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Monomeri e polimeri

Ti sei mai chiesto come il tuo corpo sia in grado di digerire, immagazzinare informazioni o spostare oggetti? Le macromolecole presenti nel corpo svolgono le funzioni vitali necessarie alle cellule e sono essenziali per questi processi. Le macromolecole sono costituite da catene di monomeri che vanno a formare i polimeri.

Definizione di monomeri

I monomeri sono piccole molecole semplici che stanno alla base di molecole più grandi chiamate polimeri.

Mono- significa "uno" o "singolo", quindi i monomeri sono unità singole, individuali. Queste unità possono essere costituite da una singola molecola o da una combinazione di esse.

Definizione di polimeri

I polimeri sono molecole grandi e complesse costituite da insiemi di monomeri, ovvero unità ripetitive simili.

Poly- significa "molti" o "multi-", il che aiuta a ricordarti che un polimero è composto da molti monomeri.

La polimerizzazione è il processo mediante il quale i monomeri si uniscono per formare polimeri.

Per visualizzare monomeri e polimeri, pensa a un treno: ogni vagone rappresenta un monomero, mentre l'intero treno, composto da molti vagoni identici collegati tra loro, rappresenta un polimero.

Differenze tra monomeri e polimeri

La tabella seguente aiuta a ricapitolare in modo schematico le differenze tra monomeri e polimeri:

Differenze

Monomeri

Polimeri

Dimensioni

Piccole, molecole semplici

Grandi, molecole complesse

Elementi costitutivi

Possono avere diverse conformazioni. Sono piccole unità che vanno a costituire i polimeri.

Sono costituiti da lunghe catene di monomeri uniti tra di loro attraverso legami chimici.

Quali sono le tre categorie di monomeri?

Esistono tre categorie di monomeri: monosaccaridi, amminoacidi e nucleotidi.

Monosaccaridi

Quando i monosaccaridi si uniscono, formano polimeri definiti polisaccaridi (carboidrati o zuccheri complessi). Per questo motivo, i monosaccaridi sono i monomeri dei carboidrati complessi, come l'amido e la cellulosa. I monosaccaridi sono molecole organiche. Contengono atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. Ne sono un esempio il glucosio, il fruttosio, il galattosio, il ribosio (presente nell'RNA) e il desossiribosio (presente nel DNA).

La figura 1 mostra le strutture ad anello di ciascun importante monosaccaride di sintesi.

Amminoacidi

Gli amminoacidi sono i mattoni dei polipeptidi (proteine). Per questo motivo, gli amminoacidi sono i monomeri delle proteine, come l'emoglobina e l'insulina. Così come i monosaccaridi, gli amminoacidi sono molecole organiche. Anch'essi contengono carbonio, idrogeno e ossigeno e, in aggiunta, azoto.

Gli amminoacidi sono costituiti da

  • un atomo di carbonio centrale

  • un gruppo amminico

  • un gruppo carbossilico

  • un gruppo organico R, unico per ogni amminoacido

Esempi di aminoacidi sono l'alanina e la valina.

Nucleotidi

I nucleotidi si uniscono per formare polinucleotidi (acidi nucleici). I nucleotidi sono quindi i monomeri degli acidi nucleici (DNA e RNA). Anche i nucleotidi sono molecole organiche, in quanto contengono carbonio e idrogeno. Sono inoltre composti da ossigeno, idrogeno e da uno a tre fosfati. I nucleotidi hanno come base un pentoso (uno zucchero a cinque carboidrati), collegato a una base azotata e a un gruppo fosfato. I nucleotidi del DNA hanno come base il desossiribosio, mentre quelli dell'RNA hanno il ribosio. La figura 3 illustra la struttura semplificata di un nucleotide. Si noti il legame fosfodiestere sul terzo atomo di carbonio, che lo collega al nucleotide successivo della catena.

Quali sono le tre categorie di polimeri?

I polimeri si dividono in tre gruppi: polisaccaridi, polipeptidi e polinucleotidi.

Tutti hanno una proprietà in comune: le loro lunghe catene sono costituite da unità simili che si ripetono: i monomeri.

