CHIMICA PER BIOLOGIA

UNITÁ DIDATTICA N° 1 LA STRUTTURA DELLE MOLECOLE

CONTENUTI

Una molecola è un aggregato di due o più atomi, uguali o diversi, legati tra loro da un

legame chimico.

La quasi totalità della materia che ci circonda è formata da atomi legati tra loro da un

legame chimico. La formazione di un legame chimico altera profondamente le

caratteristiche e le proprietà degli atomi. Per esempio ossigeno e idrogeno allo stato

atomico sono molto dannosi, mentre la molecola formata da due atomi di ossigeno è il gas

che ci permette di respirare e l’unione di due atomi di idrogeno e uno di ossigeno forma

l’acqua, la molecola inorganica indispensabile alla vita.

Possiamo paragonare gli atomi alle lettere dell’alfabeto che, combinate in vario modo,

danno origine alle parole. Per esempio una molecola di fosforo è formata da 4 atomi di

fosforo (P4), mentre 2 atomI di idrogeno, uno di carbonio e 3 di ossigeno formano l’acido

carbonico (H2 C O3).

Se spezziamo una parola ne cambiamo il significato ( “lavello” diviso diventa “la” e “vello”

con un significato totalmente diverso) così una parte della molecola ha proprietà diverse

dalla molecola intera, perciò:

la molecola è la più piccola quantità di sostanza

che conserva intatte le proprietà della sostanza.

La formula bruta indica solamente il tipo ed il numero degli atomi legati tra loro, ma si

possono anche mettere in evidenza i legami che tengono uniti gli atomi, in questo caso si

ha la formula di struttura, in cui si indica con un trattino ogni legame che unisce due atomi.

O H

Formula bruta: H2 C O3 Formula di struttura: C O H

O

Affinché due atomi si legano devono avvicinarsi e il contatto avviene tra le due superfici

degli atomi stessi e quindi solo gli elettroni che si trovano nel guscio esterno vengono

utilizzati per la formazione dei legami.

Ma cosa spinge gli atomi a legarsi tra loro?

Tutti i sistemi tendono a raggiungere la minima energia e quando realizzano ciò

raggiungono la stabilità. Per un atomo la stabilità si raggiunge quando, nella

configurazione elettronica, l’ultimo livello è tutto pieno o tutto vuoto.

Infatti gli elementi che nella tavola periodica si trovano nell’ottavo gruppo hanno una

scarsa reattività, sono molto stabili ( per questo sono stati chiamati “gas nobili”) ed

esistono in natura allo stato monoatomico.

Essi hanno la configurazione elettronica esterna s2 p6, cioè 8 elettroni negli orbitali s e p :

questa configurazione è detta “ottetto”.

Tutti gli altri elementi cercano di completare ( o di svuotare) l’ultimo livello acquistando o

cedendo o condividendo gli elettroni con altri atomi, cercano, cioè, di raggiungere l’ottetto.

Gli elettroni presenti sull’ultimo livello sono detti “ elettroni di legame” e la “valenza” indica

quanti legami un atomo può fare.

Un concetto fondamentale è quello di “elettronegatività”:

l’elettronegatività è la forza con la quale un atomo trattiene i suoi elettroni di legame.

Se un atomo ha pochi elettroni sull’ultimo livello tenderà a cederli per raggiungere l’ottetto,

mentre se lo ha quasi pieno cercherà di acquistare tutti gli elettroni che gli occorrono per

completarlo, naturalmente se un atomo deve disfarsi dei suoi elettroni esterni occorre che

ci sia un altro atomo disposto ad accettarli, mentre se un atomo necessita di elettroni per

completare l’ottetto è necessario che un altro atomo glieli ceda: è appunto questo scambio

di elettroni che tiene uniti gli atomi.

Legame ionico Se fra gli atomi che reagiscono c’è una forte differenza di elettronegatività l’atomo più

elettronegativo può acquistare uno o più elettroni dall’atomo meno elettronegativo. In

questo caso si formano due ioni, di cariche opposte, che si attraggono tra loro.

