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SCIENZE DELLA TERRA
WEGENER
teoria della deriva dei continenti- tre prove: ● paleontologica ● geologica ● climatica INTERNO DELLA TERRA crosta 3% composta da silicio e ossigeno ● oceanica ● continentale: magmatiche, sedimentarie, metamorfiche mantello 80% 3 strati: ● strato superficiale - solido (str. sup. + crosta = litosfera) ● astenosfera - fluido - magma dei vulcani - l’onda sismica rallenta ● mesosfera - solida. le onde sismiche accelerano DISCONTINUITà : PUNTO IN CUI L'INTENSITÀ DELLE ONDE SISMICHE CAMBIA nucleo 17% ● esterno: stato fluido ● interno: solido a causa di mag. pressione e densità GRADIENTE GEOTERMICO: come cambia la temperatura scendendo dalla crosta verso il nucleo IL FLUSSO DI CALORE: come si propaga il calore nel nostro pianeta 3 fonti ● ecotermico di risonanza: l’energia della terra che si sta ancora espandendo dalla sua formazione ● Reazioni termonucleari: cambia il soggetto di partenza e quello finale ● Decadimento isotopico radioattivo: come nelle centrali nucleari CAMPO MAGNETICO Non corrisponde al polo geografico ma è inclinato di 11° 1 milione di anni fa subito l’ultima inversione di polarità Lo possiamo osservare nella linea dorsale oceanica LA TETTONICA DELLE PLACCHE Il loro movimento è determinato dalle forze endogene, cioè generate dal centro della terra 3 tipi ● Placche oceaniche ● Continentali ● Miste Movimenti delle placche ● Divergenti: si allontanano formando margini costruttivi, il magma fuoriesce e forma i vulcani - magmi basici ● Convergenti: si avvicinano formando margini distruttivi; la placca più densa scivola sotto (placca oceanica)- (subduzione) L’altra placca si increspa e si formano archi vulcanici (catena dell'himalaya), nel caso in cui si hanno una placca oceanica ed una continentale; se si ha tra due continentali si formano catene montuose (orogenesi): nessuna delle due placche subduce ma si scontrano - magmi acidi ● Trascorrenti: scorrono una vicino all’altra formando margini conservativi: la superficie non cambia (Sant’Andrea in California) celle convettive : Per convenzione ciò che ha la densità più bassa va verso l’alto e poi la sua densità aumenta e scende verso il basso. Questi movimenti chiamati celle convettivi sono responsabili del movimento delle placche I VULCANI cratere
2 tipi: ● sommitale - magma fuoriesce dall’alto ● avventizio - dai lati Il magma - struttura amorfa composto da: silicio, ossigeno, metalli, componente gassosa lava : magma che perde gas distinzione magmi a seconda della quantità di SILICATI (SILICIO E OSSIGENO) ● acidi - maggiore quantità di silicati - litosfera - sono più viscosi - temperatura più bassa ● basici - minore - astenosfera - temp. più alta ● neutri ● ultrabasici DIVERSE TIPOLOGIE
- a caldera: crollo delle pareti dell’edificio vulcanico, si formano laghi con il origine vulcanica, oppure duomi vulcanici (Vesuvio) (magma molto viscoso che si solidifica anche mentre risale il camino vulcanico)
- A scudo: lava molto fluida e basica si allontana molto dalla bocca (Hawaii) (attività effusiva)
- Stratovulcano : vulcano è caratterizzato da strati di lava che non si allontanano ma rimangono limitrofe a cadere (Monte Fuji) (mix. Attività effusiva esplosiva) Hanno una tipica forma a cono.
