Cosa sono i polimeri biologici?

Le principali sostanze che compongono le cellule degli esseri viventi sono note come biomolecole . Questi contengono principalmente atomi di carbonio, elemento in grado di stabilire molteplici legami e formare, insieme ad altri atomi, catene forti e stabili. Le biomolecole sono considerate macromolecole , molecole di grandi dimensioni che formano polimeri , cioè sostanze costituite dalla ripetizione di composti più semplici, detti monomeri .

I polimeri biologici più abbondanti sono lipidi, proteine, carboidrati e acidi nucleici.

lipidi

I lipidi, componenti di grassi, oli, cere e colesterolo, sono caratterizzati dall’essere insolubili in acqua e dall’immagazzinare energia. Sono costituiti da un monomero di glicerolo legato a tre monomeri di acidi grassi . Il settore del lipide costituito dal glicerolo tende ad avere affinità con l’acqua, mentre quello che comprende gli acidi grassi la respinge.

Tra i lipidi spiccano i fosfolipidi , che danno struttura alle membrane cellulari, e i glicolipidi , anch’essi parte delle membrane e che partecipano al riconoscimento di stimoli e sostanze da parte delle cellule.

I lipidi subiscono reazioni come le seguenti.

• Lipogenesi , in cui gli acidi grassi si formano quando l’individuo li richiede.
• Lipolisi o beta-ossidazione , in cui i lipidi vengono convertiti in acidi grassi.

Proteine

Le proteine ​​sono caratterizzate dall’acquisire varie forme a seconda del modo in cui sono organizzati i loro monomeri, chiamati amminoacidi . La sequenza di amminoacidi è collegata attraverso giunzioni note come legami peptidici . A seconda del numero di amminoacidi presenti nella molecola, si possono formare dipeptidi (due amminoacidi), polipeptidi (più di 10 amminoacidi) o proteine ​​in quanto tali (quando la catena di amminoacidi è abbastanza grande e stabile).

Questi polimeri biologici costituiscono una grande parte della massa degli esseri viventi, formando i loro tessuti. Agiscono anche come catalizzatori (sostanze che accelerano le reazioni chimiche), come ormoni (sostanze che stimolano o regolano la funzione di un altro tessuto o organo) e fanno parte delle membrane cellulari.

Le proteine ​​si formano durante un processo in cui i ribosomi, organelli cellulari, sono coinvolti nell’unione degli amminoacidi. Quando le proteine ​​vengono scomposte, i componenti amminoacidici vengono scomposti. Uno di questi componenti, chiamato gruppo amminico, può essere rimosso sotto forma di diverse sostanze note come scorie azotate; tali rifiuti vengono espulsi dal corpo attraverso sostanze come l’urina.

Carboidrati

I carboidrati, chiamati anche carboidrati, carboidrati o zuccheri, sono caratterizzati dal fatto che i loro legami immagazzinano elevate quantità di energia. I monomeri dei carboidrati sono i monosaccaridi , di cui il più noto è il glucosio. I monosaccaridi possono formare disaccaridi come saccarosio, uno zucchero a base vegetale e polisaccaridi , che sono grandi molecole di monosaccaridi.

Alcuni polisaccaridi come l’amido nelle piante e il glicogeno negli animali sono forme di deposito di zuccheri. Altri, come la cellulosa, sono molecole strutturali delle cellule vegetali. I carboidrati subiscono reazioni come quelle qui sotto.

• Gluconeogenesi , in cui il glucosio è formato da sostanze come gli amminoacidi.
• Glicogenogenesi , in cui il glucosio viene immagazzinato come glicogeno nel fegato.
• Glicolisi , in cui il glucosio viene scomposto in due molecole semplici, ciascuna chiamata acido piruvico.
• Ciclo di Krebs , durante il quale ogni molecola di acido piruvico entra nei mitocondri, dove si forma un composto chiamato acetil CoA. Questo processo rilascia energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP) e produce anidride carbonica e acqua.
• Glicogenolisi , in cui il glucosio viene rilasciato dal glicogeno.

acidi nucleici

Gli acidi nucleici sono biomolecole costituite da unità chiamate nucleotidi che, a loro volta, sono costituite da una base azotata, un carboidrato e un gruppo fosfato. Esistono due tipi di acidi nucleici: l’acido desossiribonucleico, o DNA, e l’acido ribonucleico, o RNA.

• Le basi azotate sono molecole che contengono azoto e hanno proprietà basiche, cioè tendono ad acquisire atomi di idrogeno caricati positivamente. Le basi azotate del DNA sono adenina, guanina, citochine e timina; quelli dell’RNA sono adenina, guanina, citochina e uracile.
• Il carboidrato di ciascun nucleotide in un acido nucleico è un pentoso. I pentosi sono zuccheri che hanno cinque atomi di carbonio nella loro struttura. Il pentoso del DNA, chiamato desossiribosio, è diverso dal pentoso dell’RNA, chiamato ribosio.
• Il gruppo fosfato è uno ione composto da un atomo di fosforo circondato da quattro atomi di ossigeno.

Il DNA

Il DNA è formato da due filamenti complementari di nucleotidi . Queste catene si avvolgono in una doppia elica. La molecola è composta da milioni di geni , segmenti di DNA la cui sequenza nucleotidica determina i tratti di un organismo: altezza, peso, colore della pelle, gruppo sanguigno, tra molti altri.

RNA

L’RNA è costituito da una singola catena di nucleotidi. Esistono tre tipi di RNA: messaggero (RNAm), ribosomiale (RNAr) e di trasferimento (RNAt).

• L’RNA messaggero è costituito da nucleotidi che sono stati copiati dal DNA. Porta una sequenza di tre nucleotidi, chiamata codone , che, unita a una sequenza complementare portata dal tRNA, permette la formazione delle proteine.
• L’RNA ribosomiale, o ribosomiale, è associato ai ribosomi, la cui funzione è la formazione di proteine.
• L’ RNA di trasferimento porta una sequenza di tre nucleotidi, chiamata anticodone , che, una volta uniti al codone, aggiungono diversi amminoacidi che, una volta uniti, formano una nuova proteina.

Fonti

Curtis, H., Barnes, NS, Schnek, A., Massarini, A. Biologia . 7a edizione. Editoriale Médica Panamericana., Buenos Aires, 2013.

Zumdahl, S. Fondamenti di chimica. 5a edizione. McGraw-Hill Interamericana., Messico, 2007.