Appunti di Chimica e Biochimica (Prof. Arbore) PDF

# APPUNTI DI CHIMICA E BIOCHIMICA (PROF. ARBORE) ## ESAME SCRITTO A RISPOSTA MULTIPLA (BASTANO LE SLIDE, POI LIBRI DI APPROFONDIMENTO SE VOGLIAMO) La chimica studia le proprietà della materia e le trasformazioni a cui può andare incontro, mentre la biochimica studia i fenomeni chimici alla base de...

# APPUNTI DI CHIMICA E BIOCHIMICA (PROF. ARBORE) ## ESAME SCRITTO A RISPOSTA MULTIPLA (BASTANO LE SLIDE, POI LIBRI DI APPROFONDIMENTO SE VOGLIAMO) La chimica studia le proprietà della materia e le trasformazioni a cui può andare incontro, mentre la biochimica studia i fenomeni chimici alla base della vita. Gli approcci biochimici servono a rivelare le cause delle malattie e creare terapie efficaci. La materia si divide in: - sostanze pure, di composizione non variabile, a sua volta divise tra elementi (azoto, ossigeno, oro), non scomponibili in sostanze più semplici, e composti (biossido di carbonio, emoglobina), invece separabili; e - miscele a loro volta suddivise in omogenee/soluzioni (urina, plasma) o eterogenee/miscugli in base alla loro omogeneità. Le miscele eterogenee possono essere di due tipi: dispersioni colloidali (latte, di dimensioni comprese tra 1 e 1000 nanometri) o sospensioni (sangue, di dimensioni maggiori a 1000 nanometri). Miscele omogenea=soluzioni, miscela eterogenea=miscuglio. ## ELEMENTI La tavola periodica di Mendelev comprende 92 elementi naturali e 26 sintetici, che si raggruppano in gruppi (verticali) e periodi (orizzontali), tra questi troviamo elementi di transizione, gas nobili, metalli (da sx) e non metalli (da dx). Carbonio (C), Ossigeno (O), idrogeno (H) e azoto (N) costituiscono il 96% della materia vivente (biomolecole). Altri elementi importanti sono fosforo (P) e zolfo (S). Gli elementi sono formati da atomi della stessa specie e non possono essere scomposti in sostanze più semplici. L'atomo conserva i caratteri strutturali sufficienti per la sua identificazione, ed è la parte più piccola di un elemento, composta da protoni, elettroni e neutroni. ## NUMERO ATOMICO Il numero di protoni è fisso ed è detto numero atomico, e sono proprio i protoni a costituire i caratteri strutturali, cioè ciò che identifica l'elemento. Il numero atomico è indicato con Z ed è rappresentato in basso a sinistra rispetto al simbolo dell'elemento. ## ORBITALI ATOMICI Gli orbitali sono la superficie che racchiude lo spazio attorno al nucleo dove si ha il 95% di probabilità di trovare un elettrone. Gli orbitali si differiscono per energia, forma e disposizione. I numeri quantici indicano gli stati energetici dell'orbitale, e il numero quantico principale (n) identifica il livello energetico dell'orbitale (da 1 a 7). Ogni livello energetico è diviso da sottolivelli che differiscono l'uno dall'altro per forma, e sono definiti dal numero quantico I (tra 0 e n-1). In ogni orbitale possono essere presenti al massimo due elettroni. ## CONFIGURAZIONI ELETTRONICHE Gli elettroni di ogni atomo si distribuiscono in modo ordinato secondo ordine di energia crescente, e in modo da massimizzare il numero di orbitali. Due atomi di ossigeno tendono ad aggregarsi formando una molecola siccome hanno due elettroni spaiati. Ogni molecola ha una formula molecolare con il simbolo dell'elemento e un numero a pedice per indicare il numero di atomi che formano la molecola. ## ATOMI E MOLECOLE Spesso l'atomo di un elemento non riesce a stare libero, e si unisce tramite legame a uno o più atomi della stessa specie, formando le molecole, particelle stabili. Ogni molecola è rappresentata dalla formula molecolare, posizionata come pedice a indicare il numero di atomi che formano la molecola (es. H2, He, O2, N2) ## COMPOSTI Sono sostanze formate da due o più elementi combinati in rapporto fisso e costante di massa, e possono essere di tipo ionico o molecolare. I