Costituenti chimici della materia vivente

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Pietro Moro
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1 Costituenti chimici della materia vivente fondamenti di chimica indispensabili per lo studio della biologia Flavia Frabetti Tecnici di laboratorio 2010/2011 Cellula batterica PROTEINE (15%) 1

2 Composizione chimica della materia vivente Gli elementi chimici: 95% 3,5% 0,01-0,001% non indispensabili ELEMENTI PLASTICI PRIMARI ELEMENTI PLASTICI SECONDARI ELEMENTI OLIGODINAMICI ELEMENTI ACCIDENTALI C,, O, N P, S, Ca, Mg, Na, Cl, K Fe,Co,Zn,Mn, Mo,Cu, I, F Pb, Ag... I minerali sono sostanze micronutritive che non forniscono direttamente energia, ma la loro presenza è necessaria. L'organismo non è in grado di sintetizzare alcun minerale: introdotti con alimenti e bevande. Macroelementi Sodio Potassio Calcio Fosforo Cloro Magnesio Microelementi Ferro Zinco Rame Manganese Iodio Cromo Selenio Molibdeno 2

chimica regione elettronegativa + + regione elettropositiva _ + molecola POLARE carica globale nulla,

3 ACQUA rende possibile la VITA la vita nasce in 2 O 70-95% di una cellula, anche se varia da tessuto a tessuto la terra è bagnata per i 3/4 da 2 O O esiste nei tre stati: SOLIDO LIQUIDO GASSOSO Struttura chimica regione elettronegativa + + regione elettropositiva _ + molecola POLARE carica globale nulla, ma elettroni (e - ) distribuiti in modo asimmetrico (O è più elettronegativo dell ), legame covalente polare 3

A causa della polarizzazione, 2 molecole adiacenti di 2 O possono formare legami a idrogeno +δ - δ +δ O O -δ +δ Legame idrogeno +δ I legami idrogeno che si realizzano tra le varie molecole di 2 O

4 A causa della polarizzazione, 2 molecole adiacenti di 2 O possono formare legami a idrogeno +δ - δ +δ O O -δ +δ Legame idrogeno +δ I legami idrogeno che si realizzano tra le varie molecole di 2 O sono responsabili delle proprietà fondamentali di questa molecola, come ad es.: PROPRIETA COESIVE CAPACITA DI STABILIZZARE LA TEMPERATURA VERSATILITA COME SOLVENTE Realizzazione di legami a idrogeno- IMPORTANZA DEL LEGAME A un atomo di legato covalentemente ad un atomo molto elettronegativo, viene attratto da un altro atomo molto elettronegativo 4

5 COESIONE ADESIONE TENSIONE SUPERFICIALE ALTO CALORE SPECIFICO 1 cal/g/ C ALTO CALORE DI EVAPORAZIONE 580 cal/1g Q ~ T CONGELAMENTO SOLVENTE VERSATILE Soluzione: miscela omogenea di 2 o più sostanze, l agente dissolvente è detto solvente mentre la sostanza disciolta soluto solubilizza una gran varietà di sostanze ioni e composti polari sostanze idrofile sostanze idrofobe 5

L ACQUA E L ORGANISMO UMANO L acqua è circa il 60-70% del peso corporeo di un individuo, in una persona di medio peso il contenuto è di circa 40 litri 2 O intracellulare ca.

6 L ACQUA E L ORGANISMO UMANO L acqua è circa il 60-70% del peso corporeo di un individuo, in una persona di medio peso il contenuto è di circa 40 litri 2 O intracellulare ca. 67 % del totale 2 O extracellulare acqua plasmatica 8% del totale acqua interstiziale 25 % del totale + altre frazioni minori La quantità totale di acqua di un organismo deve essere mantenuta costante, se non si mantiene in pareggio l equilibrio idrico... Bilancio idrico giornaliero tra entrate ed uscite è di 2800 ml ca. disidratazione idratazione eccessiva La chimica organica è la chimica dei composti del facilità a realizzare legami covalenti può formare legami semplici, doppi o tripli può formare 4 legami e far crescere la molecola in 4 diverse direzioni C C elemento base di migliaia di composti compatibilità a legarsi a vari atomi come, O e N forte tendenza alla concatenazione, cioè a formare legami covalenti con altri atomi di C a dare CATENE CARBONIOSE 6

alla CONFIGURAZIONE ELETTRONICA Varietà di scheletri carboniosi - idrocarburi C C C C metano propano scheletri di

7 Il carbonio (C) è: 1- un elemento chimico estremamente versatile 2- un elemento in grado di formare molecole stabili 3- molecole grandi, ovvero macromolecole 4- molecole dalla struttura estremamente flessibile Tutto è dovuto alla CONFIGURAZIONE ELETTRONICA Varietà di scheletri carboniosi - idrocarburi C C C C metano propano scheletri di varia lunghezza doppi legami in diverse posizioni butano scheletri ramificati o meno isobutano scheletro chiuso ad anello 7

Composti organici e gruppi funzionali P POLIMERI da

costituite dall unione di molte subunità identiche o

per grandi lunghezze variabilità potenziale infinita

8 Composti organici e gruppi funzionali P POLIMERI da polys, molto e meros, parte = grandi molecole costituite dall unione di molte subunità identiche o simili MONOMERI ENORME VARIABILITA nella cellula, tra cellule, tra individui, tra specie? pochi monomeri di base (40-50 tipi) varia la SEQUENZA per grandi lunghezze variabilità potenziale infinita logica: piccole molecole comuni a tutti gli organismi ordinate a formare macromolecole peculiari 8

Molecole organiche piccole molecole o MONOMERI zuccheri semplici amminoacidi nucleotidi acidi grassi grandi molecole o POLIMERI polisaccaridi proteine acidi nucleici lipidi complessi MONOMERO = unità

9 Molecole organiche piccole molecole o MONOMERI zuccheri semplici amminoacidi nucleotidi acidi grassi grandi molecole o POLIMERI polisaccaridi proteine acidi nucleici lipidi complessi MONOMERO = unità strutturale del polimero POLIMERO = insieme di monomeri Se il polimero è fatto di monomeri diversi IL POLIMERO PUO AVERE FUNZIONE INFORMATIVA PROTEINE ed ACIDI NUCLEICI Come si formano i polimeri? Da monomeri a polimeri COSTRUZIONE sintesi per disidratazione / condensazione Come vengono demoliti i polimeri? Da polimeri a monomeri idrolisi DEMOLIZIONE 9

LEGAMI CIMICI - tipologia legame COVALENTE (FORTE) legame IONICO legame A IDROGENO (DEBOLE) compartecipazione tra 2 atomi di una o più coppie di elettroni l atomo più

10 LEGAMI CIMICI - tipologia legame COVALENTE (FORTE) legame IONICO legame A IDROGENO (DEBOLE) compartecipazione tra 2 atomi di una o più coppie di elettroni l atomo più elettronegativo strappa l elettrone all altro Ad interagire sono IONI un atomo di legato covalentemente ad un atomo molto elettronegativo, viene attratto da un altro atomo molto elettronegativo 10

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