Set Domande Paniere Risposte Aperte Fondamenti di Biologia

Fondamenti di biologia (risposte aperte)

Sostanze idrofiliche

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.

Legame ad idrogeno

Descrivi il legame ad idrogeno. Perché 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.

Interazioni di Van der Waals

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) e 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.

Proprietà coesive ed adesive dell'acqua

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.

Acido e base

Qual è la definizione di acido e di base? Cosa succede quando si mescolano? Un acido è una sostanza che in soluzione si dissocia molto producendo ioni H⁺ e anioni. Un acido è un donatore di protoni (ioni idrogeno). Es: acido cloridrico HCl, acido carbonico H₂CO₃. Una base è invece una sostanza che sciolta in acqua libera ioni idrossido OH^- e cationi. Una base è un accettore di protoni (cattura protoni, diminuisce il numero di protoni in soluzione). Es: soda caustica o idrossido di sodio NaOH. Se si mescolano un acido ed una base: gli ioni idrogeno e idrossido si combinano a formare una molecola d’acqua e quel che resta dell’acido (un anione) e quel resta della base si combinano a formare un sale.

Sostanze idrofobiche

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.

Polarità e apolarità

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.

Dissociazione dell'acqua e pH

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.

Legame covalente

Descrivi il legame covalente. Inoltre cosa si intende per legame covalente polare e 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 covalente. Allo stesso modo il triplo legame covalente si forma quando vengono condivise 3 coppie di elettroni. Se due atomi di una molecola hanno elettronegatività simile si parlerà di legame covalente apolare. Il legame covalente polare si avrà invece tra atomi con elettronegatività diversa.

pH del corpo umano

Il nostro corpo ha sempre lo stesso pH? Il valore del pH nel nostro organismo non è sempre uguale. Infatti in base a quale parte dell’organismo consideriamo il valore del pH sarà differente. Ad esempio il succo gastrico che sta nello stomaco è il fluido con il pH minore (molto acido); il succo pancreatico ha il pH maggiore di tutti gli altri (basico).

Legame ionico

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.

Elemento chimico

Che cosa caratterizza un elemento chimico? Ciò che caratterizza un elemento chimico è l'atomo. L'atomo è formato da elettroni che si muovono attorno a un nucleo composto da protoni e neutroni. Protoni, neutroni ed elettroni sino definiti particelle subatomiche. Ogni elemento chimico è rappresentato da un singolo chimico. Gli elementi a seconda delle loro proprietà chimiche e fisiche possono essere classificati in metalli, semimetalli e non metalli.

Formula bruta e formula di struttura

Che cosa sono la formula bruta e la formula di struttura di una molecola? La formula bruta racchiude i simboli chimici che identificano gli elementi che compongono la molecola ed i numeri in pedice specificano quanti atomi di quell’elemento sono presenti nella molecola. 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).

Molecola

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 semplici 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.

Radioisotopi e PET

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.

Struttura dell'atomo di carbonio 14

Com'è strutturato l'atomo del carbonio 14? Perché 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.

Caratteristiche della vita

Quali sono le caratteristiche della vita? Gli esseri viventi hanno elementi in comune che consentono di delineare le caratteristiche della vita. I principali elementi in comune degli organismi viventi sono i seguenti:

• Struttura complessa ed organizzata con molecole organiche finalizzate a svolgere compiti specifici;
• Capacità di evolversi (evoluzione);
• Capacità di adattamento all'ambiente esterno;
• Capacità di riprodurre (riproduzione) e di trasmissione nel tempo del proprio patrimonio genetico;
• Capacità di interagire con l'ambiente esterno e di reagire agli stimoli;
• Capacità di assumere energia dall'esterno per il mantenimento della propria struttura;
• Capacità di omeostasi.

Organismi aerobi e anaerobi

Quali sono le differenze tra gli organismi aerobi e anaerobi? Gli organismi anaerobi sono in grado di vivere in assenza di ossigeno. Producono energia e le molecole per le funzioni vitali senza utilizzare l’ossigeno. Gli organismi aerobi hanno invece bisogno di ossigeno per svolgere le funzioni cellulari e per produrre energia, se non c’è ossigeno muoiono.

Organismi autotrofi ed eterotrofi

Cosa vuol dire che un organismo è autotrofo o eterotrofo? Autotrofi e eterotrofi sono microrganismi che si differenziano per il modo in cui sintetizzano le molecole di cui hanno bisogno. Gli autotrofi sono microrganismi capaci di sintetizzare le molecole organiche di cui necessitano a partire da sostanze inorganiche semplici. Gli organismi eterotrofi invece ricavano le materie prime di cui necessitano da molecole assunte dall'ambiente esterno.

Sviluppo della vita sulla Terra

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.

Numero atomico e numero di massa

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.

