Set Domande Paniere Risposte Aperte Biologia Applicata

Risposte Aperte Biologia Applicata

(Bocchio Chiavetto Luisella)

1) Quali caratteristiche distinguono gli organismi viventi dagli oggetti non viventi? Gli organismi viventi

sono fatti di cellule che ricavano dall'ambiente energia e nutrienti, rispondono ai cambiamenti

dell'ambiente esterno, regolando il proprio ambiente interno e interagiscono gli uni con gli altri. Gli

esseri viventi crescono si sviluppano e si riproducono generando individui simili a se, mentre gli

organismi non viventi non possiedono queste capacità.

2) Che cos'è un organismo eterotrofo? Organismo che acquisisce energia e composti chimici partendo da

sostanze organiche elaborate da organismi autotrofi o provenienti da altri organismi eterotrofi. Gli

eterotrofi quindi non sono in grado di sintetizzare le proprie sostanze nutritive, ma le devono assumere

sotto forma di carboidrati, proteine e lipidi dai tessuti animali o vegetali di cui si nutrono. Sono

eterotrofi la maggioranza dei batteri, i protozoi, tutti gli animali (metazoi), i funghi e alcuni vegetali

parassiti totalmente privi di clorofilla. Da un punto di vista metabolico, questi organismi eterotrofi sono

specificamente chemiorganotrofi perché assorbono l’energia di legame chimico dei componenti

organici del carbonio e usano substrati organici complessi quali donatori di elettroni. Gli eterotrofi

scambiano con l’ambiente materiali ed energia, assorbendo e trasformando composti organici esogeni

e quindi espellendo (o talora segregando) i cataboliti. In termini di energetica ecologica, gli eterotrofi

appartengono ai livelli dei consumatori (primari o di ordine superiore) della piramide ecologica.

3) Quali sono stati i passaggi fondamentali per lo sviluppo della vita sulla terra? I passaggi fondamentali

per lo sviluppo della vita sulla terra furono la fotosintesi e ricombinazione sessuale. Grazie alla

fotosintesi alcuni procarioti riuscirono ad acquisire l’energia solare per produrre le molecole necessarie

al loro metabolismo ed ossigeno. La massa di ossigeno che venne rilasciata dai processi di fotosintesi

cambiò la composizione dell’atmosfera permettendo lo sviluppo di microorganismi aerobi. Grazie alla

ricombinazione sessuale le cellule diverse ebbero la possibilità di combinare il loro patrimonio genetico

creando una singola cellula figlia. Questo meccanismo determinò la generazione di organismi con un

grado di variabilità maggiore infatti le cellule figlie essendo tutte diverse tra loro aumentarono la

probabilità che alcune di esse si adattassero all’ambiente circostante ed ai suoi cambiamenti nel

tempo.

4) Descrivi le diverse tipologie di legame intermolecolare importanti nelle molecole biologiche. Fai degli

esempi: Oltre a legame covalente , ionico , legame idrogeno ( che troviamo nel DNA a doppio

filamento ) , forze di london , sono fondamentali per composti biologici : legame fosfoestere; legame

fosfoanidridico; legame anidridico; tio estere ( nell' acetil coenzima A ) sono legami che troviamo ad

esempio nell'atp e in altre molecole cariche in energia.

5) Descrivi il legame covalente. Inoltre cosa si intende per legame covalente polare o apolare? Il legame

covalente si forma attraverso la condivisione di elettroni tra atomi e la formazione di orbitali

molecolari. Quando 2 doppietti di elettroni vengono condivisi tra 2 atomi si forma un doppio legame,

allo stesso modo il triplo legame covalente si forma quando vengono condivise 3 coppie di elettroni. I

legami covalenti possono essere di tipo: a) covalente omopolare, quando il legame si forma tra atomi

uguali. Es O2, N2. b) covalente eteropolare, quando il legame si forma tra due atomi diversi. Es. H2O

Nel legame covalente eteropolare i due atomi possono avere capacità diverse di attrarre gli elettroni

che costituiscono il legame. Questa proprietà è chiamata elettronegatività. Se due atomi di una

molecola hanno elettronegatività simile si parlerà di legame covalente apolare (non polare). Ad

esempio i legami delle molecole di idrogeno H-H , ossigeno O=O e metano CH4 sono apolari. Il legame

covalente polare si avrà invece tra atomi con elettronegatività diversa. In questo caso l’orbitale

molecolare è distorto e quindi <<passerà più tempo>> attorno ad esso. I legami covalenti siano essi

apolari che polari sono legami forti.