composti molecolari sono formati da legami covalenti, cioè gruppi di molecole, mentre i composti ionici sono creati da ioni (mono o poliatomici) con carica complessiva nulla. ## CATIONI E ANIONI Se vengono ceduti elettroni diventano cationi (+), se invece li acquistano diventano anioni (-). ## LEGAME CHIMICO Il legame chimico è una forza di attrazione che lega gli atomi nelle molecole o gli ioni negli aggregati cristallini. ## RAPPRESENTAZIONE DI LEWIS O "A PUNTI" DEGLI ELETTRONI DI VALENZA Gli elettroni di valenza sono quelli presenti nell'ultimo livello di energia, e che partecipano alla formazione dei legami chimici. In una struttura di Lewis gli elettroni di valenza sono rappresentati come puntini intorno al simbolo dell'elemento, rappresentanti gli elettroni nell'ultimo livello di energia. Gli elettroni di valenza determinano i legami possibili con elettroni di altri atomi. La teoria del legame chimico, quindi, rappresenta solo gli elettroni più esterni: ogni atomo tende a completare gli orbitali del livello più esterno, secondo la regola dell'ottetto. Assumendo o cedendo elettroni si parla di legame ionico, mentre mettendo elettroni in comune si crea un legame covalente. I gas nobili solitamente non creano legami perché hanno l'esterno completo. ## FORZA DI INTERAZIONE INTRAMOLECOLARI Il legame ionico si crea tra uno o più atomi di metalli con uno o più atomi di non metallo o idrogeno (dovuto ad attrazione elettrostatica tra ioni positivi e negativi, ad esempio NaCl, KF e CaCl2). Come proprietà dei composti ionici si riportano: - Non formano molecole ma aggregati ionici cristllini - Sono solidi - Allo stato fuso conducono corrente ## TEORIA DEL LEGAME DI VALENZA Due orbitali atomici con un solo elettrone si combinano per accoppiare gli elettroni singoli, perciò si crea un nuovo orbitale, l'orbitale molecolare. Ciò spiega il legame covalente, che tenta di raggiungere l'ottetto. ## LEGAME COVALENTE Un esempio di legame covalente è l'acqua: Elettroni che partecipano alla formazione del legame HOOOH H-O-H Elettroniche NON partecipano alla formazione del legame pallini di Lewis definiscono i legami elettronici, e i trattini i legami covalenti. I legami covalenti possono essere anche doppi (come l'ossigeno) o tripli (come l'azoto), in base a quanti sono gli elettroni spaiati. L'energia di legame è definita in kilojoule su mole (kJ/mol); aumenta all'aumentare dei legami e diminuisce con l'aumentare delle coppie solitarie posti su atomi contigui. ## ELETTRONEGATIVITÀ L'elettronegatività è la tendenza con cui un atomo attrae gli elettroni di legame che lo legano ad atomi di natura diversa. I metalli tendono a perdere elettroni e diventare positivi, per raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile più vicino per numero atomico, mentre i hon metalli acquistano elettroni per raggiungere la configurazione elettronica del gas nobile che li segue. Il legame covalente polare avviene tra due atomi diversi. In base alla differenza di elettronegatività, si definisce il tipo di legame (covalente 0-0.4, covalente-polare 0.4-2, ionico >2). Le molecole sono tridimensionali, e per comprenderlo bisogna considerare anche le coppie di non legame sull'angolo di legame. Se sono presenti quattro coppie elettroniche, si formano angoli di 109,5°, con una struttura tetraedrica con l'atomo equidistante dai vertici, nelle molecole di coppie di elettroni liberi, invece, queste sono più vicine al nucleo e possiedono angoli di legame più stretti. Le molecole si distinguono in polari e non polari: un dipolo è un sistema che ha due poli elettrici di carica q uguale a di segno opposto, separati da una distanza d. un dipolo ha un momento dipolare µ, definito da µ = q * d Una molecola è polare se la somma dei momenti dipolari è diversa da 0, altrimenti è non polare/apolare. ## FORZA DI INTERAZIONE INTER-MOLECOLARI