biomolecole

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https://www.youtube.com/watch?v=Al6Pl3yS2C8

Zusammenfassung

TLDRThis lesson covers the essential biomolecules of life, starting with the significance of water and its polar characteristics. It categorizes biomolecules into four main groups: carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids. Carbohydrates are primarily energy sources, while proteins are crucial for enzymatic functions. Lipids are characterized by their apolar nature, and nucleic acids, such as DNA and RNA, are vital for genetic information. The lesson emphasizes the structural and functional roles of these biomolecules in living organisms.

Mitbringsel

  • 💧 Water is polar and forms hydrogen bonds.
  • 🍬 Carbohydrates are energy sources and can be monosaccharides, disaccharides, or polysaccharides.
  • 🧬 Proteins are made of amino acids and serve as enzymes.
  • 🛢️ Lipids are apolar and do not dissolve in water.
  • 📜 Nucleic acids are polymers of nucleotides, essential for genetic information.

Zeitleiste

  • 00:00:00 - 00:05:00

    In this lesson, we explore biomolecules, which are essential for cellular structures. Before delving into these biomolecules, we discuss water's structure and properties, particularly focusing on hydrogen and oxygen atoms. The polar nature of water arises from oxygen's stronger attraction to electrons, leading to partial charges on the atoms. This polarity allows water molecules to form hydrogen bonds, crucial for various phenomena, including the solubility of polar substances like sodium chloride in water. The interaction between water and solutes highlights the importance of polarity in biomolecules, which can be either polar or non-polar, affecting their solubility in water.

  • 00:05:00 - 00:15:01

    We then categorize biomolecules into four main groups: carbohydrates, proteins, nucleic acids, and lipids. Carbohydrates, or sugars, are formed from carbon chains and can be classified into monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides. The process of polymerization involves the condensation of monomers, while hydrolysis breaks down polymers. Carbohydrates serve primarily as energy sources, with cellulose providing structural support. Proteins, made of amino acids, are formed through peptide bonds and can have complex structures that are vital for enzymatic functions. Lipids, being non-polar, do not dissolve in water and include triglycerides and phospholipids, which are essential for cell membranes. Lastly, nucleic acids like DNA and RNA are polymers of nucleotides, crucial for genetic information storage and transfer.

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Video-Fragen und Antworten

  • What are biomolecules?

    Biomolecules are organic molecules that play essential roles in the structure and function of living organisms.

  • What are the four main groups of biomolecules?

    The four main groups are carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids.

  • What is the role of water in biomolecules?

    Water's polar nature and ability to form hydrogen bonds are crucial for the solubility and interactions of biomolecules.

  • How are carbohydrates classified?

    Carbohydrates are classified into monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides.

  • What is the function of proteins?

    Proteins serve various functions, including catalyzing biochemical reactions as enzymes.

  • What distinguishes lipids from other biomolecules?

    Lipids are apolar and do not dissolve in water, unlike many other biomolecules.

  • What are nucleic acids made of?

    Nucleic acids are polymers made of nucleotides, which consist of a sugar, a phosphate group, and a nitrogenous base.

  • What is the difference between DNA and RNA?

    DNA is double-stranded and contains deoxyribose sugar, while RNA is single-stranded and contains ribose sugar.

