La biologia molecolare: la struttura e la funzione delle biomolecole

La biologia molecolare si occupa dello studio delle biomolecole, molecole biologiche che costituiscono gli organismi viventi. Le biomolecole si dividono in quattro principali categorie: proteine, acidi nucleici, carboidrati e lipidi. Ogni biomolecola ha la propria struttura e la propria funzione all'interno dell'organismo.

Proteine

Le proteine sono composte da catene di amminoacidi e sono fondamentali per il funzionamento cellulare. Esistono diverse tipologie di proteine, tra le quali enzimi, recettori, molecole di trasporto e anticorpi. Ogni proteina ha una specifica struttura tridimensionale, determinata dalla sequenza degli amminoacidi, che ne determina la funzione.

Struttura delle proteine

Le proteine si compongono di 20 tipi diversi di amminoacidi, che si uniscono tramite legami peptidici per formare una catena. La sequenza di amminoacidi determina la struttura primaria della proteina. Questa struttura viene poi piegata in modo specifico dalla forza di attrazione tra le varie regioni, creando una struttura secondaria. La struttura terziaria è determinata dall'interazione tra regioni ancora più distanti, mentre la struttura quaternaria si forma se la proteina è composta da più di una catena polipeptidica.

Funzioni delle proteine

Le proteine sono coinvolte in molte funzioni biologiche, come la catalisi di reazioni chimiche, la trasmissione di segnali all'interno e all'esterno della cellula, la difesa tramite gli anticorpi e la struttura stessa delle cellule. Alcune proteine sono specifiche per un determinato tessuto o organo, altre sono coinvolte in funzioni cellulari comuni.

Acidi nucleici

Gli acidi nucleici, DNA e RNA, sono le molecole responsabili della conservazione e della trasmissione delle informazioni genetiche. Il DNA è il materiale genetico presente nel nucleo della cellula, mentre l'RNA è coinvolto nella sintesi proteica.

Struttura degli acidi nucleici

Il DNA è un doppio filamento di nucleotidi che si uniscono tramite ponti idrogeno. Ogni nucleotide è formato da una base azotata, uno zucchero e un gruppo fosfato. Ci sono quattro basi azotate nel DNA: adenina, timina, citosina e guanina. La struttura del DNA è a doppia elica, con le basi azotate che si appaiono in modo specifico (adenina con timina e guanina con citosina) tramite ponti idrogeno.

L'RNA invece è composto da un singolo filamento di nucleotidi, formato dalle stesse basi azotate del DNA con l'eccezione della timina, sostituita dall'uracile.

Funzioni degli acidi nucleici

Il DNA contiene le informazioni genetiche per la sintesi delle proteine. Durante la replicazione cellulare, il DNA si replica in modo da avere due copie identiche, che vengono poi distribuite nelle due cellule figlie. L'RNA è coinvolto nella sintesi proteica: la sua struttura a singolo filamento lo rende capace di interagire con il DNA e di leggere la sequenza dei nucleotidi per poi "tradurla" nella sequenza degli amminoacidi che costituiranno la proteina.

Carboidrati

I carboidrati sono composti da zuccheri semplici, come glucosio, fruttosio e galattosio, che si uniscono per formare molecole più complesse. Sono la principale fonte di energia per l'organismo.

Struttura dei carboidrati

I carboidrati si dividono in tre categorie: monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi sono zuccheri semplici composti da una sola unità. I disaccaridi sono composti da due unità di monosaccaridi, mentre i polisaccaridi sono composti da molte unità.

Funzioni dei carboidrati

I carboidrati sono la principale fonte di energia per l'organismo. Il glucosio viene utilizzato per produrre ATP, la molecola che fornisce energia alle cellule. I carboidrati sono anche importanti per la struttura cellulare, come nella formazione della parete cellulare delle piante.

Lipidi

I lipidi sono composti da acidi grassi e glicerolo e sono importanti per la struttura delle membrane cellulari e per il deposito di energia.

Struttura dei lipidi

I lipidi sono composti da un gruppo glicerolo e tre acidi grassi. Questi acidi grassi possono essere saturi o insaturi a seconda della loro struttura chimica.

Funzioni dei lipidi

I lipidi sono importanti per la struttura delle membrane cellulari, dove creano un doppio strato che separa l'interno della cellula dall'esterno. I lipidi sono anche importanti per il deposito di energia, come il tessuto adiposo presente nel corpo umano. Alcuni lipidi, come le steroli, hanno anche funzioni strutturali e di segnalazione celulare.

In conclusione, le biomolecole sono elementi fondamentali per la vita degli organismi. Ognuna di esse ha la propria struttura e la propria funzione specifica, senza le quali l'organismo non sarebbe in grado di sopravvivere. La biologia molecolare è una disciplina in costante evoluzione, che cerca di comprendere sempre meglio le proprietà delle biomolecole e il loro ruolo all'interno dell'organismo.