Le forze di van der Waals indica interazioni tra molecole polari o apolari, distinte tra: - Forze dipolo-dipolo: sono presenti in tutte le molecole polari, che hanno regioni ricche (parziale carica -) e povere di elettroni (parziale carica +). - forza di London (o di interazione idrofobica): sono deboli, e derivano da dipoli istantanei. I legami a idrogeno sono i più forti di questo tipo (2-5% di un legame covalente) e sono a base di idrogeno, che lega fluoro, ossigeno e azoto a formare legami a ponte di idrogeno. Questi legami resistono per circa 9,5 picosecondi (psec), infatti ogni circa 10 picosecondi la molecola si muove e si riorienta per interagire con nuovi vicini. Il legame a idrogeno è necessario per legare le molecole biologiche, ad esempio per creare e stabilizzare la doppia elica del DNA Le interazioni ione-dipolo sono interazioni tra molecole polari, come l'acqua, e ioni negativi (si attraggono). ## INTERAZIONI IDROFOBICHE Le interazioni idrofobiche comprendono le molecole che non si disciolgono in acqua (sostanze non polari) ma anzi si aggregano tra loro. Le molecole con parti sia polari che non polari sono dette anfipatiche, la parte polare (idrofilica) si tende a sciogliere in acqua, mentre la parte non polare (idrofobica) cerca di evitare il contatto con l'acqua. Le interazioni idrofobiche tengono attive le proteine in acqua. Le membrane cellulari sono composte da fosfolipidi, con teste idrofiliche e code idrofobiche di tipo grasso. Le regioni idrofobiche si uniscono tra loro così da avere tutte le code protette dalle teste idrofiliche, e questo strato (membrane cellulari) regola l'ingresso delle sostanze nella cellula. Un'altra applicazione di questo principio avviene nelle micelle (strutture sferiche), e la loro struttura è importante poiché simile alle lipoproteine, che portano i trigliceridi nel sangue. ## LE SOLUZIONI Le soluzioni sono miscele omogenee di due o più componenti; la specie in maggior quantità è il sovente, mentre l'atra specie è il soluto. L'acqua è solvente universale perché può solvere più molecole cariche o polari di ogni altro liquido (non solve le molecole apolari); ed è anche il mezzo con cui avviene il trasferimento dell'energia chimica. L'acqua viene espulsa dal corpo tramite sudore, urina ecc., ed è necessaria al trasporto delle sostanze nutritive, alla termoregolazione e a tutte le funzioni vitali. L'acqua è polare, e può formare legami a idrogeno, con un angolo di legame di 104,5° Quelle biologiche sono per la maggior parte di tipo acquoso: un esempio è la soluzione salina (soluto di NaCl). Chiaramente esistono anche soluzioni non acquose, che possono essere sia polari che apolari, e di cui un esempio è la tintura di iodio (disinfettante). Il mescolamento è un processo solitamente spontaneo nelle soluzioni, per cui, se immaginassimo due soluzioni divise da una barriera, poi rimossa, otterremmo una nuova soluzione di concentrazione uniforme. Ciò avviene per minimizzare l'energia. un solvente come l'acqua non può dissolvere ogni sostanza in quantità illimitate, infatti la solubilità indica la quantità massima discioglibile. Quando una soluzione contiene un soluto pari alla solubilità, è detta satura, ma esistono condizioni anche di insaturità e sovrasaturità. Per la maggior parte dei soluti l'aumento di temperatura aumenta anche il grado di solubilità. ## NEI CRISTALLI DEGLI COMPARTI TAICI Nelle soluzioni vengono coinvolte anche forze intermolecolari (solvente-solvente, soluto-soluto, solvente-soluto), che possono favorire o svantaggiare la formazione di una soluzione, una soluzione si forma sempre se le interazioni solvente-soluto sono confrontabili o maggiori delle altre forze intermolecolari. Se consideriamo i saponi, questi possono agire perché le code apolari attaccano lo sporco, anch'esso apolare. È chiaro quindi che il simile attira