Biochimica - Appunti

REAZIONE DI DOPPIO SCAMBIO = AB+CD=AD+BC

NOMENCLATURA : OSSIGENO + METALLO = OSSIDO

OSSIGENO + NON METALLO = OSSIDO ACICO o ANIDRIDE

OSSIDO + ACQUA = IDROSSIDO o BASE

ANIDRIDE + ACQUA = OSSIACIDO o ACIDO

Affinchè una reazione avvenga devono esistere le seguenti condizioni :

1. i due reagenti devono necessariamente urtarsi

2. l'urto deve essere efficace dal punto di vista dell'energia e dello spazio

3. affinchè avvenga l'urto devono esistere due condizioni : 1. LE DUE

MOLECOLE DEVONO INCOTRARSI IN UN PUNTO PRECISO CHIAMATO

FATTORE STEARICO / 2. DEVE ESSERCI SUFFICIENTE ENERGIA CINETICA

PER ROMPERE I LEGAMI (stadio attivato è il punto in cui si sono rotti i

legami)

la velocità di una reazione è proporzionale al numero di collisioni al minuto;

essa varia a seconda della concentrazione dei reagenti (maggiore è la

concentrazione più sarà probabile che avvenga una reazione). V = K[A]*[B]

(Velocità = concentrazione molare del reagente A per concentrazione molare

del reagente B). Da questa formula deriva che la velocità di una reazione è

direttamente proporzionale alla concentrazione molare dei reagenti. La velocità

inoltre aumenta all'aumentare della temperatura a attraverso la CATALISI

ovvero l'azione dei catalizzatori. Il simbolo K indica una costante. L'ENERGIA

DI ATTIVAZIONE è l'energia minima necessaria per formare il complesso

attivato. Essa è indipendente dalla concentrazione dei reagenti (al contrario

della velocità di reazione). Inoltre MAGGIORE è L'ENERGIA DI ATTIVAZIONE

MINORE SARA' LA VELOCITA' DI REAZIONE. I catalizzatori infatti aumentano la

velocità di reazione abbassandone l'energia di attivazione. Per quanto riguarda

l'energia di legame, i prodotti saranno sempre più stabili dei reagenti poiché

hanno raggiunto un livello energetico più basso.

In una reazione chimica deve essere mantenuto un EQUILIBRIO CHIMICO = al

procedere della reazione, i reagenti diminuiscono e i prodotti aumentano. La

maggior parte delle reazioni è reversibile; questo vuol dire che i prodotti

riformano i reagenti e il senso della reazione va da sinistra verso destra e

viceversa. Nella reazione reversibile, l'equilibrio indica un movimento costante

in cui le concentrazioni sono costanti nel tempo : la velocità da sinistra verso

destra diminuisce poiché diminuiscono i prodotti ; la velocità da destra verso

sinistra aumenta poiché aumentano i prodotti. Tuttavia vi è un momento in cui

la velocità è la stessa in entrambe le direzioni : all'equilibrio sono uguali le

velocità e NON le concentrazioni, le quali rimangono costanti (costanti

ma non uguali).

K = costante di equilibrio V1 = V2 (velocità uguali)

K : concentrazione prodotti / concentrazione reagenti (formula)

Se K>1 all'equilibrio abbiamo tanti prodotti e la reazione è spostata verso

destra

Se K<1 all'equilibrio abbiamo pochi prodotti e la reazione è spostata verso

sinistra

Se si applica una sollecitazione al sistema all'equilibrio, le condizioni di

equilibrio tendono a controbilanciare per annullare la sollecitazione e ristabilire

l'equilibrio (PRINCIPIO DELL'EQUILIBIO MOBILE -LE CHATELIER). ESEMPIO : se

diminuisco il numero dei prodotti l'equilibrio tenderà verso destra ; se

diminuisco il numero dei reagenti l'equilibrio tenderà verso sinistra.