Polisaccaridi (carboidrati complessi)

I polisaccaridi sono polimeri composti da più monosaccaridi. I carboidrati complessi sono polisaccaridi: amido, glicogeno e cellulosa. Tutti e tre sono composti da unità ripetute di glucosio. La figura 4 mostra la complessa struttura ramificata del polisaccaride glicogeno. I singoli cerchi ripetuti sono molecole di glucosio.

Polipeptidi (proteine)

I polipeptidi sono composti da monomeri di amminoacidi. Le proteine sono polipeptidi. Esempi di polipeptidi sono l'emoglobina, l'insulina e la cheratina. La figura 5 illustra la struttura primaria di una proteina. Come nell'immagine precedente, i singoli cerchi rappresentano gli aminoacidi.

Polinucleotidi (acidi nucleici)

I monomeri che formano i polinucleotidi sono nucleotidi. Gli acidi nucleici sono polinucleotidi. Dal punto di vista biologico, i polinucleotidi più essenziali sono il DNA e l'RNA.

Studiamo ora l'immagine qui sotto, che mostra una parte della struttura del DNA. Riesci a individuare i singoli nucleotidi?

Monomeri

Polimeri

Monosaccaridi (carboidrati o zuccheri semplici)

Polisaccaridi (carboidrati complessi)

Aminoacidi

Polipeptidi (proteine)

Nucleotidi

Polinucleotidi (acidi nucleici)

Le principali macromolecole biologiche sono quattro: carboidrati, proteine, acidi nucleici e lipidi. Ti starai quindi chiedendo: e i lipidi? Perché i lipidi non sono stati menzionati nei paragrafi precedenti? I lipidi non sono polimeri e gli acidi grassi e i gliceroli (che formano i lipidi) non sono monomeri. Vero è che i lipidi sono composti da unità più piccole (una combinazione di acidi grassi e glicerolo), ma queste unità non formano catene ripetitive. Di conseguenza, a differenza dei polimeri, i lipidi contengono una catena di unità non simili.

Come avviene il passaggio da monomeri a polimeri e viceversa?

I monomeri si uniscono con legami chimici per formare i polimeri. Questo processo è chiamato polimerizzazione.

Due diverse reazioni permettono di formare e rompere i polimeri: la reazione di condensazione e la reazione di idrolisi.

Vediamo come si presentano queste due reazioni in un diagramma. La figura 7 illustra un diagramma semplificato di come le reazioni di condensazione e idrolisi formano e rompono i polimeri. Ti invitiamo in particolare a notare l'aggiunta e la rimozione di molecole d'acqua.

Reazione di condensazione

Come descritto in precedenza, i monomeri devono unirsi per formare un polimero. I monomeri si uniscono tramite legami chimici chiamati legami covalenti. Nella formazione di questi legami, la protagonista è l'acqua, che viene rimossa durante la reazione di condensazione.

Tra i vari monomeri si possono formare tre tipi di legami covalenti: il legame glicosidico, quello peptidico e quello fosfodiestere.

La condensazione dei monosaccaridi porta alla formazione di polisaccaridi. Il legame che si forma tra i monosaccaridi è un legame glicosidico.

La condensazione degli amminoacidi porta alla formazione di polipeptidi. Il legame che si forma tra gli amminoacidi è un legame peptidico.

La condensazione dei nucleotidi porta alla formazione di polinucleotidi. Il legame che si forma tra i nucleotidi è un legame fosfodiestere.

Reazione di idrolisi

In alto, nella figura 7 (b), si può notare che i polimeri vengono scomposti durante la reazione di idrolisi.

L'idrolisi è l'opposto della condensazione, in quanto i legami covalenti tra i monomeri vengono spezzati, non creati, con l'aiuto dell'acqua. L'acqua non viene rimossa, bensì si unisce ai monomeri.

L'idrolisi dei polisaccaridi comporta la scomposizione della molecola nei suoi monomeri: i monosaccaridi. I legami glicosidici covalenti tra i monosaccaridi si rompono.

L'idrolisi dei polipeptidi comporta la scissione della molecola nei suoi monomeri: gli amminoacidi. I legami covalenti peptidici tra gli aminoacidi si rompono.