Gli elementi molto elettronegativi (detti non metalli) sono quelli che acquistano facilmente

elettroni diventando ioni negativi, mentre quelli con elettronegatività bassa, detti anche

elettropositivi ( i cosiddetti metalli), tendono a cedere elettroni e a diventare ioni positivi.

Per esempio, il Cl ha elettronegatività 3,0 mentre il Na ha 0,9: quando questi due elementi

entrano in contatto interagiscono nel senso che il cloro acquista un elettrone dal sodio,

diventando rispettivamente Cl- e Na+ , che, in quanto di carica opposta, si attraggono

elettricamente.

Dunque, Na e Cl reagiscono facilmente tra loro perché uno cede elettroni, ma deve

esserci chi li acquista e questa è la proprietà del Cl.

In realtà la formazione di ioni non riguarda due soli atomi,ma molti milioni di atomi e perciò

si forma un cristallo ionico all’interno del quale ogni ione Cl- è attratto da uno ione Na+e

viceversa. La formula bruta NaCl rappresenta l’unità elementare del cristallo.

Legame covalente

Cosa succede quando si avvicinano due atomi con la stessa elettronegatività e quindi con

la stessa tendenza ad acquistare elettroni? Non può esserci uno spostamento di elettroni

e quindi la formazione di ioni, ma il legame si stabilisca lo stesso, con modalità diverse.

Immaginiamo di avvicinare due atomi di idrogeno ( si ricordi che ha un solo elettrone e

quindi per raggiungere per raggiungere la stabilità gliene occorre un altro): inizialmente

prevale la forza di repulsione tra gli elettroni dei due atomi, ma ad un certo punto il nucleo

positivo del primo attira l’elettrone del secondo ( elettrone di cui ha bisogno per diventare

stabile) e il nucleo positivo del secondo attira quello del primo (anch’esso necessita di un

altro elettrone per completare la sua configurazione esterna); la forza che ora tiene uniti i

due atomi è il legame covalente.

In questo tipo di legame non è più possibile attribuire a ciascun atomo il proprio elettrone:

la coppia di elettroni è condivisa.

Poiché i due atomi hanno la stessa elettronegatività la coppia di elettroni sarà equidistante

dai due nuclei, ma quando i due atomi hanno una certa differenza di elettronegatività la

coppia di elettroni è spostata verso l’elemento più elettronegativo. Nel primo caso il

legame covalente è puro, nel secondo caso è polare.

E’ il caso dell’acqua. In questa molecola l’O ha elettronegatività 3,5 , mentre l’H ha

elettronegatività 2,1. La differenza di elettronegatività non è tale da far formare ioni ( e

quindi un legame ionico ) ma costringe la coppia di elettroni condivisa a spostarsi verso

l’O.

Le molecole tenute assieme da questi legami sono nel complesse neutre, ma polari, cioè

gli elettroni non sono ugualmente distribuiti al suo interno, ma sono addensati verso

l’atomo con elettronegatività maggiore. La più importante molecola polare è l’acqua.

Legame idrogeno Quando un atomo di idrogeno è legato covalentemente ad un atomo più elettronegativo

( F, O, N) gli elettroni di legami si spostano verso l’atomo più elettronegativo e quindi

sull’idrogeno si localizza una parziale carica positiva; essa farà attrarre l’idrogeno da una

molecola con una parziale carica negativa: è detto anche “ponte idrogeno” in quanto

l’atomo di idrogeno si trova tra due atomi con residuo di carica negativa. Per esempio,

nell’acqua il legame covalente è polarizzato con un residuo di carica negativa (σ-)

sull’ossigeno e un residuo di carica positiva sull’idrogeno (σ+). Quando due molecole di

acqua si avvicinano le due polarità opposte si attraggono e l’H viene a trovarsi ( fa da

ponte) tra due atomi di O.

I legami idrogeno sono molto importanti in biologia in quanto sono deboli e quindi possono

formarsi e rompersi con estrema facilità.

