaride vegetale contenuto soprattutto nei cereali o nelle patate: Amilosio 10-20%: atene lineari Amilopectina 80-90%: atene ramificate Lunghe cateni. Fino a circa 1000 unità di glucosio Glicogeno, polisaccaride animale contenuto in maggior quantità in organi come fegato e cuore : atene ramificate ( 1-4 con ramificazioni 1-6) AMIDO E GLIOGENO Legami α 1 4 e ramificazioni con legami α 1 6 α 1 4 α 1 4 α 1 6 α 1 4 α 1 4 α 1 4 α

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Le molecole dell amido e del glicogeno sono avvolte ad elica e ripiegate a formare delle strutture globulari ELLULOSA Legami β 1 4 Gli enzimi che

14 Le molecole dell amido e del glicogeno sono avvolte ad elica e ripiegate a formare delle strutture globulari ELLULOSA Legami β 1 4 Gli enzimi che sintetizzano cellulosa utilizzano la sola forma β LEGAMI IDROGENO STABILIZZANO UNA STRUTTURA LINEARE RIGIDA ADATTA A SVOLGERE FUNZIONI MEANIE DI SOSTEGNO 14

cellulosa I batteri che si trovano in simbiosi nell intestino dei ruminanti (o

15 Legami idrogeno legano le catene di cellulosa adiacenti formando fibrille compatte Gli enzimi digestivi degli animali non riconoscono i legami β della cellulosa I batteri che si trovano in simbiosi nell intestino dei ruminanti (o delle termiti) possiedono gli enzimi capaci di idrolizzare i legami β della cellulosa 15

16 Monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi.. E se sono più di due e meno di moltissimi? Oligosaccaridi atene di poche unità di zuccheri, da tre a una decina o poco di più possono essere legati covalentemente a proteine o a lipidi, formando le glicoproteine e i glicolipidi. Sono molecole importanti come componenti di recettori di membrana e possono svolgere ruoli importanti nel riconoscimento e nel legame tra cellule o tra cellule e matrice extracellulare. Nelle piante sono presenti diversi oligosaccaridi che, non essendo per noi digeribili, rappresentano una delle componenti delle fibre alimentari. Queste sono importanti nella nostra dieta in quanto aumentano il volume delle feci e facilitano la meccanica intestinale. Perché i fagioli gonfiano la pancia? I fagioli e altri vegetali contengono oligosaccaridi come il raffinosio, un trisaccaride, che non è digeribile dal nostro intestino, ma viene fermentato dai batteri intestinali con la produzione di gas. LA ITINA POLISAARIDE E FORMA L ESOSELETRO DI MOLTI ARTROPODI E UN POLIMERO DI N-AETILGLUOSAMINA LEGATA ON LEGAMI β 1 4 SIMILE ALLA ELLULOSA 16

17 Grassi o Lipidi: Un gruppo eterogeneo di composti insolubili in acqua (idrofobi) e solubili in solventi organici non polari, come l etere etilico o l acetone. I lipidi hanno una densità minore di quella dell'acqua (cioè galleggiano). Sono costituiti prevalentemente da atomi di carbonio e di idrogeno uniti tra loro con legami covalenti scarsamente polari (caratteristica che conferisce il comportamento idrofobo) 17

18 Funzioni dei grassi negli animali Esempi: Riserva energetica Funzioni strutturali Isolante termico Impermeabilizazione e protezione dei rivestimenti corporei omposizione membrane Vitamine Ormoni Gli AIDI GRASSI partecipano alla composizione della maggior parte dei grassi, o lipidi, che troviamo nei nostri organismi UN AIDO GRASSO: L AIDO PALMITIO Gruppo carbossile, acido, POLARE O O NON POLARE atena Idrocarburica O O O O

19 Doppio legame cis 19

Nei grassi solidi come il burro gli acidi grassi legati al glicerolo sono prevalentemente saturi, negli olii sono prevalentemente insaturi o poli-insaturi saturo insaturo Una

