BIOLOGIA - Lezione 2 - Le Biomolecole

[Musica] benvenuti in questo nuovo video, oggi andremo a parlare di biomolecole e iniziamo questo argomento andando appunto a specificare che cos'è una via molecola. Una via molecola è, come dice il nome, una molecola molto importante per la vita. Solitamente le biomolecole vanno a costituire gli esseri viventi oppure sono prodotte dagli esseri viventi. Le biomolecole solitamente sono costituite da atomi che in maggior quantità sono carbonio e idrogeno, poi ci possono essere anche atomi come azoto e ossigeno e anche altri microelementi; vengono chiamati appunto quegli elementi presenti in minor quantità nelle molecole. Le biomolecole solitamente sono molecole molto grandi, sono delle macromolecole, si dice sostanzialmente sono dei polimeri. Un polimero che cos'è? Come dice il nome, un polimero: poli vuol dire tanti, quindi una molecola formata da più subunità chiamate monomeri. Quindi molti monomeri insieme vanno a formare un polimero, un po' come i vagoni di un treno vanno a formare un intero treno. Ecco che il polimero è come se fosse il nostro treno e i monomeri sono le subunità che lo formano. E possiamo andare a vedere con questa animazione come appunto una biomolecola è sostanzialmente un polimero, cioè in maniera molto generica una molecola formata da più subunità chiamate appunto monomeri. Questi monomeri aggiunti uno dopo l'altro vanno a formare il polimero.

E quali sono le principali biomolecole? Innanzitutto possiamo andare a elencarle andando a classificare sotto quattro grandi gruppi. Il primo gruppo è quello dei carboidrati, chiamati anche zuccheri o blu ct; ecco, tutte queste due molecole solitamente hanno vari nomi. La funzione dei carboidrati ovviamente nell'essere umano, perché qui ne parleremo andando a fare un focus sull'essere umano, questo perché? Perché poi altri organismi utilizzano queste due molecole per altre funzioni, poi comunque andrò ad analizzare in maniera più dettagliata nel momento in cui andremo a parlare ad esempio di cosa fanno i carboidrati dentro le piante, ad esempio. Ecco, nell'essere umano il carboidrato viene utilizzato per la produzione di energia e anche per stoccarne, per riservarne una piccola parte di questa energia, quindi fungono anche da riserva di energia.

La seconda classe di mio molecole che andremo a vedere sono i lipidi, meno chiamati anche grassi e oli. La parola grasso, la parola olio non vogliono stanno ad indicare lo stesso tipo di molecola, ma vengono differenziati nel linguaggio comune perché il grasso sostanzialmente solido, l'olio invece è liquido; mano e con un termine più generale possiamo appunto chiamarli lipidi. E che funzione anno i lipidi nel corpo umano? Hanno funzione di riserva di energia, quindi quello che fanno anche alcuni tipi di carboidrati e quelli pd lo fanno in maniera migliore.

Poi abbiamo le proteine. Le funzioni delle proteine al esamineremo meglio più avanti, questo perché? Perché poi tutte queste molecole comunque faremo dei video dedicati, perché oggi andremo a trattare in maniera un po' più superficiale, andremo a elencarle e a spiegarne le funzioni e le peculiarità in modo veloce. Le proteine quindi hanno numerose funzioni, dopo ne andremo a vedere alcune.

E poi abbiamo gli acidi nucleici. Gli acidi nucleici sostanzialmente sono DNA e RNA, ci sono anche altri tipi di acidi nucleici, ma noi andremo a trattare principalmente questi due tipi. Che funzioneranno gli acidi nucleici negli organismi viventi? Hanno principalmente funzione di mantenere o trasmettere o copiare e tradurre l'informazione genetica, quindi sono utili per l'informazione genetica, cioè le informazioni, il manuale che dice come deve essere costruito un intero organismo. Ecco, dentro ognuna delle nostre cellule noi abbiamo il genoma, cioè il DNA sul quale è stato scritto come il nostro corpo deve essere formato.