Energia di legame Gli atomi possono unirsi con legami più o meno forti: è definita energia di legame quella

energia necessaria a romperlo e separare i due atomi. Questa proprietà è fondamentale

per i sistemi biologici perché l’energia necessaria ai processi vitali è fornita appunto dalle

molecole che scindendosi rendono disponibile l’energia immagazzinata nel legame; più il

legame è forte più energia è disponibile. Per esempio, la reazione di respirazione cellulare,

che avviene in tutte le cellule, consiste nella demolizione del glucosio e successiva

liberazione dell’energia che è immagazzinata nei suoi legami con formazione di composti

più semplici e meno ricchi di energia.

Molecole inorganiche e molecole organiche

Le molecole organiche sono quelle presenti negli organismi viventi e da essi sintetizzate;

quelle inorganiche sono presenti nel mondo non vivente. Tuttavia questa distinzione non

può essere così netta, infatti nei viventi troviamo anche una molteplicità di sostanze

inorganiche ( si pensi all’acqua e i Sali minerali degli scheletri) e,d’altra parte, fuori dalla

materia vivente possiamo ritrovare sostanze organiche ( lo zucchero che usiamo

normalmente). Si può dire allora che la caratteristica distintiva fondamentale è il fatto che

una molecola organica può essere costruita solo da un sistema biologico, usando

sostanze inorganiche reperite in natura.

I chimici che studiano la composizione della materia hanno scelto come criterio distintivo il

fatto che le molecole organiche contengono atomi di carbonio ai quali sono legati atomi di

H e di O, prevalentemente, ma che possono contenere anche altri elementi ( N,P,S ).

Il Carbonio è un elemento chimico con numero atomico 6 e con la possibilità di formare 4

legami covalenti.

O

H H

O

H H

Tutta la materia dell’universo è costituita da un centinaio di tipi di atomi, variamente legati

fra loro a formare una moltitudine di molecole differenti; invece la materia vivente è

costituita per oltre il 99% di soli 4 elementi: O,C, H e N.

elemento Simb. Num.

Atom. % appros.

nella crosta terrestre

% nel corpo umano

Funzione nell’organismo

Ossigeno O 8 46,6 65,0 Respirazione. Costituente dell’acqua. … Silicio Si 14 27,7 tracce Alluminio Al 13 6,5 tracce Ferro Fe 26 5,0 tracce Componente dell’emoglobina Calcio Ca 20 3,6 1,5 Componente di ossa e denti. Interviene nella

contrazione muscolare. Sodio Na 11 2,8 0,2 Principale ione positivo all’esterno della cellula.

Importante nella funzione nervosa (trasmissione stimoli)

potassio K 19 2,6 0,4 Principale ione positivo della cellula. Importante nella funzione nervosa (trasmissione stimoli)

Magnesio Mg 12 2,1 0,1 Componente importante di enzimi che trasferiscono energia.

Idrogeno H 1 0,14 9,5 Trasportatore di elettroni. Componente dell’acqua e di molte molecole organiche.

Fluoro F 9 0,07 Tracce Fosforo P 15 0,07 1,0 Componente degli acidi nucleici. Carbonio C 6 0,03 18,5 Componente di tutte le molecole organiche. Zolfo S 16 0,03 0,3 Componente di proteine. Cloro Cl 17 0,01 0,2 Principale ione negativo all’esterno della cellula.Rame Cu 29 0,01 Tracce Componente di molti enzimi. Azoto N 7 tracce 3,3 Componente di tutte le proteine e degli acidi

nucleici. Boro B 5 tracce Tracce cobalto Co 27 tracce Tracce Zinco Zn 30 tracce Tracce Componente di alcuni enzimi. Molibdeno Mo 42 tracce Tracce Componente di alcuni enzimi. Stagno Sn 50 tracce Tracce iodio I 53 tracce Tracce Componente dell’ormone tiroideo.