- Coni di scorie: cunette formate da piroclastici, ceneri e frammenti solidificati, sono poco alti (Messico Paricutin)
- Duomi vulcanici : Struttura a forma di cupola, costituiti da lava molto viscosa che fuoriesce dal condotto vulcanico centrale, si forma sopra il cratere ATTIVITÀ VULCANICA ● attivi: possono manifestare in qualsiasi momento la loro attività, la camera magmatica si riempie costantemente di magma ● Spento: quando termina completamente la sua attività e la camera magmatica si riempie di acqua meteorica. Non deve avere nessun tipo di attività durante un periodo più lungo di quello precedente ● Quiescenti: non manifestano attività ma non possono essere considerati spenti, quindi potrebbero riprendere l’attività in qualsiasi momento HOT SPOT Sono i punti caldi che generano vulcani isolati anche in aree in cui non c’è un movimento delle placche ● punto caldo oceanico: fusione del mantello, magmi basici (catene delle Hawaii emperor) ● continentale: fusione mantello e litosfera continentale - magma sia basico che acido (Parco di Yellowstone) PRODOTTI DI ERUZIONI VULCANICHE Primari: lava piroclasti ● bombe vulcaniche ● lapilli ● cenere vulcanica FENOMENI VULCANICI SECONDARI ● emissioni di acqua calda: magma che entra in contatto con falde acquifere, formazione di sorgenti termali-geyser (Yellowstone) ● Emissioni di gas: fumarole: gas misto a vapore acqua che fuoriesce dal terreno I FENOMENI SISMICI vibrazione della crosta causata da: ● frane ● esplosioni ● meteoriti
● Massa atomica = La massa atomica (ma) di un atomo è la massa di quel singolo atomo espressa in unità di massa: grammi o chilogrammi. L’unità di misura della massa atomica è l’uma (u). ● Massa molecolare = La massa molecolare può essere calcolata come la ● somma delle masse atomiche di tutti gli elementi costituenti la molecola. ELETTRONI : Sono il soggetto coinvolto nei legami e determinano le proprietà chimiche degli elementi. L' orbitale è la zona dove c'è una probabilità di trovare elettroni I NUMERI QUANTICI : I numeri quantici descrivono le caratteristiche degli orbitali e sono quattro: ● il numero quantico principale n indica la dimensione dell’orbitale e il livello energetico. ● il numero quantico angolare l indica la forma dell'orbitale (che può essere S, P, D, F) ● il numero quantico magnetico m indica l'orientamento nello spazio orbitale ● il numero di spin MS riguarda la rotazione dell'elettrone nell'orbitale. La configurazione elettronica = ci sono tre regole : ● il principio della costruzione progressiva: si occupano prima gli orbitali più bassi energia ● quando si devono riempire gli orbitali aventi la stessa energia si colloca un elettrone su ciascun orbitale e poi si completano gli orbitali semipieni ● il principio di esclusione di Pauli: ogni orbitale può contenere massimo due elettroni purché di spin opposto Formula bruta = Nella formula bruta ogni tipo di elemento chimico è identificato attraverso il suo simbolo chimico. Il numero di atomi di ogni elemento presente nella molecola viene indicato con un numero sottoscritto se è diverso da uno, altrimenti viene omesso. Formula di struttura = La formula di struttura di una molecola è un tipo di formula chimica che indica la natura degli atomi che compongono una molecola, descrivendone la disposizione spaziale e come essi sono legati tra loro. Formula di Lewis = Consiste in un disegno bidimensionale dove ogni atomo è rappresentato dal suo simbolo chimico, circondato da punti che rappresentano i suoi elettroni di valenza. L’elettronegatività = capacità di un atomo di attrarre elettroni di legame: se la differenza supera 1,9 il legame è ionico, si verifica il trasferimento di uno o più elettroni dall’atomo meno elettronegativo (diventa uno ione positivo=catione) all’atomo più elettronegativo (diventa uno ione negativo=anione) se la differenze è più o meno 0 il legame covalente apolare, che si realizza tra atomi dello stesso elemento se la differenza è poco più di 0 il legame è covalente polare, che si realizza tra atomi di elementi diversi L’IBRIDAZIONE : È una miscela delle caratteristiche di p e di s. Nell'ibridazione SP3 vengono coinvolti 4 orbitali nell'ibridazione e si generano 4 orbitali ibridati. Nell'ideazione SP2 sono coinvolti tre orbitali e si generano 3 orbitali ibridati, Il quarto era un orbitale p e resta tale. Nell'ibridazione SP sono coinvolti due orbitali e si generano due orbitali ibridati, due orbitali P restano tali. Nelle molecole in cui si formano legami doppi o tripli, la sovrapposizione delle nuvole elettroniche del secondo e terzo legame, lungo le rette del primo, determina la formazione di orbitali molecolari che non includono l'asse di legame. Questi legami vengono chiamati pi greco π. Gli orbitali non ibridati sono coinvolti In un legame pi greco. Nel legame Sigma (σ), la retta che collega idealmente due nuclei (l'asse di legame) è completamente avvolto nella nuvola elettronica dell'orbitale molecolare. Gli orbitali ibridati fanno dei legami Sigma (σ). Quando facciamo gli esercizi il numero dei legami Sigma è anche uguale al numero degli orbitali coinvolti che è anche uguale al numero degli orbitali ibridati.
