Esplorazione dei cicli biogeochimici e delle macromolecole chimiche

Cicli biogeochimici: è il ciclo che segue la materia, o un determinato elemento chimico, all’interno dell’ecosfera. La materia si forma con reazioni chimiche che la trasformano. I principali sono il ciclo dell’azoto, del fosforo e del carbonio.

Elementi chimici essenziali

Gli esseri viventi usano soprattutto carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo. Questi sei elementi compongono il 98%. Altri elementi formano l’1%: sodio, potassio, ferro, calcio, rame. Altri elementi li troviamo in traccia, ma sono importanti: elementi oligominerali (cobalto, molibdeno), ve ne sono in piccole quantità, ma servono per far avvenire delle reazioni chimiche.

Dettagli sul ciclo dell'azoto

Ciclo dell’azoto: lo usiamo solo quando è presente in altre sostanze organiche (piante). Quello dell’atmosfera non è utilizzabile per noi. Dei battei trasformano l’azoto in nitrati e ammoniaca, che vengono poi assorbiti dagli organismi (fissazione e ammonificazione). Altri invece lo trasformano in modo che si liberi nell’aria (denitrificazione). Fissazione: dei batteri prendono l’azoto nell’atmosfera e lo trasformano in nitrati, utili per proteine. Ammonificazione: l’azoto diventa ammoniaca, andando nel terreno. Nitrificazione: da ammoniaca diventa nitriti, e poi nitrati. Battere denitrificante: dai nitrati, l’azoto torna nell’atmosfera. Noi assorbiamo i nitrati dalle piante, non siamo in grado di assimilarli direttamente.

Composti organici e idrocarburi

Composti organici formati da biomolecole. Idrocarburi formati da carbonio e idrogeno. Si formano delle catene di forme varie e lunghezza diversa (catene incrociate, circolari …) di carbonio e idrogeno. Composti aromatici, una nuvola elettrica delocalizzata attorno alla catena determina un odore caratteristico (es. benzene). Le reazioni avvengono in presenza di catalizzatori, aiutano a farle avvenire.

Gruppi funzionali e macromolecole

Gruppi funzionali: differenziano le molecole degli idrocarburi. Ossidrile (OH): alcol, rende la molecola polare; carbonilico (C=O): polare, se si trova alla fine della catena forma un aldeide, se è in mezzo un chetone; carbossilico (COOH): acido, idrogeno dell’OH può staccarsi, acido debole; amminico (NH2): basico, ricorda l’ammoniaca; fosfato (OPO32-): deriva dall’acido fosforico H3PO4, quando H3 va via rimane il fosfato PO4 3- , si può legare ad una molecola carboniosa; metilico (CH3): deriva dal metano; sulfidrile: deriva dallo zolfo. Macromolecole, molecole grandi, formate da molti atomi (idrocarburi e composti organici sono macromolecole). Vengono chiamati polimeri perché sono fatte da unità minori che si ripetono: i monomeri. Polimero: unione di monomeri. Monomeri principali: amminoacidi (formano le proteine, noi ne utilizziamo 20), monosaccaridi (formano i polisaccaridi, cioè zuccheri complessi, quelli semplici sono i monosaccaridi), acidi grassi, fosfato, glicerolo (formano i fosfolipidi, acidi grassi appartengono al gruppo carbossilico, il fosfato a quello fosfato e il glicerolo all’ossidrilico). Dimero: molecola fatta da due monomeri. L’unione dei monomeri è detta condensazione, perché si libera sempre una molecola di acqua. Per romper e il legame utilizziamo l’acqua. Questa azione di rottura viene detta idrolisi. L’acqua si forma prendendo l’OH di un monomero e l’H dell’altro, dando l’H2O.