Chimica, riassunti

Energia libera di Gibbs

L'energia libera di Gibbs (G) è un'equazione di stato, una grandezza termodinamica che indica la spontaneità di una trasformazione termodinamica. La variazione di energia libera di Gibbs, indicata come ΔG, è definita come:

ΔG = ΔH - TΔS

dove:

• ΔG = Variazione di energia libera di Gibbs
• ΔH = Variazione di entalpia del sistema, ovvero l'energia scambiata a pressione costante durante la trasformazione termodinamica
• ΔS = Variazione di entropia del sistema, che indica la variazione del grado di disordine durante la trasformazione
• T = Temperatura assoluta

Una reazione si dice spontanea quando ΔG < 0; in questo caso, viene detta esoergonica per indicare che nel corso di una reazione si libera una quantità di energia che possiamo utilizzare per produrre lavoro. Un processo con ΔG positivo non può avvenire spontaneamente e può procedere solo se copriamo il deficit energetico con un apporto di energia dall'esterno del sistema. Una reazione di questo tipo viene chiamata endoergonica.

Le soluzioni

Si dice soluzione quel sistema omogeneo costituito da più composti. Il componente in quantità maggiore è il solvente, quello in quantità minore è il soluto. In caso di un corpo solido o gas ed uno liquido, il liquido è il solvente, mentre il corpo solido o gas sarà il soluto. La solubilità è la capacità di un soluto di dissolversi in un solvente ed è in funzione della temperatura e della quantità di soluto in soluzione. La soluzione si dice satura quando non vi si può aggiungere altro soluto senza che questo precipiti.

DNA: Acido deossiribonucleico

L'acido deossiribonucleico (DNA) è un acido nucleico che contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e proteine, molecole indispensabili per lo sviluppo e il corretto funzionamento della maggior parte degli organismi viventi. Dal punto di vista chimico, il DNA è un polimero organico costituito da monomeri chiamati deossiribonucleotidi. Tutti i nucleotidi sono costituiti da tre componenti fondamentali: un gruppo fosfato, il desossiribosio (zucchero pentoso) e una base azotata che si lega al desossiribosio con legame N-glicosidico.

Le basi azotate che possono essere utilizzate nella formazione dei nucleotidi da incorporare nella molecola di DNA sono quattro: adenina, guanina, citosina e timina. Mentre nell'RNA, al posto della timina, è presente l'uracile. Il DNA può essere più correttamente definito come una doppia catena polinucleotidica antiparallela, orientata, complementare, spiralizzata, informazionale. L'ordine nella disposizione sequenziale dei nucleotidi costituisce l'informazione genetica, la quale è tradotta con il codice genetico negli amminoacidi corrispondenti. La sequenza amminoacidica prodotta, detta polipeptide, forma le proteine.

Il processo di traduzione genetica (comunemente chiamata sintesi proteica) è possibile solo in presenza di una molecola intermedia di RNA, che è generata per complementarità con le quattro basi dei nucleotidi del DNA in un processo noto come trascrizione. Tale processo non genera solo filamenti di RNA destinati alla traduzione, ma anche frammenti già in grado di svolgere svariate funzioni biologiche (ad esempio, all'interno dei ribosomi, dove l'RNA ha una funzione strutturale). L'informazione genetica è duplicata prima della divisione cellulare, attraverso un processo noto come replicazione del DNA, che evita la perdita di informazione nel passaggio tra diverse generazioni cellulari.

Modello del DNA di Watson e Crick

Due catene polinucleotidiche si avvolgono attorno ad un asse comune formando una doppia elica. Le due catene del DNA sono antiparallele, orientate 3’-5’ e 5’-3’. Le basi occupano la parte interna dell’elica e le catene costituite da zuccheri e gruppi fosforici sono disposte all’esterno. La superficie presenta una scanalatura maggiore ed una scanalatura minore. Ogni base è legata alla base della catena opposta mediante legami idrogeno, in modo da formare una coppia di basi planare. L'appaiamento complementare delle basi spiega il meccanismo di replicazione del DNA.

Differenza fra DNA ed RNA

La struttura chimica dell'RNA è molto simile a quella del DNA, ma differisce in tre aspetti principali:

• Diversamente dal DNA, che è a doppio filamento, l'RNA è una molecola a singolo filamento, in molti dei suoi ruoli biologici e ha una catena molto più breve di nucleotidi. Tuttavia, l'RNA può, per l'appaiamento delle basi complementari, formare doppie eliche intraelicoidali, come nel caso del tRNA.
• Mentre il DNA contiene desossiribosio, l'RNA contiene ribosio (nel desossiribosio non vi è un gruppo ossidrile attaccato all'anello pentoso in posizione 2'). Questi gruppi ossidrilici rendono l'RNA meno stabile del DNA poiché è più incline all'idrolisi.
• La base complementare all'adenina nel DNA è la timina, mentre nell'RNA è l'uracile, che è una forma non metilata di timina.

Riassumendo, il DNA e l'RNA differiscono per caratteristiche come la base azotata, la forma e per lo zucchero. Mentre nel DNA troviamo adenina, timina, citosina e guanina, nell’RNA troviamo l'uracile al posto della timina. Per quanto riguarda lo zucchero, invece, l'RNA contiene ribosio, mentre il DNA contiene deossiribosio, che non è nient’altro che un ribosio senza una componente di ossigeno. Inoltre, differiscono per la forma: infatti, il DNA ha la forma a doppia elica grazie alle due catene polinucleotidiche antiparallele che si avvolgono attorno ad un asse, mentre l'RNA è formato da una singola catena di nucleotidi.

Funzione del DNA e dell'RNA

La differenza principale sta nella funzione dei due acidi nucleici: il DNA ha la funzione di memoria genetica e si trova confinato nel nucleo della cellula eucariota o all'interno della cellula procariota, eventualmente all'interno dei mitocondri. L'RNA ha una funzione di messaggero (mRNA), trasporto delle basi azotate (tRNA) e costruzione delle proteine (rRNA).

RNA: Acido ribonucleico

In chimica, l'acido ribonucleico, in sigla RNA, è una molecola polimerica implicata in vari processi cellulari.