GLI IDROCARBURI
● molecole organiche composte da una molecola di carbonio e una di ossigeno ● servono per fornire energia ● sono formati da una lunga catena di atomi di carbonio ed idrogeno che devono formare 4 legami: all'aumentare degli atomi di carbonio gli idrocarburi diventano dei gas infatti aumentano le caratteristiche idrofobe (creme scottature tra cui la vaselina). Classificazione : ● Gli alcani : presentano legami covalenti singoli, gli alcani sono detti saturi in quanto posseggono il numero massimo possibile di atomi di idrogeno e non ne possono contenere altri. gli atomi di carbonio fanno solo dei legami Sigma. ● Gli alcheni : possiedono uno o più legami covalenti doppi ● Gli alchini possiedono uno o più legami tripli. Gli alchini come gli alcheni sono insaturi ossia l'atomo di carbonio ha almeno un legame pigreco. Possono essere saturati aggiungendo un atomo di idrogeno (idrogenazione). Le molecole degli idrocarburi prendono i suffissi in base a come sono i legami (ano gli alcani; ene gli alcheni; ino gli alchini) prendono dei prefissi in base a quanti atomi di carbonio ci sono nella catena. Gli idrocarburi a catena aperta, chiusa o ramificata appartengono a un'unica classe e sono detti alifatici. Possono essere ciclici quando le catene di atomi di carbonio sono chiuse a cicli. Aciclici quando invece non sono chiuse a ciclo, la catena può essere lineare o ramificata. Entrambi possono essere divisi in saturi e insaturi. Un'altra categoria importante è quella dei composti aromatici , che vengono definiti per il caratteristico odore dei primi composti studiati. Un esempio è il benzene. ISOMERIE Quando due molecole hanno la stessa formula bruta ma hanno caratteristiche diverse o una diversa disposizione nello spazio. ● isomeria di struttura che prevede principalmente due modelli: isomeria di catena, di posizione e di funzione. -L'isomeria di catena si ha quando i composti si differenziano per il diverso modo in cui sono legati gli atomi di carbonio (stesso numero di atomi di carbonio). -Isomeria di posizione quando hanno la stessa catena carboniosa ma diversa posizione di atomi sostituenti o di gruppi funzionali. -L'isomeria di funzione quando la diversa disposizione degli atomi determina gruppi funzionali differenti. ● Un secondo tipo di isomeria detta stereoisomeria riguarda i composti che pur avendo la stessa formula bruta e pur avendo gli atomi legati nello stesso identico ordine, differiscono per l’orientamento nello spazio dei loro atomi o di gruppi di di atomi. -Gli isomeri conformazionali hanno solo legami singoli, sono le diverse conformazioni che può avere una molecola intorno ai legami singoli. -gli isomeri configurazionali hanno una diversa disposizione dei costituenti della molecola e si dividono in isomeri geometrici e isomeri ottici: -gli isomeri geometrici sono isomeri in cui vi hanno legami doppi. Hanno una diversa disposizione dei sostituenti rispetto a un legame multiplo C=C o ad un anello. Ci sono due tipi di isomeri: CIS e TRANS. CIS: i sostituenti stanno dalla stessa parte. TRANS: i sostituenti più grossi stanno da parti opposti. -gli isomeri ottici non sono sovrapponibili ma sono come delle immagini riflesse allo specchio (detti chirali), lo diventano se facciamo un’immagine speculare. Non saranno mai sovrapponibili. Hanno una simmetria molecolare dovuta a uno o più atomi che sono centri chiral. I GRUPPI FUNZIONALI I gruppi funzionali sono un insieme di atomi che caratterizzano la molecola o una porzione di molecola in quanto reattività, ovvero il funzionamento dal punto di vista chimico, determinano l'attività biologica delle molecole.
Le biomolecole ● La biomolecole sono le molecole della vita, sono composti organici presenti esclusivamente negli esseri viventi come i carboidrati, i lipidi, le proteine e gli acidi nuclei. Rappresentano circa il 30% della composizione dell’organismo. Sappiamo che le biomolecole svolgono un ruolo fondamentale nelle cellule dal punto di vista strutturale, energetico e funzionale. ● Tutti presentano una struttura polimerica , cioè sono polimeri in cui abbiamo un’unità ripetuta tante volte, il monomero. In quel caso la bíomolecola si chiama macromolecola, lo sono tutte tranne i lipidi. Un polimero si forma con l’unione di tanti monomeri tramite una reazione di condensazione. Ogni reazione prevede la formazione di un legame tra due molecole organiche con liberazione di una molecola d’acqua. Viceversa, le reazioni di idrolisi comportano la rottura del legame covalente tra le due molecole grazie all’aggiunta di una molecola d’acqua, che si scinde in H e OH. I CARBOIDRATI ● I carboidrati sono la principale fonte energetica per la maggior parte dei viventi. Essi costituiscono anche molte componenti strutturali delle cellule, come la cellulosa, che riveste le cellule vegetali e rappresenta il composto organico più ampio abbondante della biosfera. ● Esistono tre tipi principali di carboidrati, classificati a seconda del numero di molecole che contengono: monosaccaridi, disaccaride e polisaccaridi. I monosaccaridi I monosaccaridi sono composti semplici, formati dal monomero dei