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1 LA VITA, LA CHIMICA E L ACQUA

2 PER INIZIARE QUALCHE CENNO DI CHIMICA LA MATERIA E FATTA DI COMBINAZIONI DI ELEMENTI. GLI ELEMENTI SONO COMPOSTI DA SINGOLI ATOMI, LE PIU PICCOLE UNITA CHE MANTENGONO LE PROPRIETA CHIMICHE E FISICHE DI UN ELEMENTO. ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE MOLECOLE. GRAFITE CARBONIO MOLECOLA ATP

3 IN NATURA SI TROVANO 92 ELEMENTI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRI PER NUMERO DI p E DI e - NEI SUOI ATOMI GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO DA UNA PICCOLA SELEZIONE DI QUESTI ELEMENTI

4 C; H; O; N > 96% DEL PESO EDGLI ORGANISMI VIVENTI Ca; P; K; S; Na; Cl; Mg ca. 4% ALTRI ELEMENTI IN TRACCE (Co; Mn; Mb; Al; Zn; I; etc )

5 L ATOMO IN UN ATOMO SI DISTINGUE UN NUCLEO CARICO POSITIVAMENTE ATTORNO AL QUALE RUOTANO PARTICELLE CARICHE NEGATIVAMENTE: GLI ELETTRONI (e - ) (-) IL NUCLEO DI UN ATOMO, IN PARTICOLARE, CONTIENE SIA PROTONI (p) (+) CHE NEUTRONI (n) (0). UN ATOMO ELETTRICAMENTE NEUTRO HA UN UGUAL NUMERO DI e - E DI p NUMERO ATOMICO = N DI p DEL NUCLEO GLI e - DETERMINANO IL COMPORTAMENTO CHIMICO DI UN ATOMO E TUTTI GLI ATOMI DI UN DATO ELEMENTO HANNO LO STESSO NUMERO ATOMICO ISOTOPI = ATOMI CON IDENTICO NUMERO DI p MA DIVERSO NUM. DI n (IMPORTANZA BIOLOGICA) MASSA DI UN p O DI UN n = 1,66 * g. NUMERO DI MASSA= NUM TOTALE DI PROTONI E NEUTRONI PRESENTI NEL NUCLEO

6 ATOMO DI BOHR ORBITALI ELETTRONI NUCLEO

7 I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE LORO CARATTERISTICHE PERIODICHE

8 ORBITALI IL LIVELLO ENERGETICO PIU BASSO DI UN ATOMO, OVVERO QUELLO PIU VICINO AL NUCLEO, PUO ESSERE OCCUPATO DA UN MASSIMO DI DUE e - ALL INTERNO DI UN SINGOLO ORBITALE. GLI e - PRESENTI NEL LIVELLO ENERGETICO PIU ESTERNO DI UN ATOMO SONO GLI e - DI VALENZA

9 I LEGAMI CHIMICI TRA GLI ATOMI NEI TESSUTI VIVENTI SOLO GLI ELETTRONI DI UN ATOMO SUBISCONO RIARRANGIAMENTI (MODIFICAZIONI). GLI e - SONO IN CONTINUO MOVIMENTO INTORNO AL NUCLEO, SECONDO BEN PRECISI STATI DISCRETI DETTI ORBITALI O GUSCI ELETTRONICI. CIASCUN GUSCIO PUO CONTENERE SOLO UN NUMERO PRESTABILITO DI e - : 1 GUSCIO 2 e - ; 2 E 3 GUSCIO 8 e - CIASCUNO; 4 E 5 GUSCIO 18 e - CIASCUNO (ATOMI CON PIU DI 4 GUSCI SONO MOLTO RARI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHE).

