Bio Sunto: concetti chiave di biologia applicata dall'Università E-campus

Riassunto Biologia Applicata

Giuseppe Emanuel De Palma /
Rizzi Manuela - ecampus 2022

Biologia Applicata
Università telematica e-Campus
20 pag.

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Scaricato da Dario Fundaro (hanamicy87@gmail.com)Riassunto slide Biologia applicata

Atomo

Atomo è la più piccola parte della materia che ne mantiene le proprietà.
Numero di massa A: somma dei protoni e dei neutroni del nucleo
Numero atomico Z: numero dei protoni
La massa si concentra nel nucleo, il volume negli elettroni (legami chimici)
Gli elettroni si dispongono in gusci concentrici attorno al nucleo, ognuno con un livello
energetico, con sottolivelli chiamati orbitali atomici (ogni orbitale atomico può contenere
al massimo due elettroni)
Gli atomi sono neutri: se acquisiscono elettroni diventano anioni (affinità elettronica per
acquisire un elettrone, hanno carica negativa), se cedono elettroni diventano cationi
(energia di ionizzazione per strappare un elettrone, hanno carica positiva)
Isotopi: atomi di uno stesso elemento con numero di massa diverso, varia numero
neutroni

Elementi chimici e tavola periodica

Elemento chimico: sostanza costituita da un solo tipo di atomi
Tavola periodica degli elementi (Mendeleev 1869)
Relazioni familiari degli elementi (naturali e artificiali): righe (periodo) con numero
atomico che cresce e dimensioni simili, colonna (gruppo) con numero atomico che varia e
proprietà chimiche simili (famiglia)
La casella della tavola periodica: nome, simbolo chimico, numero atomico, numero di
massa
Gli elementi sono classificati in metalli (conducono elettricità, sono lucenti, malleabili e
duttili, perdono elettroni), non metalli (non conducono elettricità, non sono lucenti,
malleabili e duttili, acquistano elettroni), metalloidi (aspetto dei metalli ma si possono
comportare come metalli o non metalli) e gas nobili (chimicamente inerti)

Legame chimico

Il legame chimico unisce due atomi per formare le molecole
Energia di legame: energia associata a un legame chimico
Legame ionico: trasferimento di elettroni da un atomo all'altro dovuta all'attrazione tra
cationi (metalli) e anioni (non metalli). Sono solidi cristallini idrosolubili. Un esempio è il
cloruro di sodio (ioni sodio e ioni cloro)
Legame covalente: condivisione di elettroni tra due atomi (possono essere legami singolo,
doppio o triplo a secondo del numero di coppie di elettroni condivisi). Esiste il legame
covalente polare (diversa elettronegatività) e non polare (stessa elettronegatività). Ad
esempio acqua, quarzo
Legame metallico: attrazione tra cationi metallici e la loro nuvola elettronica
Legame dativo: con carattere covalente (coppia di elettroni condivisa) e con carattere
ionico (atomo donatore e atomo accettore). Ad esempio ione ammonio

Legami intermolecolari

Legami tra molecole senza modificarne la composizione, caratteristici dei composti
covalenti
Legami dipolo-dipolo: attrazione elettrostatica tra le molecole polari (tra polo positivo e
negativo)
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Scaricato da Dario Fundaro (hanamicy87@gmail.com)Forze di Van der Waals: nelle molecole apolari, si crea un dipolo istantaneo di attrazione
Legami idrogeno: legame debole, attrazione elettrostatica tra un atomo di idrogeno che fa
da ponte tra atomi fortemente elettronegativi
Legame ione-dipolo: tra molecole di un solvente polare (es. acqua) e gli ioni di un
composto ionico

Le soluzioni

Soluzione è una miscela omogenea di due o più sostanze (ioni o molecole)
Soluzioni gassose, liquide, solide
Soluto: la sostanza presente in minore quantità
Solvente: la sostanza presente in maggiore quantità
Solvatazione: processo di interazione delle molecole quando un soluto si scioglie in un
solvente (per l'acqua si chiama idratazione)
Solubilità: quantità massima di soluto che si può sciogliere in un solvente (soluzione satura
se questa quantità è stata superata e rimane il corpo di fondo)
Concentrazione: rapporto tra soluto e solvente in una data soluzione (moli/litro)
Molarità: rapporto tra il numero di moli di soluto per litro di solvente
Mole: quantità di materia che contiene un numero di particelle elementari uguale al
numero di atomi contenuti in 12 grammi dell'isotopo 12 del carbonio (6.023*10/23
numero di Avogadro)