carboidrati. Ha una formula bruta che è Cn (H2O)n e dipende dal numero di carbonio e il gruppo funzionale che contengono. Il glucosio è particolarmente importante per tutti gli animali perché è la più comune forma di zucchero, che viaggiando nel corpo raggiunge tutte le cellule dell’organismo. La concentrazione di questo zucchero nel sangue, o glicemia, deve essere mantenuta pressoché costante e per la regolazione di tale concentrazione entrano in gioco alcuni ormoni. L’insulina, un ormone peptidico prodotto nel pancreas, favorisce l’assorbimento del glucosio da parte delle cellule; quando però vi è un surplus di glucosio nel sangue, permette all’organismo di immagazzinare il glucosio in eccesso nel fegato e nei muscoli sotto forma del suo polimero glicogeno. Anche il glucagone è un ormone di natura peptidica sintetizzato nel clan pancreas; al contrario dell’insulina, esso favorisce la liberazione nel flusso sanguigno nei momenti di necessità energetiche dell’organismo. I diabetici, avendo problemi di insulina, accumulano glucosio nel sangue e necessitano quindi di cure che abbassino questo valore. Ipoglicemia- troppo poco Iperglicemia- troppo I disaccaridi Saccarosio : il comune zucchero da tavola, si forma tramite una reazione di condensazione tra glucosio e fruttosio. Trealosio: disaccaride che si forma per condensazione di due molecole di glucosio è presente anche nei funghi e nei lieviti. Maltosio: formati da due molecole di glucosio, si differenzia dal trealosio per la maniera in cui glucosio si lega tra di esso. Lattosio: costituito da glucosio e galattosio. Rappresenta per la specie umana una fonte alimentare importante, anche se alcune persone non riescono a digerire a causa dell’assenza nel loro corpo dell’enzima che idrolizza questo disaccaride a livello del duodeno. Questo enzima si chiama lattasi, è presente nell’uomo sin dalla nascita ma andando avanti con gli anni la necessità della lattasi intestinale comincia diminuire perché la dieta dell’uomo cambia drasticamente. Solamente il 35% della popolazione mondiale adulta può metabolizzare il lattosio. (vantaggio evolutivo , cromosoma 2 ) I polisaccaridi I polisaccaridi sono formati da monosaccaridi legati in lunghe catene e si distinguono in polisaccaridi di struttura, se vanno a costruire il corpo dell’organismo, oppure polisaccaridi di riserva si svolgono funzione di accumulo di glucosio. Il principale polisaccaride di riserva delle piante è l’amido mentre negli animali e nei funghi è il glicogeno. Amido e glicogeno sono costituiti da unità di glucosio, legate
però tra di loro in modo diverso. La cellulosa è il costituente principale delle pareti delle cellule vegetali e per questo è il polimero organico più frequente sul nostro pianeta, ma può essere idrolizzato soltanto da pochi microrganismi. La maggior parte degli animali a parte le mucche gli altri ruminanti non è in grado di demolirla. Non venendo idrolizzata , nel nostro organismo la cellulosa non si scompone in molecole di glucosio, ma risulta comunque di estrema utilità nei processi digestivi perché costituisce le fibre che favoriscono il corretto transito intestinale. La durezza, l’elasticità e la resistenza dello scheletro esterno (esoscheletro) degli insetti e degli artropodi, quali i gamberi e le aragoste, sono dovute soprattutto alla presenza della chitina , il polisaccaride di struttura degli animali. La chitina si trova anche in molti altri animali invertebrati, così come nelle pareti cellulari dei funghi che, analogamente agli animali, sono anche eterotrofi e hanno lo stesso polisaccaride di riserva, il glicogeno. I LIPIDI ● Le due caratteristiche che accomunano tutti i lipidi sono che: sono insolubili nei solventi polari come l’acqua, ed essendo meno densi tendono a disporsi in superficie galleggiando su di essa; sono le molecole organiche che liberano la maggior quantità di energia. Nessun lipide contiene polimeri. ● Essi svolgono un’importante funzione strutturale in quanto costituiscono la parte prevalente della struttura di tutte le membrane cellulari, e alcuni di essi svolgono la funzione di messaggeri chimici sia all’interno della cellula sia tra cellule diverse. La funzione forse più importante svolta dei lipidi è quella della riserva di energia. Nella maggior parte degli animali gli zuccheri in eccesso, cioè che non possono essere immagazzinati sotto forma di glicogeno, vengono convertiti in lipidi, più precisamente in grassi. Anche alcune piante immagazzinano energia sotto forma di lipidi, i cosiddetti oli , soprattutto nei semi (mais/arachidi) e nei frutti (olive). I grassi e gli oli hanno in proporzione una quantità più elevata di legami carbonio idrogeno rispetto ai carboidrati, per cui contengono più energia chimica. ● Un altro ruolo di lipidi e quello di costituire composti biochimici di importanza vitale per gli organismi complessi. Esempi di questo tipo sono gli ormoni steroidei e le vitamine liposolubili. Tipi di grassi