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    bene in questa lezione proveremo a
  • 00:00:02
    descrivere le molecole della vita o
  • 00:00:05
    biomolecole cioè quelle molecole che
  • 00:00:07
    assumono ruolo fondamentale nella
  • 00:00:09
    costruzione delle
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    strutture presenti all'interno delle
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    cellule prima però di affrontare nel
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    dettaglio La descrizione di queste
  • 00:00:20
    biomolecole è necessario parlare un
  • 00:00:22
    attimo dell'acqua e delle
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    caratteristiche collegate alla sua
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    struttura infatti Anche se non abbiamo
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    già ancora approfondito la struttura
  • 00:00:33
    atomica e le caratteristiche di ogni
  • 00:00:34
    singolo elemento come ad esempio
  • 00:00:36
    l'elettronegatività
  • 00:00:37
    eh è indispensabile ora dare un'occhiata
  • 00:00:42
    alle diverse caratteristiche dell'atomo
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    del di idrogeno e dell'atomo di ossigeno
  • 00:00:46
    che costituiscono come noto la molecola
  • 00:00:48
    d'acqua e senza entrare troppo nei
  • 00:00:51
    dettagli quindi nella descrizione dei
  • 00:00:53
    diversi tipi di legame tra cui quella il
  • 00:00:55
    legame covalente polare citato appunto
  • 00:00:57
    in questo testo e
  • 00:01:00
    sufficiente ricordare che l'ossigeno ha
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    una capacità di
  • 00:01:05
    attrarre gli elettroni di legame e i
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    suoi elettroni che circolano attorno
  • 00:01:11
    attorno al nucleo con una forza con
  • 00:01:14
    un'intensità maggiore di quello che può
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    fare l'idrogeno ciò determina una
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    polarità nel rapporto tra l'idrogeno e
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    l'ossigeno che è evidenziata con questi
  • 00:01:24
    Delta Men e Delta più In altri termini
  • 00:01:26
    molto semplificati per ora possiamo dire
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    che l'ossigeno tende a trattenere per
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    maggior tempo gli elettroni attorno alla
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    al proprio atomo e di conseguenza assume
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    tendenzialmente una carica che è
  • 00:01:39
    negativa eh di conseguenza l'idrogeno
  • 00:01:42
    invece rilasciando gli elettroni per un
  • 00:01:44
    maggior tempo attorno all'ossigeno tende
  • 00:01:47
    ad avere una carica tendenzialmente
  • 00:01:49
    positiva identificata con questo Delta
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    più quando due molecole d'acqua si
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    trovano eh vicine le una alle altre Eh
  • 00:01:57
    visto che le cariche di segno opposto si
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    attraggono
  • 00:01:59
    eh È evidente che gli atomi di ossigeno
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    di una molecola d'acqua saranno attratti
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    dagli atomi di idrogeno di un'altra
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    molecola d'acqua generando quello che
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    viene chiamato un legame idrogeno questo
  • 00:02:12
    legame idrogeno è fondamentale perché
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    permette come vedremo eh diversi
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    importanti fenomeni
  • 00:02:19
    eh Normalmente le sostanze che si
  • 00:02:23
    sciolgono che si sciolgono in acqua come
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    per esempio eh potete vedere in questa
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    in questa immagine vengono chiamate
  • 00:02:31
    appunto polari eh Proprio perché
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    caratterizzate da una certa polarità
  • 00:02:36
    dalla presenza di Poli elettrici la
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    presenza di Poli elettrici collegata
  • 00:02:41
    alla struttura come abbiamo visto
  • 00:02:43
    dell'acqua e la possibilità che l'acqua
  • 00:02:45
    formi legami idrogeno determina Eh la
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    solubilità come vedete in in questa
  • 00:02:51
    immagine per esempio quando mettiamo del
  • 00:02:53
    cloruro di sodio NaCl in in acqua il
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    sodio positivo eh viene circondato dalla
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    parte negativa delle molecole d'acqua
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    qui evidenziate con delle palline rosse
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    mentre il cloro negativo lo ione CL Men
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    viene circondato sempre da molecole
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    d'acqua ma in questo caso con i segni
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    positivi cioè con gli idrogeni con i
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    delta più rivolti in direzione appunto
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    dell'atomo di cloro dello ione cloro
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    questo determina quindi la rottura del
  • 00:03:23
    cristallo e la solubilizzazione del
