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Le biomolecole sono le macromolecole organiche su cui si fonda la chimica della vita: carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Studiarle significa cogliere il principio unificante della biochimica, ossia il rapporto strettissimo tra struttura molecolare e funzione biologica, e comprendere come la cellula costruisce e demolisce i suoi polimeri per condensazione e idrolisi. Questo argomento, pienamente compreso nelle Indicazioni Nazionali del triennio liceale, è valutabile all'Esame di Stato sia nella seconda prova (per il Liceo Scientifico) sia nel colloquio.
4sezionica. 16min di lettura3competenzeLivelloStandard 2 · Approfondimento 2Verificato · 06/2026
livello base
A tutti gli indirizzi liceali si richiede di conoscere struttura, classificazione e funzioni delle quattro classi di biomolecole e di collegare la struttura alla funzione (per esempio l'amido come riserva e la cellulosa come sostegno).
livello avanzato
Negli indirizzi a maggiore peso scientifico (Liceo Scientifico, opzione Scienze Applicate) si approfondiscono i meccanismi: la mutarotazione e i legami glicosidici, la cinetica enzimatica qualitativa (modello dell'adattamento indotto), l'effetto della temperatura e del pH sulla denaturazione e la complementarità antiparallela del DNA.
Lesetiefe: Approfondimento
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Condensazione e idrolisi del legame glicosidico
Condensazione
Due monosaccaridi si uniscono in un disaccaride formando un legame glicosidico ed eliminando una molecola d'acqua; si osservi che il disaccaride ha un atomo di ossigeno in meno della somma dei due monomeri proprio per via dell'acqua persa.
Una soluzione contiene 0.50 mol di saccarosio (C12H22O11). Per idrolisi completa il saccarosio si scinde nei suoi due monosaccaridi. Scrivi la reazione bilanciata e calcola quante moli di monosaccaridi totali si ottengono.
L'idrolisi del legame glicosidico aggiunge una molecola d'acqua e scinde il saccarosio in glucosio e fruttosio.
Da una mole di saccarosio si ottengono una mole di glucosio e una mole di fruttosio, cioè 2 moli di monosaccaridi.
Si moltiplica per ottenere il totale di moli di monosaccaridi prodotte.
Risultato: L'idrolisi completa di 0.50 mol di saccarosio produce 0.50 mol di glucosio e 0.50 mol di fruttosio, per un totale di 1.0 mol di monosaccaridi.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Spiega perché l'amido è digeribile dall'uomo mentre la cellulosa, pur essendo anch'essa un polimero del glucosio, non lo è. Fai riferimento al tipo di legame glicosidico e alla funzione biologica di ciascun polisaccaride.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Il doppio strato fosfolipidico della membrana
Esterificazione
La formazione di un trigliceride è una tripla condensazione: ogni legame estere tra un gruppo —OH del glicerolo e il gruppo —COOH di un acido grasso libera una molecola d'acqua, per un totale di tre.
Sapendo che l'ossidazione completa dei carboidrati libera circa 17 kJ per grammo e quella dei lipidi circa 38 kJ per grammo, calcola di quante volte (con una sola cifra decimale) un grammo di lipidi è più energetico di un grammo di carboidrati, e spiega brevemente la causa chimica.
Si confronta l'energia liberata per grammo dalle due classi di biomolecole.
Si esegue la divisione e si arrotonda a una cifra decimale.
I carboni dei lipidi sono molto più ridotti (più legami C—H) di quelli dei carboidrati, già parzialmente ossidati: per questo la loro ossidazione completa rilascia più energia.
Risultato: Un grammo di lipidi libera circa 2.2 volte l'energia di un grammo di carboidrati, perché i suoi atomi di carbonio sono più ridotti e quindi più ossidabili.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Descrivi la struttura di un fosfolipide e spiega, facendo riferimento alla sua natura anfipatica, perché in ambiente acquoso questi composti si organizzano spontaneamente in un doppio strato. Collega questa proprietà alla funzione della membrana cellulare.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
I quattro livelli di organizzazione delle proteine
Legame peptidico
Il legame peptidico si forma per condensazione tra il gruppo carbossilico di un amminoacido e il gruppo amminico dell'altro, con eliminazione di una molecola d'acqua; il prodotto conserva una estremità amminica libera e una carbossilica libera.
Energia di attivazione con e senza enzima
Una catena polipeptidica è formata da 150 amminoacidi. Quante molecole d'acqua sono state liberate durante la sua sintesi per condensazione? Giustifica la risposta in termini di numero di legami peptidici.
In una catena lineare di n amminoacidi il numero di legami peptidici è n meno uno, perché ogni legame unisce due monomeri consecutivi.
Ogni legame peptidico si forma per condensazione liberando esattamente una molecola d'acqua.
Si ottiene il numero totale di molecole d'acqua liberate.
Risultato: Si liberano 149 molecole d'acqua, una per ciascuno dei 149 legami peptidici che uniscono i 150 amminoacidi.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Un campione di enzima viene mantenuto a temperature crescenti e se ne misura la velocità di reazione. La velocità aumenta fino a circa 37 gradi Celsius, poi crolla rapidamente. Spiega l'andamento osservato facendo riferimento al concetto di temperatura ottimale e di denaturazione.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Appaiamento complementare delle basi nella doppia elica
Regola di Chargaff
In un DNA a doppia elica la quantità di adenina eguaglia quella di timina e la quantità di guanina eguaglia quella di citosina, conseguenza diretta dell'appaiamento complementare delle basi.
In un campione di DNA a doppia elica si misura che l'adenina costituisce il 30 percento delle basi azotate totali. Determina la percentuale delle altre tre basi (timina, guanina e citosina).
Poiché l'adenina si appaia con la timina, le loro percentuali sono uguali.
Il totale delle quattro basi è 100 percento; sottraendo adenina e timina si ottiene la somma di guanina e citosina.
Poiché la guanina si appaia con la citosina, le loro percentuali sono uguali, quindi ciascuna vale la metà del 40 percento.
Risultato: Timina 30 percento, guanina 20 percento, citosina 20 percento; la verifica è 30 + 30 + 20 + 20 = 100 percento.
Errori frequenti
Ripasso attivo
Un tratto di un filamento di DNA ha la sequenza 5'-A T G C C T A G-3'. Scrivi la sequenza del filamento complementare indicandone il corretto orientamento e spiega quale regola di appaiamento hai applicato.
Richiamo attivo
Ricorda i punti chiave — poi rivela.
Fonti: Indicazioni Nazionali per i Licei (DPR 89/2010, DM 211/2010) — Obiettivi Specifici di Apprendimento (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM)) · Esame di Stato del secondo ciclo — quadri di riferimento e griglie di valutazione (Ministero dell'Istruzione e del Merito (MIM))
Riferimenti e fonti