Le soluzioni acquose

Le soluzioni acquose sono soluzioni in cui il solvente è l'acqua (che è polare)
Sostanze idrofile, polari, che si sciolgono in acqua
Sostanze idrofobe, apolari, che non si sciolgono in acqua
Sostanze anfipatiche o anfifiliche: hanno sia carattere idrofilo che idrofobico
I soluti ionici in acqua vanno incontro a dissociazione degli ioni
I soluti non ionici in acqua vanno incontro a ionizzazione
Elettroliti: sostanze che in soluzione acquosa generano ioni (elettroliti forti o deboli)
Nell'acqua la concentrazione degli ioni idronio e ossidrile vale 10/-7 M e il prodotto ionico
dell'acqua è 10/-14 M (valore di pH)
Soluzione neutra: il valore di pH (ioni idronio) è uguale al valore di pOH (ioni ossidrile)
Soluzione basica: valore di pH superiore a 7
Soluzione acida: valore di pH inferiore a 7
Nell'organismo umano i fluidi biologici hanno pH compresi tra 7.35 e 7.45
Gli organismi hanno sviluppato dei sistemi tampone per opporsi alle variazioni di pH
Se la capacità tampone del sangue è alterata si va in alcalosi (pH a 7.6) o acidosi (pH a 7.1)
pH inferiori a 7 o superiori a 7.8 sono incompatibili con la vita

Gli acidi e le basi

Arrhenius (1884): un acido è un composto contenente idrogeno che reagisce con l'acqua
generando ioni idrogeno, mentre una base è un composto che in acqua genera ioni
ossidrile
Bronsted-Lowry (1923): un acido è un composto in grado di donare protoni, una base è un
composto in grado di accettare protoni
Lewis (1923): un acido è un accettore di coppie elettroniche, una base è un donatore di
coppie elettroniche
Base coniugata di un acido quando l'acido cede un protone
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Scaricato da Dario Fundaro (hanamicy87@gmail.com)Acido coniugato di una base quando la base accetta un protone
Sistemi tamponi: acido debole che dona protoni e base coniugata che accetta protoni
Neutralizzazione: reazione tra un acido e una base, il prodotto è il sale

Le reazioni di ossidoriduzione (redox)

Reazione di ossidazione: reazione che comporta la perdita di elettroni
Reazione di riduzione: reazione che comporta l'acquisto di elettroni
Ossidoriduzione è la combinazione di due semireazioni (ossidazione e riduzione)
Agente ossidante: componente che accetta elettroni e si riduce
Agente riducente: componente che perde elettroni e si ossida
Potenziale di ossidazione: tendenza di una sostanza a perdere elettroni
Potenziale di riduzione: tendenza di una sostanza a accettare elettroni

La chimica del carbonio

La chimica organica è lo studio dei composti del carbonio, che è un non metallo con sei
elettroni che forma quattro legami covalenti per ibridazione degli orbitali
Idrocarburi: composti organici formati da carbonio e idrogeno (idrocarburi aromatici o
alifatici)
Gruppi funzionali: atomi o piccoli gruppi di atomi che si legano all'ossatura carboniosa
della molecola organica e ne determinano la reattività chimica
Alcani, idrocarburi saturi a catena aperta, CnH2n+2, con reazioni di combustione e
sostituzione
Alcheni, idrocarburi insaturi a catena aperta, CnH2n, con reazioni di rottura eterolitica del
doppio legame, addizione, polimerizzazione
Alchini, idrocarburi insaturi a catena aperta, CnHn-2, con reazioni di addizione e
eliminazione (o deidrogenizzazione)