- trigliceridi : Si formano per condensazione a partire da tre molecole di acidi grassi unite a una molecola di glicerolo, un alcol a tre atomi di carbonio che presenta tre gruppi OH. Sono idrofobi. Un acido grasso che presenta doppi legami tra gli atomi di carbonio è detto saturo, ogni atomo di carbonio della sua catena forma legami covalenti con altri quattro atomi e le sue possibilità di legarsi ancora sono perciò esaurite.viceversa, un acido grasso che contiene atomi di carbonio uniti da legami covalenti doppi è detto insaturo, in quanto non possiede il numero massimo di atomi di idrogeno che potrebbe avere. La natura fisica di un trigliceridi è determinata dalla lunghezza dello scheletro carbonioso che costituisce gli acidi grassi e dal fatto che gli acidi siano saturi o insaturi. Le dritte catene di acidi grassi e saturi consentono alle molecole di compattarsi le une con le altre e di solidificare anche a temperatura ambiente; è questo il caso dei grassi di origine animale, come il burro e il lardo. Al contrario gli acidi grassi insaturi, in presenza di legami covalenti doppi presentano dei ripiegamenti che rendono più complessa la compattazione delle molecole, per questo tendono ad essere liquidi a temperatura ambiente come tutti gli oli di origine vegetale (olio d’oliva, arachidi, mais). La margarina, pur essendo un prodotto a base di oli vegetali, Ha una consistenza solida in quanto i suoi acidi grassi insaturi sono stati idrogenati. I grassi idrogenati vegetali sono dunque analoghi dal punto di vista metabolico a quelli saturi e hanno perciò un ruolo ipocolesterolemizzante verso le lipoproteine a bassa in densità (LDL) e uno ipocolesterolemizzante verso le lipoproteine ad alta intensità (HDL); in altre parole, tendono ad aumentare il cosiddetto colesterolo cattivo ed abbassare quello buono. (HDL Gruppo proteggo che porta il colesterolo verso la periferia, colesterolo buono. LDL gruppo proteico che mette il colesterolo sotto il plasma, bassa densità di lipidica, è cattivo.)
- fosfolipidi, glicolipidi : svolgono una funzione strutturale. Sono costituiti da catene di acidi grassi attaccate a uno scheletro di glicerolo. Nei fosfolipidi il terzo atomo di carbonio presente nella molecola
colesterolo presente nella pelle, ma occorre un esposizioni raggi solari affinché questo reazione chimica possa avvenire. la carenza di vitamina D comporta il rischio di rachitismo una deformazione delle ossa con arresto della crescita, mentre negli adulti può portare all'osteoporosi una decalcificazione che produce fratture e lesioni alle ossa. La vitamina E svolge un importante ruolo antiossidante sulle cellule, mantenendole vitali più a lungo punto è contenuta nei frutti come le olive il grano i temi noci mandorle. la vitamina K è contenuta nelle foglie Verdi come gli spinaci e Cavoli, è indispensabile alla coagulazione del sangue. in assenza di essa si potrebbe morire di emorragia per una banale ferita oppure una lesione interna. La vitamina B1 tiamina è un precursore di un coenzima necessario alla produzione di energia a partire dai glucidi. La vitamina B1 si trova in alimenti come carne uova latte legumi cereali e frutta. è abbondante anche nella Crusca del riso, che però viene eliminata durante i processi di raffinazione del prodotto. la vitamina B9, l'acido folico, è un integratore che viene dato alle donne incinte. La vitamina C , è l'acido ascorbico, è sensibile alla luce e al calore per questo la spremuta va bevuta subito. la vitamina C è un potente antiossidante, a impatto antinfiammatorio, ci aiuta ad affrontare i cambi di stagione. LE PROTEINE ● Sono polimeri costituiti da sequenze di molecole: gli amminoacidi. Per formare le proteine si utilizzano fino a 20 tipi di amminoacidi diversi (tra cui 9 essenziali), assemblati in diverse combinazioni. Le cellule contengono numerose proteine differenti. Si stima che circa metà delle proteine dell'organismo umano sia completamente rinnovata in 80 giorni: per questo motivo la produzione di proteine deve essere costante. ● Gli amminoacidi sono formati da un atomo di carbonio centrale legato a un gruppo amminico (NH2) a un gruppo carbossilico (COOH) e a un atomo di idrogeno. Questa struttura di base della molecola è uguale in tutti gli amminoacidi che differiscono tra loro solo per il gruppo R (radicale). Tale gruppo ha una struttura chimica diversa. Le differenze dei gruppi R sono molto importanti perché determinano le diverse proprietà biologiche dei singoli amminoacidi e di conseguenza delle singole proteine. Alcuni amminoacidi hanno catene laterali neutre e apolari (quindi idrofobe); altri hanno gruppi radicali neutri e polari (idrofili) ; altri gruppi R sono caricati positivamente o negativamente. Nella reazione di condensazione tra due amminoacidi, l’atomo di azoto del gruppo amminico di un amminoacido si lega con l’atomo carbossilico dell’altro amminoacido, eliminando una molecola d’acqua. Il legame covalente che si è formato è detto legame peptidico e la molecola che si forma è dipeptide, mentre in seguito all'unione di più amminoacidi si forma un polipeptide. Gli esseri umani sono in grado di sintetizzare solo alcuni dei 20 tipi di amminoacidi esistenti. Quelli che non possono essere sintetizzati autonomamente dal nostro organismo (9 amminoacidi essenziali) e devono