Cap. 1 - Acqua e Biomolecole PDF

L’ACQUA Nel corpo degli esseri viventi sono presenti: ELEMENTI COMPOSTI  Ossigeno (O)  Formati da più elementi legati fra loro  Carbonio (C)...

L’ACQUA Nel corpo degli esseri viventi sono presenti: ELEMENTI COMPOSTI  Ossigeno (O)  Formati da più elementi legati fra loro  Carbonio (C)  Sono i più abbondanti  Idrogeno (H)  Possono essere separati tramite  Azoto (N) reazioni chimiche Quattro elementi chimici principali presenti Suddivisi in: nel corpo umano.  Inorganici Composti formati da tutti gli altri Fondamentali ma presenti in quantità elementi al di fuori del carbonio, ridotte oligoelementi. comprendendo però ossidi del carbonio,  Iodio (I), indispensabile per il corretto cianuri e carbonati. funzionamento della tiroide  Organici  Rame (Cu), stimola il corretto Composti che contengono il carbonio funzionamento del sistema nervoso (esclusi: carbonati, ossidi di carbonio e cianuri, di origine inorganica) QUAL È LA SOSTANZA PIÙ DIFFUSA E ABBONDANTE NEGLI ESSERI VIVENTI? L’ACQUA  Costituisce 95% in peso della cellula  Il corpo umano ne è costituito dal 60% del suo peso (nei neonati 75%) IN QUALI COMPARTI DELL’ORGANISMO È PRESENTE? 2 1. Liquido intracellulare (per ) 3 1 2. Plasma e liquido interstiziale (per ) 3 3. In alcuni organi (esempio: liquido all’interno del cervello) Gli esseri umani perdono acqua continuamente e, per mantenere il corretto equilibrio tra acqua in entrata e in uscita, bisogna reintegrarla continuamente. Prof.ssa Maria Piscitelli Rischio: disidratazione, pericolosa per la sopravvivenza dell’individuo. FUNZIONI DELL’ACQUA Liquido di Solvente Reagente Prodotto trasporto componente più indispensabile composto che si funzione di abbondante in per dare inizio ad forma a seguito di trasporto una soluzione una reazione una reazione all'esterno della ambiente in cui esempio: esempio: cellula avvengono fotosintesi respirazione reazioni chimiche cellulare L’ACQUA IN CHIMICA  Formata da 2 atomi di H (idrogeno) e 1 di O (ossigeno)  2 legami di tipo covalente polare  Molecola polare ma elettricamente neutra Perché polare? La regione che circonda il nucleo dell’ossigeno ha parziale carica negativa; quella che avvolge i nuclei di idrogeno parzialmente positiva. I legami che si stabiliscono tra una molecola e l’altra legami idrogeno.  Legame intermolecolare  Una singola molecola d’acqua può formare fino a 4 legami a idrogeno con altre molecole di acqua L’ACQUA COME SOLVENTE Molte sostanze si sciolgono nell’acqua formando un miscuglio omogeneo il solvente (acqua, componente maggiore) scioglie il soluto (componente in quantità minore) formando una soluzione. quantità di soluto (g) Concentrazione di una soluzione = quantità di solvente (L) Prof.ssa Maria Piscitelli SOSTANZE SOLUBILI – si sciolgono in acqua SOSTANZE IDROFILE – solubili in acqua Esempi: sostanze polari, sostanze ioniche Esempi: zucchero, sale, alcol SOSTANZE INSOLUBILI – non si sciolgono in SOSTANZE IDROFOBE – insolubili in acqua acqua Esempi: olio, grassi, metano Esempi: sostante apolari, come i lipidi DA COSA DIPENDE LA SOLUBILITÀ? Dalla struttura chimica dei composti. COSA SI INTENDE CON IONIZZAZIONE DELL’ACQUA? L’acqua, allo stato liquido, tende a dissociarsi in  Ioni H+ reattivo, tende a legarsi con altre molecole di acqua formando ione idronio H3O+  Ioni OH- ossidrili Solo una piccola parte dell’acqua si ionizza. Mentre alcune molecole di acqua si dissociano, in altre si raggiunge un equilibrio dinamico (un ugual numero di ioni si associa). PERCHÉ L’ACQUA È NEUTRA? Presenta ioni H+ e ioni OH- in egual numero. COSA SONO GLI ACIDI? COSA SONO LE BASI? Sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni Sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni H+ OH- Formano soluzioni acide (ph tra 0 e 7) Formano soluzioni basiche (ph tra 7 e 14) pH=7 pH tra 0 e 7 pH tra 7 e 14 Soluzioni Soluzioni Soluzioni neutre acide basiche PH = concentrazione di ioni H+ presenti in una soluzione. Prof.ssa Maria Piscitelli  PROPRIETÀ DELL’ACQUA Tensione Capillarità Calore Densità superficiale Tendenza di un specifico Aumenta al Grazie alla forza di liquido di Resistenza ai diminuire della T° coesione tra le penetrare cambiamenti di fino a 4°C. molecole di acqua all'interno di tubi temperatura, della superficie e sottili (più sono importante per le attraggono sottili, più l'acqua mantenere Sotto i 4°C, la verso le risale facilmente) costante la T° densità sottostanti interna degli diminuisce. organismi LA DENSITÀ DEL GHIACCIO (STATO SOLIDO DELL’ACQUA) È MINORE RISPETTO ALLA DENSITÀ DELL’ACQUA ALLO STATO LIQUIDO. Esempi:  Il ghiaccio degli iceberg galleggia e, al di sotto, l’acqua rimane allo stato liquido permettendo la vita.  