6) Che cosa sono la formula molecolare e la formula di struttura di una molecola? La formula chimica è

un modo abbreviato per descrivere la composizione chimica di una sostanza. Nella formula molecolare

o formula bruta i simboli chimici identificano gli elementi che compongono la molecola ed i numeri in

pedice specificano quanti atomi di quell’elemento sono presenti nella molecola. Es. H2O = 2 atomi di

idrogeno+ 1 di ossigeno H2SO4= 2 atomi di idrogeno+ 1 di zolfo + 4 di ossigeno. La formula di struttura

non specifica solo il tipo ed il numero di atomi ma anche come sono organizzati tra loro (cioè cOme

sono legati e come si dispongono nello spazio).

7) Descrivi il legame ionico: Il legame ionico è un legame chimico di natura elettrostatica che si forma

quando gli atomi possiedono un'elevata differenza di elettronegatività, ovvero una bassa energia di

ionizzazione e un'alta affinità elettronica. Il legame ionico si forma tra specie dotate di carica elettrica

(ioni) attraverso la cessione/acquisizione di elettroni.

8) Cosa sono i sali? I Sali sono composti ionici costituiti da anioni e cationi, atomi legati insieme dalla forza

attrattiva dovuta alle cariche di segno opposto. Ad esempio, NaCl , l’atomo di Na cede un elettrone al Cl

e quindi, diventa carico positivo (catione) , mentre il Cl acquisisce l’elettrone dal Na e diventa carico

negativo (anione). Sono solubili perché Quando NaCl o altri composti ionici vengono posti in acqua gli

ioni(localizzate sulle molecole di idrogeno) e le cariche negative parziali (localizzate sull’ossigeno)

dell’acqua attraggono e circondano gli anioni ed i cationi sulla superficie del sale.

9) Descrivi il fenomeno dell'idratazione: Quando NaCl o altri composti ionici vengono posti in acqua gli

ioni(localizzate sulle molecole di idrogeno) e le cariche negative parziali (localizzate sull’ossigeno)

dell’acqua attraggono e circondano gli anioni ed i cationi sulla superficie del sale. Una sostanza disciolta

si definisce anche soluto. In soluzione i cationi e gli anioni sono circondati dalle molecole d’acqua,

questo processo è detto idratazione.

10) Cosa si intende per sostanze idrofobiche? Fai degli esempi: sono sostanzialmente le sostanze apolari

ovvero quelle sostanze che non interagiscono con l’acqua ma tendono a raggrupparsi tra loro ad

esempio olio d’oliva, il burro ed i grassi.

11) Descrivi il legame ad idrogeno. Perchè è importante nelle molecole biologiche? Fai degli esempi: il

legame ad idrogeno è molto importante dal punto di vista biologico. L’idrogeno quando si combina con

l’ossigeno o con l’azoto per effetto della diversa elettronegatività determina un accumulo della carica

positiva sull’H ed una negativa sull’O o sul N. Per effetto dell’elettronegatività le due cariche si

attraggono e le molecole si dispongono nello spazio creando legami ad idrogeno. Ogni singolo legame

ad idrogeno è relativamente debole ma il fatto che si formino in gran numero li rende

complessivamente forti.

12) Cosa sono le interazioni di Van der Waals? Fai degli esempi di interazioni di Van der Waals nelle

molecole biologiche: le molecole apolari (elettricamente neutre) possono avere sulla loro superficie

deboli cariche positive e negative istantanee provocate dal movimento degli elettroni. Questo fa sì che

si generino delle forze attrattive tra molecole vicine: queste forze sono chiamate di van der Waals.

Queste interazioni sono molto deboli (più deboli dei legami ad idrogeno) diventano rilevanti quando le

molecole sono grandi e molto vicine tra loro. Tutto ciò avviene ad esempio nello stato solido del

ghiaccio e nello stato liquido come l’acqua dove le molecole stanno vicine tra loro tramite legami ad

idrogeno e l’acqua ha proprietà coesive ed adesive.

13) Quali sono le proprietà coesive ed adesive dell'acqua? Cos'è la capillarità? La proprietà coesiva fa sì

che le molecole dell’acqua tendano a stare vicine tra loro esempio goccia; le proprietà adesive fanno sì

che le molecole d’acqua «bagnino» (si attacchino) a molte superfici, in particolare alle superfici che

presentano cariche elettriche al loro esterno. La capillarità è la tendenza di alcuni liquidi di risalire i tubi

molto stretti contro la forza di gravità.