essere assunti tramite l’alimentazione. La carne e il pesce contengono tutti gli amminoacidi essenziali, ma questi possono essere assunti anche con piatti che uniscono cereali e legumi. La dieta vegana così come quella vegetariana, possono fornire un apporto sufficiente di amminoacidi essenziali. Nelle cellule le proteine sono assemblate in lunghe catene polipeptidiche in cui gli amminoacidi si susseguono uno dopo l’altro. La sequenza lineare di amminoacidi dettata dalle informazioni presenti nel DNA contenuto nel nucleo cellulare, è detta struttura primaria. Una volta assemblata, lungo la catena polipeptidica si verificano delle specifiche interazioni tra i vari amminoacidi che fanno piegare la molecola su se stessa in una configurazione semplice, detta struttura secondaria. Una comune struttura secondaria è quella a elica , la cui forma è mantenuta dai legami a idrogeno. Questi legami si spezzano e si formano facilmente, infatti le proteine con strutture a elica sono elastiche (miosina; cheratina). La cheratina: la normale messa in piega dei capelli deriva dalla struttura proteica secondaria, infatti la forma che i capelli assumono naturalmente è dovuta alla disposizione delle catene di cheratina e ai legami trasversali che le tengono unite.
Le proteine che presentano questa struttura detta a foglio ripiegato , sono lisce ma non elastiche. Il collagene, componente della cartilagine, ossa e tendini, ha un'altro tipo di struttura che dipende dal fatto che alcune catene polipeptidiche tendono ad arrotolarsi tra loro quando vengono sintetizzate. La struttura terziaria delle proteine rappresenta la loro organizzazione spaziale e si origina dal ripiegamento della struttura secondaria per interazioni tra i gruppi R degli amminoacidi, che dopo il ripiegamento si trovano vicini. Le proteine in cui la struttura secondaria è prevalente rispetto all'organizzazione spaziale sono proteine fibrose. Globulari: struttura terziaria e sono compatte. Le interazioni tra gruppi R sono frequenti e coinvolgono amminoacidi polari e apolari. Gli organismi viventi sintetizzano una grande varietà di proteine globulari, tra queste ci sono i recettori presenti sulle superfici delle membrane cellulari, che permettono l'ingresso nelle cellule solo di specifiche sostanze e gli enzimi. Vi sono proteine formate da più di una catena polipeptidica: questo livello di organizzazione comporta l'interazione fra due o più polipeptidi corrisponde alla struttura quaternaria. Esempi di proteine con struttura quaternaria sono l'emoglobina, la proteina contenente il ferro che ha nei globuli rossi del sangue dei mammiferi. GLI ENZIMI ???? IL METABOLISMO CELLULARE ● Tutti gli esseri viventi ricavano energia dalla demolizione degli zuccheri ma anche da vie metaboliche diverse a partire da grassi e proteine.l’energia liberata è sfruttata per sintetizzare una particolare molecola denominata ATP che è l’unica che può essere demolita dalle cellule per avere l’energia nelle loro reazioni metaboliche. L’ATP è costituito da una base azotata (l’adenina), uno zucchero a cinque atomi di carbonio, (il ribosio), e da tre gruppi fosfato. I legami covalenti che tengono uniti questi tre gruppi fosfati sono rappresentati da una linea ondulata per indicare che sono legami ad alta energia. Quando un gruppo fosfato si stacca per idrolisi, la molecola di ATP si trasforma in ADP e si liberano sette kcal di energia per mole.Se si ha la rimozione di un altro gruppo si trasforma in ATP. Adenosina -base + zucchero Adenina-base Le reazioni endoergoniche sono quelle in cui il contenuto di energia dei prodotti è maggiore rispetto a quello dei reagenti perciò possono avvenire solo prelevando energia dall’ambiente esterno. Si dice una reazione anabolica: si formano i legami. A+B+E=>C+D ATP => ADP+P+E (FOTOSINTESI CLOROFILIANA) Le reazioni esoergoniche sono reazioni che richiedono un surplus di energia per consentire al processo di avvenire e la molecola più frequentemente utilizzata è L’ATP. L’energia dei reagenti è maggiore rispetto a quella dei prodotti. Sono cataboliche si rompono i legami A+B=>C+D+E ADP+P+E=>ATP( RESPIRAZIONE CELLULARE) Reazione anaboliche - fotosintesi, sintesi proteica, monosaccaride a polisaccaridi - qualsiasi cosa in cui si attaccano pezzi tra di loro per formarne uno Cataboliche - respirazione, idrolisi Le cellule eterotrofe assumono molecole organiche cibandosi di altri organismi Le cellule autotrofe sono quelle che costruiscono autonomamente le biomolecole utilizzando fonti esterne di energia. Per svolgere le attività metaboliche le cellule autotrofe utilizzano l’energia già immagazzinata in molecole che si costruiscono. Esistono due tipi: quelle chemiosintetiche e foto sintetiche. Le cellule chemiosintetiche ottengono questa energia svolgendo reazioni inorganiche. Mentre le cellule fotosintetiche ricavano dal sole l’energia necessaria per compiere le loro attività. METABOLISMO DEI CARBOIDRATI ● Il glucosio è la molecola organica che viene utilizzata dalle cellule per ottenere energia. Una volta in possesso del glucosio tutte le molecole provvedono a demolirlo per ricavarne energia.