UNITÁ DIDATTICA N° 2 LE MOLECOLE ORGANICHE

CONTENUTI

Le molecole organiche che compongono gli organismi viventi sono dette anche

biomolecole, esse sono piuttosto grandi e spesso hanno una struttura polimerica.

Gruppi funzionali

Le molecole organiche sono costituite da uno scheletro, lineare o ad anello, più o meno

ramificato, di atomi di carbonio, al quale si legano gruppi di atomi detti “gruppi funzionali”

che determinano le caratteristiche, la solubilità e il comportamento chimio-fisico delle

molecole. Le varie famiglie nelle quali sono raggruppati i composti organici si

caratterizzano per il gruppo funzionale, esso è come un marchio di riconoscimento; per

esempio tutti gli acidi organici hanno un gruppo funzionale formato da 1C 2O e 1 H così

sistemati:

O

R C O H

Con il simbolo R si indica la “ catena laterale” quella parte della molecola, cioè, variabile.

Monomeri e polimeri

Il monomero è una sola molecola, mentre il polimero è la ripetizione di molti monomeri che

possono essere tutti uguali o diversi. Un polimero è come un treno i cui vagoni

rappresentano i monomeri.

Il più classico esempio è rappresentato dallo zucchero glucosio, che è una singola

molecola formata da 6 atomi di carbonio cui sono legati O e H, quando migliaia di queste

molecole si uniscono tra loro i forma l’amido.

Le subunità si collegano l’una all’altra quasi sempre con il medesimo tipo di legame,

mediante reazioni dette di condensazione: un atomo di idrogeno di un gruppo funzionale e

un ossidrile ( un gruppo -OH) condensano tra loro con un legame covalente per formare

una molecola di acqua, contemporaneamente si legano le due subunità con i legami

rimasti liberi dopo l’abbandono dell’idrogeno e dell’ossidrile.

La reazione opposta è l’idrolisi, con essa l’ossidrile e l’idrogeno di una molecola d’acqua

scindono i legami fra le subunità e si legano ai legami rimasti liberi ricostituendo le due

molecole intere.

Le principali categorie di molecole organiche di importanza biologica sono: gli zuccheri, i

grassi, le proteine e gli acidi nucleici.

Zuccheri Sono detti anche glucidi o carboidrati e raggruppano composti con molecole di varie

dimensioni e complessità. Alcuni sono zuccheri semplici, in quanto sono formati da una

sola molecola, altri sono dei polimeri formati dalla condensazione di molti monomeri.

Monosaccaridi Sono formati da una sola molecola. I più importanti sono molecole formate da 5 o 6 atomi

di carbonio con un gruppo funzionale aldeidico o chetonico.

Esempio:

Sciogliendosi in acqua la catena si chiude su se tessa formando un anello.

Il glucosio può essere considerato il più importante dei monosaccaridi, esso viene

sintetizzato dagli organismi autotrofi a partire da acqua, anidride carbonica ed energia

(fotosintesi). Il glucosio viene poi trasformato in molti altri composti attraverso i

metabolismi delle cellule vegetali, successivamente, attraverso la catena alimentare anche

gli animali potranno avere a disposizione questi composti. Esso non è soltanto la molecola

di partenza di molti composti, ma è anche la molecola energetica fondamentale dalla

quale le cellule ricavano energia per tutte le loro attività: infatti nei legami covalenti degli

atomi che lo costituiscono è immagazzinata energia che si rende disponibile in seguito alla

demolizione del glucosio stesso.

Disaccaridi Sono formati dalla condensazione di due molecole di monosaccaride.

Il più comune è il saccarosio, il comune zucchero da cucina.

Il maltosio si forma dalla degradazione dell’amido di cereali come orzo, malto, ecc. che

vengono usati per la fabbricazione della birra.

Il lattosio è il tipico zucchero del latte.

Precisamente:

SACCAROSIO = GLUCOSIO+FRUTTOSIO

MALTOSIO = GLUCOSIO+GLUCOSIO

LATTOSIO = GLUCOSIO+GALATTOSIO

Polisaccaridi Sono formati dalla condensazione di molte subunità di monosaccaridi.