Isotopi

Cosa sono gli isotopi? Gli isotopi sono quegli elementi chimici costituiti da una miscela di atomi che hanno un numero uguale di protoni ed elettroni ma un numero diverso di neutroni e perciò una massa differente. Un esempio è il cloro il quale è una miscela di due isotopi CL-35 e CL-37.

Massa e peso atomico

Perché la massa o peso atomico di un elemento non è un numero intero? Massa atomica e peso atomico esprimono entrambi la massa di un atomo, con la differenza che la massa atomica è riportata in grammi o in chilogrammi, mentre il peso atomico è una grandezza espressa attraverso un numero adimensionale. La massa non è mai un numero intero perché è una media ponderata tra gli isotopi e per ogni isotopo la massa è data dalla somma della massa dei nucleoni a cui si sottrae il difetto di massa.

Caratteristiche delle particelle subatomiche

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.

Tipologie di legame chimico

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 forma attraverso la condivisione di elettroni tra atomi e la formazione di orbitali molecolari; doppio legame covalente quando 2 doppietti di elettroni vengono condivisi tra 2 atomi o di triplo legame covalente quando vengono condivise tre coppie di elettroni. Infine i legami covalenti possono essere di tipo omopolare quando il legame si forma tra due atomi uguali o eteropolare quando il legame si forma tra due atomi diversi.

Struttura dell'atomo

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.

Purine e pirimidine

Cosa sono le purine e le pirimidine? Che tipo di struttura hanno? Le basi puriniche e pirimidiniche sono costituenti dei nucleotidi. Nella cellula, i nucleotidi hanno funzioni importanti: energetiche, formano parte della molecola dei coenzimi NAD e FAD e sono le unità costitutive degli acidi nucleici (DNA e RNA). Le basi puriniche sono formate da 2 anelli condensati, mentre le pirimidiniche hanno un solo anello.

DNA e RNA

In cosa differiscono il DNA e l'RNA? DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico) sono acidi nucleici formati da sub-unità conosciute come nucleotidi. Il DNA è formato da due catene avvolte a doppia elica, presenta lo zucchero desossiribosio, è il depositario dell’informazione genetica e infine è contenuto nel nucleo di tutte le cellule. L’RNA invece è composto da una singola catena, presenta lo zucchero ribosio, partecipa alla sintesi delle proteine e alla trasmissione delle informazioni contenute nel DNA e infine è presente sia nel nucleo che nel citoplasma.

Isomeri

Cosa sono gli isomeri? Sono quelle sostanze diverse per proprietà fisiche e spesso anche per comportamento chimico che hanno la stessa formula bruta, cioè stessa massa molecolare e stessa composizione percentuale di atomi. Un esempio è il butano esiste sotto forma di due isomeri strutturali: il n-butano e l'isobutano.

Polimeri

Cosa sono i polimeri? Come si formano e come si degradano? Con il termine polimeri ci si riferisce a macromolecole di elevato peso molecolare, formate da catene di molecole di dimensioni inferiori, chiamate monomeri, che ne rappresentano pertanto le unità strutturali. I polimeri si formano mediante il processo di condensazione in cui i monomeri si legano tra loro di loro per mezzo di uno o più legami di tipo covalente rilasciando in fine una molecola d’acqua. I polimeri possono essere degradati mediante reazioni di idrolisi. Entrambi i processi per avvenire necessitano di enzimi specifici.

Categorie di biomolecole

Quali sono le categorie di biomolecole che costituiscono gli esseri viventi? Acidi nucleici deputate alla conservazione e al trasporto dell'informazione genetica, carboidrati che hanno numerose funzioni biologiche, tra cui quella di fonte energetica e trasporto dell'energia e quella strutturale, lipidi che compongono le particelle elementari della struttura e della funzione delle celle viventi. e proteine che sono una classe di nutrienti molto importante per l’alimentazione umana poiché rappresentano l’unica fonte di azoto assimilabile per l’organismo.

Carboidrati di riserva

Quali sono i principali carboidrati di riserva? Nei vegetali è l’amido che viene sintetizzato per via enzimatica a partire dal glucosio, a sua volta prodotto dalla fotosintesi clorofilliana, e negli animali è il glicogeno e viene depositato prevalentemente nel fegato e nel muscolo scheletrico, ma anche in altri tessuti, tra cui cuore, reni e tessuto adiposo.

Caratteristiche degli acidi grassi

Descrivi le caratteristiche degli acidi grassi (saturi ed insaturi): Gli acidi grassi sono costituiti da una lunga catena idrocarburica non ramificata alla cui estremità si trova un gruppo carbossilico –COOH. Gli acidi grassi saturi non hanno doppi legami tra i carboni che costituiscono la catena. Le molecole tendono ad avere delle forme lineari e tra di esse si...