Abbiamo quindi detto che le biomolecole sono dei grossi polimeri formati da monomeri, quindi subunità più piccole che vanno ad unirsi per formare appunto la molecola più grande. Come vengono a formarsi questi polimeri? Ecco, dall'unione di più monomeri che si uniscono tramite una reazione chiamata condensazione. La condensazione non è altro che l'unione di due molecole con l'espulsione di una molecola di acqua. Qua vediamo come un monomero si aggancia ad una catena di due monomeri espellendo una molecola d'acqua. È possibile agganciare questo monomero alla catena con una reazione uguale ma inversa chiamata appunto idrolisi. Noi possiamo andare a staccare un monomero dalla catena polimerica in che modo? Aggiungendo l'acqua: idro lisi, quindi la lisi, la separazione mediante l'aggiunta di una molecola di acqua. Vedete qua nel disegno della reazione come si vede molto bene che, grazie alla molecola d'acqua, riusciamo a staccare una parte di catena dal monomero.

E allora andiamo ad affrontare la prima classe di biomolecole: i carboidrati. I carboidrati, come abbiamo detto, sono utilizzati nel nostro organismo come fonte di energia, e sia nel nostro organismo ma soprattutto in altri esseri viventi come le piante vengono anche utilizzati per costruire altre molecole o strutture varie dell'organismo. I carboidrati vengono suddivisi in monosaccaridi, oligosaccaridi e poi saccaridi. Come abbiamo detto, le molecole biologiche sono dei polimeri; polimero è una parola generale che sta ad indicare una molecola composta da più monomeri. Ecco che nei carboidrati quei monomeri, quindi quelle piccole subunità, vengono chiamate mono saccari. I monosaccaridi sono l'unità più piccola di carboidrato che possiamo trovare. Come dice la parola carboidrati, va ad indicare proprio la composizione di queste molecole, e cioè sono formate da carbonio, idrogeno e ossigeno, quindi carbonio idratato, carbonio e acqua. Questo perché nell'antichità, quando furono esaminate le composizioni dei carboidrati, si notò appunto una proporzione tra carbonio, idrogeno e ossigeno in proporzione C H2O; quindi da lì deriva il nome carboidrato. I più importanti monosaccaridi anno 5 o 6 atomi di carbonio; equa vediamo due dei più conosciuti: il glucosio a sinistra e a destra vediamo il fruttosio. Possono trovarsi con questa struttura ad anello, ma ricordiamoci anche che è molto facile trovarli anche nella loro struttura distesa.

Esistono poi gli oli go saccaridi. Gli oli go saccaridi sono quei carboidrati formati da un piccolo numero di monosaccaridi; un esempio su tutti sono i di saccaridi. Il di saccà ride più famoso è lo zucchero da cuscino chiamato saccarosio, ed è semplicemente una molecola costituita da due monomeri, cioè due monosaccaridi che sono il glucosio e fruttosio, quelli che abbiamo visto prima. Se invece più monosaccaridi vanno ad unirsi insieme, ecco che arriviamo a costituire un polisaccaride. I polisaccaridi più comuni, più presenti nel nostro corpo e negli alimenti che noi mangiamo, sono l'amido nei vegetali; funge da tessuto di riserva dei vegetali, e qua infatti vi ho messo una bella foto delle patate che sono formate sostanzialmente solo da amido, la loro polpa è amido. E poi c'è il leak o geno che ha lo stesso ruolo ma negli animali, e cioè serve a conservare l'energia. Ma negli animali dove lo troviamo il glicogeno? Bene, nel nostro corpo lo troviamo in maggiore quantità dentro i muscoli, quindi tra le fibre dei muscoli; serve appunto a dare riserva di energia quando noi andiamo a fare uno sforzo muscolare, e poi lo troviamo nel fegato; il fegato che fugge anche gli da riserva e viene poi smobilizzato e mandato in giro per il corpo nel momento in cui ce n'è necessità.

Ma esistono anche di polisaccaridi un pochino più particolari; non siamo abituati a vederli utilizzati in questo modo del nostro corpo, ma alcuni polisaccaridi possono fare da costituenti strutturali dell'organismo. Un esempio su tutti è la cellulosa. La cellulosa non è altro che un po insacca ride di glucosio, cioè tanti blu cosi legati insieme che vanno a formare delle molecole rigide e fibrose; infatti viene prodotta dalle piante per costituire le parti legnose, ad esempio quelle del fusto, del tronco. In questo caso quindi la cellulosa, che è sostanzialmente uno zucchero, va a formare una struttura molto resistente e solida; questo permette alla pianta di poter crescere in altezza diverse centinaia di metri, anche per quanto riguarda le sequoie. Quindi stiamo vedendo che gli zuccheri, carboidrati, possono andare a formare anche la struttura di alcuni organismi viventi; ne è l'esempio per quanto riguarda gli animali la chitina. La chitina, un polisaccaride molto resistente, che va a comporre l'esoscheletro, quindi il guscio, la corazza nei crostacei, degli insetti.