I più importanti sono i polimeri del glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio.

Il legame tra due molecole di glucosio può essere di due tipi a

seconda della posizione degli ossidrili (-OH) interessati

rispetto al piano della molecola: il legame si indica con la

lettera α se entrambi gli ossidrili si trovano sotto il piano della

molecola; se invece i due ossidrili si trovano uno sopra e

l’altro sotto il piano della molecola il legame viene detto β.

Inoltre viene indicato il numero del carbonio interessato al

legame.

H C OH

HO C H

H C OH

H C OH

H C OH

C H2OH

H O

1

2

4

5

3

6

L'amido. L'amido rappresenta la più importante sorgente alimentare per l'uomo nel

mondo. Esso è contenuto negli organi di riserva delle piante (semi, tuberi); dalle stesse

viene elaborato con la fotosintesi clorofilliana utilizzando l'acqua del terreno e l'anidride

carbonica dell'aria.

L'amido si presenta come una polvere bianca, inodore, insIpIda, insolubile in acqua

fredda, con la quale dà una sospensione. In acqua calda, invece, i granuli si rigonfiano per

assorbimento ed infine scoppiano dando una dispersione colloidale gelatinosa. È

interessante notare che i granuli di amido di cereali diversi visti al microscopio appaiono

con forme diversificate e caratteristiche delle varie specie cui appartengono. Questo fatto

è utile nell'analisi delle frodi su farine e derivati.

Le differenti forme dei granuli di amido derivano dal fatto che esso è costituito da due

componenti: l'amilosio e l'amilopectina.

Hanno composizione chimica identica, essendo entrambi formate da molecole di glucosio,

tuttavia differiscono enormemente nella configurazione spaziale e nel numero dì molecole

costituenti.

L'amilosio è la frazione dell'amido che possiamo definire lineare: è

formato da molecole di glucosio con legami α (1-4) distribuite nello

spazio a guisa di spirale.

La molecola dell'amilosio è anche la frazione più piccola essendo

formata da meno di 500 molecole di glucosio (in media 300). È

insolubile in acqua.

L'amilopectina è la frazione

ramificata dell'amido ed

anche la più complessa in

quanto le molecole di

glucosio in una molecola di

amilopectina possono

essere anche qualche

migliaio. Esse sono legate

come nell'amilosio con

legami α (1- 4),tranne che

nei punti delle ramificazioni

ove avvengono legami

α (1- 6). E avidissima di acqua nella quale forma geli a freddo.

Studi recenti hanno evidenziato che le ramificazioni nell' amilopectina avvengono

mediamente ogni 25 molecole di glucosio.

Poiché la quantità reciproca dei due componenti dipende esclusivamente dal gene della

pianta che sintetizza l'amido, ogni specie vegetale contiene amidi con diverse percentuali

di amilosio e di amilopectina. Ciò conduce a forme di granuli diverse, come si è detto

sopra, ed anche a caratteristiche fisiche leggermente differenti tra amido e amido, come

l'aspetto, l'uniformità, il potere assorbente.

Il glicogeno. Gli organismi viventi dispongono sovente di una quantità di glucosio

superiore al suo fabbisogno, una parte di esso viene accantonata nel fegato e nei muscoli

sotto forma di glicogeno.

Per questa caratteristica di fungere da deposito, il glicogeno viene anche definito come

“amido animale”. La molecola del glicogeno è costituita da un gran numero di molecole di

glucosio con legame α (1-4).

L'andamento strutturale della molecola è simile a quella dell'amilopectina, con la differenza

nel numero delle ramificazioni.

L'intervallo di ramificazione (cioè il numero di molecole di glucosio tra due ramificazioni

consecutive) nel glicogeno ha un valore medio di 15.