il simile. Esistono anche liquidi immiscibili, che non sono (o sono molto poco) mescolabili tra loro, e quindi non creano una soluzione ma una sostanza a più fasi. Un esempio è l'etere dietilico (un tempo usato come anestesia, ma molto infiammabile) e l'acqua, ma anche fenolo e cloroformio, insolubile in acqua. La solubilità dipende, poi, anche dalla temperatura (sia in liquidi, che in solidi e gas) e dalla pressione (che riguarda però solo i gas). ## LEGGE DI HENRY A temperatura costante, la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione che il gas esercita sulla soluzione. La quantità di gas disciolto in un liquido è quindi direttamente proporzionale alla pressione parziale (somma delle pressioni di più gas) sul liquido, ciò è visibile nelle lattine delle bevande ad esempio. È importante considerare la pressione soprattutto per la solubilità dei gas-nel sangue, poiché una diminuzione di pressione improvvisa può portare ad embolia gassosa. Particolarmente a rischio sono i sommozzatori che non rispettano i tempi di decompressione, perché in caso di sbalzi di pressione il gas fuoriuscirebbe dal sangue creando delle bolle nelle vene e nelle arterie. Un altro fattore che influenza la solubilità è la capacità di un gas di reagire con l'acqua o altre molecole in soluzione. La CO2, ad esempio, è molto solubile perché reagisce con l'acqua presentandosi in soluzione come HCO3. La solubilità dell'ossigeno con l'acqua, invece, è molto bassa; l'ossigeno si scioglie molto più semplicemente nel sangue. La concentrazione del soluto nel solvente si esprime con massa/volume, con unità di misura g/Lo mg/mL. Quest'unità di misura è usata nelle cliniche, ad esempio, per il dosaggio del colesterolo o della glicemia plasmatica. La concentrazione si può esprimere, invece, con la molarità (quantità di soluto in mol/volume di soluzione(in D) o con le parti in massa (massa di soluto/massa di soluzione moltiplicata per il fattore moltiplicativo -> particelle per milioni di massa=100%). Una mole vale 6,022x10^2, e questo valore viene chiamato costante di Avogadro, con simbolo Na. Ad ogni temperatura diversa dallo zero assoluto gli atomi sono in moto, e quindi le particelle passano da punti a concentrazione maggiore a punti a concentrazione minore. Per tale motivo la diffusione è nota come un fenomeno di trasporto. ## LA PRESSIONE OSMOTICA La pressione osmotica è invece importante perché in caso di membrana semipermeabile le molecole di solventi riescono a passarci attraverso, mentre quelle di soluto no. Le molecole di solvente, infatti, passano da regioni a concentrazione di soluto minore a concentrazione di soluto maggiore, e la pressione che serve per non far passare l'acqua attraverso questa membrana, è detta pressione osmotica. La pressione osmotica trova applicazione anche nelle soluzioni biologiche (isotoniche, ipertoniche e ipotoniche). Le soluzioni isotoniche sono dette fisiologiche (0,9% NaCl), quelle ipertoniche, invece, sono quelle in cui i soluti sono in maggior misura dei solventi; in questo caso i globuli rossi perdono acqua e si raggrinziscono. Le soluzioni ipotoniche, infine, prevedono più solventi che soluti, ciò provoca l'entrata di acqua nei globuli rossi e la conseguente emolisi. ## REAZIONI CHIMICHE Una o più sostanze dette reagenti, nelle reazioni chimiche, rompono dei legami per formarne altri e dare vita a sostanze di natura diversa, dette prodotti. Ad esempio, due molecole di ferro e una di ossigeno reagiscono creando ossido di Ferro. Nelle equazioni chimiche, il coefficiente stechiometrico (numero prima degli elementi) moltiplicato per gli elementi, deve dare lo stesso risultato sia dal lato dei reagenti che nel lato dei prodotti. Quest'operazione è chiamata bilanciamento. ## IL BILANCIAMENTO DELLE EQUAZIONI CHIMICHE: - Legge della conservazione della massa (o legge di Lavoisier), la