Dei cubetti di ghiaccio in un bicchiere d’acqua galleggiano LE BIOMOLECOLE  Molecole organiche costituite principalmente da carbonio (C) e idrogeno (H).  Altri elementi: ossigeno (O) azoto (N) fosforo (P) zolfo (S) CARATTERISTICHE  Il carbonio (C) si lega ad altri atomi mediante legami covalenti (al massimo 4 legami)  Gli atomi di C possono formare lunghe catene (scheletro carbonioso) Prof.ssa Maria Piscitelli   Molecole più complesse presentano gruppi funzionali, che determinano le proprietà chimiche.  Le molecole si strutturano in strutture complesse chiamate polimeri  I polimeri sono formati dal susseguirsi di unità, uguali o simili, dette monomeri CARBOIDRATI FUNZIONE  Energetica  Strutturale CLASSIFICAZIONE MONOSACCARIDI DISACCARIDI POLISACCARIDI  I più semplici  Unione di  Catene di Esempi: monosaccaridi monosaccaridi molto  Glucosio Esempi: lunghe  Fruttosio (nella frutta)  Saccarosio (glucosio + Polisaccaridi con funzione  Galattosio (nel latte) fruttoio) strutturale:  Chitina (funghi, scheletro esterno insetti)  Cellulosa (componente legno) Polisaccaridi con funzione energetica:  Glicogeno (fegato e muscoli animali)  Amido (piante) Prof.ssa Maria Piscitelli  I LIPIDI (GRASSI) FUNZIONI  Costituenti membrane cellulari  Riserva energetica e demolizione completa STRUTTURA DI UN ACIDO GRASSO Lunghe catene di atomi di carbonio con un gruppo carbossilico (-COOH) al termine della catena. CLASSIFICAZIONE GRASSI E CERE FOSFOLIPIDI STEROIDI Grassi trigliceridi Fosfolipidi costituenti delle Gli atomi di carbonio si Suddivisi in: membrane cellulari. dispongono in 4 anelli chiusi.  Saturi = no doppi Hanno  Colesterolo legami, solidi a T° 1. Teste idrofile  (fluidificante) ambiente (carne, interagiscono con acqua  Ormoni steroidei burro) 2. Code idrofobiche non (ormoni sessuali e interagiscono alcuni prodotti dalle ghiandole surrenali)  Insaturi = doppi Glicolipidi molto simili ai legami, liquidi a T° fosfolipidi, costituenti delle ambiente (oli membrane delle cellule vegetali) Cere proteggono la pelle e impermeabilizzano. LE PROTEINE  Sostanze più abbondanti nelle cellule  Polimeri costituiti da lunghe catene di amminoacidi, aventi forma complessa  Esistono 20 tipi di amminoacidi essenziali (esseri umani e molti animali ne sintetizzano solo 8) Prof.ssa Maria Piscitelli   Attività biologica strettamente correlata alla struttura 3D. FUNZIONI 1. Facilitano reazioni chimiche nelle 4. Formano parti della cellula e del cellule (enzimi)ù corpo (capelli, unghie) 2. Controllano entrata/uscita sostanze 5. Sono messaggeri chimici (ormoni) 3. Trasportano sostanze nel sangue 6. Sono anticorpi (difensori (emoglobina) dell’organismo) STRUTTURA Carbonio centrale legato a:  Gruppo carbossilico –COOH  Gruppo amminico –NH2  Idrogeno, H  Gruppo di atomi – R FORMA Struttura tridimensionale STRUTTURA STRUTTURA STRUTTURA STRUTTURA PRIMARIA SECONDARIA TERZIARIA QUATERNARIA Sequenza di Ripiegamento della Forma tridimensionale Più catene di amminoacidi molecola. che assume grazie ai amminoacidi legate Può essere: ripiegamenti. fra loro.  A elica (proteine elastiche, cheratina)  A foglietto ripiegato (proteine non elastiche, collagene) Prof.ssa Maria Piscitelli  ACIDI NUCLEICI  Molecole biologiche complesse  In acqua rilasciano protoni (per tale ragione vengono chiamati acidi)  DNA e RNA DNA RNA  Contiene informazioni e istruzioni per  A differenza del DNA, lo zucchero si produzione proteine e trasmette chiama ribosio informazioni ereditarie  È intermediario per sintesi delle  Due filamenti a doppia elica costituiti proteine da nucleotidi  La timina è sostituita dall’uracile  Nucleotidi: gruppo fosfato, zucchero  Singolo filamento, non doppio. (a 5 atomi di carbonio, il  Diversi RNA: deossiribosio), base azotata. RNA messaggero, RNA di trasporto, RNA Nucleotidi legati da legami idrogeno ribosomiale.  Basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina. Sono complementari: adenina si appaia con timina, citosina con guanina  Struttura a doppia elica (scala a pioli) Prof.ssa Maria Piscitelli