10 I GUSCI PIU INTERNI AVRANNO I LORO e - MAGGIORMENTE ATTRATTI DAI p, AL CONTRARIO GLI e - DEI GUSCI PIU ESTERNI SARANNO MENO VINCOLATI. I PRIMI e - SONO PIU STABILI DEI SECONDI. QUANDO UN ATOMO HA IL GUSCIO PIU ESTERNO INTERAMENTE RIEMPITO DI e - E PARTICOLARMENTE STABILE E, QUINDI, CHIMICAMENTE NON REATTIVO (Es: He; Ne; Ar; etc ). GLI ATOMI CHE, INVECE, HANNO L ORBITALE PIU ESTERNO NON COMPLETAMENTE RIEMPITO, SONO IN GRADO DI DONARE ; RICEVERE O CONDIVIDERE e- FRA LORO PER FORMARE MOLECOLE O IONI

11 4 TIPI PRINCIPALI DI LEGAMI CHIMICI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHE: 1)LEGAME IONICO; 2)LEGAME COVALENTE; 3)LEGAME IDROGENO (H); 4)FORZE DI van der Waals

12 LEGAME IONICO 1) LEGAMI FORTI (5-10 Kcal/mol); 2) FORZA ATTRATTIVA SU DISTANTI > RISPETTO A QUALSIASI ALTRO LEGAME CHIMICO; 3) FORZA ATTRATTIVA ESTESA A TUTTE LE DI= REZIONI; 4) FORZA VARIA A SECONDA DELLA PRESENZA DI ALTRE SOSTANZE CARICHE.

13 LEGAME COVALENTE 1) LEGAMI MOLTO FORTI ( Kcal/mol); 2) FORZA ATTRATTIVA ESTESA AD ANGOLAZIONI E DIREZIONI DISCRETE. CIO CONFERISCE BEN PRECISE FORME 3D ALLE MOLECOLE (ES: CH 4 ; PROTEINE).

14 LEGAME COVALENTE POLARE ELETTRONEGATIVITA : Misura dell attrazione di un atomo nei confronti degli e - che condivide con un altro atomo in un legame chimico. Più un atomo è elettronegativo, più l atomo attrae con forza gli e - condi visi. LEGAMI COVALENTI POLARI LEGAMI COVALENTI APOLARI

15 LEGAME IDROGENO 1) LEGAME DEBOLE (3-7 Kcal/mol) 2) SI FORMA QUANDO UN ATOMO DI H SI METTE A PONTE TRA DUE ATOMI AD ELETTRONEGATIVITA MAGGIORE RISPETTO AD ESSO (Es: LEGAMI H INTRAMOLECOLARI ALL INTERNO DI UN POLIPEPTIDE). NOTA: A T>45 C I LEGAMI H SI ROMPONO! (IMPORTANZA BIOLOGICA)

16 FORZE DI van der Waals 1) LEGAME MOLTO DEBOLE (1 Kcal/mol); 2) UN NUMERO MOLTO ELEVATO DI LEGAMI DI vdw PERMETTE UDI RAGGIUNGERE UNA FORZA NOTEVOLE (IMPORTANZA BIOLOGICA!)

17 LE MACROMOLECOLE CELLULARI: L IMPORTANZA DELL ACQUA IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU ABBONDANTI FRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LE PRINCIPALI UNITA DI CUI E COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA PIU DISTINTIVE DEI VIVENTI. 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% PROTEINS RNA DNA SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO DISSOLTE A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA

18 PROPRIETA DELL ACQUA

19 IL GHIACCIO E MENO DENSO DELL ACQUA!

20 ASSOCIAZIONI POLARI ED APOLARI

21 L ACQUA E UN IMPORTANTE SOLVENTE

22 PUNTO DI EBOLLIZIONE ELEVATO ED EFFETTI TERMOSTABILIZZANTI COESIONE E TENSIONE SUPERFICIALE

23 L ACQUA SI IONIZZA H 2 O H + + OH - ph = -LOG [H + ]

24 I GRUPPI FUNZIONALI NELLE MOLECOLE BIOLOGICHE 1) IDROSSILICI; 2) CARBONILICI (ALDEIDICI O CHETONICI); 3) CARBOSSILICI; 4) AMMINICI; 5) FOSFATO; 6) SULFIDRILICI.

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