Definizione

noun
plurale: biomolecole
bi-o-mol-e-cule, ˈbaɪoʊ ˈmɑləkjul
Tutte le molecole prodotte dagli organismi viventi

Dettagli

Panoramica

In fisica e chimica, una molecola è un gruppo di atomi elettricamente neutro che può esistere da solo in uno stato libero mantenendo le sue proprietà caratteristiche. Gli atomi che compongono la molecola possono essere dello stesso tipo (come la molecola di ossigeno composta da due atomi di ossigeno) o di tipi diversi (come la molecola di acqua composta da ossigeno e idrogeno). In biologia, in particolare in biochimica, una molecola è un termine usato in modo meno stretto che può anche riferirsi a qualsiasi particella minuta come le molecole organiche cariche o a sostanze (chiamate biomolecole) prodotte e presenti naturalmente negli organismi viventi come proteine, carboidrati, DNA, ecc.

Tipi di biomolecole

Una biomolecola si riferisce a qualsiasi molecola che è prodotta da organismi viventi. Come tale, la maggior parte di esse sono molecole organiche. I quattro gruppi principali di biomolecole includono polisaccaridi, aminoacidi e proteine, acidi nucleici (DNA e RNA), e lipidi che si trovano negli organismi viventi e sono prodotti da essi. Quindi, molte delle biomolecole sono polimeri. Un polimero è un composto formato da diverse unità ripetute (monomeri) o protomeri e prodotto dalla polimerizzazione. La maggior parte di queste biomolecole sono composti organici. Essendo “organici”, significa che, in generale, contengono atomi di carbonio legati covalentemente ad altri atomi, specialmente carbonio-carbonio (C-C) e carbonio-idrogeno (C-H). I quattro principali elementi costituenti sono carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto.

Tipi di biomolecole

Un acido nucleico è una biomolecola composta da unità monomeriche di nucleotidi. Ogni nucleotide, a sua volta, è composto da acido fosforico, zucchero (5-carbonio), e base azotata. Le catene di nucleotidi in un acido nucleico sono collegate da legami fosfodiesteri 3′, 5′. Gli acidi nucleici possono essere sotto forma di molecole di DNA o RNA che contengono le informazioni genetiche importanti per tutte le funzioni cellulari e l’ereditarietà. Al contrario, un nucleoside è una biomolecola formata quando una nucleobase è attaccata a un ribosio o a un desossiribosio. Gli esempi includono la citidina, l’uridina, l’adenosina, la guanosina e la timidina. I nucleosidi che sono fosforilati diventano nucleotidi. Oltre a servire come unità strutturale degli acidi nucleici, i nucleotidi possono anche servire come fonti di energia chimica (per esempio adenosina trifosfato o ATP). I nucleotidi possono anche agire come cofattori di alcune reazioni enzimatiche (per esempio, flavin adenina dinucleotide o FAD, nicotinamide adenina dinucleotide fosfato o NADP).
Il DNA, o acido desossiribonucleico, è un acido nucleico a doppio filamento che contiene le informazioni genetiche di un essere vivente. È composto da due filamenti che si attorcigliano per formare un’elica. Ogni filamento consiste in un’alternanza di fosfato e zucchero pentoso (2-deossiribosio), e attaccato allo zucchero c’è una base azotata, che può essere adenina, timina, guanina o citosina. Il DNA è essenziale per la crescita cellulare, la divisione e la funzione di un organismo.
L’RNA, o acido ribonucleico, è un acido nucleico generalmente a singolo filamento, composto da unità nucleotidiche ripetute di zucchero ribosio, un gruppo fosfato e una base azotata. Consiste in una lunga catena lineare di nucleotidi dove ogni nucleotide è composto da uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. Differisce da una molecola di DNA in un modo che la spina dorsale dello zucchero è un ribosio (deossiribosio nel DNA) e le basi sono adenina, guanina, citosina e uracile.
Sia il DNA che l’RNA sono biopolimeri di unità ripetute di mononucleotidi e in sostanza sono composti da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e fosforo.