Le strutture molecolari

Formula molecolare: composizione della molecola, numero e tipo di atomi presenti
Formula di struttura: modo in cui gli atomi si combinano nella molecola
Formula di risonanza: tutte le possibile forme di struttura associate a una molecola
Isomero di struttura: molecole formate dagli stessi atomi ma collegati in modo diverso gli
uni agli altri
Isomero geometrico: molecole in cui gli atomi sono disposti in modo diverso ai lati di un
doppio legame oppure sopra o sotto un anello ciclico
Isomero ottico: molecole chirali otticamente attive con immagini speculari reciproche e
non sovrapponibili

La materia vivente

La materia vivente è composta da composti inorganici (acqua 65%, sali minerali 5%) e
composti organici (zuccheri 1%, proteine 16%, lipidi 13%, acidi nucleici, vitamine)
Nutrienti essenziali: componenti inorganiche minerali che devono essere assunte con la
dieta (macronutrienti, micronutrienti, oligonutrienti)
I minerali mantengono l'equilibrio idrosalino e sono componenti di alcune macromolecole
e enzimi
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Carboidrati

Molecole composte da tre tipi di atomi: carbonio, idrogeno, ossigeno, hanno funzione
energetica (glicogeno e amido), strutturale (cellulosa) e di segnale
Monosaccaride: unità di base dei carboidrati (catene di monosaccaridi: oligosaccaridi,
polisaccaridi), sono costituiti da una catena di atomi di carbonio non ramificato
Legame glicosilico: si forma per condensazione di due monomeri e si rompe per idrolisi
Glucosio: monosaccaride più abbondante in natura
Amido: polisaccaride di riserva tipico delle cellule vegetali
Glicogeno: polisaccaride di riserva tipico delle cellule animali (depositi nel fegato e nel
muscolo scheletrico)
Cellulosa: polisaccaride strutturale tipico delle cellule vegetali
Zuccheri: usati dalle cellule come un codice versatile e per definire i gruppi sanguinei

Lipidi

Composti chimicamente eterogenei insolubili in acqua
Acidi grassi: elemento base della struttura dei lipidi con funzioni energetiche (trigliceridi),
strutturali (fosfolipidi, steroli) e ormonali (eicosanoidi)
Gli acidi grassi sono acidi carbossilici con una coda idrocarburica satura o insatura
Trigliceridi: lipidi con funzione di riserva energetica
Adipociti: cellule deputate all'accumulo di trigliceridi, formano il tessuto adiposo
I lipidi strutturali sono molecole anfipatiche con presenza di testa polare e coda idrofobica
(in ambiente acquoso danno origine a doppi strati, micelle e liposomi)
I fosfolipidi hanno una testa polare con un gruppo fosfato, un acido grasso saturo e un
acido grasso insaturo
Steroli: lipidi la cui struttura di base è il nucleo steroideo (colesterolo)

Vitamine

Molecole organiche di natura chimica eterogenea, non direttamente sintetizzabili
dall'organismo, devono essere assunte con la dieta
Apporto sbilanciato di vitamine: avitaminosi, ipovitaminosi, ipervitaminosi
Ci sono vitamine idrosolubili (B e C) e vitamine liposolubili (A, D, E, K)

Proteine

Macromolecole composte da catene di amminoacidi (molecole polarizzate) unite tra loro
con un legame peptidico (si forma per condensazione, si rompe per idrolisi)
Tutte le proteine sono formate dalla combinazione di 20 amminoacidi standard (ci sono
anche aminoacidi non convenzionali)
Gli amminoacidi hanno funzioni biologiche come neurotrasmettitori, ormoni, mediatori
infiammatori
Le proteine sono catene di amminoacidi: sono composti otticamente attivi e sono
molecole polarizzate con N-terminale (presenza di un gruppo amminico libero) e C-
terminale (presenza di un gruppo carbossico libero)
Tramite legami peptidici gli amminoacidi formano delle catene di proteine oligopeptidi e
polipetidici
Proteine semplici: composte solo da amminoacidi
Proteine coniugate: composte da amminoacidi e da gruppi chimici addizionali
(lipoproteine, glicoproteine, fosfoproteine, proteine eme, flavoproteine, metalloproteine)
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