L'idrolisi dei polinucleotidi provoca la scissione della molecola nei suoi monomeri: i nucleotidi. I legami covalenti fosfodiestere tra i nucleotidi si rompono.

Come già detto, i lipidi non sono polimeri. Tuttavia, si formano tramite condensazione e vengono scomposti tramite idrolisi. Pertanto, la condensazione di acidi grassi e glicerolo porta alla formazione di lipidi. Allo stesso modo, l'idrolisi dei lipidi comporta la loro scomposizione in acidi grassi e glicerolo.

Monomeri e Polimeri - Punti chiave

  • I monomeri sono molecole semplici e le più piccole unità ripetitive dei polimeri.
  • I polimeri sono molecole molto grandi (macromolecole) costituite da singole unità ripetute (monomeri).
  • Esistono tre categorie di monomeri: monosaccaridi, amminoacidi e nucleotidi.
  • Esistono tre categorie di polimeri: polisaccaridi, polipeptidi e polinucleotidi.
  • La condensazione è una reazione durante la quale si formano legami covalenti tra monomeri che si uniscono per formare polimeri. I legami covalenti che si formano tra i vari monomeri durante la condensazione sono legami glicosidici, peptidici e fosfodiestere.
  • L'idrolisi è una reazione durante la quale i legami covalenti tra i monomeri si rompono, dando luogo alla scomposizione dei polimeri in monomeri.

Domande frequenti riguardo Monomeri e polimeri

I monomeri sono piccole molecole semplici e in grado di combinarsi ricorsivamente con altre molecole complementari per formare macromolecole o polimeri.

Un polimero è una molecola grande, complessa e costituita da una catena o più di unità monomeriche.

Alcuni esempi di polimeri sono il glicogeno o l'amido (polisaccaridi) e le proteine o polipeptidi (polimeri di aminoacidi).

I materiali polimerici sono costituiti da catene di monomeri e possono essere di origine naturale (cellulosa) o artificiale (PVC e PET).

I lipidi non sono divisi propriamente in monomeri e polimeri, tuttavia sono costituiti da due elementi di base, il glicerolo e gli acidi grassi.

Quiz Finale Monomeri e polimeri

Domanda

I monomeri sono piccole molecole che formano molecole più grandi chiamate polimeri.

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Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

I polimeri sono molecole costituite da monomeri che si uniscono tra loro. 

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Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono le tre categorie di monomeri? 

Visualizza la risposta

Risposta

Monosaccaridi, aminoacidi e nucleotidi.

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono le tre categorie di polimeri? 

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Risposta

Polisaccaridi (carboidrati complessi), polipeptidi (proteine) e polinucleotidi (acidi nucleici).

Visualizza la domanda

Domanda

I lipidi non sono polimeri e gli acidi grassi e i gliceroli non sono monomeri.

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Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

I monomeri si uniscono con tramite polimerizzazione per formare i polimeri.

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Risposta

Vero

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Domanda

L'idrolisi è l'opposto della condensazione.

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Risposta

Vero

Visualizza la domanda

Domanda

I monosaccaridi si uniscono a formare...

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Risposta

polisaccaridi.

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Domanda

Gli amminoacidi si uniscono a formare...

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Risposta

polipeptidi.

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Domanda

I nucleotidi si uniscono a formare...

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Risposta

polinucleotidi.

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Domanda

La struttura dei nucleotidi comprende una base pentosa, una base azotata e quale altro gruppo?

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Risposta

Gruppo fosfato

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Domanda

Quali sono i polinucleotidi più importanti dal punto di vista biologico?

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Risposta

DNA e RNA

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Domanda

Come si chiama il fenomeno per cui i monomeri si uniscono a formare i polimeri?

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Risposta

Polimerizzazione

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Domanda

Come si chiama la reazione alla base della formazione dei polimeri?

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Risposta

Reazione di condensazione.

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Domanda

Come si chiama la reazione alla basa della scomposizione dei polimeri in monomeri?

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Risposta

Reazione di idrolisi

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Domanda

Come si chiamano i diversi legami covalenti tra i monomeri?

