I composti organici e l alimentazione A cura dei ragazzi della classe 2^E A.S. 2014/2015 Prof.ssa Belcastro Scuola Secondaria di I Grado Statale NORBERTO BOBBIO TORINO 1
Indice La chimica organica e i composti del Carbonio... pag. 3 Gli zuccheri... pag. 4 I grassi... pag. 6 Le proteine... pag. 7 L angolo del laboratorio... pag. 8 - Lab.1 Riconoscimento dell amido negli alimenti - Lab.2 Riconoscimento dei grassi negli alimenti Note... pag. 10 - Che cosa sono gli atomi e le molecole? - Che cosa sono le kcal? - La tintura di Iodio Curiosità... pag. 11... sui grassi: La saponificazione... sulle proteine: Le proteine e il DNA 2
LA CHIMICA ORGANICA & I COMPOSTI DEL CARBONIO Che cos è la chimica organica? La chimica organica è la scienza che studia i composti organici. È detta anche la chimica del carbonio il cui simbolo chimico è C [Nota 1]. I composti organici sono numerosissimi! Si trovano composti formati da solo Carbonio: i diamanti e la grafite, per esempio, sono composti da Carbonio puro! Ma pensiamo a quanti sono tutti i prodotti sintetici che ci circondano: sono sostanze organiche create dall uomo il nylon delle calze, i detersivi, le medicine, la plastica, alcuni tessuti,... tutti costituiti da molecole, dette anche macromolecole o polimeri che contengono Carbonio. E noi? Siamo fatti di cellule, a loro volta formate da molecole che contengono elelemti chimici come il Carbonio! I composti organici, che noi studiamo, vengono divisi in: - Gli idrocarburi. - Gli alcoli. - I carboidrati o zuccheri o glucidi. - I grassi o lipidi. - Le proteine o protidi. In tutte le molecole organiche è presente il carbonio che lega con altri atomi, l idrogeno H, l ossigeno O oppure l azoto N. Per esempio gli idrocarburi sono composti organici contenenti solo carbonio e idrogeno. Il petrolio e il metano sono idrocarburi. Sono sostanze insolubili in acqua perché sono meno densi. Da essi si ricava molta energia, quando vengono bruciati ed infatti si chiamano anche combustibili. La combustione del metano è descritta dalla seguete equazione chimica CH 4 + O 2 = 2H 2 O + CO 2 + Energia Metano Ossigeno Acqua Anidride Carbonica Negli alcoli il Carbonio lega con l Idrogeno e l Ossigeno. L etanolo o alcool etilico è per esempio quello ottenuto dalla fermentazione degli zuccheri ed è quello contenuto nelle bevamde alcoliche come il vino e la birra. I composti organici che vogliamo presentarvi, in questo breve opuscoletto, sono quelli che costuiscono gli esseri viventi. Alessandro La Carbonara Giacomo Paz Cruz 3
GLI ZUCCHERI Gli zuccheri, detti anche carboidrati o glucidi, sono composti da Carbonio, Idrogeno e Ossigeno. Sono principi nutritivi che svolgono una funzione molto importante. La funzione energetica; sono infatti una delle principali fonti di energia per l uomo. Ma attenzione : La quantità di zuccheri in eccesso si accumula sotto forma di grasso! Come si ricava l energia dagli zuccheri? Semplicemente... bruciandoli con l ossigeno, come per tutti i composti organici: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6H 2 O + 6CO 2 + Energia Glucosio Ossigeno Acqua Anidride carbonica Da 1 g di zuccheri si ricavano 4,1 kcal [Nota 2] Lo zucchero da tavola, in termine scientifico, è detto saccarosio ed è un disaccaride. Gli zuccheri si dividono in tre classi: - Monosaccaridi: zuccheri semplici, per esempio glucosio, fruttosio, galattosio. - Disaccaridi: zuccheri formati da due zuccheri semplici, per esempio maltosio, lattosio, saccarosio. - Polisaccaridi: zuccheri formati da diversi zuccheri semplici, per esempio amido, cellulosa, glicogeno. CLASSI ZUCCHERI PRINCIPALI MONOSACCARIDI GLUCOSIO FRUTTOSIO GALATTOSIO DISACCARIDI SACCAROSIO LATTOSIO MALTOSIO POLISACCARIDI CELLULOSA AMIDO GLICOGENO 4
Il saccarosio è formato da una molecola di glucosio ed una di fruttosio. Il lattosio è composto da una molecola di galattosio e una di glucosio. Il maltosio è formato da due molecole di glucosio. Ecco la sua molecola: Un esempio di polisaccaride è il glicogeno che viene immagazzinato nel fegato degli animali come riserva energetica. Giulia Careri Elisabetta Spada Arianna Massignan Francesca Votano 5
I GRASSI I grassi, detti anche lipidi (dal greco lipos = grasso), sono la riserva energetica degli animali. Forniscono più energia rispetto agli zuccheri ma la loro digestione è più lunga e complessa. Hanno la proprietà di non sciogliersi in acqua ma in solventi costituiti da sostanze organiche (e cioè che contengono carbonio). I più importanti sono i trigliceridi; essi comprendono i grassi animali, che sono solidi come il burro, lo strutto e il lardo, e i grassi vegetali, che sono liquidi come gli oli. Altri lipidi importanti sono i fosfolipidi contenuti nelle membrane delle cellule. Sono lipidi anche le cere. I grassi animali sono un importante riserva energetica ma anche un efficace protezione contro il freddo. Le molecole sono molto complesse. Ecco per esempio la molecola del colesterolo, un grasso. C Qui è rappresentato un esempio schematico della formazione di un trigliceride: Una molecola di un trigliceride. Lorenzo Ciancia 6
