Propedeutica biochimica, parte 1(proprietà colligative, chimica organica e nomenclatura)

Proprietà colligative

Si tratta di proprietà particolari delle soluzioni (non tutte lo sono). Sono proprietà fisiche perché non dipendono dal tipo di particelle che consideriamo nella soluzione, ma dalle quantità e sono correlate alla concentrazione. Ad esempio, H₂O + 1g di sale o zucchero ci interessa solo per 1 grammo.

• Abbassamento della tensione di vapore
• Innalzamento ebullioscopico
• Abbassamento crioscopico
• Pressione osmotica

Pressione osmotica

L'osmosi consiste nel passaggio di solvente verso la soluzione (diluendo questa) attraverso una membrana semipermeabile in grado di lasciar passare esclusivamente le molecole di solvente. La pressione osmotica è la pressione da esercitare sulla soluzione per evitare che avvenga l’osmosi. Si può calcolare tramite la presenza di elettroliti:

• Soluzioni di non elettroliti: Π = MRT (molalità × R × temp.)
• Soluzioni di elettroliti: Π = MiRT, dove i è il coefficiente di associazione degli elettroliti

Maggiore è la differenza tra le parti, più velocemente avviene l'osmosi. Non dipende solo dalla differenza di concentrazione ma anche da quanto è più alta la Δ di concentrazione. L'osmolarità (osm/l) = molarità (mol/l) × coefficiente di dissociazione. L'osmolarità intracellulare ha un valore noto di 0,3 osm. Le soluzioni iniettate in endovena devono avere uguale molarità. Dipende poi se ci sono o meno elettroliti. In endovena, soluzioni come NaCl (sol. salina 0,3 osm) e soluzioni glucosate hanno però molarità differente; la sol. glucosata ha 0,3 perché con coeff. di dissociazione 1, mentre la sol. fisiologica si dissocia ed ha coeff. 2.

Esempio di elettroliti: coeff. diss. 20,15 * 2 = 0,30 osm. Generalmente si utilizzano soluzioni isotomiche a condizioni normali. Se ho una soluzione ipertonica (esterno > interno), la cellula butta fuori H₂O. Se ho una soluzione ipotonica (osmolarità interna > esterna), la cellula assorbe H₂O, causando lisi.

Tensione di vapore

Il passaggio da fase liquida a vapore. Maggiore è la tensione, più facile sarà anche la tendenza al passaggio di stato. H₂O solvente puro ha maggior tendenza di passaggio al vapore rispetto alla soluzione, ad esempio, l'H₂O bolle prima senza sale.

Innalzamento ebullioscopico

La tensione di vapore è collegata a questo concetto. La T_b di ebollizione di un liquido puro è diversa da quella con il soluto all'interno. Per cui la soluzione bollirebbe successivamente. Il discorso non è legato al tipo di soluto inserto ma alla quantità di questo presente.

Abbassamento crioscopico

Ad esempio, sale messo sulla strada per evitare le lastre di ghiaccio. Tramite l’utilizzo di soluto nel solvente si abbassa la temperatura di congelamento del fluido. In generale, il soluto presente nel solvente porta a una variazione delle T dei passaggi di stato che aumentano i tempi effettivi per farli avvenire.

Chimica organica

Si tratta della chimica del carbonio. Ci sono composti contenenti carbonio (non tutti quelli che lo compongono sono organici). Forma 4 legami = TETRAVALENTE. L’atomo di C nei composti organici può essere detto primario, secondario, ecc., a seconda del numero di altri atomi di C con cui è legato. Il C ha struttura elettronica esterna 1s² 2s² 2p², ma numero di ossidazione tra -4 e +4.

Ogni composto organico ha la sua formula generale che lo identifica indipendentemente da quanti sono i C. Si individuano così gruppi funzionali che sono tipici e non cambiano. Il nome è associato al gruppo funzionale.