E allora andiamo a parlare della seconda classe di biomolecole: i lipidi. I lipidi sono molecole molto diverse tra loro, ma hanno una cosa in comune: sono in solubili in acqua. Quindi andremo a vedere tre classi di lipidi principali, le quali sono accumula accomunate sostanzialmente perché sono in solubili in acqua, come quando mettiamo acqua e olio insieme: vediamo che l'olio e l'acqua non si mischiano mai. Ecco, i lipidi proprio come l'olio, anzi l'olio è un lipide, e cioè non vanno mai a mescolarsi con l'acqua.

La prima classe di pd che andiamo a vedere sono i trigliceridi. I trigliceridi sono formati, come vediamo in questa figura, da una testa che è fatta da glicerolo, detta anche glicerina. Vedete che i nomi in biologia tante volte sono molto simili, più molecole hanno più nomi; questo perché negli anni sono stati chiamati in vario modo e poi si sono conservati magari diversi nomi, non i più comuni, non più scientifici. Ecco, ogni tanto sentirete chiamare la stessa molecola con più novi; è il caso appunto del glicerolo, viene chiamato anche gli dice riina, viene chiamato anche 1,2,3 propano triolo. Voi non vi preoccupate, potrebbe, potete usare uno di questi nomi; non lo chiameremo glicerolo. Ecco, la testa appunto è rappresentata da glicerolo, mentre queste tre colline sono degli acidi grassi che vanno a legarsi appunto a questa testa. A cosa servono i trigliceridi? I trigliceridi servono nel nostro corpo come riserva di energia; in poche parole sono la ricetta che abbiamo sotto la pancia. Sono utilizzati anche negli animali come isolanti termici, cioè trovandosi sotto l'epidermide vanno a costituire anche uno strato di isolante, così che permette appunto l'isolamento del corpo dall'esterno, dall'ambiente esterno. Questo isolamento è molto utile soprattutto per animali che vivono in zone polari; come sapete, animali di un in zone polari come foche, orsi polari, balene, capodogli hanno una quantità di grasso sottocutaneo molto consistente; questo perché, fungendo da isolante termico, gli permette di sopravvivere a temperature anche di molto inferiori allo zero.

La seconda classe di lipidi che andiamo ad esaminare sono i fosfolipidi. Questo tipo di lipidi è molto importante; come vedete sono fatti in modo molto simile dai the gliceridi, perché vediamo che c'è sempre una testina che in questo caso è colorata di azzurro, ma ovviamente prefettizio, e invece che tre codine ce ne sono solo più due. Le codine sono sempre acidi grassi, mentre la testa è polare; in questo caso non è più una molecola di glicerolo ma è una molecola polare. Cosa vuol dire polare? Vuol dire che si scioglie ben in acqua. Ecco, se per i trigliceridi non avevamo questa capacità di entrare in contatto con l'acqua, con i fosfolipidi abbiamo una testa che va molto d'accordo con l'acqua, si dice che è idrofila; le codine invece rimangono comunque idrofobe, cioè liman rimangono lipidiche e quindi in solubili in acqua. E quindi abbiamo un fosfolipide che avrà la testa che va d'accordo con l'acqua, le codine che non vogliono entrare in contatto con l'acqua. Questo permette ai fosfolipidi di disporsi nella maniera che vedete qua nel disegno; nell'illustrazione vediamo che si dispongono con tutte le teste rivolte verso l'acqua, le codine invece le lasciano in centro alla loro struttura. Questo fa sì che i fosfolipidi siano ottimi per creare un isolamento necessario, ad esempio per delimitare una cellula dall'ambiente circostante; infatti i fosfolipidi vanno a formare, anzi sono i costituenti principali delle membrane cellulari, cioè le membrane che rivestono ogni cellula.

E arriviamo all'ultima classe di lipidi, che sono gli steroidi; come vedete, struttura profondamente diversa da quelle appena esaminate. Gli steroidi cosa sono? Sono delle molecole che fungono principalmente da segnali; vanno a costituire quelli che noi chiamiamo ormoni. Ecco, non tutti gli ormoni sono steroidee, cioè non tutti gli ormoni sono su base lipidica; alcuni ormai ormoni hanno base aminoacidica o proteica, ma li vediamo successivamente. Ecco che cos'è un ormone: un ormone sostanzialmente un segnalatore che viene rilasciato da alcune parti del corpo per andare a comunicare ad altre parti del corpo cosa fare. Facciamo un esempio di ormoni su base steroidea, cioè su base lipidica, cioè ormoni fatti come questa figura. Ecco, i due ormoni più famosi sono appunto il testosterone e gli estrogeni, e cioè gli ormoni sessuali, importantissimi per lo sviluppo sessuale e anche per la vita quotidiana di ognuno di noi.