LE PROTEINE Le proteine sono composti formati da atomi di Carbonio, Idrogeno, Ossigeno e Azoto, sono detti per questo composti quaternari. Dopo l acqua sono le sostanze più contenute nel corpo di tutti i viventi. Hanno una funzione plastica, cioè forniscono il materiale per la costruzione, riparazione o sostituzione delle cellule e dei tessuti. Forniscono anche materiali per alcuni oggetti di uso quotidiano come i cosmetici e la lana. Fra le proteine più importanti ci sono gli enzimi, macchine molecolari in grado di svolgere varie funzioni e di accelerare alcuni processi come la respirazione, il movimento, la digestione... Senza gli enzimi le reazioni avverrebbero così lentamente da rendere impossibile la vita. La proteine sono formate da unità più piccole unite fra loro per formare lunghe catene. L'ordine in cui sono disposte queste unità è importantissimo, tanto che alcune malattie ereditarie sono dovute ad alcune proteine difettose a causa di una sostituzione di un'unità. Sono proteine: - la cheratina costituente principali dei capelli, dei peli e delle unghie; - la miosina e l actina responsabili della contrazione dei muscoli; - l osseina presente nel tessuto osseo; - il collagene presente nei tendini; - l emoglobina del sangue... Questa è una proteina: come si può notare è una catena composta da varie unità chiamate aminoàcidi. Lorenzo Ciancia 7
LAB.1 RICONOSCIMENTO DELL AMIDO NEGLI ALIMENTI Materiale occorrente: Tintura di iodio [Nota 3], 1 patata, 1 arancia, succo di frutta, acqua dello scolo degli gnocchi, contagocce, coltello, diversi piattini, guanti (*) Procedimento : Versare un po di succo di frutta in un piattino, tagliare un paio di fette dipatata e sistemarle in secondo piattino, versare acqua degli gnocchi in un terzo piattino, spremere e tagliare alcuni pezzi di arancia e sistemarli nell ultimo piattino. Versare alcune gocce di tintura di iodio sulle fettine di patata e l aranzia e nei vari piattini. Osservazioni & Conclusioni: Si osserva che nel piatto dove c è il succo di frutta e in quello dell arancia, la tintura di iodio è rimasta giallo-marrone (il suo colore). Sulle patate la tintura assume sempre più il colore blu-viola e nell acqua degli gnocchi diventa subito blu-viola. Il cambiamento di colore è indice di presenza di amido pertanto si può affermare con certezza che non c è amido nel succo di frutta e nell arancia mentre c è amido nelle patate e nell acqua degli gnocchi che sono fati di patate. L amido è uno zucchero complesso presente proprio nelle patate, come nel pane e nella pasta. (*) ATTENZIONE: LA TINTURA DI IODIO MACCHIA e SOPRATTUTTO E VELENOSA! 8
LAB.2 RICONOSCIMENTO DEI GRASSI NEGLI ALIMENTI Materiale occorrente: Olive, olio di oliva, burro, arancia, acqua, foglietti di carta di pane, una fonte di luce. Procedimento: Strofinare l arancia su un foglietto di carta, fare la stessa cosa con il burro e l oliva su altri due foglietti. Mettere qualche goccia di acqua e qualche goccia di olio su altri due foglietti. Attenzione a non sporcarvi! Attendere il tempo necessario che i foglietti si asciughino. Intanto si può osservare. Mettere quindi i foglietti di carta vicino a una fonte di luce. Osservazioni & Conclusioni: Si può osservare già da subito che che sul pezzo di carta strofinato con l arancia e quello bagnato con la cqua, è presente sempre una macchia umida. Invece i foglietti di carta strofinati con l olio e il burro sono unti. Questo unto in realtà è una macchia translucida, ossia che lascia attraversare la luce. Infatti ponendo vicino la fonte luminosa si può osservare la differenza con i primi due foglietti. La tipica macchia translucida viene lasciata solo dai grassi, dunque possiamo affermare che il burro e l olio sono dei grassi. 9
NOTE Nota 1 CHE COSA SONO GLI ATOMI E LE MOLECOLE Atomo: la più parte di un elemento chimico, che ne conserva tutte le proprietà. Molecola: la più piccola particella di una sostanza, che ne conserva tutte le proprietà. Nota 2 CHE COSA SONO LE KCAL KCAL: è una misura dell energia, indicano quanta energia (in calore) si ricava bruciando una sostanza. Nota 3 LA TINTURA DI IODIO La tintura di iodio è una soluzione costituita da Iodio, Ioduro di potassio e una miscela di etanolo e acqua. Il suo colore è giallo-marrose. Ha una azione disinfettante, è velenoso e macchia! 10
CURIOSITÀ LA SAPONIFICAZIONE Si possono fare reagire i grassi con sostanze chiamate basi per formare dei Sali particolari, sostanze in grado di rimuovere i grassi, che non sono altro che i nostri comuni saponi. Ecco un esempio di reazione detta saponificazione, trasformazione del grasso in sapone: GRASSO + NaOH + H 2 O = SAPONE Idrossido di Sodio acqua o soda caustica Lorenzo Ciancia IL DNA E LE PROTEINE Le proteine sono prodotte nei ribosomi, organuli cellulari presenti nel citoplasma. Il DNA è la molecola più grande presente nell organismo dell uomo e in essa sono scritti i caratteri ereditari; si trova nel nucleo della cellula. Le proteine vengono costruite proprio a partire dal DNA, è dunque c è un legame tra i caratteri ereditari e le proteine... Per ogni carattere, per es. il colore dei capelli o degli occhi, esiste una specifica proteina. Lorenzo Ciancia Giada Scalise Sara Trombini 11