  • 00:03:26
    cloruro di sodio in acqua
  • 00:03:29
    quindi normalmente una molecola si
  • 00:03:32
    definisce polare quando ehm è proprio
  • 00:03:35
    per il fenomeno che abbiamo appena visto
  • 00:03:37
    solubile in acqua questo teniamolo
  • 00:03:40
    teniamolo a mente perché poi nelle
  • 00:03:42
    biomolecole dovremmo ricordare ed
  • 00:03:45
    evidenziare da parte di alcune una certa
  • 00:03:47
    polarità e quindi la possibilità di
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    essere disciolta in acqua mentre
  • 00:03:50
    viceversa altre molecole le
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    considereremo apolari proprio perché Eh
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    a a differenza di quelle Eh appunto
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    polari non possono sciogliersi in acqua
  • 00:04:01
    passiamo ora ad evidenziare e a
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    descrivere le biomolecole le biomolecole
  • 00:04:05
    sono molecole organiche cioè formate da
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    carbonio idrogeno ossigeno e spesso
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    zolfo e azoto e fosforo a volte e
  • 00:04:15
    Eh che come abbiamo visto caratterizzano
  • 00:04:18
    gli esseri viventi le distinguiamo in
  • 00:04:22
    questi quattro macr gruppi le proteine
  • 00:04:25
    Gli acidi nucleici i carboidrati e i
  • 00:04:28
    lipidi eh Molte biomolecole sono dei
  • 00:04:32
    polimeri cioè sono costituiti da unità
  • 00:04:35
    fondamentali chiamate monomeri che sono
  • 00:04:37
    legate tra loro da legami atomici che
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    qui chiamiamo covalenti e vedremo in
  • 00:04:42
    futuro Qual è il il significato non sono
  • 00:04:45
    però
  • 00:04:46
    legami ionici cioè come quelli che ehm
  • 00:04:49
    si generano tra ehm sostanze che hanno
  • 00:04:53
    delle cariche elettriche differenti il
  • 00:04:56
    primo gruppo che Eh andiamo Ah scusate
  • 00:05:00
    il il processo di polimerizzazione
  • 00:05:03
    chiamato anche di
  • 00:05:04
    condensazione si realizza a seguito
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    della perdita di una molecola d'acqua
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    tra
  • 00:05:11
    ehm che si verifica sommando dei gruppi
  • 00:05:14
    Oh e h dei monomeri differenti a seguito
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    appunto di una eliminazione di una
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    molecola d'acqua i monomeri si legano
  • 00:05:23
    tra loro formando appunto
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    progressivamente una catena Eh che
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    prende Appunto il nome di polimero
  • 00:05:31
    Ovviamente la reazione inversa chiamata
  • 00:05:35
    idrolisi avviene quando a seguito
  • 00:05:37
    dell'immissione di una molecola di acqua
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    tra
  • 00:05:41
    eh gli elementi che costituiscono il
  • 00:05:43
    polimero si spezza nuovamente quel quel
  • 00:05:47
    legame che si era precedentemente
  • 00:05:49
    formato e i i diversi costituenti cioè i
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    monomeri si liberano reazione di
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    condensazione reazione di
  • 00:05:57
    polimerizzazione reazione di eh idrolisi
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    invece di rottura del
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    polimero dicevo le principali
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    ehm la prima categoria che andiamo ad
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    analizzare dei eh delle biomolecole sono
  • 00:06:11
    i carboidrati i carboidrati sono eh
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    costituiti sono i cosiddetti zuccheri
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    sono costituiti da catene di atomi di
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    carbonio a partire da tre
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    Eh e a crescere Eh e ehm possono essere
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    distinti in questi tre grandi gruppi
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    monosaccaridi disaccaridi e i
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    polisaccaridi come vedete questi sono eh
  • 00:06:33
    formule di struttura che Eh ancora non
  • 00:06:36
    non riuscite probabilmente a comprendere
  • 00:06:39
    fino nel dettaglio ma sostanzialmente
  • 00:06:41
    vedete che qui abbiamo delle catene di
  • 00:06:43
    atomi di carbonio ciclizzare legate qui
  • 00:06:46
    tramite un un un atomo di ossigeno
  • 00:06:49
    perché questa è la forma prevalente che
  • 00:06:52
    troviamo all'interno appunto degli
  • 00:06:56
    Insomma degli organismi quando due monos
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    aridi si legano tra loro come capita
  • 00:07:01
    appunto tra il glucosio e il fruttosio a
  • 00:07:03
    seguito di una reazione di condensazione
  • 00:07:06
    come quelle che abbiamo visto
  • 00:07:07
    precedentemente Quindi con l'aperta di
  • 00:07:08
    una molecola d'acqua si forma un
  • 00:07:10
    disaccaride il disaccaride come in
  • 00:07:13
    questo caso il saccarosio è formato
  • 00:07:15
    Quindi da due unità da due monomeri i
  • 00:07:19
    polisaccaridi sono invece formati da un
  • 00:07:22
    numero maggiore sempre legati a
  • 00:07:25
    catene la disposizione di questi di
  • 00:07:28
    questi omeri e l'eventuale ramificazione
  • 00:07:31
    porta alla differenziazione dei diversi