Ed ecco che arriviamo ad una delle classi di due molecole più importanti per gli esseri viventi: le proteine. Le proteine sono dei polimeri formati da monomeri chiamati amminoacidi; quindi tanti aminoacidi legati insieme vanno a formare una proteina. Gli aminoacidi che costituiscono le nostre proteine sono 20; attenzione, in natura esistono molti più amminoacidi rispetto a questi 20, ma i venti aminoacidi che costituiscono le proteine dell'essere umano sono 20. Gli amminoacidi si chiamano così perché la loro molecola è costituita da una parte acida, cioè carbonio legato a due ossigeni e H (CV H) viene definita questa parte di molecola derivante dagli acidi carbossilici, e dall'altra parte della molecola di nomino acido c'è il gruppo minico definita appunto come NH2. Ogni aminoacido, e lo possiamo vedere in questa figura, ogni aminoacido poi ha una parte variabile che noi nominiamo in modo generico con R; quindi R sta ad indicare una parte variabile che ogni aminoacido ha. Vi faccio un esempio: il primo aminoacido potrebbe avere al posto di R un idrogeno; di seconda aminoacido al posto di R potrebbe avere un gruppo metile, ad esempio CH3; questo terzo mino acido al posto di R potrebbe avere un anello benzenico. Ecco, al posto di R ci potrebbe essere più o meno qualsiasi cosa; il gruppo R è molto variabile. Tutto il resto della struttura però di un aminoacido rimane sostanzialmente identico: quindi formato da un carbonio che va a formare il gruppo carbossilico, il gruppo acido legato a doppio legame con l'ossigeno, un carbonio centrale che va legarsi con un idrogeno e con il gruppo R, che legherà poi il gruppo a minico formato da NH2. Ecco che il gruppo ace del gruppo a minico vanno a legarsi insieme andando a formare quello che noi chiamiamo legame peptidico, e lo vediamo segnato qua. Il legame peptidico, il legame che si viene a formare tra un aminoacido e l'altro, un legame molto particolare che andremo ad esaminare in un altro video riguardante specificatamente le proteine, e costituisce però una caratteristica molto importante delle molecole proteiche. Tanti aminoacidi si legano insieme, abbiamo detto, per formare un polimero che noi chiameremo proteine. Le proteine vengono costruite dal nostro corpo servendosi delle informazioni contenute nel DNA, e le proteine svolgono tantissime funzioni all'interno del nostro corpo; noi ne vedremo solo alcune.

In questo caso hanno una funzione strutturale e anche di movimento; un esempio ne sono i muscoli; musco in sapete che sono costituiti prevalentemente da proteine; i tendini, le cartilagini, i capelli. Un'altra funzione, quella immunitaria; un esempio su tutti sono gli anticorpi; qua vedete appunto la rappresentazione illustrata di un anticorpo; le proteine nel complemento sono un altro tipo di proteina utile alla difesa del nostro organismo. Poi abbiamo anche la funzione di trasporto; molte proteine sono proteine appunto di trasporto; l'esempio più emblematico è quello dell'emoglobina, conosciuta da tutti, utilissima per trasportare l'ossigeno all'interno dei nostri vasi sanguigni così da poterlo poi rilasciare nei tessuti che compongono il nostro organismo; un altro elemento che va a trasportare l'emoglobina anche è il ferro. Un'altra funzione è quella di segnalazione; questo perché, come abbiamo già detto prima, alcune proteine vanno a formare degli ormoni; in poche parole, gli ormoni sono quelle molecole che vengono rilasciate da alcune parti del corpo per andare a segnalare ad altre parti del corpo di fare alcune cose. E una funzione importantissima è quella enzimatica; le proteine infatti, se svolgono dei lavori particolari, vengono chiamate enzimi. Cosa sono gli enzimi? Sono semplicemente quelle proteine che velocizzano le reazioni chimiche che, sennò all'interno del nostro corpo, potrebbero venire con estrema lentezza, e quindi è necessario che avvengano in maniera veloce. Ecco che gli enzimi, e cioè queste proteine molto particolari, vanno a velocizzarle; permettono a queste reazioni di avvenire anche all'interno del nostro corpo con un pH sostanzialmente fisso, con una temperatura fissa, perché noi sappiamo che all'interno del nostro corpo il pH e la temperatura non possono variare di molto.

