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Le basi chimiche della vita

I legami covalenti

I legami covalenti tengono gli atomi insieme per formare le molecole.
I legami covalenti sono stabili e si formano quando gli atomi completano il loro livello esterno, i cui elettroni sono condivisi con quelli degli altri atomi. I legami covalenti possono essere singoli, doppi o tripli in funzione dei doppietti d’elettroni condivisi. Invece, se gli elettroni nel legame non sono egualmente condivisi, gli atomi con maggior attrazione per gli elettroni( gli atomi elettronegativi ) portano una parziale carica negativa, mentre gli altri porteranno una parziale carica positiva.
Le molecole prive di legami polarizzati hanno un carattere non polare, o idrofobico, che le rende insolubili in acqua. Le molecole che hanno legami polarizzati hanno carattere polare, o idrofilo, che le rende solubili in acqua. Le molecole polari d’importanza biologica contengono uno o più atomi elettronegativi, di solito O, N, S, o P.

I legami non covalenti

I legami non covalenti si formano per forze d’attrazione deboli fra regioni con carica positiva o negativa della stessa molecola o di molecole vicine. I legami non covalenti sono fondamentali nel mantenere la struttura delle molecole biologiche e nel mediare le loro attività dinamiche. I legami non covalenti comprendono i legami ionici, i legami idrogeno e le forze di van der Walls. I legami ionici si formano fra gruppi positivi e negativi completamente carichi; i legami idrogeno si formano fra un idrogeno legato covalentemente ( che ha una parziale carica positiva ) ed un atomo di azoto o di ossigeno legato covalentemente (che ha una parziale carica negativa); le forze di van der Waals si formano fra due atomi che hanno una carica transiente per una momentanea asimmetria della distribuzione degli elettroni intorno agli atomi .Molecole non polari o parti non polari delle molecole più grandi tendono ad associarsi fra loro in ambienti acquosi per formare interazioni idrofobiche. Esempi di queste interazioni non covalenti si hanno nell’ associazione del DNA con proteine per mezzo di legami ionici, nell’ associazione dei due filamenti del DNA per legami idrogeno e nella formazione di un nucleo idrofobico nelle proteine solubili, come conseguenza di interazioni idrofobiche e forze di van der Waals .

Le proprietà dell’acqua

I legami covalenti di una molecola d’acqua sono altamente polarizzati. Per questo, essa è un’eccellente solvente capace di formare legami idrogeno con numerose molecole polarizzate. L’ acqua è anche uno dei principali determinanti della struttura delle molecole biologiche e dei tipi d’ interazione, in cui queste sono impegnate. Il pH di una soluzione misura la concentrazione degli ioni idrogeno. La maggior parte dei processi biologici è sensibile al pH , in quanto la concentrazione degli ioni H+ modifica lo stato ionico delle molecole biologiche . Le cellule sono protette dalle oscillazioni del pH dai sistemi tampone che reagiscono con gli ioni idrogeno o con ioni ossidrile.

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