Scienze per la scuola media/Le macromolecole

Una macromolecola è una molecola di dimensioni molto grandi e di peso molecolare molto elevato.^[1] Le macromolecole sono comuni nei sistemi viventi ma comprendono anche i polimeri sintetici e artificiali. Le macromolecole polimeriche sono tipicamente formate dall'unione di molecole più piccole, uguali o simili tra loro, ripetute molte volte (solitamente da 100 a oltre 1000) e possono essere lineari o ramificate. 

Le macromolecole biologiche più importanti sono:

• i polisaccaridi che appartengono ai glucidi (come l'amido e la cellulosa);
• le proteine che appartengono ai protidi;
• il DNA e gli RNA che costituiscono gli acidi nucleici;
• i lipidi complessi.

I glucidi o glicidi (dal greco glucos, cioè dolce) sono dei composti chimici organici formati da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno, formando la classe di biomolecole CHO. Sono chiamati anche carboidrati^[1] (da idrati di carbonio, solitamente divisi in semplici e complessi), saccaridi (solitamente divisi in mono- e polisaccaridi) o zuccheri. I polisaccaridi (conosciuti come zuccheri) sono le prime macromolecole di cui parleremo.

Hanno numerose funzioni biologiche, tra cui quella di fonte energetica e trasporto dell'energia (esempio: amido,glicogeno) e sono anche noti come componenti strutturali della cellulosa nelle piante e della cartilagine negli animali. Inoltre giocano un ruolo fondamentale nel sistema immunitario, nella fertilità e nello sviluppo biologico.

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  D-glucosio
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  Il glucosio nelle sue varie strutture

Le proteine costituiscono una parte essenziale degli organismi viventi. Molte fanno parte della categoria degli enzimi, la cui funzione è catalizzare le reazioni biochimiche vitali per il metabolismo degli organismi. Alcune hanno funzioni strutturali e meccaniche, come l'actina e la miosina nei muscoli, il collagene in ossa e tessuti, e come componenti del citoscheletro cellulare. Altre proteine sono importanti mediatori nella trasmissione di segnali inter ed intracellulari, nella risposta immunitaria, nei meccanismi di adesione cellulare nel ciclo di divisione cellulare.

Una classificazione delle proteine è quella che le distingue in base alla loro funzione.

• Le proteine strutturali sono componenti delle strutture permanenti dell'organismo ed hanno principalmente una funzione meccanica. Due esempi sono il collagene e l'elastina, presenti nella matrice dei tessuti connettivi.
• Le proteine di trasporto si legano (in genere con legami deboli) a sostanze poco (o comunque non abbastanza) idrosolubili e ne consentono il trasporto nei liquidi corporei. Comprendono ad esempio le proteine del sangue che trasportano i lipidi e il ferro, nonché l'emoglobina che trasporta l'ossigeno.
• Gli enzimi sono proteine catalitiche. Essi accelerano enormemente la velocità di specifiche reazioni chimiche. Di fatto, ogni molecola appena un po' complessa presente in un essere vivente è prodotta da enzimi.

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  Emoglobina

Le proteine presentano diverse tipologie di struttura: - la struttura primaria: è la semplice sequenza degli amminoacidi che la compongono; - la struttura secondaria: è l'orientamento spaziale della struttura primaria e può essere distinta in ɚ-elica e in foglietto ɞ; - la struttura terziaria: è l'orientamento spaziale della struttura secondaria; - la struttura quaternaria: è presente nelle proteine formate da più subunità.

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  Struttura primaria
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  Struttura secondaria e terziaria
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  Struttura quaternaria dell'emoglobina con evidenziate le quattro subunità

Gli acidi nucleici racchiudono tutte le informazioni relative agli esseri viventi. Sono costituiti da 'mattoni' detti nucleotidi, a loro volta formati da: uno zucchero, una base azotata ed un gruppo fosfato.

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  Nucleotide