  • 00:07:33
    polisaccaridi così come la composizione
  • 00:07:35
    invece dei quindi le caratteristiche dei
  • 00:07:37
    monomeri che formano il disaccaride
  • 00:07:40
    caratterizzano appunto quest'altro
  • 00:07:41
    gruppo di
  • 00:07:43
    carboidrati in in questa immagine vedete
  • 00:07:47
    invece la forma lineare per esempio del
  • 00:07:50
    glucosio e del
  • 00:07:52
    fruttosio che al di là adesso dei nomi
  • 00:07:55
    un po' strani che possono che possono
  • 00:07:58
    che si possono leggere qui gruppo
  • 00:07:59
    aldeidico piuttosto che gruppo chetonico
  • 00:08:01
    caratterizzano proprio la struttura Eh
  • 00:08:04
    in questo caso qui vediamo eh Due tre eh
  • 00:08:09
    polisaccaridi molto importanti che
  • 00:08:10
    dovremmo ricordare sono la cellulosa un
  • 00:08:12
    polisaccaride di origine vegetale che ha
  • 00:08:15
    funzioni essenzialmente strutturali
  • 00:08:17
    mentre invece l'amido e il glicogeno
  • 00:08:19
    sonoo polisaccaridi rispettivamente di
  • 00:08:21
    origine vegetale e di origine animale
  • 00:08:23
    formate appunto allo stesso modo della
  • 00:08:26
    Cellulosa da monomeri di glucosa La
  • 00:08:28
    differenza è la presenza di
  • 00:08:29
    ramificazione in entrambi Amid e
  • 00:08:31
    glicogeno che permette una una eh
  • 00:08:35
    ciclizzazione una arrotolamento diciamo
  • 00:08:37
    così della molecola da poter essere
  • 00:08:39
    immagazzinata nei tessuti
  • 00:08:42
    ehm i carboidrati hanno come noto una
  • 00:08:46
    funzione essenzialmente di tipo
  • 00:08:47
    energetico Eh sono le molecole che
  • 00:08:50
    vengono bruciate dalla dalla attraverso
  • 00:08:54
    le reazioni del del metabolismo per
  • 00:08:56
    ricavare energia nel caso della
  • 00:08:59
    Cellulosa ricordavo invece che la
  • 00:09:01
    funzione è strutturale Nel caso invece
  • 00:09:03
    dell'amido e del glicogeno sono sempre
  • 00:09:06
    fonti di energia ma sono strutture di
  • 00:09:09
    riserva a questo link potete trovare un
  • 00:09:13
    video che illustra ulteriormente le cose
  • 00:09:16
    che abbiamo appena visto passando invece
  • 00:09:19
    a un altro gruppo importante di
  • 00:09:21
    biomolecole troviamo le proteine e gli
  • 00:09:23
    amminoacidi O meglio le proteine gli
  • 00:09:26
    amminoacidi sono Infatti i mattoni i
  • 00:09:29
    costituenti delle proteine cioè i
  • 00:09:31
    monomeri che costituiscono una volta
  • 00:09:33
    legate insieme le proteine Beh tutti gli
  • 00:09:36
    aminoacidi Sono caratterizzate da una
  • 00:09:38
    struttura comune un atomo di carbonio
  • 00:09:40
    centrale al quale sono legati da una
  • 00:09:44
    parte un gruppo carbossilico co- coh
  • 00:09:48
    cioè un atomo di carbonio con due atomi
  • 00:09:50
    di ossigeno e al limite un idrogeno e Da
  • 00:09:52
    quest'altra parte invece un gruppo
  • 00:09:54
    amminico nh2 che può essere
  • 00:09:56
    rappresentato anche con nh3 + eh ciò che
  • 00:10:00
    caratterizza ciò che differenzia gli
  • 00:10:02
    amminoacidi i 20 amminoacidi sono invece
  • 00:10:06
    eh È invece questo gruppo funzionale
  • 00:10:10
    indicato con la lettera r che funge da
  • 00:10:12
    catena laterale e che è diverso per
  • 00:10:14
    tutti i venti amminoacidi
  • 00:10:17
    il gli amminoacidi si legano tra loro eh
  • 00:10:22
    attraverso una reazione eh Anche in
  • 00:10:24
    questo caso di condensazione vedete con
  • 00:10:26
    la perdita di di di una molecola d'acqua
  • 00:10:30
    questi due idrogeni si legano con
  • 00:10:31
    l'ossigeno e formano una molecola
  • 00:10:33
    d'acqua e reazione che avviene tra il
  • 00:10:36
    gruppo carbossilico di un amminoacido
  • 00:10:37
    coo e il gruppo amminico
  • 00:10:39
    dell'altro amminoacido la reazione Porta
  • 00:10:43
    alla formazione di un legame peptidico
  • 00:10:45
    col termine peptide si indicano poi
  • 00:10:47
    anche alcune semplici proteine e
  • 00:10:51
    la continuando appunto a legare tra
  • 00:10:54
    gruppi carbossilici e gruppi amminici in
  • 00:10:57
    sequenza si arriva alla formaz
  • 00:10:59
    della struttura primaria della proteina
  • 00:11:02
    che è rappresentata in maniera molto
  • 00:11:06
    simbolica con questi con queste palline
  • 00:11:10
    in questa in questo nastro la struttura
  • 00:11:13
    primaria è quindi la prima forma la più
  • 00:11:15
    semplice che si genera dalla sintesi
  • 00:11:20
    dalla Insomma dalla dalla condensazione
  • 00:11:23
    degli amminoacidi poi possiamo avere una
  • 00:11:25
    struttura secondaria la cosiddetta Alfa
  • 00:11:27
    elica oppure il foglietto Beta
  • 00:11:30
    pieghettato entrambi e qui ritorna
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    quella legame che abbiamo accennato
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    all'inizio della lezione entrambi sono
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    trattenute quindi la forma è data questa
  • 00:11:40
    elica e questo questa serie di foglietti
  • 00:11:43
    pieghettati dalla formazione di legami a
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    idrogeno tra i gruppi
  • 00:11:47
    NH tra i gruppi amminici e il gruppo
  • 00:11:50
    carbonile del dell'aminoacido più
  • 00:11:54
    strutture secondarie legate tra loro
  • 00:11:56
    vedete Alfa eliche e foglietti ripie
  • 00:11:59
    piegati formano la struttura terziaria E
  • 00:12:03
    a loro volta più strutture terziarie
  • 00:12:06
    formano proteine globulari dette cioè
  • 00:12:08
    struttura quaternaria che vedremo
  • 00:12:10
    saranno molto importanti nelle reazioni
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    metaboliche saranno molto importanti