La cellulosa. Anche se formata dalla stessa unità-base (il glucosio), la cellulosa si

differenzia nettamente dall'amido e dal glicogeno. Infatti, essa ha funzione strutturale o di

sostegno nel mondo vegetale, costituendo le pareti delle cellule e le fibre vegetali.

L'andamento strutturale della molecola della cellulosa somiglia a quello dell'amilosio, con

la differenza insita nel tipo di legame.

Infatti, nella molecola della cellulosa - costituita mediamente da 3.000 unità di glucosio - si

hanno legami β (14).

La presenza di questo tipo di legame nella cellulosa costituisce un “handicap”per l'uomo (e

per gli animali carnivori) in quanto il suo apparato digerente non è provvisto dell'enzima

(cellulasi) capace di compierne l'idrolisi cioè di digerirlo. Ciò porta alla mancata

utilizzazione della cellulosa ai fini nutritivi (non essendo possibile l'estrazione del glucosio

ai fini di un utilizzo energetico).

Tuttavia in questi ultimi anni è stata riconosciuta l'importanza dell'assunzione di alimenti

ricchi in cellulosa per la sua azione di stimolo sulla peristalsi intestinale.

Lipidi Detti anche grassi. Di origine animale o vegetale sono insolubili in acqua perché sono

formati da lunghe catene costituite da atomi di carbonio e idrogeno. Non sono polimeri.

I lipidi sono divisi in diverse categorie a seconda della loro composizione; i più semplici

sono gli acidi grassi, lunghe catene che ad una estremità hanno il gruppo funzionale

carbossilico.

Es.: COOH – CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH3

Acido palmitico ( con 16 atomi di carbonio)

COOH–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3

Acido oleico (con 18 atomi di carbonio)

La condensazione di tre molecole di acidi grassi con il glicerolo, un alcool a tre atomi di

carbonio, porta alla formazione dei trigliceridi, la classe dei lipidi più diffusa.

Un grasso può essere saturo o insaturo, dipende dal numero di doppi legami presenti

nell’acido grasso: se non ci sono doppi legami sono saturi e sono generalmente solidi; se

ci sono uno o più doppi legami sono insaturi e a temperatura ambiente sono liquidi perché

la presenza di doppi legami causa il ripiegamento delle catene determinando un minor

addensamento delle molecole lipidiche. In genere i grassi hanno funzione di riserva, quelli

saturi negli animali e quelli insaturi nei semi ( esempio nelle olive).

Nei fosfolipidi una molecola di acido grasso è sostituita da una di acido fosforico; la sua

presenza conferisce alla molecola la caratteristica di essere amfipatica , di avere, cioè,

una parte idrofila, la testa, formata da fosfato e glicerolo ( che ha affinità per l’acqua) e una

parte idrofoba, le catene di acido grasso, ( che respinge l’acqua). Ciò rende i fosfolipidi

importanti per le membrane biologiche infatti in un ambiente acquoso queste molecole si

dispongono in un doppio strato in modo da avere le teste rivolte verso l’ambiente acquoso

e le code isolate nello spessore della membrana.

Altri lipidi di notevole importanza biologica sono gli steroidi, esempio il colesterolo e alcuni

ormoni.

Proteine

Le proteine sono i principali componenti organici delle cellule; esse sono dei polimeri

costituiti dalla condensazione di circa 20 tipi diversi di monomeri detti aminoacidi

(abbreviazione: a.a.).

Un a.a. ha due gruppi funzionali, come dice il nome: un gruppo amminico e un gruppo

carbossilico.

COOH

H2N C H

R

I gruppi variabili dei

diversi tipi di aminoacidi

Gli a.a. si legano fra loro con una reazione di condensazione che porta alla formazione di

un legame covalente detto peptidico.

L’unione di 2 a.a. forma un dipeptide, di 3 un tripeptide, numerosi a.a. formano un

polipeptide.

Nelle proteine si riconoscono 4 livelli di organizzazione.

La struttura primaria è la sequenza dei diversi a.a.

È una catena lineare e non ha funzioni se non raggiunge i successivi livelli di

organizzazione.

