Prima lezione biologia animale, Schemi e mappe concettuali di Biologia Animale

Scarica Prima lezione biologia animale e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia Animale solo su Docsity! BIOLOGIA ANIMALE 1. MACROMOLECOLE BIOLOGICHE LA CHIMICA DI BASE E I LEGAMI CHIMICI La chimica è quella parte della scienza che studia la struttura, le proprietà e le trasformazioni della materia, intendendo con questo termine tutto ciò che occupa uno spazio e possiede una certa massa, quindi tutti i corpi, minerali, animali o vegetali. La materia è costituita da un piccolo numero di sostanze fondamentali chiamate “elementi”, ciascuna con proprietà sue particolari. Nella materia gli elementi possono essere presenti in forma pura, oppure combinati tra loro, nel qual caso si parla di “composti”. Gli elementi sono costituiti da “atomi”. Col termine “atomo” si indica la particella più piccola in cui si può suddividere un elemento, senza che esso perda le sue proprietà caratteristiche. In ultima analisi quindi si può affermare che la materia è comunque costituita da atomi. La materia si trasforma continuamente attraverso reazioni chimiche. Esse sono alla base di qualsiasi attività biologica e possiamo dire che noi stessi siamo materia che si trasforma. Con il termine atomo si indica la particella più piccola in cui si può suddividere un elemento, senza che esso perda le sue proprietà caratteristiche. L’atomo è ulteriormente divisibile in particelle subatomiche più piccole. Esse possono essere immaginate un po’ come i “mattoni” con i quali sono costruiti tutti gli atomi, nel senso che sono uguali per forma e struttura nei diversi elementi. Nell’atomo si distinguono due regioni: una centrale detta nucleo costituita da due tipi di particelle, i protoni, con carica elettrica positiva, e i neutroni senza carica elettrica, e una parte esterna periferica nella quale si trovano gli elettroni, aventi carica negativa. Purché due atomi si leghino tra loro devono entrare in contatto; questo contatto coinvolge la superficie esterna dell’atomo e quindi solo gli elettroni che occupano gli orbitali più esterni possono essere utilizzati per la formazione del legame chimico. Il tipo e il numero dei legami formati sono quindi funzione del numero e della distribuzione degli elettroni negli orbitali più esterni. Ogni elemento tende a stabilizzarsi e per fare ciò reagisce con altri elementi acquistando, cedendo o mettendo in comune i suoi elettroni più esterni. Lo spostamento di elettroni da un elemento a un altro dipende dalla diversa energia con cui essi sono trattenuti dal nucleo. Gli elettroni di legame sono gli elettroni che partecipano al legame tra due atomi e sono quindi interessati alle attrazioni esercitate dai rispettivi nuclei in base alla loro elettronegatività. Nella formazione di un legame chimico gli elettroni di legame sono sottoposti contemporaneamente alla forza di attrazione esercitata da entrambi i nuclei degli atomi coinvolti. Se questi atomi sono diversi sarà diversa la forza con cui ciascun nucleo tende ad attirare a sé gli elettroni di legame. Questa forza si definisce elettronegatività e la differenza di elettronegatività tra gli atomi caratterizza il tipo di legame che si forma. Esistono diversi tipi di legame chimico: quelli intramolecolari che formano la molecola e quelli intermolecolari, tra diverse molecole vicine tra loro. Sono legami intramolecolari il legame ionico, il legame covalente qui coppie di elettroni sono condivise da coppie di atomi ed è molto forte (puro, polare e dativo), il legame metallico. Sono legami intermolecolari il legame a idrogeno, il legame dipolo-dipolo, il legame ione-dipolo e i legami di Van der Waals.  Le interazioni in biologia sono più dovute a tanti legami deboli rispetto a quelli forti  Il legame covalente in biologia porta gli atomi più vicini, ma l’energia che ci vuole per spezzarli in acqua o vacuum è la stessa  Legame a idrogeno molto importante in biologia ed è facile che sia tendenzialmente in grado di formare un legame debole con atomi come l’ossigeno. Interviene quando l’idrogeno è già legato a un atomo più elettronegativo. Legame a idrogeno Legame debole che si forma quando un atomo di idrogeno parzialmente positivo, legato con un legame covalente polare in una molecola, è attratto da un atomo parzialmente negativo, a sua volta legato covalentemente ad un’altra molecola. Solitamente questo succede con atomi di Ossigeno e atomi di Azoto. Esso può essere perturbato da una variazione o dalla tipologia dell’ambiente esterno. Sono tantissimi in biologia. Le interazioni tra le macromolecole sono più dovute da legami di tipo debole che di tipo covalente. Le interazioni tra molecole di tipo diverso possono avvenire, ma non rapidamente. Quando le superfici garantiscono contatti, questi garantiscono un’unione tra specie diverse per molto tempo. Esiste una differenza di resistenza tra i diversi tipi di legami. Fondamentalmente il legame covalente essendo una condivisione porta gli atomi molto vicini, quindi è più forte. L’energia di legame necessaria a spezzare un legame covalente è la stessa sia in un ambiente privo di acqua che un ambiente in cui essa è presente. Questo è diverso parlando di un legame di tipo ionico, dove nel vuoto l’energia richiesta è maggiore mentre in un ambiente acquoso è minore. Questo non significa che in una molecola ci siano solo legami di un tipo. In esse vi sono diversi tipi di legami. Se si andasse a guardare la composizione in percentuale di una determinata cellula e si esaminasse quali sono le sue componenti di tipo chimico si nota che le componenti viventi sono fatte sostanzialmente di acqua (70-75%). Ci sono condizioni in cui questa percentuale può scendere (25%) ma al di sotto di essa non esiste la possibilità di ripresa per quella cellula. Anche cellule che sono capaci di sopravvivere sotto forma di spore devono comunque conservare una certa percentuale di acqua. L’acqua è costituita di una molecola di ossigeno e due di idrogeno. Non è una distribuzione casuale ma dipende dal tentativo di regolare il peso. È un dipolo, ossia distribuisce la sua carica in punti diversi. Si crea una distribuzione di molecole di acqua in continua modificazione in relazione alla loro rotazione o spostamento. Questa proprietà di distribuire le carica in maniera non omogenea consente all’acqua di legarsi a tantissime altre molecole e di circondare eventualmente un’intera macromolecola. Questo è vero anche per tutte le specie che possono generare una struttura a dipolo. Se ci sono molecole che sono in grado di interagire tra loro mettendo a contatto le loro superfici in modo tale che esse siano vicine, questo tipo di collegamento si traduce nel creare un ambiente in cui l’acqua non è più in grado di penetrare. Le due superfici risulteranno schiacciate e all’interno ci sarà assenza di acqua. Dipende dalle caratteristiche delle superfici che sono in contatto tra loro. Il resto delle sostanze (30%) differenzia le cellule. Tra esse ci sono percentuali relativamente piccole di elementi o molecole che sono comuni a tutte le cellule (ioni di natura diverse, molecole organiche o inorganiche, componenti ed elementi metallici) e che sono fondamentali (fosfolipidi, acidi nucleici, proteine, polisaccaridi => Ciò che identifica le proprietà e caratteristiche della cellula. Importanti) Macromolecole: polisaccaridi, acidi nucleici, proteine