dove viene ossidato a CO2 e H2O. La demolizione dei lipidi è più conveniente dal punto di vista energetico e rispetto a quello degli zuccheri, perché la rottura dei legami tra le unità bicarboniose è un processo esoergonico. METABOLISMO DELLE PROTEINE Le proteine vengono demolite nel nostro corpo a livello dello stomaco grazie ai succhi gastrici e alla pepsina e a livello dell'intestino tenue dove agiscono gli enzimi pancreatici. Tramite la rottura dei legami peptidici si ottengono singoli aminoacidi, che attraversano le pareti intestinali per entrare prima nel flusso sanguigno e poi nelle cellule. Una volta entrati nelle cellule vengono utilizzate a livello dei ribosomi per la sintesi di nuove proteine, mentre gli amminoacidi in eccesso vengono demoliti con separazione del gruppo amminico dal restante scheletro carbonioso. I gruppi amminici, contenenti azoto, devono essere eliminati poiché formano prodotti tossici per il nostro corpo. Gli scheletri carboniosi vanno incontro all'ossidazione fornendo all'organismo una quantità limitata di energia. Per essere eliminati, i gruppi amminici degli amminoacidi devono essere trasferiti a un composto presente nella sequenza di reazioni del ciclo di Krebs. Questa reazione è catalizzata dagli enzimi transaminasi. Il processo prende il nome di transaminazione e avviene nel fegato.Il gruppo amminico è tossico per il nostro cervello. il cervello è prodotto da una membrana encefalica che non fa entrare le sostanze dannose a esso e il gruppo amminico Però sotto forma di ione ammonio (NH4+) riesce a passare nella membrana. Allora il nostro corpo lo metto in una molecola organica e forma la glutammina. L'ultima tappa del processo di eliminazione dei prodotti azotati nell'organismo avviene a livello del fegato, dove gli ioni ammonio giungono attraverso la corrente sanguigna sotto forma di glutammina. Il fegato utilizza gli ioni ammonio per formare l’urea , un composto che negli organismi ureotelici come i mammiferi e gli anfibi verrà portato ai reni dove sarà filtrato con formazione di urina per essere poi eliminato. Negli organismi uricotelici come i rettili e gli uccelli, lo ione ammonio verrà eliminato sotto forma di un altro composto detto acido urico e infine negli organismi ammoniotelici come i pesci viene espulso direttamente nell'ambiente. GLI ACIDI NUCLEICI ● Sono polimeri aventi come unità fondamentali nucleotidi , che consistono di uno zucchero a cinque atomi di carbonio, di una base azotata e di un gruppo fosfato. Lo zucchero nel caso dell’RNA è ribosio, mentre nel caso del DNA è il 2 desossiribosio. Le basi azotate si dividono in due gruppi: le basi pirimidiniche che sono citosina, timina e uracile; le basi puriniche o purine che sono l'adenina e la guanina. RNA - A C G U DNA - A C G T DNA Il DNA ha una struttura a doppia elica, formata da due filamenti polinucleotidici appaiati. Le basi azotate sono come dei pioli ,mentre lo zucchero il gruppo fosfato sono come i montanti di una scala. Le basi azotate si attaccano al gruppo fosfato e allo zucchero mediante dei legami covalenti in corrispondenza della molecola di zucchero. Mentre le basi azotate che si trovano sullo stesso Piolo sono tenuti insieme da legami idrogeno e gli accoppiamenti delle basi non sono casuali: una Purina si lega sempre con una pirimidina: [AT - GC].La sequenza di basi lungo un filamento determina anche la sequenza di basi sull'altro filamento: per questo motivo le basi degli acidi nucleici sono detti i complementari. In una doppia elica il senso di un filamento è opposto a quello del filamento complementare: si dice che sono filamenti antiparalleli. In ogni filamento DNA si identificano due estremità chiamate estremità 5 e estremità 3’: all'estremità 5’ il firmamento termina col gruppo fosfato legato al carbonio in posizione 5, all'estremità 3’ una molecola di zucchero si lega con il carbonio in posizione 3. DUPLICAZIONE DNA
