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Questions and Answers
Cosa significa la parola chimica?
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La chimica è la scienza che studia le proprietà della materia e tutte le trasformazioni a cui essa può andare incontro.
Gli approcci biochimici si sono rivelati fondamentali per chiarire le cause delle malattie e progettare terapie più appropriate.
Gli approcci biochimici si sono rivelati fondamentali per chiarire le cause delle malattie e progettare terapie più appropriate.
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Quale delle seguenti è una sostanza pura?
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Quale delle seguenti è una miscela omogenea?
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Cosa sono gli elementi?
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Cosa sono gli atomi?
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Cosa significa numero atomico?
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Cosa sono gli elettroni di valenza?
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Cosa significa la regola dell'ottetto?
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Cosa sono le molecole?
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Cosa significa la formula molecolare?
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Cosa sono i composti?
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Quali tipi di composti esistono?
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Cosa è un legame chimico?
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Quali tipi di legami chimici esistono?
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Cosa è un legame covalente?
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Cosa è l'elettronegatività?
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Cosa significa legame covalente polare?
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Cosa sono le forze di interazione intermolecolari?
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Quali tipi di forze di interazione intermolecolari esistono?
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Cosa sono le forze di dispersione di London?
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Cosa è un legame a ponte di idrogeno?
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Cosa sono le interazioni ione-dipolo?
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Cosa significa idrofobo?
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Cosa significa anfipatico?
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Come interagiscono le molecole anfipatiche con l'acqua?
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Study Notes
Corso di Biologia, Biochimica e Genetica - Modulo di Chimica e Biochimica (1 CFU)
- Il corso è tenuto dalla Dott. ssa Giuseppina Arbore.
- L'esame è scritto con domande a risposta multipla.
- Il voto di questo modulo è integrato con quello degli altri moduli del Corso.
- I testi di riferimento sono: "Chimica e biochimica", "Le basi della biochimica" di Denise R. Ferrier, "Chimica di base per le scienze della vita" e testi classici di Biochimica come "Lehninger".
- Il programma completo è disponibile nell'introduzione al corso.
Lezione 1 - Concetti Generali di Chimica
- La chimica studia le proprietà della materia e le trasformazioni a cui può andare incontro.
- La Biochimica studia i fenomeni chimici alla base della vita.
- Gli approcci biochimici sono fondamentali per comprendere le cause delle malattie e sviluppare terapie.
Modulo di Chimica e Biochimica (1 CFU)
- Concetti generali di chimica, molecole e legami chimici
- Reazioni chimiche ed equilibrio chimico, soluzioni acquose, acidi e basi, pH e sistemi tampone
- Composti organici e gruppi funzionali, biomolecole: carboidrati, lipidi, acidi nucleici, proteine
- Amminoacidi, proprietà e funzioni delle proteine, mioglobina ed emoglobina, trasporto di ossigeno e anidride carbonica
- Enzimi, vie metaboliche, catabolismo e anabolismo, ATP come scambiatore di energia
- Digestione e assorbimento dei nutrienti, cenni al metabolismo di carboidrati, lipidi e proteine, regolazione ormonale delle vie metaboliche
Materia
-
Sostanze pure: elementi e composti
- Elementi: sostanze pure non scomponibili in altre sostanze più semplici (es. azoto, ossigeno, oro)
- Composti: sostanze pure formate da due o più elementi combinati in rapporti fissi (es. biossido di carbonio, emoglobina)
-
Miscele: sostanze non pure dove le sostanze che le formano mantengono le loro caratteristiche.
-
Omogenee: miscele uniformi in cui le sostanze sono distribuite in modo uniforme (es. soluzioni).
- La dimensione delle particelle in soluzione è inferiore a 1 nm
-
Eterogenee: miscele non uniformi in cui le sostanze non sono distribuite in modo uniforme (es. miscugli, dispersioni colloidali, sospensioni)
- La dimensione delle particelle in miscele eterogenee è superiore a 1 nm ed inferiore a 1000 nm, si ha la dispersione colloidale, mentre la dimensione delle particelle in sospensione eccede 1,000 nm
-
Omogenee: miscele uniformi in cui le sostanze sono distribuite in modo uniforme (es. soluzioni).
Esempio di sospensione: Il Sangue
- Il sangue è una miscela eterogenea.
- Contiene una fase dispersa di cellule e una fase continua liquida (plasma).