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    perché una delle funzioni principali
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    delle proteine è la funzione enzimatica
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    cioè quella di svolgere una azione di
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    catalisi biologica cioè di
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    velocizzazione delle reazioni
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    metaboliche all'interno delle cellule
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    all'interno dell'organismo
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    in a questo sito trovate un altro video
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    che illustra questo è in inglese Però
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    la la insomma la formazione delle delle
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    proteine A partire dagli
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    amminoacidi un altro gruppo
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    particolarmente importante è il gruppo
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    dei lipidi i lipidi a differenza delle
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    molecole che abbiamo visto
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    precedentemente sono sostanze apolari
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    Cioè non hanno la possibilità di
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    sciogliersi in acqua vedete che in
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    questo caso la formazione del dei forse
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    dei più importanti lipidi in questo caso
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    i trigliceridi si basa sulla reazione
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    tra una molecola di una glicerolo e tre
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    catene di acidi grassi queste tre catene
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    di acidi grassi formano attraverso anche
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    in questo caso un legame di
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    condensazione in realtà il legame si
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    chiama estere lo scopriremo più avanti
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    un trigliceride i trigliceridi o meglio
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    una derivazione dei
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    trigliceridi possiamo saltare lo vedremo
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    un'altra volta danno orig una molecola
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    molto importante che è il fosfolipide
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    vedete il fosfolipide è caratterizzato
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    da una da due catene di di acidi grassi
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    mentre la terza catena di acidi grassi è
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    stata sostituita da un gruppo fosfato
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    questo aspetto è significativo perché a
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    differenza di Come dicevamo prima che
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    della apolarità delle catene di acidi
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    grassi quindi della loro incapacità di
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    sciogliersi in acqua la il gruppo
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    fosfato la testa eh della del nostro
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    fosfolipide è invece polare e quindi può
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    Come si vede qui sciogliersi in acqua
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    questi fosfolipidi sono la struttura
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    portante come Vedremo della membrana
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    cellulare ultimi gruppo di biomolecole
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    sono gli acidi nucleici Gli acidi
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    nucleici conoscete DNA RNA sono
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    anch'essi dei polimeri formati da dei
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    monomeri i monomeri sono appunto i
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    nucleotidi cioè una roba di questo
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    genere formata da uno zucchero e da una
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    base azotata e da un gruppo fosfato che
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    si legano tra loro a formare appunto
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    queste lunghe catene Così come eh vedete
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    in questa in questa immagine Eh le
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    differenze significative sono che l'rna
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    è a filamento singolo e ha alcune basi
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    azotate Eh e lo zucchero Ribosio mentre
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    il DNA è a filamento doppio ed è
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    caratterizzato da altre basi azotate e
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    dallo zucchero deossiribosio
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    pentoso molto simile
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