Per poter essere trasmesso ai discendenti, il materiale genetico cioè il DNA, deve essere in grado di duplicarsi. il processo di duplicazione del DNA ha luogo prima che la cellula si divida ed è chiamato replicazione. Durante la replicazione i due filamenti della doppia elica si separano come una cerniera lampo grazie alla rottura dei legami a idrogeno tra le basi appaiate. ciascun filamento può così funzionare come stampo per la sintesi di un nuovo filamento complementare a esso, usando i desossiribonucleotidi liberi presenti nella cellula. L'intero processo richiede energia e molti enzimi. un enzima, la DNA elicasi , e particolari proteine sono necessari per sgretolare la doppia elica nel punto di origini della replicazione, Detto forcella di duplicazione, rompendo i legami ad idrogeno. La sintesi del nuovo filamento è catalizzata da un gruppo di enzimi noti come DNA polimerasi. Oltre ad aggiungere nuovi nucleotidi nella catena in crescita , la DNA polimerasi è in grado di individuare l'eventuale aggiunta di un nucleotide sbagliato al filamento in costruzione. TRASCRIZIONE Le cellule contengono tre tipi di RNA a filamento singolo. L’mRNA ( messaggero) è costituito da lunghe catene e trasporta l’informazione genetica fino ai ribosomi presenti nel citoplasma, per ogni proteina prodotta esiste un particolare mRNA. L’RNA ribosomiale (rRNA) a catene con migliaia di nucleotidi ed è principale costituente dei ribosomi. L’RNA di trasporto (tRNA) è di piccole dimensioni ma è molto diversificato. La sua funzione è quella di trasportare gli aminoacidi durante la sintesi proteica e per ognuno dei venti aminoacidi esiste almeno un tRNA specifico. La trascrizione ha lo scopo di trascrivere/copiare, con modifiche dettate dalla differente struttura molecolare, il messaggio contenuto nel DNA in una molecola complementare e si compone di tre fasi: inizio, allungamento e terminazione. Le tre tappe della trascrizione di un segmento di DNA sono: inizio: l’enzima RNA polimerasi si lega alla sequenza iniziale, detta promotore, e inizia a svolgere i filamenti di DNA allungamento: la polimerasi legge il filamento stampo e inizia la sintesi dell’mRNA aggiungendo nucleotidi in direzione 5’-3’ terminazione: la polimerasi giunge al sito di terminazione, si stacca dal filamento stampo e libera l’mRNA La trascrizione è catalizzata dall’enzima RNA polimerasi e nel punto di attacco di questo enzima il DNA si apre e man mano che l’RNA polimerasi si sposta lungo la molecola del DNA, i due filamenti della molecola si separano. La sequenza di basi del filamento di RNA è complementare ed un’identica, al filamento stampo da cui viene trascritta.la sua sequenza è invece identica a quella del filamento di DNA non trascritto tranne per il fatto che la timina viene sostituita dall’uracile. TRADUZIONE Nelle cellule eucariote, l’mRNA passa dal nucleo al citoplasma per essere tradotto in proteine. Questo processo avviene grazie al codice genetico. Le informazioni utili per la sintesi delle proteine sono sotto forma di codice, ogni tripletta di basi dell’mRNA corrisponde a un amminoacido. Poiché le basi azotate sono quattro, le possibili triplette sono 64 e dunque ciascuno dei venti amminoacidi può essere codificato da più di una tripletta. Ogni tripletta viene chiamata codone. Una volta trascritto, l’mRNA raggiunge nel citoplasma i ribosomi. Nei ribosomi ( costituiti da rRNA e proteine) questo viene decodificato e la successione ordinata dei suoi codoni determina la sequenza di amminoacidi della proteina finale. In questa fase è fondamentale il ruolo del tRNA il quale porta il corretto amminoacido ai ribosomi e consente il suo inserimento nella catena polipeptidica. L’associazione tra tRNA e codone avviene grazie alla presenza sull’Ansa centrale del ti RNA di una tripletta di basi azotate, l'anticodone, complementare ad ogni codone. Il processo continua finché l'intero mRNA non è stato totalmente tradotto. Una volta completata la sintesi della proteina, l’mRNA si stacca dai ribosomi e viene successivamente degradato. Il polipeptide così formato corrisponde alla struttura primaria della proteina, che dovrà essere in seguito ripiegato e processato prima di finire nel comparto cellulare in cui svolgerà la sua funzione.