Gli alcani sono caratterizzati da singoli legami C-C e/o C-H (idrocarburi saturi), gli atomi di C sono tutti ibridizzati sp³. Sono detti idrocarburi. Non fanno parte del nostro organismo. Rientrano in nomenclatura.

I primi 4 termini:

• Metano CH₄
• Etano CH₃-CH₃
• Propano CH₃-CH₂-CH₃
• Butano CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

La formula generale è: C_nH_2n+2

Nomenclatura

È basata su 3 principi:

• Presenza di un prefisso relativo al numero di atomi di C
• Individuare il gruppo funzionale e determinare poi il suffisso
• Usare il suffisso relativo (desinenza)

Ad esempio:

• CH₃OH alcoli des. “olo” Metanolo
• CH₃-CH₂-OH Etanolo
• Aldeidi desinenza "ale": HCHO etanale, CH₃-CHO metanale
• Chetani desinenza "one": CH₃-CO-CH₃ propanone

Gli alcol sono caratterizzati dal gruppo ossidrilico o ossidrile -OH, prendono il nome dal corrispondente idrocarburo che ha lo stesso numero di atomi di C, sostituendo al suffisso "o" il suffisso "olo". CH₃OH - metanolo si usa anche alcol etilico, metilico...

Classificazione degli alcoli

• Primari: gruppo ossidrilico legato ad un atomo di C primario (+1 C o nessun C di legame) CH₃-CH₂OH
• Secondari: gruppo ossidrilico legato ad un C secondario. OHCH₃-CH-CH₂-CH₂-CH₃
• Terziari: gruppo ossidrilico legato a C che è legato a sua volta con 3 C. Il C legato a OH non ha idrogeni. OHCH₃-C-CH₂-CH₂-CH₃CH₃

Questa classificazione è importante per le reazioni degli alcoli. Ad esempio, gli alcoli primari se ossidati formano aldeidi, gli alcoli secondari ossidati formano chetoni, e i terziari non si ossidano e si rompono i legami C-C.

Gli eteri hanno come gruppo funzionale -O-, sono composti derivati dall'acqua per sostituzione di 2 atomi di H con gruppi alchilici, cioè catene di C. Il nome deriva dai gruppi legati a O, ad esempio, CH₃-CH₂-O-CH₂-CH₃ di etile etere. I legami glicosidici dei monosaccaridi sono legami eteri.

I tioli sono caratterizzati dal gruppo -SH e sono i più importanti contenenti zolfo. Si ossidano facilmente (simili a -OH). 2R-SH ↔ 2R-S-S-R + H₂, formando disolfuro. I ponti disolfuro sono spesso presenti nelle proteine. È l'unico legame covalente delle proteine terziarie che hanno il semiacido cisteina che ha il legame -SH. Con l'ossidazione forma i ponti disolfuro. L'insulina contiene i ponti di solfuro, senza ponti non è funzionante.

Esistono strutture polifunzionionali, che contengono più gruppi funzionali. Vi ritroviamo i polialcoli: glicerina + acidi grassi → trigliceridi. La glicerina è la pirole poley 1,2,3 propantiolo.

Le aldeidi e chetoni sono caratterizzati dal gruppo carbonilico o carbonile > C = O, gruppo funzionale legato a 2 composti, con un doppio legame.

• Le aldeidi hanno un carbonile legato almeno ad H, R - C_=O       HR, dove R può essere un altro H o una catena di C. Hanno suffisso “ale”, ad esempio metano (CH₄) deriva metanale → formaldeide.
• Nei chetoni, il carbonile deve avere catene con carbonio.       R - C_=O         R. Se R è sostituito da H si torna ad aldeide. Ha il suffisso “one”. Il più semplice ha 3C → propanone        CH₃-C_=O-CH₃           dimetilchetone.

Aldeidi e chetoni derivano dalla reazione di ossidazione degli alcoli (aldeidi 1, chetoni 2). Le aldeidi possono avere numerose reazioni: se alcol primario ha un eccesso di ossidante, si ha aldeide e poi acido carbossilico.