La chimica della cellula

La chimica della cellula

Principali elementi: S, P, O, N, C, H (SPONCH) (99% peso della cellula).

Principali sostanze: Acqua (70% peso della cellula), Molecole organiche: amminoacidi e proteine, nucleotidi e acidi nucleici, zuccheri, lipidi.

Atomi e particelle

Tutte le sostanze che costituiscono la materia sono formate da particelle chiamate atomi. Gli atomi sono formati da tre particelle diverse: i protoni, particelle caricate positivamente, i neutroni, particelle senza carica elettrica, e gli elettroni, particelle caricate negativamente. Anche se un protone è 2000 volte più pesante di un elettrone, la sua carica positiva eguaglia la carica negativa, ed insieme si annullano.

I protoni e i neutroni sono tenuti insieme da elevate forze nucleari e formano il nucleo positivo dell'atomo. Gli elettroni girano intorno al nucleo, ad una certa distanza da esso, percorrendo uno spazio che viene detto orbitale atomico (o anche orbita). Il numero degli elettroni generalmente è uguale a quello dei protoni e quindi l'atomo è neutro (stesso numero di cariche positive e negative).

Numero atomico e massa atomica

Il numero di protoni viene detto numero atomico ed è indicato dalla lettera Z, lo spazio dove si muovono gli elettroni viene anche chiamato livello energetico. Il peso dell'atomo è invece dato dalla somma dei protoni e dei neutroni (in quanto gli elettroni hanno una massa trascurabile) e viene indicato con il termine di peso atomico o massa atomica e con la lettera A.

Gusci elettronici e legame chimico

I gusci esterni degli atomi SPONCH determinano la loro capacità di formare molecole. La distribuzione degli elettroni negli atomi spiega come gli atomi stessi possano essere tenuti insieme nelle molecole. L'atomo consiste di un piccolo nucleo carico positivamente circondato da un ampio spazio nel quale si trovano elettroni carichi negativamente. Ogni elettrone si muove all'interno di una porzione limitata dello spazio dell'atomo, chiamata orbitale. Gli orbitali sono raggruppati in gusci (o strati) i cui elettroni hanno energie quasi uguali. I principali atomi presenti nelle cellule utilizzano solo tre gusci: il primo può contenere solo due elettroni, mentre il secondo e il terzo ne contengono fino a otto.

Un atomo che contenga già uno strato esterno pieno di elettroni (neon e argon) non è chimicamente reattivo. Gli atomi che non hanno lo strato esterno già pieno possono raggiungere questo stato in due modi: acquistando o perdendo elettroni in un legame ionico, oppure mettendo elettroni in condivisione formando un legame covalente.

Si chiama legame chimico ciò che tiene unito un atomo ad un altro e si forma sempre fra almeno due atomi. Per indicare che due atomi sono legati, si interpone un trattino fra i loro simboli (C-C, H-H, ecc). Gli atomi formano legami chimici per raggiungere una co