14) Cosa si intende per sostanze idrofiliche? Fai degli esempi: Per sostanze idrofiliche s’intende quelle

sostanze dette anche polari che interagiscono facilmente con l’acqua; ad esempio gli zuccheri, il sale da

cucina e l’alcol. Quelle che invece non interagiscono con l’acqua sono dette idrofobiche ovvero le

sostanze apolari.

15) Cosa si intende per polarità e apolarità? Fai degli esempi: la polarità è una proprietà delle molecole

per cui una molecola (detta polare) presenta una carica parziale positiva su una parte della molecola e

una carica parziale negativa sulla parte opposta di essa. Le molecole che non presentano il fenomeno

della polarità sono dette apolari. Un esempio di molecola polare è la molecola dell'acqua (H2O), in cui

una carica parziale negativa è presente in prossimità dell'atomo di ossigeno (O) e una carica parziale

positiva è presente in prossimità dei due atomi di idrogeno (H). un esempio di molecola apolare è

l’anidride carbonica.

16) Cosa vuol dire che l'acqua tende a dissociarsi? Cos'è il pH? La dissociazione in chimica è la scissione

parziale o completa di una molecola. A seconda delle modalità e condizioni in cui avviene la scissione,

la dissociazione di una sostanza è in grado di produrre specie ioniche radicaliche oppure molecole

neutre a più basso peso molecolare. Quando dei composti ionici vengono posti in acqua gli ioni

tendono a dissociarsi perché l’acqua è un ottimo solvente in particolare per le sostanze polari. La

dissociazione può avvenire per effetto dell’azione di un solvente, per effetto di un trattamento termico

o per altri effetti chimico-fisici. Il PH indica il grado di acidità di una soluzione.

17) A cosa servono i radioisotopi? Che cos'è la PET? I radioisotopi vengono utilizzati per seguire le vie

metaboliche negli organismi: per esempio per seguire il metabolismo di un ormone o di un farmaco

all’interno del corpo o la presenza di cellule tumorali. La PET è uno degli strumenti diagnostici più

innovativi in campo oncologico e neurologico. La PET è una metodica diagnostica che permette di

individuare attraverso delle immagini, precocemente i tumori e di valutarne la dimensione e la

localizzazione. L’esame si basa sulla somministrazione di radiofarmaci contenenti isotopi radioattivi e

particelle chiamate positroni. Dopo essere stato somministrato per via endovenosa, il radiofarmaco si

distribuisce nel corpo del paziente permettendo di ottenere delle immagini diagnostiche che vengono

interpretate dai medici specialisti.

18) Che cos'è una molecola? Fai degli esempi: La molecola è la più piccola unità chimica di una sostanza

che, conservando le caratteristiche chimiche della sostanza stessa è capace di esistere indipendente.

Ogni molecola è rappresentata da una formula chimica che specifica la tipologia e il numero di atomi

che compongono la molecola. Le molecole delle sostanze semplice sono formate da due o più atomi

legati tra loro ad esempio O2 è formata da due atomi di ossigeno e quindi una; molecola biatomica; le

molecole delle sostanze composte sono formate da due o più atomi di elementi diversi legati tra loro.

Ad esempio CO2 è formata da un atomo di carbonio e da due atomi di ossigeno.

19) Descrivi la struttura dell'atomo: L’atomo è costituito dal nucleo, formato da due tipi di particelle, i

protoni e i neutroni, intorno ai quali ruotano gli elettroni. Il protone ha carica elettrica positiva e si

abbrevia con il simbolo p+; il neutrone ha carica elettrica neutra e il suo simbolo è n. L’atomo è

sostanzialmente vuoto , gli elettroni si muovono nello spazio disponibile intorno al nucleo con una

certa energia adatta a vincere le forze attrattive del nucleo, carico positivamente. L’atomo risulta

elettricamente neutro dato che il numero dei protoni e quello degli elettroni è lo stesso. In natura gli

atomi si differenziano tra loro per il numero dei protoni.

20) Com'è strutturato l'atomo del carbonio 14? Perchè è utile in biologia? Il carbonio-14 o 14C è un

isotopo radioattivo naturale del carbonio con un nucleo costituito da 6 protoni e 8 neutroni. In biologia

è molto utile perché essendo un radioisotopo viene utilizzato per la datazione dei fossili attraverso il

metodo del radiocarbonio e per seguire le vie metaboliche negli organismi. Quest’ultimo viene

utilizzato nella PET ovvero una metodica diagnostica che permette di individuare attraverso la

somministrazione di radiofarmaci i tumori e la localizzazione.

21) Cosa vuol dire che un legame covalente è polare? Quali sono le sue caratteristiche?