DISSOCIAZIONE IONICA = processo di separazione di ioni positivi e ioni negativi

in un composto ionico provocato dall'acqua (fenomeno per cui alcune sostanze

si sciolgono in acqua e si dissociano, cioè formano ioni). Le sostanze che si

dissociano sono i sali, le basi e gli acidi. Gli ACIDI quando dissociano con una

molecola di acqua, tendono a liberare ioni H+ chiamati IDROGENIONI. Le BASI

quando dissociano in acqua, liberano ioni OH- chiamati OSSIDRILIONI. Le

sostanze che si dissociano in acqua sono chiamate ELETTROLITI (si parla infatti

di dissociazione elettrolitica). Si distinguono elettroliti forti (si dissociano

completamente) e deboli (si dissociano parzialmente). La tecnica di

separazione delle molecole è l' ELETTROLISI (passaggio da energia elettrica a

energia cinetica). Il comportamento delle molecole per cui alcune sono

elettroliti forti altre deboli è descritto dalla COSTANTE DI DISSOCIAZIONE che è

la costante di equilibrio nelle reazioni di dissociazione. Il pH è l'esponente

cambiato di segno della potenza in base 10 che esprime la concentrazione

degli ioni H+. Dalla dissociazione dell'acqua si generano ioni H+ e ioni OH- e il

prodotto ionico dell'acqua è la costante di dissociazione, ovvero il risultato

costante del prodotto tra H+ e OH-. Kw = (10)-14. Nell'acqua pura la

concentrazione idrogenionica e ossidrilionica sono uguali e valgono (10)-7. Da

questo riferimento ne deriva che :

-SOLUZIONE NEUTRA : [H+] = (10)-7 = pH =7 vuol dire ugual numero

-SOLUZIONE ACIDA : [H+] > (10)-7 = pH < 7 vuol dire tanti H+ e pochi

OH-

-SOLUZIONE BASICA : [H+] < (10)-7 = pH >7 vuol dire pochi H+ e tanti

OH-

Esiste quindi una “scala del pH”. Per trovare la concentrazione ossidrilionica

vale la seguente regola : pH + pOH = 14. Se so che il pH = 2 allora farò

pOH = 14-2=12=(10)-12

Il SISTEMA TAMPONE è capace di mantenere il pH invariato dopo al'aggiunta

di piccole dosi di acido o base. Questo sistema è fondamentale nei reni, nei

polmoni,nell'intestino. Se aumentano ioni H+ ,per mantenere il pH, l'equilibrio

si sposta verso sinistra. Se aumentano ioni OH- l'equilibrio si sposta verso

destra. REAZIONI REDOX

E' la somma di 2 semireazioni (ossidazione + riduzione) in cui una sostanza

cede elettroni e l'altra li acquista.

OSSIDAZIONE = perde un elettrone

viene eliminato idrogeno

viene aggiunto ossigeno

RIDUZIONE = acquista un elettrone

viene aggiunto idrogeno

viene eliminato ossigeno

La sostanza che si ossida viene chiamata RIDUCENTE

La sostanza che si riduce viene chiamata OSSIDANTE

Le redox sono reazioni di combustione quindi esotermiche (liberano energia).

CHIMICA ORGANICA

Il carbonio forma 4 legami covalenti con altri atomi di carbonio dando origine a

catene lineari o ramificate. I legami possono essere tripli o doppi. Il carbonio è

duttile e si lega anche con idrogeno,ossigeno,azoto. Il carbonio appartiene al IV

gruppo della tavola e ha numero atomico = 6. Il carbonio è il costituente

principale di tutti i composti organici e quindi di tutti gli esseri viventi ma in

natura non è molto abbondante. Il carbonio è un non metallo e allo stato libero

si presenta o come grafite o come diamante.

La POLIMERIZZAZIONE è la formazione di polimeri costituiti da più molecole

che,prese singolarmente,si chiamano monomeri. Gli IDROCARBURI sono catene

lineari o ramificate di atomi di carbonio legati ad atomi di idrogeno tramite

semplici,doppi o tripli legami covalenti. Gli idrocarburi sono i componenti dei

petroli. L'idrocarburo più semplice è il metano. Distinguiamo idrocarburi

AROMATICI (antracene,benzene,fenantrene) e ALIFATICI (alcani,alcheni,alchini).