20 Nei grassi solidi come il burro gli acidi grassi legati al glicerolo sono prevalentemente saturi, negli olii sono prevalentemente insaturi o poli-insaturi saturo insaturo Una sostanza ricca di acido stearico (saturo, solido a temperatura ambiente, fonde ad alta temperatura) Una sostanza ricca di acido oleico (insaturo, liquido a temperatura ambiente) 20

Acidi grassi a 18 atomi di carbonio Doppi legami Temperatura di fusione Acido stearico 0 70 Acido oleico 1 14 Acido linoleico 2-5 Acido linolenico 3-11 Acidi

21 Acidi grassi a 18 atomi di carbonio Doppi legami Temperatura di fusione Acido stearico 0 70 Acido oleico 1 14 Acido linoleico 2-5 Acido linolenico 3-11 Acidi grassi saturi: numerosi legami di van der Waals movimenti limitati - solido Acidi grassi insaturi: pochi legami di van der Waals movimenti liberi - fluido 21

sono molto ossidabili e quindi possono fornire molta

22 2 O Acido Grasso O O + O O O GLIEROLO LEGAME ESTERE R O O O O R Essendo formati soprattutto da gruppi 2 o 3 sono molto ossidabili e quindi possono fornire molta energia (più del doppio degli zuccheri a parità di peso) 22

23 Nei Grassi neutri (olii vegetali, burro, grassi corporei etc) tre acidi grassi sono legati con legami estere a un glicerolo. Nei grassi solidi come il burro gli acidi grassi legati al glicerolo sono prevalentemente saturi, negli olii sono prevalentemente insaturi o poli-insaturi saturo insaturo 23

24 Esempi di trigliceridi FOSFOLIPIDE Molecola anfipatica Fosfolipidi: i principali componenti delle membrane cellulari 24

25 AIDO FOSFORIO O O - P O - O - 25

26 Uno SFINGOLIPIDE: la sfingomielina. E un fosfolipide in cui un solo acido grasso è legato alla sfingosina (e non al glicerolo). La sfingosina possiede una catena apolare simile a quella degli acidi grassi. La molecola è anfipatica come quelle dei fosfolipidi derivati dal glicerolo (glicerofosfolipidi) 26

27 Glicolipidi Glicerolo Struttura di un glicolipide derivato dal glicerolo Acidi grassi I glicolipidi si trovano in genere nel foglietto esterno delle membrane Uno steroide: il olesterolo, importante componente delle membrane 27

28 Il colesterolo si inserisce tra le molecole dei fosfolipidi. ontribuisce a regolare la fluidità della membrana Testosterone Steroidi Vitamina D2 28

29 OME FUNZIONA IL SAPONE? Gli oggetti o le mani sporchi di grasso non si lavano con la sola acqua, ma dobbiamo usare il sapone. Perché? Il grasso non è solubile in acqua e quindi l acqua non riesce ad eliminarlo. he cosa è un sapone? Assomiglia a un fosfolipide ma è più forte, nel senso che la sua testa idrofila è MOLTO fortemente idrofila e ha una sola coda idrofoba. Possiamo raffigurarlo così: Testa idrofila oda idrofoba Molecola di sapone: una coda idoofoba e una testa fortemente idrofila Un detergente: SDS (sodio dodecil solfato) 29

30 Dopo aver lavato molte stoviglie sporche di grasso la nostra soluzione di acqua e detersivo smette di funzionare e non lava bene. PERÉ? Provate a rispondere L acqua saponata calda lava meglio che non quella fredda PERÉ? Provate a rispondere È possibile lavare un vestito sporco di grasso senza usare il sapone? Molecole idrofobe possono essere disciolte in solventi idrofobi (il burro si scioglie nell olio): macchie di grasso possono essere eliminate con un solvente come la benzina o con la trielina, a loro volta idrofobe, ma non con acqua. È il principio degli smacchiatori o del lavaggio a secco 30

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