Struttura primaria

La struttura secondaria è rappresentata dall’avvolgimento o ripiegamento della catena

primaria;ciò è dovuto allo stabilirsi di legami idrogeno fra i gruppi laterali dei vari a.a.

Per esempio la cheratina dei capelli è avvolta ad elica, mentre la seta è ripiegata come un

foglietto a ventaglio.

Struttura secondaria

Con la struttura terziaria la proteina assume una forma tridimensionale ed è funzionante.

Struttura terziaria

Come sempio si riporta la struttura dell’insulina

Molte proteine hanno anche una struttura quaternaria che consiste nell’assemblaggio di

più molecole di polipeptide; la più nota è l’emoglobina formata da 4 catene, uguali a due a

due e tenute insieme da un gruppo eme.

Struttura quaternaria

La grande diversità di strutture possibili per le proteine è alla base delle molteplici funzioni

che queste svolgono negli organismi, come per esempio la funzione enzimatica che

controlla lo svolgersi delle innumerevoli reazioni chimiche che costituiscono il metabolismo

cellulare. Altre proteine hanno funzioni strutturali formando l’impalcatura delle cellule. Altre

vengono usate come riserva di energia e materiali (albumina e caseina), altre come

trasportatrici ( emoglobina),altre ancora per il movimento ( proteine muscolari); anche molti

ormoni sono di natura proteica.

I responsabili delle strutture secondaria, terziaria e quaternaria sono legami idrogeni che

possono rompersi facilmente, per esempio per effetto della temperatura o di un ambiente

acido, determinando la cosiddetta denaturazione della proteina che la rende non

funzionante.

Acidi nucleici

Essi sono responsabili di tutte le caratteristiche dei sistemi viventi: controllano le attività

cellulari attraverso la sintesi delle proteine e permettono la trasmissione dei caratteri

ereditari.

Sono polimeri costituiti da monomeri

detti nucleotidi. Ci sono due tipi di

acidi nucleici: il DNA e l’RNA i cui

nucleotidi differiscono per poco.

Ogni nucleotide è formato da una

base azotata, uno zucchero e un

gruppo fosfato. Le basi azotate sono

cinque: adenina, timida, guanina,

citosina nel DNA, mentre nell’RNA a

posto dell’adenina troviamo l’uracile. Lo zucchero è un pentoso, il ribosio nell’RNA e il

desossiribosio nel DNA.

La molecola del DNA è una doppia elica formata da due filamenti appaiati. Ogni filamento

è formato dalla sequenza di nucleotidi che si risultano legati dal fosforo di un nucleotide

con lo zucchero del nucleotide successivo: così si forma uno scheletro invariabile, formato

dalla ripetizione alternata di uno zucchero e di un gruppo fosfato, a cui sono legate le basi

in modo estremamente variabile a determinare la sequenza di basi responsabile della

diversità dei geni ( un gene è un pezzo di DNA che contiene le informazioni per un

carattere).

Infine due filamenti si accoppiano attraverso legami idrogeno fra le basi di un filamento e

quelle di un altro: il legame non è, però, casuale, ma le basi si uniscono a coppie l’adenina

di un filamento con la timida dell’altro e la citosina con la guanina, questo perché le

molecole sono complementari.

Si forma così una specie di scala a pioli che si avvolge su se stessa ottenendo la

conformazione a spirale.

La molecola dell’RNA differisce per non essere doppia e per avere l’uracile a posto della

timida e il ribosio a posto del desossiribosio.

Una delle caratteristiche più importanti della molecola del DNA è la sua capacità di

autoduplicarsi: i legami idrogeni che tengono uniti i due filamenti si rompono facilmente e

ogni filamento può fungere da stampo per la sintesi un altro filamento ad esso

complementare.

Le due molecole di nuova sintesi sono uguali tra di loro e alla molecola madre che non

esiste più. Ogni molecola figlia è formata da un filamento vecchio e da uno di nuova

sintesi: la duplicazione è semiconservativa.