I GRUPPI FUNZIONALI sono dei gruppi di atomi che caratterizzano una serie di

composti organici conferendogli particolari proprietà chimiche. Eccoli :

1. GRUPPO OSSIDRILICO = ALCOLI = R-OH – POLARE per la presenza

dell'ossigeno che è un elemento negativo (molto presente negli zuccheri)

2. GRUPPO CARBONILICO = ALDEIDI e CHETONI (C=O) – POLARE

(presente in molti zuccheri es aldosi)

3. GRUPPO CARBOSSILLICO = ACIDI CARBOSSILLICI (R-COOH) – POLARE e

DISSOCIABILE (è il gruppo acido poiché l'idrogeno tende a staccarsi come

protone H+ e l'ossigeno diventa O-. Ciò comporta che la molecola che

contiene tale gruppo acido assume una carica negativa; gli acidi organici

sono acidi deboli)

4. GRUPPO AMMINICO = AMMINE = R-N-2H – POLARE e COMPORTAMENTO

DEBOLMENTE BASICO. È polare per la presenza dell'azoto che è

negativo,cioè elettronegativo. Nel caso del gruppo amminico l'azoto

avanza due elettroni i quali tendono ad attirare ioni H+ e la molecola

assume carica positiva.

5. GRUPPO ETEREO = ETERI = -R-O-R-

6. GRUPPO ESTERI = ESTERI = deriva dalla reazione di un acido + alcol

(tale reazione si chiama ESTERIFICAZIONE) con liberazione di una

molecola di acqua. Il legame estere è fondamentale tra l'acido fosforico e

gli zuccheri.

ANNOTAZIONE IMPORTANTE : LA FORMA DELLA MOLECOLA PERMETTE

ALLA STESSA DI SVOLGERE LA SUA FUNZIONE.

ISOMERIA : è tra due composti che presentano uguale formula grezza ma

diversa formula di struttura. L'isomeria spiega come un limitato numero di

atomi diversi può formare un numero illimitato di composti. L'isomeria non è da

confondere con gli isotopi che invece sono atomi dello stesso elemento con

uguale numero di protoni ma diverso numero di neutroni (hanno lo stesso

numero atomico ma diverso numero di massa). Sia l'isomeria che l'isotopia non

comportano un cambiamento del comportamento chimico in quanto non

coinvolgono gli elettroni. Ci sono vari tipi di isomeria :

1. ISOMERIA CONFORMAZIONALE = i due composti differiscono per la

diversa disposizione degli atomi ; o meglio, differiscono per l'orientazione

reciproca nello spazio dei gruppi chimici

2. ISOMERIA DI STRUTTURA = si divide in due sottogruppi = 1.isomeria

di catena (a parità di numeri di carbonio la catena è lineare o ramificata)

2. isomeria di posizione (varia la posizione di un atomo,legame o gruppo)

3. isomeria di gruppo funzionale (diversi gruppi atomici, le caratteristiche

chimiche sono quindi diverse)

3. STEREOISOMERIA = varia la disposizione spaziale degli atomi dei

composti e distinguiamo : 1. isomeria geometrica (cis-trans) che vale solo

per gli ibridati sp2 ; 2. isomeria ottica (enantiomeri) gli isomeri sono l'uno

l'immagine speculare dell'altro (solo le cellule sono capaci di distinguere

l'isomeria ottica) MONOSACCARIDI

Sono i carboidrati, chiamati anche zuccheri,glucidi,saccaridi. La loro funzione

primaria consiste nel fornire energia. Altre funzioni sono di struttura e di riserva

energetica.

Gli zuccheri sono catene carboniose cui si legano gruppi ossidrilici e legami

ponte idrogeno. Gli zuccheri possono essere composti da GLICERALDEIDE o da

DIIDROSSIACETONE che sono due molecole triiose (hanno tre atomi di

carbonio). La gliceraldeide presenta un gruppo aldeidico quindi è

ALDOTRIOSO ; la diidrossiacetone presenta un gruppo chetonico quindi è

CHETOTRIOSO. Gli zuccheri che derivano dalla gliceraldeide sono chiamati

ALDOSI mentre quelli che derivano dal diidrossiacetone sono chiamati