Fondamentale per la biologia è in particolare la chimica del carbonio, che permette di studiare i composti organici.
I glucidi (detti anche glicidi, zuccheri o carboidrati) sono composti di carbonio, idrogeno e ossigeno e in base alla complessità chimica si distinguono in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi: i monosaccaridi o zuccheri semplici sono molecole inscindibili (per esempio, glucosio e fruttosio), i disaccaridi (per esempio, lattosio e saccarosio) derivano dall’unione di due molecole di monosaccaridi tramite un ponte di ossigeno e i polisaccaridi (per esempio, glicogeno e amido) derivano dall’unione di molte molecole di uno stesso monosaccaride.
I lipidi (anche grassi) sono composti diversi accomunati dalla caratteristica di essere insolubili in acqua e solubili nei solventi organici (per esempio, il cloroformio). I lipidi semplici sono composti solo da idrogeno, carbonio e ossigeno, quelli complessi anche da azoto, zolfo e fosforo. A seconda della loro struttura essi si distinguono in trigliceridi (riserve di energia), fosfolipidi (costituenti della membrana cellulare), cere e steroidi. I trigliceridi, in particolare, sono composti da glicerolo e acidi grassi e sono liquidi se gli acidi grassi sono insaturi (con doppi legami di carbonio), solidi se gli acidi grassi sono saturi (senza doppi legami di carbonio).
Le proteine (o protidi) sono macromolecole costituite da catene polipeptidiche, cioè formate da molecole di amminoacidi unite da legami peptidici tra l’azoto di una e il carbonio dell’altra. Tra gli amminoacidi presenti in natura sono 20 quelli che, combinandosi, formano tutte le proteine esistenti. Esse sono fondamentali per tutti i processi vitali, in particolare per le funzioni cellulari e di supporto meccanico.
Gli acidi nucleici sono macromolecole composte da combinazioni di nucleotidi, si trovano nel nucleo delle cellule e sono fondamentali per la trasmissione dell’informazione genetica. Esistono due acidi nucleici: il DNA (acido desossiribonucleico), i cui nucleotidi sono composti da zucchero desossiribosio, acido fosforico e una base azotata (adenina, guanina, citosina o timina), e l’RNA (acido ribonucleico), i cui nucleotidi sono composti da zucchero ribosio, acido fosforico e una base azotata (adenina, guanina, citosina o uracile). L’RNA è formato da un singolo filamento di nucleotidi e può essere di tre tipi: RNA messaggero, cioè un filamento di RNA complementare a uno di DNA, di cui trascrive e trasporta le informazioni nel citoplasma, RNA di trasporto, cioè un filamento nel citoplasma in cui alcune basi si appaiano (adenina-uracile, citosina-guanina) e che trasporta gli amminoacidi per metterli nella sequenza indicata dalle informazioni del DNA per costruire le proteine, e infine RNA ribosomiale, che forma i ribosomi, cioè le particelle sferiche dove avviene la sintesi delle proteine.
Le vitamine sono sostanze di vario tipo indispensabili per molte funzioni vitali, prodotte dalle piante, ma non dall’uomo, che quindi deve assumerle tramite l’alimentazione. Esse si distinguono in idrosolubili (solubili in acqua) e liposolubili (solubili nei grassi), queste ultime sono tossiche se si accumulano nel grasso corporeo. Molte vitamine hanno la funzione di coenzimi, cioè aiutano gli enzimi a innescare le reazioni chimiche fondamentali per i processi vitali.
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