La biochimica

La BIOCHIMICA è quella parte di chimica che si occupa dei composti e delle reazioni chimiche che avvengono nei sistemi viventi.

Solo gli esseri viventi sono formati da elementi microscopici chiamati cellule che contengono al loro interno delle sostanze chiamate acidi nucleici che caratterizzano l’individuo. 

Ogni organismo contiene acqua allo stato liquido che permette l’innescarsi delle reazioni chimiche al suo interno; inoltre l’acqua svolge un’ importante funzione termoregolatrice in quanto ha elevata capacità termica.

Il corpo umano è formato per circa il 65% da acqua, per il 16% da proteine, 13% lipidi, 1% carboidrati e per il 5% da Sali minerali. Vi sono minime tracce di vitamine che vengono introdotte attraverso l’ alimentazione.

Gli organismi viventi sono numerosi e molto diversi fra loro, ma nonostante questo possiedono  delle caratteristiche comuni: nascono, si nutrono, crescono, si riproducono e muoiono. 

I glucidi sono costituti da carbonio, ossigeno e idrogeno. Vengono chiamati anche carboidrati in quanto ogni atomo di carbonio si lega con una molecola di acqua.

La loro formula generale infatti è 

C_n(H₂O)_n

Le funzioni principali dei glucidi negli organismi sono:

• ENERGETICA in quanto forniscono energia di rapido utilizzo;
• STRUTTURALE come rivestimento e protezione delle cellule vegetali.

In base al numero di monomeri dai quali sono costituiti, i glucidi vengono detti:

• MONOSACCARIDI tra i più noti abbiamo il glucosio C₆H₁₂O₆ (responsabile della respirazione cellulare), il fruttosio C₆H₁₂O₆ (contenuto nella frutta), il galattosio C₆H₁₂O₆ (contenuto nel latte), il ribosio C₅H₁₀O₅ e il desossiribosio C₅H₁₀O₄ (che costituiscono gli acidi nucleici). In base ai diversi legami che formano i monosaccaridi (legami α e β) sono più o meno digeribili dall’ organismo umano;
• DISACCARIDI tra i più noti abbiamo il maltosio (glucosio + glucosio), il lattosio (glucosio + galattosio) e il saccarosio (glucosio + fruttosio). I disaccaridi si formano grazie ad un legame glucosidico che libera una molecola di acqua;
• POLISACCARIDI tra i più noti ricordiamo l’ amido (riserva energetica dei vegetali), il glicogeno (riserva energetica degli animali) e la cellulosa (sostegno meccanico per l’organismo). I polisaccaridi sono glucidi complessi composti da migliaia di monomeri di glucosio che formano lunghe catene lineari o ramificate. La loro formula è (C₆H₁₀O₅)_n.

I lipidi sono costituiti da carbonio, idrogeno, ossigeno e sono insolubili in acqua o soluzioni acquose. 

Le funzioni principali dei lipidi negli organismi sono:

• ENERGETICA quando non sono disponibili i glucidi;
• STRUTTURALE perché delimitano le cellule in una membrana.

I lipidi si distinguono in 

• SEMPLICI sono i gliceridi (accumulati nel tessuto adiposo degli organismi), le cere (hanno funzione protettiva e impermeabilizzante in organismi vegetali e animali) e gli steroidi (hanno svariate funzioni. Fanno parte della composizione chimica della membrana cellulare. Il più noto è il colesterolo);
• COMPLESSI Hanno struttura simile ai gliceridi, ma uno degli acidi grassi è sostituito da un gruppo fosfato. In ogni molecola di fosfolipide, si riconosce una parte idrofila (il gruppo fosfato, detto testa) e due catene idrofobe (le code).

Le proteine sono composti quaternari costituiti da carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto con quantità minori di fosforo, zolfo e ferro. Le proteine sono le macromolecole biologiche più complesse. Hanno le funzioni di regolazione più delicate e specifiche per la vita e la riproduzione degli organismi viventi.
Le funzioni principali delle proteine negli organismi sono:

• STRUTTURALE perché danno spessore e resistenza ai tessuti e agli organi;
• DIFESA perché agiscono nel sistema immunitario;
• TRASPORTO perché si legano a specifici atomi e molecole per veicolarli nell’ organismo;
• CONTRATTILE perché determinano il movimento delle cellule.

Le proteine sono polimeri nei quali gli amminoacidi sono ripiegati su se stessi più volte e aggregati ad altre catene o ad altre molecole non proteiche.

Ogni amminoacido è costituito da un atomo di carbonio centrale al quale si legano:

• Un gruppo funzionale amminico (-NH2);
• Un gruppo funzionale carbossilico (-COOH);
• Un atomo di idrogeno;
• Un gruppo R che caratterizza l’amminoacido.

Le proteine possono assumere quattro strutture:

• PRIMARIA è la sequenza lineare degli amminoacidi uniti dal legame peptidico;
• SECONDARIA ad alfa elica (a spirale) oppure a foglietto ripiegato (amminoacidi su piani spaziali diversi). Sono originate da ponti di idrogeno che rendono possibile il ripiegamento nello spazio;
• TERZIARIA ulteriore ripiegamento su se stessa reso possibile da ponti di solfuro che si formano dai legami fra gli atomi di zolfo presenti in alcuni amminoacidi;
• QUATERNARIA unione di più strutture terziarie (esempio emoglobina).