Funzioni Essenziali degli Esseri Viventi e Biomolecole: Una Panoramica Dettagliata

Funzioni Essenziali degli Esseri Viventi e Biomolecole

Le funzioni definite degli esseri viventi includono:

• Nutrizione: scambio di materia ed energia con l'esterno.
• Riproduzione: lasciare prole, mantenendo il rapporto di specie.
• Rispondere agli stimoli.

Bioelementi

Tutti gli esseri viventi hanno un gruppo ristretto di elementi chimici primari (C, H, N, P, S) con proprietà per costruire molecole viventi. Questi costituiscono fino al 98% del peso. Altri elementi, presenti in quantità minori (Ca, K, Mg, Cl, I, Cu, Zn), sono essenziali. Alcuni, come il Fe, non raggiungono lo 0.1% ma sono indispensabili.

Biomolecole

Le biomolecole sono combinazioni di atomi di bioelementi tra loro o con altri, attraverso legami chimici. Possono essere organiche (lipidi, carboidrati, acidi nucleici, proteine) o inorganiche (acqua e sali minerali).

Biomolecole Inorganiche: Acqua e Sali Minerali

Acqua: Costituita da 2 atomi di H e 1 di O, ha alta elettronegatività, producendo un eccesso di carica negativa su O e positiva su H. La molecola è polare e le molecole si attraggono tramite legami a idrogeno. Ha un alto calore specifico, è il principale solvente biologico e raggiunge la massima densità a 4°C. Può essere ionizzata.

Sali Minerali: Hanno funzione strutturale, dando consistenza a ossa o gusci. I sali disciolti si formano in ioni e possono alterare il pH, regolando funzioni specifiche e contribuendo a mantenere l'equilibrio dei fluidi tramite fenomeni osmotici (diffusione dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una regione a bassa concentrazione di soluto a una più elevata).

Diffusione: In due soluzioni di diverse concentrazioni, il movimento netto delle particelle è direzionale, dalla regione a concentrazione più alta a quella più bassa.

Carboidrati

I carboidrati sono composti ternari (C, H₂, O₂), aldeidi, chetoni o polioli.

• Monosaccaridi: Formati da una singola molecola con 3-7 atomi di C. Possono essere aldosi (aldeide) o chetosi (chetone).
• Disaccaridi: Gruppi di 2 monosaccaridi uniti con eliminazione di una molecola di H₂O.
• Polisaccaridi: Risultato del legame di molte molecole di monosaccaridi.

Funzioni dei Carboidrati: Combustibile cellulare (fonte di energia), conservazione delle riserve energetiche, componenti strutturali.

Lipidi

I lipidi sono composti formati da H, C e O, non polari o a bassa polarità, insolubili in acqua ma solubili in solventi organici. Possono essere saturi (senza doppi legami) o insaturi (con doppi legami).

• Trigliceridi: Formati dall'unione di glicerolo e acidi grassi tramite legami estere. I grassi saturi sono solidi a temperatura ambiente e abbondano negli animali, mentre gli insaturi sono liquidi e abbondano nei vegetali.
• Cere: Hanno una lunga catena monoalcolica unita a un acido grasso tramite legame estere, con funzione protettiva.
• Fosfolipidi: Hanno una parte polare (idrofila) e una non polare (idrofoba), formando le biacapas lipidiche delle membrane cellulari.
• Steroidi: Derivati da anelli idrocarburici, completamente insolubili in acqua (colesterolo, vitamina D, ormoni sessuali).

Funzioni dei Lipidi: Riserva di energia, rivestimenti strutturali, funzione protettiva e regolazione dei processi vitali.

Proteine

Le proteine sono biomolecole organiche formate da C, H, O e N, polimeri di aminoacidi uniti da legami peptidici. Gli aminoacidi sono sostanze anfotere.

Funzioni delle Proteine:

• Strutturali: Come il collagene.
• Trasporto: Come l'emoglobina.
• Regolatori: Come l'insulina.
• Contrattilità: Actina e miosina.
• Difesa Immunitaria: Anticorpi.
• Catalizzatori Biologici: Enzimi.

Enzimi: Catalizzatori biologici che aumentano la velocità delle reazioni metaboliche. Le idrolasi catalizzano la rottura di legami covalenti tramite l'incorporazione di una molecola d'acqua (idrolisi). Gli enzimi sono specifici per un substrato e catalizzano un solo tipo di reazione.

Acidi Nucleici

Gli acidi nucleici sono biomolecole formate da C, H, N, P, polimeri di nucleotidi uniti da legami fosfodiestere. I nucleotidi sono formati da una base azotata, un pentoso e un gruppo fosfato.

• Basi Azotate: Composti organici ciclici con due o più atomi di N. Le basi pirimidiniche (citosina, timina, uracile) hanno un anello, mentre le basi puriniche (adenina, guanina) ne hanno due.

Tipi di Acidi Nucleici

• DNA: Le basi azotate sono adenina, citosina, timina e guanina. Si trova nel nucleo dei cromosomi e nei mitocondri. Ha una struttura a doppia elica con filamenti antiparalleli. Le basi azotate sono dirette verso l'interno della doppia elica, mentre il pentoso e i gruppi fosfato formano lo scheletro esterno. La struttura è stabilizzata da legami a idrogeno tra basi complementari (A=T, C=G). Il DNA è il vettore delle informazioni ereditarie.
• RNA: Le basi azotate sono adenina, citosina, uracile e guanina. L'RNA messaggero (mRNA) copia le informazioni del DNA e le porta ai ribosomi per la sintesi proteica. L'RNA ribosomiale (rRNA) fa parte dei ribosomi, mentre l'RNA di trasferimento (tRNA) trasporta gli aminoacidi ai ribosomi.