quantità di materia è invariabile, nel corso di una reazione chimica la somma dei reagenti è uguale alla somma delle masse dei prodotti. - Legge dell'invariabilità (o indistruttibilità) delle sostanze elementari - Legge delle proporzioni costanti, ogni composto ha una composizione costante A causa della legge di conservazione della massa, in un'equazione chimica il numero di atomi di ciascuna specie deve essere uguale a sinistra e a destra. Esistono quattro tipi principali di reazioni chimiche: - Sintesi due o più reagenti creano un prodotto - Decomposizione= un reagente dà luogo a due o più prodotti - Sostituzione/scambio semplice= un gruppo di una specie chimica viene sostituito da un altro gruppo - Scambio doppio= scambio di gruppi tra due specie chimiche Le reazioni di ossidoriduzione (redox) prevedono lo scambio di elettroni da una specie chimica a un'altra. All'interno di questo si svolgono due semi reazioni: quella di ossidazione e quella di riduzione. L'ossidazione è la cessione di elettroni dal riducente, mentre l'ossidazione è l'acquisizione degli elettroni dagli ossidanti. L'ossigeno è un buonissimo ossidante. ## L'H₂O E' SOLO IL SOLVENTE IN CUI AVVENGONO LE REAZIONI CHIMICHE. Considerando l'acqua come reagente, è importante ricordare l'idrolisi e la condensazione: la prima riguarda la reazione in cui i reagenti vengono scissi per effetto dell'acqua, mentre nel secondo caso i reagenti si uniscono con l'eliminazione di acqua o di un'altra molecola a basso peso molecolare detta condensato. Le reazioni possono essere tra loro in equilibrio dinamico, nel senso che possono procedere sia da una parte che dall'altra (sia sintesi che reazioni per creare prodotti). La costante di equilibrio è determinata dalla legge di massa: a temperatura costante, in una reazione in equilibrio, è costante il rapporto delle concentrazioni molari dei prodotti e quello delle concentrazioni molari dei reagenti, purché ciascuna concentrazione sia elevata ad una potenza eguale al coefficiente stechiometrico della specie chimica cui si riferisce. Ciò avviene se ciascuna reazione è elevata ad una potenza eguale al coefficiente stechiometrico a cui si riferiscono. Questa descrive lo spostamento della reazione chimica: se è maggiore di 1 ci si sposterà verso la creazione dei prodotti, se è minore ci si sposterà verso la creazione di reagenti. ## PRINCIPIO DI LE CHATELIER/DELL'EQUILIBRIO MOBILE Se in un sistema all'equilibrio si varia dall'esterno uno dei fattori che ne determinano la posizione, il sistema reagisce spostandosi in una nuova posizione, nella direzione che tende a minimizzare l'effetto della perturbazione e a ripristinare le condizioni dell'equilibrio di partenza. Un sistema risponde e variazioni di: - Concentrazione= se al sistema all'equilibrio aggiungo altro idrogeno, il sistema non sarà più all'equilibrio e la reazione avanzerà per raggiungere un nuovo equilibrio, consumando azoto e producendo altra ammoniaca. - Temperatura= un aumento favorisce reazioni endotermiche (con assorbimento di calore), mentre una diminuzione favorisce reazioni esotermiche (con sviluppo di calore) - Pressione e volume= Un aumento di pressione sposta l'equilibrio nella direzione che porta ad una diminuzione del numero di molecole ## L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE L'equilibrio acido-base indica un complesso meccanismo fisiologico che consente all'organismo di mantenere il pH tra valori di 7,35 e 7,45, consentendogli di svolgere in modo ottimale le proprie funzioni metaboliche. Gli acidi sono sostanze contenenti almeno un atomo di idrogeno che in acqua rilasciano sotto forma di ione idrogeno (H+), mentre le basi sono sostanze che contengono gruppi ossidrilici che in acqua rilasciano ioni ossidrilici (OH-). Gli acidi e le basi possono essere suddivisi tra forti e deboli: un acido o base forte