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Risposta

Legami glicosidici, peptidici e fosfodiestere.

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Domanda

Definisci brevemente la reazione di idrolisi.

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Risposta

L'idrolisi può essere considerata la scissione in ambiente acquoso dei legami che costituiscono una molecola organica o inorganica in composti più semplici.

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Domanda

Quali sono le caratteristiche principali della reazione di idrolisi?

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Risposta

L'idrolisi è una reazione biochimica che consiste nella scissione di un polimero nei suoi monomeri tramite l'aggiunta di una molecola d'acqua per ogni legame covalente spezzato e liberando energia.

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Domanda

Quali condizioni sfavoriscono la reazione di idrolisi?

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Risposta

In assenza di acqua o in condizioni di temperatura e pH non ottimale la reazione di idrolisi viene sfavorita.

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Domanda

Quali enzimi sono deputati alla catalizzazione della reazione di idrolisi?

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Risposta

Le idrolasi.

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Domanda

Cosa comporta la reazione di idrolisi nei polisaccaridi?

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Risposta

La reazione di idrolisi dei polisaccaridi li scompone in monomeri: monosaccaridi. Si aggiunge acqua e si rompono i legami glicosidici covalenti tra i monosaccaridi. 

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Domanda

Che cosa comporta la reazione di idrolisi nelle proteine?

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Risposta

La reazione di idrolisi dei polimeri polipeptidici li scinde in monomeri che sono gli amminoacidi. Si aggiunge acqua e si rompono i legami peptidici covalenti tra gli amminoacidi. 

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Domanda

Che cosa comporta la reazione di idrolisi nei nucleotidi?

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Risposta

La reazione di idrolisi dei polimeri polinucleotidici li scinde in monomeri: nucleotidi. Si aggiunge acqua e si rompono i legami covalenti fosfodiestere tra i nucleotidi.

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Domanda

Che cosa succede durante la reazione di idrolisi dei lipidi?

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Risposta

Durante la reazione di idrolisi dei lipidi, questi vengono scomposti nei loro componenti, gli acidi grassi e il glicerolo. 

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Domanda

L'idrolisi è fondamentale per il normale funzionamento delle cellule.

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Risposta

Vero

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Domanda

Senza l'idrolisi, le cellule non potrebbero funzionare correttamente.

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Risposta

Vero

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Domanda

Che cos'è la reazione di condensazione?

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Risposta

La reazione di condensazione è un tipo di reazione chimica in cui i due molecole reagiscono tra di loro per formare un'unica molecola, solitamente con rilascio di piccole molecole come l'acqua.

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Domanda

Che cosa succede durante la reazione di condensazione?

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Risposta

Durante la condensazione, tra i monomeri vengono a formarsi legami covalenti che permettono loro di unirsi in polimeri.

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Domanda

Perchè la reazione di condensazione viene chiamata anche disidratazione?

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Risposta

Perchè una molecola d'acqua viene eliminata.

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Domanda

Cosa sono il glattosio ed il glucosio?

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Risposta

Zuccheri semplici o monosaccaridi.

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Domanda

Cosa si forma dalla condensazione di galattosio e glucosio?

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Risposta

Lattosio.

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Domanda

Che legami si formano tra due monosaccaridi in seguito alla reazione di condensazione?

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Risposta

Legame glicosidico.

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Domanda

Una reazione di condensazione tra monomeri di monosaccaridi porta alla formazione di legami glicosidici covalenti tra questi monomeri. 

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Risposta

Vero.

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Domanda

In che modo la reazione di condensazione contribuisce alla formazione di lipidi?

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Risposta

I lipidi si formano in una reazione di condensazione di acidi grassi e glicerolo.

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Domanda

Lo scopo di una reazione di condensazione è la creazione di polimeri (grandi molecole o macromolecole), come carboidrati, proteine, lipidi e acidi nucleici, tutti essenziali negli organismi viventi.

Visualizza la risposta

Risposta

Vero.

Visualizza la domanda

Domanda

La reazione di condensazione è l'opposto della reazione di idrolisi. Vero o falso?

Visualizza la risposta

Risposta

Vero.

Visualizza la domanda

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