L'ultima classe di biomolecole che andiamo a vedere sono gli acidi nucleici. Come abbiamo già detto, i principali acidi nucleici sono DNA e RNA; anche loro sono delle molecole polimeriche, cioè formate da più monomeri; in questo caso i monomeri vengono chiamati nucleotidi. Quindi abbiamo visto che per i carboidrati i monomeri sono i monosaccaridi, per i lipidi i monomeri sono gli acidi grassi, per le proteine i monomeri sono gli amminoacidi, e per gli acidi nucleici, cioè DNA RNA, i monomeri sono i nucleotidi. Un nucleotide come è formato? È formato da uno zucchero legato a un gruppo fosfato, e una base dotata; la base adottata è quella che poi darà la variabilità al nucleotide stesso. In realtà una piccola variabilità c'è anche nello zucchero; questo perché il DNA come zucchero utilizza il desossiribonucleico, utilizza il ribosio; sono due zuccheri leggermente diversi, si diversificano sostanzialmente per la presenza o meno di un ossigenatore molto rappresentativo. Come vengono formati polimeri definiti appunto ai nuclei? Ci sono formati da più nucleotidi; qua vediamo che la catena principale formata dallo ero legato al fosfato che leggo un altro zucchero che lega il fosfato e via così, e poi c'è una parte variabile che quella della base azotata. Le basi azotate possono essere nell'essere umano sostanzialmente di quattro tipi: la base adottata può essere una denina rappresentata con la A, un attimino rappresentato con l'Ati, una guaina rappresentata con l'Agi, una cittadina rappresentata con la C. Ecco che dentro il DNA le basi azotate possono essere appunto di questi quattro tipi: A, T, G, C. Nel rene a c'è una variazione, perché al posto della T c'è una base dotata chiamata uracile simboleggiata con la U. Quindi in poche parole, nell'essere umano noi abbiamo quattro tipi di base azotate più una che la U che viene utilizzata solo nel render. Cosa cambio da DNA a RNA? Questa poi la cosa un pochino più importante: il DNA contiene le informazioni necessarie per lo sviluppo di un intero organismo; nel DNA ci sono le istruzioni per produrre le proteine, ed è una molecola anche piuttosto stabile. Però il DNA deve essere letto e poi tradotto in proteine; ecco che questa funzione allora la prende RNA. RNA è una molecola che serve a copiare il DNA, trasferirsi poi sui ribosomi e nei ribosomi si rende possibile la produzione delle proteine; quindi il rene a funge un po' da messaggero. Questo perché recentemente è stato scoperto come RNA sia utile al nostro corpo per molteplici funzioni; le più conosciute sono appunto le renne a ribosomiale, quindi la RNA che va a costituire i ribosomi, cioè gli organelli utili alla produzione di proteine. E RNA però può essere, oltre che messaggero, anche di trasporto, cioè trasporta gli aminoacidi ai ribosomi. Male RNA si è scoperto ultimamente che ha altre funzioni, come funzioni di interferenza, funzioni di attivazione o disattivazione di alcuni fattori di crescita, fattori trascrizionali. Ora questa parte qua la esamineremo però più in dettaglio in video successivi, questo perché è una parte leggermente più complicata.

Un altro tipo di nucleotide di cui voglio parlarvi è l'ATP. L'ATP non è un polimero, è semplicemente un nucleotide formato appunto da ribosio (lo zucchero), la base dotata che la denina (la A), e tre gruppi fosfato; il nome ATP sta proprio per adenosina trifosfato. L'ATP a cosa serve? È un nucleotide che funge da trasportatore e conservatore di energia; quando serve l'energia viene utilizzata la t p, quando invece dobbiamo conservare l'energia viene conservata dentro la t p. Ecco che questa molecola la approfondiremo quando andremo a trattare il metabolismo.

Bene, questo video riguardante le due molecole è finito; andremo ad esaminare poi ognuna di queste classi in video successivi più approfonditi. Se questo video vi è piaciuto, ha lasciato un like, iscrivetevi al canale per seguire i prossimi video.