è una sostanza che dissolta in acqua si dissocia al 100%, mentre un acido o base debole, in acqua non si dissocia al 100%. In un equilibrio acido base, un acido reagisce con una base per dar luogo alla sua base coniugata, e tanto più forte è un acido, tanto più debole sarà la sua base coniugata. Sempre in questo tipo di equilibrio, una base reagisce con un acido per dar luogo al suo acido coniugato. Una soluzione si dice neutra, quando le concentrazioni di H3O+ e OH- sono uguali (e sono pari a 10^-7 M). se la concentrazione è più alta, si parla di soluzione acida, mentre se è più bassa, di soluzione basica. In particolare: con PH<7 la soluzione è acida, con PH>7 è basica, e con PH=7 è neutra. ## CALCOLO DEL PH DI ACIDI FORTI: pH = -logto(0.10) = - (-1.00) = 1.00 ## CALCOLO DEL PH DI BASI FORTI: pOH = -log10 [OH] pH + pOH = 14 pH = 14 - POH [OH] = 0.10 M POH = -log10(0.10)= (-1.00) = 1.00 pH=14-POH = 13 L'acqua ha un carattere anfotero: può comportarsi sia da acido che da base, attraverso un processo di autoionizzazione. ## LE SOLUZIONI TAMPONE Le soluzioni tampone sono soluzioni contenenti miscele di soluti che impediscono significative variazioni di PH per aggiunta di moderate quantità di acidi o basi forti. tamponi sono presenti nel sangue e in un gran numero di liquidi biologici dove è importante mantenere costante il valore di pH. Per opporsi alle variazioni di pH, le soluzioni tampone sono costituite da un acido debole e la sua base coniugata (es. CH3COOH/CH3COONa), oppure da una base debole e il suo acido coniugato (es. NH3/NH4CI). Sia dopo l'aggiunta di un acido che dopo quella di una base, il tampone funziona solo finché non si consumano completamente l'acido e la base coniugata (potere tampone). Anche nel sangue sono osservabili sistemi tampone, infatti l'aumento di acidità compensato dai reni attraverso l'escrezione di ioni idrogeno e dal sistema respiratorio attraverso la rimozione di anidride carbonica dal sangue. Di particolare importanza è il tampone acido carbonico/bicarbonato: L'anidride carbonica prodotta dai tessuti reagisce con l'acqua secondo l'equilibrio CO2 + H20 H2CO3. L'anidride carbonica reagisce rapidamente con l'acqua grazie all'enzima anidrasi carbonica che accelera la reazione. L'acido carbonico (H2CO3) reagisce con l'acqua per formare lo ione bicarbonato e ioni 430+ ## IL CARBONIO Il carbonio, in grado di formare fino a 4 legami, rappresenta il 60% del peso secco dell'organismo. Quest'elemento I legami che può formare il carbonio, anche con altri elementi, possono essere singoli, doppi o tripli; ma possono venirsi a creare anche le cosiddette catene lineari e ramificate (sempre di Carbonio), e un numero illimitato di composti. I legami che può formare col carbonio sono massimo tre per una questione di stabilità. Alcuni gruppi funzionali che si incontrano frequentemente nelle biomelocole sono il metile, l'etile, il fenile ecc. Ciò che è importante da ricordare è il gruppo metilico (dal metano), i due gruppi carbonilici costituiti da aldeidi (legame a idrogeno e legame R) e chetoni (legami R1 ed R2), e i gruppi ammino (ammoniaca) e amido (fa parte degli amminoacidi che formano le proteine, ed è creato da un gruppo carbonilico ed uno amminico). Importanti sono anche i gruppi carbossile, ossidrile, etere ed estere (gruppo carbossilico legato a R1 ed R2). Il gruppo disolfuro ricopre un ruolo di importanza per la formazione di ponti di solfuro (es. nelle cheratine), mentre quello fosforile per la sua peculiarità: non segue la regola dell'ottetto. la differenza tra aldeide e chetone è che nelle aldeidi il carbonio è legato ad un gruppo R e ad idrogeno, mentre nei chetoni ai gruppi R1 ed R2. ## GLI ACIDI CARBOSSILICI Gli acidi carbossilici sono caratterizzati dal gruppo funzionale carbossilico, cioè da un gruppo carbonilico legato ad un gruppo ossidrilico. Un esempio