Tipi di biomolecole

Una proteina è una biomolecola composta da amminoacidi uniti da legami peptidici. Un aminoacido è una molecola composta dal gruppo amminico di base (NH2), dal gruppo carbossilico acido (COOH), da un atomo di idrogeno e da un gruppo laterale organico (R) legato all’atomo di carbonio. Quindi, ha la formula base di NH2CHRCOOH. Gli amminoacidi sono classificati a seconda che siano non essenziali o essenziali. Gli aminoacidi non essenziali (o dispensabili) sono sintetizzati nel corpo. Gli aminoacidi essenziali (o indispensabili) non possono essere sintetizzati nel corpo e possono essere ottenuti solo attraverso il cibo. Ci sono circa cento aminoacidi naturali identificati. Venti di essi sono coinvolti nella composizione di una proteina. Le proteine sono essenziali in quanto servono varie funzioni biologiche: come materiale strutturale (ad esempio la cheratina), come enzimi, come trasportatori (ad esempio l’emoglobina), come anticorpi o come regolatori dell’espressione genica.

Tipi di biomolecole

I carboidrati (zuccheri) sono i più abbondanti tra le principali classi di biomolecole. La maggior parte dei carboidrati segue la formula generale: Cn (H2O) n, da cui deriva il loro nome, che significa idrati di carbonio. Tuttavia, non tutti i carboidrati seguono questa formula e hanno una struttura leggermente diversa da questa regola. Chimicamente, sono composti organici semplici che sono aldeidi o chetoni con molti gruppi ossidrilici aggiunti di solito su ogni atomo di carbonio che non fa parte del gruppo funzionale aldeide o chetone.
Il saccaride è l’unità strutturale (monomerica) dei carboidrati. In base al numero di unità monomeriche, i carboidrati possono essere monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi o polisaccaridi. I monosaccaridi sono carboidrati composti da un solo zucchero semplice. Esempi sono il glucosio, il fruttosio e il galattosio. Sono il tipo più fondamentale di carboidrati. I disaccaridi sono carboidrati composti da due unità di monosaccaridi. Esempi sono il saccarosio, il maltosio e il lattosio. Gli oligosaccaridi sono quelli composti da due a dieci unità di monosaccaridi semplici. Esempi sono il raffinosio, il maltotriosio e il maltotetraosio. Quelli con un numero maggiore di unità di monosaccaridi sono chiamati polisaccaridi. Esempi sono l’amido, la cellulosa e il glicogeno. Quando un polisaccaride è composto da unità di monosaccaridi dello stesso tipo, viene chiamato omopolisaccaride (o omoglicano), mentre se un polisaccaride è composto da più di un tipo di monosaccaride viene chiamato eteropolisaccaride (o eteroglicano).

Tipi di biomolecole

I lipidi sono composti organici che sono facilmente solubili in solventi non polari (per esempio etere) ma non in solventi polari (per esempio acqua). Le loro principali funzioni biologiche coinvolgono l’immagazzinamento di energia, il componente strutturale della membrana cellulare e la segnalazione cellulare. Nelle membrane biologiche, il componente lipidico ha una testa idrofila che può essere un glicolipide, un fosfolipide, o uno sterolo (ad esempio il colesterolo) e una coda idrofoba.

Tipi di biomolecole

Altre biomolecole sono metaboliti e prodotti naturali. Un metabolita si riferisce a qualsiasi sostanza prodotta dal metabolismo o da un processo metabolico. Esempi di metaboliti sono alcoli, aminoacidi, antiossidanti, nucleotidi, acidi organici, vitamine, polios, alcaloidi, terpenoidi, ecc. I prodotti naturali includono materiali di derivazione biologica, materiali a base biologica e fluidi corporei.

Ricerca

La biologia molecolare e la biochimica sono due sottocampi della biologia che studiano le biomolecole e le loro reazioni. La biologia molecolare, in particolare, studia la struttura e l’attività delle macromolecole essenziali alla vita (e soprattutto con il loro ruolo genetico). È lo studio della biologia a livello molecolare, come le proprietà chimiche del DNA. La biochimica è lo studio della struttura e della funzione dei componenti cellulari, come proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici e altre biomolecole, e delle loro funzioni e trasformazioni durante i processi vitali.

Supplemento

Etimologia

• Greco antico βίος (bíos, che significa “vita”)
• Francese molécule, dal nuovo latino molecula (“una molecola”)

Sinonimo

Termine derivato

• biomolecolare (aggettivo, di, appartenente a, relativo a, o che caratterizza una biomolecola)

Ulteriori letture

Vedi anche

• acido nucleico
• proteine
• carboidrati
• lipidi
• molecola