- Le cellule (globuli rossi, globuli bianchi e piastrine) sono sospese nel plasma.
- Il sangue può essere separato in componenti tramite centrifugazione, separando il plasma dagli altri elementi.
Atomi ed elementi
- Gli elementi sono sostanze formate da atomi della stessa specie.
- Gli atomi sono le particelle più piccole che conservano le caratteristiche di un elemento.
- Gli elementi sono rappresentati nella tavola periodica.
- Carbonio (C), ossigeno (O), idrogeno (H) e azoto (N) costituiscono il 96% della materia vivente.
- Altri elementi importanti nelle macromolecole biologiche sono fosforo (P) e zolfo (S).
Atomi di un elemento
- L'atomo è la più piccola parte di un elemento che conserva le sue caratteristiche.
- L'atomo è composto da un nucleo (protoni e neutroni) e elettroni.
- Il numero atomico (Z) indica il numero di protoni nell’atomo.
- Nell’atomo neutro il numero di protoni è uguale al numero di elettroni.
Orbitali atomici ed elettroni di valenza
- Un orbitale è una regione dello spazio intorno al nucleo dove si ha una probabilità elevata di trovare un elettrone.
- In ciascun orbitale possono essere presenti uno o massimo due elettroni.
- Gli elettroni di valenza sono gli elettroni presenti nell'ultimo livello energetico di un atomo, ed intervengono nella formazione dei legami chimici.
- La regola dell'ottetto afferma che gli elementi tendono ad avere 8 elettroni di valenza.
Rappresentazione “a punti” degli elettroni di valenza
- La rappresentazione di Lewis (o a punti) mostra gli elettroni di valenza disposti intorno al simbolo dell'elemento.
- Ogni elettrone spaiato rappresenta un potenziale legame.
Molecole
- Le molecole sono formate da due o più atomi legati tra loro.
- La formula molecolare indica il numero di atomi di ogni elemento presenti in una molecola.
Composti
- I composti sono sostanze formate da due o più elementi combinati in rapporti fissi e costanti di massa.
- I composti possono essere molecolari (atomi legati da legami covalenti) o ionici (ioni legati da attrazione elettrostatica).
Ioni Cationi e Anioni
- Gli ioni sono atomi o gruppi di atomi con una carica elettrica.
- Cationi sono ioni positivi (perdono elettroni).
- Gli anioni sono ioni negativi (acquistano elettroni).
Legami chimici
- Le forze di attrazione che legano gli atomi nelle molecole o ioni negli aggregati cristallini sono chiamati legami chimici.
- Legame covalente: gli atomi condividono elettroni.
- Legame ionico: un atomo cede uno o più elettroni ad un altro atomo formando ioni con carica opposta.
Teoria del legame di valenza (VB)
- Il legame covalente si forma quando due orbitali atomici si sovrappongono.
- Si forma un orbitale molecolare.
- Gli atomi tendono a formare un numero di legami pari al numero di elettroni disaccoppiati nel loro livello energetico più esterno.
Legame covalente polare
- Avviene tra due atomi diversi con differenza di elettronegatività inferiore a due.
- Gli elettroni sono condivisi in maniera non uguale, creando un dipolo.
Influenze delle coppie di non legame sull'angolo di legame
- Le coppie di elettroni di non legame influenzano l'angolo di legame in quanto creano una maggiore repulsione rispetto alle coppie di legame.
- L'angolo di legame può quindi essere alterato.
Le molecole si distinguono in polari e non polari
- Una molecola polare ha un momento dipolare diverso da zero.
- Le molecole non polari hanno un momento dipolare uguale a zero.
Forze di interazione intermolecolari
- Forze di interazione idrofobica: le sostanze non polari tendono ad aggregarsi tra di loro per minimizzare le interazioni con l'acqua.
- Legami a ponte di idrogeno: sono legami che si formano tra un atomo di idrogeno legato ad un elemento fortemente elettronegativo (N, O o F) e un altro atomo elettronegativo di una molecola vicina.
- Interazioni ione-dipolo: si verificano tra un ione e una molecola polare (dipolo).
Importanza biologica delle interazioni idrofobiche
- Le interazioni idrofobiche sono fondamentali nel folding delle proteine.
- Mantengono la forma delle proteine.
- Le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato fosfolipidico.
- Le interazioni idrofobiche si verificano nella formazione delle micelle.
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