di acido carbossilico è l'acido acetico (CH3COOH). ## GLI ESTERI Gli esteri si ottengono da un acido carbossilico e da un alcool, e sono utilizzati per la creazione di aspirina (che inibisce le prostaglandine, molecole pro-infiammatorie), tant'è che si crea dall'unione di acido salicilico ed acido acetico (uniti ad acqua). ## LE PROTEINE Le proteine sono costituite da amminoacidi, e in esse si creano legami peptidici di tipo amidico (si unisce il gruppo amminico a quello carbossilico, liberando una molecola d'acqua). ## LE BIOMOLECOLE Gli elementi presenti nelle biomolecole sono carbonio (C), azoto (N), idrogeno (H), fosforo (P), zolfo (S) e ossigeno (0); che si dividono tra carboidrati, lipidi, proteine e acido nucleico. - ph↑ [H+]↓ causa: produs. eccers. quanti di acidi - pato: ACIDOSI METABOLICA - ph↓ [H+]↑ causa: olureutata presenza HCO3 - pato: ACCALOSI METABOLICA. ## ALDEIDE R-C=O ## CHETONE ## ACIDI CARBOSSILICI R-C OH ## ESTER ASPIRINA acido salicilico + alcol acido cacbonilico t acido acetico wibisce le ciclovigeuasi cox 1 e 2 ## I CARBOIDRATI Sono poliidrossialdeidi o poliidrossichetoni, e hanno formula generale Cn(H2O)n. Hanno come funzione quella energetica, quella strutturale (sia in vegetali, che animali e batteri) e quella della comunicazione cellulare (segnali biochimici). Alcuni glucidi svolgono ruoli chiave nel sistema immunitario, nella fecondazione, nella coagulazione del sangue e nello sviluppo. I carboidrati monosaccaridi, sono zuccheri semplici, che non possono essere idrolizzati in carboidrati più semplici (formula C3(H2O)3). Le molecole chirali, anch'esse appartenenti ai carboidrati, sono molecole che per definizione non sono sovrapponibili alla propria immagine speculare. In tali molecole l'atomo centrale (detto centro chirale) è legato a gruppi diversi. Utili per rappresentare le molecole, sono le proiezioni di Fischer, in grado di illustrare molecole tridimensionali in piani bidimensionali. Queste proiezioni sono molto utilizzate nei carboidrati, e al centro delle croci di rappresentazione si trova sempre il carbonio. I legami inferiori vengono invece rappresentati secondo asse verticale. ## DELLA FAMIGLIA DELLA D-GLICERALDEIDE FANNO PARTE IL RIBOSIO (ALDOPENTOSO), IL GLUCOSIO, IL GALATTOSIO E IL MANNOSIO (ALDOESOSI). Del glucosio esiste il D-glucosio e I'L-glucoso (molecole chirali tipiche delle aldeidi). La differenza tra i due sta nella posizione del gruppo OH, che li rende enantiomeri (forme speculari non sovrapponibili) e determina la differenza tra gruppo alpha e gruppo beta (differenti per la posizione del gruppo OH, inferiore o superiore all'anello), creati dal processo di mutarotazione. Il glucosio è formato da forme anomeriche, cioè tendenti a chiudersi a forma di anello (anello pirnosico) a causa della formazione di un acetale. Anche il galattosio è un monosaccarico aldoso, la cui disposizione del gruppo OH è diversa dal glucosio. Anche questo tende a chiudersi ad anello. Il fruttosio è un isomero del glucosio, ma è chetoso. Questo non si trova nella famiglia degli aldosi, ma si chiude comunque ad anello (ma pentagonale); crea versioni alpha e beta. I disaccaridi si creano per unione di due monosaccaridi, che in questo processo liberano una molecola d'acqua per condensazione. nb GLUCOS10 e FRUTIOSIO ISOMEM ma aldeide glucosio fcuttono chetove Il legame di due monomeri (monosaccaridi) glucidici è detto legame glucidico, e può essere di tipo alpha o beta (solo gli alpha sono idrolizzabili/metabolizzabili dall'uomo). Nel tipo alpha i due gruppi OH sono posizionati al di sotto del piano della molecola, mentre nel tipo beta, uno si trova al di sotto e uno al di sopra. I principali disaccaridi sono saccarosio, maltosio e lattosio. Gli oligosaccaridi sono molecole costituite da un massimo di 10 monosaccaridi, un esempio di ciò sta nel gruppo sanguigno umano