Gli atomi: la base della materia Gli elementi sono sostanze pure che non possono essere divise in sostanze più semplici.

Gli atomi: la base della materia Un atomo è la più piccola porzione di materia di un elemento. In ogni atomo nel nucleo centrale si trovano protoni e neutroni, nei vari livelli energetici gli elettroni.

Le molecole: una combinazione di atomi Le molecole sono raggruppamenti di atomi disposti nello spazio secondo una struttura geometrica ben definita.

Le molecole: una combinazione di atomi In una reazione di condensazione tra due molecole, alcuni atomi (2 di idrogeno e 1 di ossigeno) si staccano per formare una molecola d’acqua. Nell’idrolisi avviene il contrario. Nelle cellule per condensazione si formano i polimeri, macromolecole formate dall’unione di più monomeri.

Le molecole: una combinazione di atomi

I legami tra gli atomi Nel legame covalente ciascun atomo mette in comune con l’altro uno o più elettroni del suo strato più esterno.

I legami tra gli atomi Nei legami covalenti polari un atomo è meno elettronegativo del suo «compagno» e resta con una parziale carica positiva (δ+). L’atomo più elettronegativo sarà invece dotato di parziale carica negativa (δ–). La molecola dell’acqua è polare.

I legami tra gli atomi Nel legame ionico uno dei due atomi è talmente più elettronegativo che si appropria di uno o più elettroni dell’altro.

I legami tra gli atomi I composti ionici contengono ioni di carica opposta che si attraggono e che grazie a legame ionici formano cristalli dotati di particolari simmetrie.

I legami tra molecole Il legame (o ponte) idrogeno si forma tra molecole che presentano una forte polarità, un atomo di idrogeno è sede di una parziale carica positiva. Tiene unite le molecole d’acqua allo stato solido e liquido.

I legami tra molecole Le interazioni idrofobiche fanno in modo che molecole (o gruppi atomici) apolari si avvicinino tra loro, evitando il contatto con l’acqua.

I legami tra molecole Nella solubilizzazione di un soluto formato da ioni si formano interazioni di tipo elettrico tra le cariche positive e negative degli ioni e le molecole polari dell’acqua

L’acqua Il ghiaccio ha una densità minore dell’acqua liquida perché i legami idrogeno sono più stabili e mantengono le molecole a una certa distanza.

L’acqua Le molecole d’acqua risalgono lungo i piccolissimi vasi del tronco degli alberi grazie a forze di adesione e di coesione.

Le soluzioni acquose Le soluzioni neutre contengono H+ e OH– in uguale quantità Le soluzioni acide contengono una quantità di H+ maggiore degli OH–. Le soluzioni basiche hanno gli OH– che prevalgono sugli H+.

Le soluzioni Nella scala del pH il valore centrale (pH = 7) corrisponde alla neutralità. Nelle soluzioni acide il pH è minore di 7, la concentrazione degli H+ è elevata. Nelle soluzioni basiche il pH è maggiore di 7, la concentrazione degli OH– è elevata.

La composizione dei viventi

I composti organici Gli atomi di carbonio hanno 4 elettroni nell’ultimo livello energetico e tendono a completarlo formando 4 legami covalenti.

I composti organici Le molecole organiche sono rappresentate con le formule di struttura, o in forma condensata o semplificata.

I composti organici I gruppi funzionali sono gruppi di atomi che conferiscono particolari proprietà chimiche e biologiche alle molecole organiche.

I glucidi Detti anche carboidrati o zuccheri o saccaridi, sono formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. I monosaccaridi sono gli zuccheri più semplici.

I glucidi Le molecole di glucosio possono avere due forme: aperta, i sei atomi di carbonio sono allineati chiusa, in un anello esagonale Esistono due forme chiuse, glucosio α o glucosio β, secondo come si posiziona l’ossidrile sul carbonio1.

I glucidi I disaccaridi sono formati dalla condensazione di due molecole di monosaccaridi.

I glucidi I polisaccaridi, come amido, glicogeno e cellulosa, sono lunghi polimeri di glucosio.

I lipidi Grassi e oli sono trigliceridi, sostanze formate da glicerolo, un con tre -OH e da tre molecole di acidi grassi. I grassi sono trigliceridi formati da acidi grassi saturi. Gli oli sono trigliceridi formati da acidi grassi insaturi.

I lipidi La struttura dei fosfolipidi è simile a quella dei trigliceridi, ma al posto di uno degli acidi grassi c’è un gruppo fosfato, legato a un altro gruppo atomico. Sono molecole anfipatiche con una parte apolare idrofoba (le lunghe code) e una parte polare idrofila (la testa).

I lipidi Il colesterolo è un componente della membrana cellulare eucariote ed è il capostipite di tutti gli steroidi.

Le proteine Le proteine sono polimeri di 20 tipi diversi di amminoacidi.

Le proteine Il legame peptidico si forma per condensazione tra il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l’azoto del gruppo amminico dell’altro. La sequenza degli amminoacidi di una proteina ne costituisce la struttura primaria.

Le proteine La struttura secondaria a elica o a lamina dipende dalla formazione di legami a idrogeno tra i gruppi -NH e -CO della catena polipeptidica.

Le proteine La struttura terziaria permette alla catena di avvolgersi a gomitolo per effetto di interazioni che coinvolgono le catene laterali.

Le proteine Alcune proteine complesse sono formate da più catene polipeptidiche, associate nello spazio a formare la struttura quaternaria.

Gli acidi nucleici Sono polimeri di nucleotidi. Ogni nucleotide è formato da tre componenti: un gruppo fosfato uno zucchero pentoso (il ribosio per l’RNA e il desossiribosio per il DNA) una base azotata

Gli acidi nucleici Le basi azotate sono di 5 tipi. Adenina (A), guanina (G) e citosina (C) si trovano in DNA e RNA. La timina (T) è presente solo nel DNA, l’uracile (U) solo nell’RNA

Gli acidi nucleici Nei polinucleotidi i nucleotidi si legano tra loro grazie a legami covalenti detti fosfodiesterici: i gruppi fosfato connettono gli zuccheri dei diversi monomeri. Nel DNA i due filamenti sono tenuti insieme da legami idrogeno tra le basi azotate.

L’ATP L’adenosintrifosfato (ATP) è formato da una molecola di adenina, da una di ribosio e da tre gruppi fosfato. L’idrolisi dell’ATP libera energia: è un meccanismo che permette alle cellule di spendere piccole quantità di energia, quando necessario.