La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 2 La chimica della vita.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 2 La chimica della vita."— Transcript della presentazione:

1 Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 2 La chimica della vita

2 Copyright © 2006 Zanichelli editore Atomi e molecole 2.1 Le proprietà caratteristiche dei viventi si possono osservare a ogni livello della loro struttura gerarchica Le strutture biologiche hanno unorganizzazione gerarchica D. Organo: muscolo delle ali C. Cellule e tessuti: Cellule muscolari allinterno del tessuto muscolare B. Organulo: miofibrilla (solo nelle cellule muscolari) Actina Miosina A. Molecola: actina Atomo Figura 2.1

3 Copyright © 2006 Zanichelli editore Atomi e molecole 2.2 La vita richiede circa 25 elementi che si possono combinare tra loro per formare i composti Per la vita sono fondamentali circa 25 differenti elementi chimici (sostanze che non possono essere scomposte in altre sostanze mediante mezzi chimici tradizionali).

4 Copyright © 2006 Zanichelli editore Carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto sono i quattro elementi fondamentali per costruire la maggior parte della materia vivente. Tabella 2.2

5 Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli elementi in tracce (oligoelementi) sono essenziali almeno per alcuni organismi, ma soltanto in minime quantità. Certi oligoelementi, come il ferro, sono indispensabili per tutte le forme di vita, mentre altri lo sono solo per alcune specie.

6 Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli oligoelementi sono additivi comuni di cibo e acqua. Carenze alimentari in alcuni oligoelementi possono causare diverse condizioni fisiologiche. Per esempio, una carenza o un eccesso di iodio impediscono il normale funzionamento della ghiandola tiroide, provocandone lingrossamento (gozzo). Figura 2.2A

7 Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli elementi chimici possono combinarsi insieme per formare i composti. Un composto è una sostanza costituita da più elementi combinati secondo un rapporto fisso. Sodio Cloro Cloruro di sodio Figura 2.2C

8 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.3 Gli atomi sono formati da protoni, neutroni ed elettroni Latomo (il cui nome deriva dalla parola greca àtomos che significa «indivisibile») è la più piccola unità di materia che conserva le proprietà di un elemento.

9 Copyright © 2006 Zanichelli editore Le particelle subatomiche Un atomo è costituito da protoni e neutroni situati in un nucleo centrale. Il nucleo è circondato da elettroni organizzati in gusci elettronici. Figura 2.3A + + –– + – Protoni Neutroni Elettroni Numero di massa = e – Nuvola elettronica Nucleo

10 Copyright © 2006 Zanichelli editore La diversità tra elementi Gli atomi di ciascun elemento sono caratterizzati da uno specifico numero di protoni, che rappresenta il numero atomico. Figura 2.3B + – Protoni Neutroni Elettroni Numero di massa = e – Nucleo Nuvola elettronica

11 Copyright © 2006 Zanichelli editore Gli isotopi Il numero di neutroni in un atomo può variare. Alcuni elementi presentano forme diverse di atomi dette isotopi. Alcuni isotopi sono radioattivi. Tabella 2.3

12 Copyright © 2006 Zanichelli editore COLLEGAMENTI 2.4 Gli isotopi radioattivi possono essere utili ma anche pericolosi La ricerca scientifica I biologi spesso usano i traccianti radioattivi per seguire le trasformazioni chimiche subite dalle molecole negli organismi.

13 Copyright © 2006 Zanichelli editore La diagnostica medica I traccianti radioattivi sono spesso usati nella diagnostica medica in combinazione con sofisticate strumentazioni per la realizzazione di immagini. Figura 2.4AFigura 2.4B

14 Copyright © 2006 Zanichelli editore I pericoli della radioattività Nonostante le loro molteplici applicazioni positive, lesposizione incontrollata agli isotopi radioattivi può essere nociva per gli organismi viventi. Le particelle e lenergia emesse dagli atomi radioattivi possono spezzare i legami originari tra gli atomi, formandone altri. Questi processi possono danneggiare molecole importanti allinterno dellorganismo (in particolare, il DNA).

15 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.5 La configurazione elettronica di un atomo ne determina le proprietà chimiche Gli elettroni in un atomo si dispongono in gusci elettronici che possono contenere numeri diversi di elettroni. Idrogeno (H) Numero atomico = 1 Elettrone Carbonio (C) Numero atomico = 6 Azoto (N) Numero atomico = 7 Ossigeno (O) Numero atomico = 8 Guscio elettronico più esterno (può contenere fino a 8 elettroni) Guscio elettronico più interno (può contenere fino a 2 elettroni) Figura 2.5

16 Copyright © 2006 Zanichelli editore Quando due atomi con un guscio elettronico incompleto reagiscono, ciascuno di essi mette in comune (cede oppure riceve) elettroni, in modo da occuparlo completamente. Queste interazioni solitamente fanno sì che gli atomi vengano tenuti insieme da forze di attrazione chiamate legami chimici.