sotto forma di antigene A e B sulla membrana cellulare dei globuli rossi (la compatibilità dei gruppi sanguigni è influenzata anche dai fattori RH, un antigene proteico) Nel corso di una gravidanza può capitare che una donna 0- resti incinta di un bambino 0+, in questo caso si incorre in una risposta immunitaria contro I'RH. Per comprendere la compatibilità mamma-bambino, si effettua l'immunoprofilassi (iniezione per sensibilizzazione RH, che prepara il sistema immunitario della donna gravida, così che non reagisca contro suo figlio) e il test di Coombs. Il conflitto immunitario tra madre e figlio si verifica anche con gruppo sanguigno A e B, ma è molto più raro e porta a minori sintomi e problemi. I polisaccaridi sono polimeri composti da più di 10 molecole di monosaccaridi. In base alla composizione chimica si dividono tra omopolisaccaridi (polimeri di un'unica unità monosaccaride) ed eteropolisaccaridi (composti dall'unione di più monosaccaridi differenti), ma possono essere divisi anche per funzione, ad esempio di riserva o di struttura; o per aspetti nutrizionali, perciò disponibili o non disponibili. Il glicogeno è un polimero di riserva (di energia) che si accumula in fegato e muscoli, è un ramificato del glucosio. L'amido è la maggiore riserva energetica dei vegetali, ed è formato dall'amilosio e dall'amilopectina, legati tramite legami alpha. La cellulosa ha invece forma lineare ed è ciò che conferisce rigidità ai vegetali. Non è digeribile dagli esseri umani. ## I LIPIDI Composti da carbonio, idrogeno ed ossigeno, sono una classe eterogenea di composti insolubili in acqua (composti idrofobi). Sono divisi tra lipidi semplici, (acidi grassi con lunga catena carboniosa), lipidi complessi (trigliceridi, fosfolipidi, glicolipidi e sfingolipidi) e steroli (colesterolo ed ormoni steroidei; struttura a 4 anelli esagonali). Questi hanno, in generale, funzione strutturale, di stoccaggio dell'energia, sono cofattori enzimatici (catalizzano reazioni biologiche), ancore proteiche, chaperoni (assistono al ripiegamento molecolare), ormoni, messaggeri chimici, ed emulsionanti. I lipidi più semplici sono gli acidi grassi (acidi carbossilici alifatici a lunga catena), divisi tra saturi (legami singoli) ed insaturi (legami doppi). Sono una fonte di energia e prendono il loro nome dalla prima fonte nel quale sono state identificate (es. acido oleico -> olio). I grassi saturi non presentano doppi legami, mentre quelli insaturi si, e si dividono in monoinsaturi (unico doppio legame carbonico) e polinsaturi (più legami doppi carbonici). I doppi legami del carbonio provocano sempre un ripiegamento. L'acido grasso saturo più importante è l'acido palmitico, fondamentale per il metabolismo per gli acidi grassi, e formato da 16 atomi di carbonio legati da legami singoli. Importanti sono anche l'acido stearico e l'acido miristico Tutti gli acidi grassi presentano il gruppo carbossilico all'estremità. Tra gli acidi insaturi è importante ricordare l'acido palmitoleico e l'acido oleico. La differenza tra grassi saturi ed insaturi sta anche nello stato: i grassi insaturi tendono ad essere in stato liquido a temperatura ambiente, mentre quelli saturi tendono ad essere solidi. I doppi legami sono presenti con due tipi di isomeria: cis o trans. Nel tipo cis i gruppi R creano legami disposti dallo stesso lato del piano immaginario che taglia i doppi legami, mentre nel tipo trans, questi gruppi sono disposti in lati opposti del piano. La conformazione trans rende la molecolare più "impacchettata". I trigliceridi, lipidi complessi, sono esteri del glicerolo con tre acidi grassi, e si creano dalla condensazione del glicerolo (con tre gruppi ossidrilici) con questi acidi. Costituiscono riserva di energia. I saponi sono Sali di sodio o potassio di un acido carbossilico alifatico a lunga catena, e si ottengono per idrol