L’elettronegatività è una grandezza che si riferisce alla capacità degli atomi di attrarre gli elettroni di

legame. Guardando la tavola periodica si vede che l’elettronegatività è una proprietà periodica, cioè

segue la disposizione degli elementi sulla tavola periodica. Osservando i valori dell’elettronegatività per

tutti gli atomi del sistema periodico, infatti, si nota che questa grandezza aumenta spostandosi verso

destra, quindi verso gli elementi come fluoro, cloro, ossigeno etc… e dal basso verso l’alto. Se due

atomi di una molecola hanno elettronegatività simile si parlerà di legame covalente apolare (non

polare). Ad esempio i legami delle molecole di idrogeno H-H , ossigeno O=O e metano CH4 sono

apolari. Il legame covalente polare si avrà invece tra atomi con elettronegatività diversa. In questo caso

l’orbitale molecolare è distorto e l’elettrone è più attratto dall’atomo elettronegativo e, quindi

<<passerà più tempo>> attorno ad esso. I legami covalenti siano essi apolari che polari sono legami

forti. In una molecola con uno o più legami covalenti polari ci sarà un’estremità con una carica parziale

positiva ed un’altra con una carica parziale negativa. Un esempio è dato dall’acqua. H2O, dove l’atomo

di Ossigeno carico negativamente, attrae gli atomi di Idrogeno carichi positivamente, ma allo stesso

tempo divisi perché entrambi carichi positivamente si respingono.

22) Cosa sono gli orbitali? Quanti elettroni posso ospitare? Il nucleo carico positivamente occupa una

porzione molto piccola dello spazio dell’atomo, mentre la maggior parte del volume è occupata dalla

nube in cui si muovono attorno al nucleo in regioni dello spazio (nuvole elettroniche) dette orbitali.

Ogni orbitale può contenere al massimo 2 elettroni. In generale gli elettroni che occupano gli orbitali

elettronici più distanti dal nucleo sono più facilmente utilizzabili dall’atomo per formare legami chimici

di quelli che si trovano negli strati interni, più vicino al nucleo. Gli elettroni dello strato più esterno

dell’atomo si chiamano elettroni di valenza.

23) Descrivi le caratteristiche delle particelle subatomiche: Le caratteristiche delle particelle subatomiche:

I protoni: sono particelle cariche positivamente con una massa di 1,66 x 10 -24 g; I neutroni sono

particelle neutre (senza carica) con la stessa massa dei protoni; Gli elettroni hanno una carica elettrica

negativa (uguale ed opposta a quella dei protoni) ed una massa circa 2000 più piccola.

24) A cosa può servire la regolazione del pH negli organismi e nelle cellule? Fai degli esempi: Negli

organismi viventi, è fondamentale che il pH delle cellule e dei fluidi extracellulari venga mantenuto in

un range ristretto, poiché l’attività degli enzimi è notevolmente influenzata dal pH. Infatti, variazioni del

pH determinano una modifica della carica elettrica degli aminoacidi che costituiscono il sito attivo,

influenzando l’interazione con il substrato e quindi la velocità della reazione. Nella maggior parte dei

distretti corporei il pH è leggermente alcalino (7.4); in alcuni casi, esso può essere diverso. Ad esempio,

nello stomaco vi è un pH acido e ciò facilità l’azione di alcuni enzimi digestivi che hanno un optimum di

pH acido; analogamente, nel duodeno e nella prima parte del digiuno (dove vengono rilasciati ed

agiscono gli enzimi digestivi pancreatici) vi è un pH alcalino, poiché il pH ottimale di questi enzimi è

alcalino. Anche nei diversi distretti subcellulari in alcuni casi il pH è diverso: ad esempio nei lisosomi

(dove agiscono le idrolasi acide che hanno un optimum di pH acido) il pH è fortemente acido, e questo

può considerarsi un meccanismo di protezione per ridurre l’attività enzimatica delle idrolasi lisosomiali

in altri compartimenti subcellulari.

25) Che cosa rappresentano il numero atomico ed il numero di massa? Il numero atomico corrisponde al

numero di protoni di un atomo mentre il numero di massa è la somma tra numero di protoni e numero

di neutroni. Ad esempio, per l'atomo del carbonio, con numero di massa 12 si rappresenta la somma

dei suoi 6 protoni e dei rispettivi neutroni: 12 (altosx) C.

26) Descrivi le diverse tipologie di legame chimico: Con il termine legame chimico si indicano globalmente

le interazioni tra atomi che portano alla formazione di molecole o anche alla formazione di cristalli

ionici o di cristalli di tipo metallico. I legami chimici possono essere di tipo covalente quando si fo