Gli atomi: la base della materia
Gli elementi sono sostanze pure che non possono essere divise in
sostanze più semplici.
Gli atomi: la base della materia
Un atomo è la più piccola porzione di materia di un elemento.
In ogni atomo nel nucleo centrale si trovano protoni e neutroni, nei
vari livelli energetici gli elettroni.
Le molecole: una combinazione di atomi
Le molecole sono
raggruppamenti di atomi
disposti nello spazio
secondo una struttura
geometrica ben definita.
Le molecole: una combinazione di atomi
In una reazione di condensazione tra due molecole, alcuni atomi
(2 di idrogeno e 1 di ossigeno) si staccano per formare una
molecola d’acqua.
Nell’idrolisi avviene il contrario.
Nelle cellule per condensazione si formano i polimeri,
macromolecole formate dall’unione di più monomeri.
Le molecole: una combinazione di atomi
I legami tra gli atomi
Nel legame covalente ciascun atomo mette in comune con
l’altro uno o più elettroni del suo strato più esterno.
I legami tra gli atomi
Nei legami covalenti polari un atomo è meno elettronegativo del
suo «compagno» e resta con una parziale carica positiva (δ+).
L’atomo più elettronegativo sarà invece dotato di parziale carica
negativa (δ–).
La molecola dell’acqua è polare.
I legami tra gli atomi
Nel legame ionico uno
dei due atomi è talmente
più elettronegativo che
si appropria di uno o più
elettroni dell’altro.
I legami tra gli atomi
I composti ionici
contengono ioni di carica
opposta che si attraggono e
che grazie a legame ionici
formano cristalli dotati di
particolari simmetrie.
I legami tra molecole
Il legame (o ponte) idrogeno si forma tra
molecole che presentano una forte
polarità, un atomo di idrogeno è sede di
una parziale carica positiva.
Tiene unite le molecole d’acqua allo stato
solido e liquido.
I legami tra molecole
Le interazioni idrofobiche fanno
in modo che molecole (o gruppi
atomici) apolari si avvicinino tra
loro, evitando il contatto con
l’acqua.
I legami tra molecole
Nella solubilizzazione
di un soluto formato da
ioni si formano
interazioni di tipo
elettrico tra le cariche
positive e negative
degli ioni e le molecole
polari dell’acqua
L’acqua
Il ghiaccio ha una densità minore dell’acqua liquida perché i
legami idrogeno sono più stabili e mantengono le molecole a una
certa distanza.
L’acqua
Le molecole d’acqua risalgono lungo i
piccolissimi vasi del tronco degli alberi grazie
a forze di adesione e di coesione.
Le soluzioni acquose
Le soluzioni neutre
contengono H+ e OH–
in uguale quantità
Le soluzioni acide
contengono una
quantità di H+
maggiore degli OH–.
Le soluzioni basiche
hanno gli OH– che
prevalgono sugli H+.
Le soluzioni
Nella scala del pH il valore
centrale (pH = 7) corrisponde alla
neutralità.
Nelle soluzioni acide il pH è
minore di 7, la concentrazione
degli H+ è elevata.
Nelle soluzioni basiche il pH è
maggiore di 7, la concentrazione
degli OH– è elevata.
La composizione dei viventi
I composti organici
Gli atomi di carbonio hanno 4 elettroni nell’ultimo livello
energetico e tendono a completarlo formando 4 legami covalenti.
I composti organici
Le molecole organiche sono rappresentate con le formule di
struttura, o in forma condensata o semplificata.
I composti organici
I gruppi funzionali
sono gruppi di
atomi che
conferiscono
particolari proprietà
chimiche e
biologiche alle
molecole
organiche.
I glucidi
Detti anche carboidrati o zuccheri o
saccaridi, sono formati da carbonio,
idrogeno e ossigeno.
I monosaccaridi sono gli zuccheri più
semplici.
I glucidi
Le molecole di glucosio
possono avere due forme:
• aperta, i sei atomi di
carbonio sono allineati
• chiusa, in un anello
esagonale
Esistono due forme chiuse, glucosio α o glucosio β,
secondo come si posiziona l’ossidrile sul carbonio1.
I glucidi
I disaccaridi sono formati dalla condensazione di due
molecole di monosaccaridi.
I glucidi
I polisaccaridi, come
amido, glicogeno e
cellulosa, sono lunghi
polimeri di glucosio.
I lipidi
Grassi e oli sono
trigliceridi, sostanze
formate da glicerolo, un
con tre -OH e da tre
molecole di acidi grassi.
I grassi sono trigliceridi
formati da acidi grassi
saturi.
Gli oli sono trigliceridi
formati da acidi grassi
insaturi.
I lipidi
La struttura dei fosfolipidi è simile a quella dei trigliceridi,
ma al posto di uno degli acidi grassi c’è un gruppo fosfato,
legato a un altro gruppo atomico.
Sono molecole anfipatiche con una parte apolare idrofoba
(le lunghe code) e una parte polare idrofila (la testa).
I lipidi
Il colesterolo è un
componente della
membrana cellulare
eucariote ed è il
capostipite di tutti gli
steroidi.
Le proteine
Le proteine sono
polimeri di 20 tipi
diversi di
amminoacidi.
Le proteine
Il legame peptidico si forma
per condensazione tra il
carbonio del gruppo
carbossilico di un
amminoacido e l’azoto del
gruppo amminico dell’altro.
La sequenza degli amminoacidi di una proteina ne costituisce la
struttura primaria.
Le proteine
La struttura secondaria a elica o a lamina dipende dalla formazione
di legami a idrogeno tra i gruppi -NH e -CO della catena
polipeptidica.
Le proteine
La struttura terziaria
permette alla catena di
avvolgersi a gomitolo
per effetto di
interazioni che
coinvolgono le catene
laterali.
Le proteine
Alcune proteine
complesse sono
formate da più
catene
polipeptidiche,
associate nello
spazio a formare la
struttura
quaternaria.
Gli acidi nucleici
Sono polimeri di nucleotidi.
Ogni nucleotide è formato da
tre componenti:
• un gruppo fosfato
• uno zucchero pentoso (il
ribosio per l’RNA e il
desossiribosio per il DNA)
• una base azotata
Gli acidi nucleici
Le basi azotate sono di 5 tipi.
Adenina (A), guanina (G) e citosina (C) si trovano in DNA e RNA.
La timina (T) è presente solo nel DNA, l’uracile (U) solo nell’RNA
Gli acidi nucleici
Nei polinucleotidi i nucleotidi si legano tra
loro grazie a legami covalenti detti
fosfodiesterici: i gruppi fosfato connettono
gli zuccheri dei diversi monomeri.
Nel DNA i due filamenti sono tenuti insieme
da legami idrogeno tra le basi azotate.
L’ATP
L’adenosintrifosfato (ATP) è formato da una molecola di
adenina, da una di ribosio e da tre gruppi fosfato.
L’idrolisi dell’ATP libera energia: è un meccanismo che
permette alle cellule di spendere piccole quantità di energia,
quando necessario.