17 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.6 I legami ionici sono interazioni che si stabiliscono tra ioni di carica opposta Quando gli atomi cedono o ricevono elettroni si creano atomi carichi chiamati ioni. Trasferimento di elettroni Na Atomo di sodio Cl Atomo di cloro Na + Ione sodio Cl – Ione cloro Cloruro di sodio (NaCl) Na Cl Na + – – – Figura 2.6A

18 Copyright © 2006 Zanichelli editore Due ioni aventi cariche opposte si attraggono. Se lattrazione è abbastanza forte, si forma un legame detto legame ionico. Per esempio, gli ioni sodio e gli ioni cloro si legano per formare il cloruro di sodio, il comune sale da cucina. Na + Cl – Figura 2.6B

19 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.7 Mediante i legami covalenti gli atomi condividono elettroni formando molecole Nei legami covalenti due atomi mettono in comune una o più coppie di elettroni poste sui loro livelli energetici più esterni, formando molecole. Le molecole possono essere rappresentate in molti modi. Tabella 2.7

20 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.8 Le reazioni chimiche consentono alle sostanze di ricombinarsi In una reazione chimica i reagenti (materiali di partenza) interagiscono, cambiano lorganizzazione degli atomi e formano il prodotto finale. 2 H 2 O2O2 2 H 2 O Figura 2.8A

21 Copyright © 2006 Zanichelli editore Nelle cellule viventi avvengono migliaia di reazioni chimiche che trasformano la materia. Per esempio, il beta-carotene viene convertito in vitamina A. CH 3 H2CH2C C CHC C C C CH 2 CH 3 C CH 2 H2CH2C CH CH 3 CH C C C C CH 3 O2O2 4H CH C C C OH H H CH 3 C C H2CH2C C CH 2 H2CH2C CH 3 Vitamina A (2 molecole) Beta-carotene 2 Figura 2.8B

22 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.9 La molecola dellacqua è polare Una molecola è non polare quando i suoi atomi legati da legame covalente condividono gli elettroni equamente. In un legame covalente polare la condivisione degli elettroni tra gli atomi è asimmetrica e crea una molecola polare (dotata cioè di poli con cariche parziali opposte). Le proprietà dellacqua (–) (+) O H H Figura 2.9

23 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.10 La polarità della molecola dellacqua consente la formazione del legame idrogeno Legame idrogeno (+) H H (–) O Le estremità cariche delle molecole dacqua vengono attratte dalle estremità dotate di carica opposta delle molecole vicine. Questa attrazione forma legami deboli chiamati legami idrogeno. Figura 2.10A

24 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.11 I legami idrogeno sono responsabili della coesione dellacqua Grazie ai legami idrogeno, le molecole dacqua possono spostarsi dalle radici alle foglie di una pianta. Gli insetti riescono a camminare sullacqua grazie alla tensione superficiale creata dalla coesione delle molecole dacqua. Figura 2.11

25 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.12 I legami idrogeno regolano la temperatura dellacqua La capacità dellacqua di immagazzinare calore regola la temperatura del corpo e il clima.

26 Copyright © 2006 Zanichelli editore Per rompere i legami idrogeno serve energia (la rottura dei legami è accompagnata da assorbimento di calore). Per questo, lacqua è in grado di assorbire una grande quantità di calore senza un grande aumento nella temperatura. Mentre lacqua si raffredda, un piccolo calo nella temperatura libera una grande quantità di calore.

27 Copyright © 2006 Zanichelli editore Quando una molecola dacqua evapora, assorbe energia. Questo permette il raffreddamento (abbassamento di temperatura) per evaporazione. Figura 2.12

28 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.13 Il ghiaccio è meno denso dellacqua allo stato liquido I legami idrogeno tengono insieme le molecole nel ghiaccio in modo meno denso che nellacqua allo stato liquido. Acqua allo stato liquido I legami idrogeno si spezzano e si formano continuamente Ghiaccio I legami idrogeno sono stabili Legame idrogeno Figura 2.13

29 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il ghiaccio è meno denso dellacqua allo stato liquido ed è per questo che galleggia. Il fatto che il ghiaccio galleggi, protegge i laghi e gli oceani dal congelamento solido.

30 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.14 Lacqua è un solvente versatile I soluti polari o carichi si sciolgono quando le molecole dacqua li circondano, formando soluzioni acquose. + – – – – – – – – – – Na + + Cl – Ioni in soluzione Cristallo di sale Cl – Figura 2.14

31 Copyright © 2006 Zanichelli editore 2.15 La chimica della vita è influenzata dallacidità e dalla basicità Un composto chimico che cede ioni H + a una soluzione è un acido. Un composto che è in grado di accettare ioni H + rimuovendoli da una soluzione è una base. Lacidità è misurata sulla scala del pH che va da 0 (massima acidità) a 14 (massima basicità).

32 Copyright © 2006 Zanichelli editore La scala del pH: Figura 2.15 Acqua Soluzione basica Schiuma detergente per forni Soluzione acida Soluzione neutra Scala del pH Succo di limone, succhi gastrici Succo di pompelmo Succo di pomodoro Urina Acqua pura Sangue umano Acqua di mare Bicarbonato Ammoniaca per uso domestico ACIDITÀ in aumento NEUTRALITÀ [H + ]=[OH – ] H+H+ H+H+ H+H+ OH – H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ BASICITÀ in aumento OH – H+H Candeggina per uso domestico

33 Copyright © 2006 Zanichelli editore Il pH della maggior parte delle cellule è tenuto vicino a 7 (neutro) dalle sostanze tampone. Le sostanze tampone contrastano i cambiamenti di pH (accettando ioni H + quando sono presenti in eccesso e cedendoli se la loro concentrazione diventa troppo bassa).


Scaricare ppt "Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 2 La chimica della vita."

Presentazioni simili


Annunci Google