Biologia basilare appunti, Schemi e mappe concettuali di Biologia

Scarica Biologia basilare appunti e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia solo su Docsity!

Lezione 2

Basi chimiche

L’atomo

L’atomo è la particella più piccola di un elemento che ne conservi le proprietà chimiche distintive. L’atomo è costituito da un nucleo centrale con carica positiva circondato da elettroni carichi negativamente  Il nucleo è formato da protoni , aventi carica positiva, e neutroni , privi di carica  La massa dell’atomo può considerarsi concentrata nel nucleo  Massa atomico : numero di protoni e neutroni di un atomo  Numero atomico : numero di protoni di un atomo; tutti gli atomi con lo stesso n° protoni appartengono allo stesso elemento chimico  Isotopi : atomi con lo stesso numero atomico ma differente numero di neutroni B. Alberts, D. Bray, K Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA Zanichelli editore S.p.A 2015

L’atomo

 Un elettrone se riceve

energia può spostarsi

verso livello energetico

maggiore; viceversa può

rilasciare energia e

scendere a un livello

energetico più basso

ovvero in un orbitale più

vicino al nucleo

Raven, Johnson et.al., Elementi di Biologia e Genetica, 2019, Piccin

Il legame covalente

 Legame covalente: nella molecola gli atomi si legano gli uni agli altri mettendo in comune elettroni; ogni singolo legame consiste di una coppia di elettroni condivisi , in cui ciascun atomo fornisce un elettrone. I legami covalenti possono anche essere doppi o tripli.  Elettronegatività = la capacità, posseduta da un atomo che fa parte di una molecola, di attrarre gli elettroni dei legami covalenti in cui è coinvolto.  Un atomo può fare un numero di legami covalenti pari al valore della valenza:

I LEGAMI NON COVALENTI

Legami ionici / attrazioni

elettrostatiche

Legami idrogeno

Interazioni idrofobe

Attrazioni di van der

Waals

Legame Ionico

 I legami ionici si formano per perdita o acquisizione di un elettrone  Il legame ionico è un tipo di legame non covalente chiamato attrazione elettrostatica  Gli atomi tendono a completare il guscio di valenza  Quando un atomo accetta o perde 1 o più elettroni diventa uno ione:  Catione = ione positivo  Anione = ione negativo

• Una macromolecola con

gruppi polari sulla

superficie ne incontra

un’altra con un corredo di

cariche complementare

• La somma di deboli

attrazioni elettrostatiche

promuove la formazione

di interazioni forti e

specifiche

B. Alberts, D. Bray, K Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA Zanichelli editore S.p.A 2015

Le attrazioni elettrostatiche deboli

Legame Idrogeno

 Legame idrogeno: si crea quando un atomo di H, legato covalentemente ad un elemento elettronegativo (es. O), genera un dipolo in cui l’atomo H è il polo +. La positivizzazione dell’H è tale da consentirgli di legare un altro atomo elettronegativo.  Due molecole di H2O adiacenti possono formare un legame noto come legame idrogeno.  l legami idrogeno sono molto più deboli dei legami covalenti, ma la loro forza è additiva , hanno soltanto 1/ della forza di un legame covalente.  Importantissimo per la struttura delle proteine e per la doppia elica del DNA.  Nello stato liquido e nello stato solido le molecole d’acqua sono tenute insieme da legami a idrogeno LEGAME COVALENTE POLARE

Legame di Van Der Waals

 Le attrazioni di van der Waals sono attrazioni elettriche che si sviluppano tra molecole apolari, come quelle costituite da C e H (idrocarburi).  La distribuzione degli elettroni intorno ad un atomo non è fissa.  Anche in una molecola apolare la densità elettronica può essere maggiore su un lato che sull’altro. Si verifica una separazione momentanea della carica ( dipolo ) nella molecola.  Una singola forza di van der Waals è molto debole ma le molecole biologiche hanno superfici complementari, per cui gli atomi possono avvicinarsi moltissimo e istaurare molte attrazioni di van der Waals  Quando due atomi si avvicinano l’uno all’altro, risentono di una debole forza di attrazione (attrazione di van der Waals) che aumenta fino a raggiungere una distanza precisa. Se gli atomi si avvicinano di più, le loro nubi elettroniche si respingono.

Importante

 La struttura dello scheletro delle macromolecole presenti

nella cellula (proteine, acidi nucleici, carboidrati e lipidi) è

tenuta insieme da legami covalenti che si possono spezzare in

presenza di enzimi. Invece, la forma tridimensionale delle

macromolecole è dovuta alle interazioni non covalenti che

possono continuamente rompersi e riformarsi in risposta a

stimoli ambientali, perché legami deboli, consentendo così

una plasticità molecolare.

Il Carbonio

Il C ha 4 elettroni di valenza

Nella cellula il carbonio ricopre un

ruolo speciale per la sua capacità di

formare legami covalenti forti con

altri atomi di carbonio, unendosi a

formare: catene lineari, catene

ramificate e anelli.

Si chiamano molecole organiche i

composti grandi o piccoli del

carbonio sintetizzati dalle cellule

Le cellule contengono 4 famiglie principali di piccole molecole organiche: Queste piccole molecole organiche sono le unità costitutive delle macromolecole , grandi molecole alla base della struttura e delle attività cellulari; sono tra le più abbondanti molecole che contengono C in una cellula vivente. B. Alberts, D. Bray, K Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA CELLULA Zanichelli editore S.p.A 2015

Le macromolecole