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Secondo la teoria endosimbiontica i mitocondri e i cloroplasti deriverebbero da antichi procarioti che si sono introdotti in cellule più grandi. Qui i procarioti avrebbero dato origine a un rapporto di simbiosi, cioè uno scambio reciproco di favori: la cellula più grande avrebbe fornito biomolecole e sali minerali, mentre i procarioti avrebbero fornito energia. La teoria viene detta endosimbiontica appunto perché prevede una simbiosi, ossia un rapporto vantaggioso, tra due organismi che vivono l’uno all’interno dell’altro.

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Il trasporto attivo permette di trasferire sostanze dal lato della membrana in cui sono meno concentrate verso il lato dove sono più concentrate, consumando energia. Le modalità di trasporto sono tre:

1. Uniporto, se la proteina di trasporto trasferisce una sola sostanza in una sola direzione.

2. Simporto, se la proteina di trasporto trasferisce due sostanze nella stessa direzione.

3. Antiporto, se la proteina di trasporto trasferisce due sostanze in direzioni opposte, una all’interno e l’altra all’esterno.

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I canali proteici sono proteine che presentano un poro centrale. Al legame con una molecola di segnale, il poro si apre consentendo il passaggio delle molecole polari. I più conosciuti sono i canali ionici e le acquaporine, che controllano il passaggio dell’acqua attraverso le membrane.

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Le grandi molecole polari e gli ioni attraversano la membrana in due modi:

1. Gli ioni utilizzano canali proteici

2. Le molecole polari si legano a una proteina di trasporto che ne accelera la diffusione.

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L’osmosi è la diffusione dell’acqua attraverso una membrana semiperbiale, da una soluzione ipotonica (meno concentrata) verso una soluzione ipertonica (più concentrata).

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Le molecole più piccole, come l’acqua, e quelle solubili nei lipidi attraversano facilmente la membrana per diffusione semplice: le molecole grandi o dotate di carica elettrica diffondono con difficoltà per due motivi:

1. Le molecole polari tendono a formare legami a idrogeno; gli ioni dunque sono circondati da molecole d’acqua che ostacolano il passaggio attraverso la membrana.

2. Le molecole polari o cariche non molto solubili nella regione idrofobica interna del doppio strato.

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Una membrana è detta permeabile a un soluto se si lascia attraversare da esso, mentre è detta impermeabile alle sostanze che non la attraversano. La membrana plasmatica è detta semipermeabile ciò significa che non tutte le sostanze possono attraversarla.

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La diffusione è un processo spontaneo di spostamento casuale delle sostanze verso uno stato di equilibrio dinamico. Essa dipende da tre fattori:

1. Il diametro di ioni e molecole: più piccole sono più diffondono più velocemente

2. La temperatura della soluzione: temperature più alte danno una diffusione più veloce

3. Il gradiente di concentrazione cioè la differenza di concentrazione del soluto lungo una data direzione

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I mitocondri sono degli organuli rivestiti da una doppia membrana: quella esterna ha funzione protettiva mentre quella interna è fondamentale per la sintesi di ATP. I mitocondri derivano da mitocondri presenti nell’embrione, che a loro volta provengono dalla cellula uovo.

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I cloroplasti sono gli organuli dove ha luogo la fotosintesi. Sono circondati da due membrane e possiedono al loro interno una molecola di DNA circolare.

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L’apparato di Golgi riceve e modifica le proteine arrivate dal RER, etichettandole in base alla loro destinazione. Le proteine arrivano nella zona interna, attraversano la zona intermedia e arrivati al lato d’uscita, si spostano verso la membrana plasmatica per essere espulsi.

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Reticolo endoplasmatico liscio e ruvido 

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Reticolo endoplasmatico liscio e ruvido 

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Il reticolo endoplasmatico liscio è una rete di membrane connesse tra di loro che forma sacchetti appiattiti nel citoplasma. Inoltre non possiede ribosomi. Svolge quattro funzioni:

1. È la sede della sintesi dei lipidi

2. È responsabile della trasformazione chimica di sostanze tossiche

3. Ha il compito di immagazzinare ioni calcio

4. Nelle cellule animali è la sede in cui avviene l’idrolisi per produrre glucosio.

Il reticolo endoplasmatico ruvido è pieno di ribosomi. Sintetizza chimicamente le proteine da esportare fuori dalla cellula e opera la sintesi di membrane.

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I ribosomi sono la struttura dove vengono sintetizzate le proteine secondo le direttive degli acidi nucleici. Sono formate da due subunitá diverse e quelli eucariotici sono più grandi di quelli procariotici perché contengono più RNA.

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Il nucleo contiene il DNA, la molecola che conserva le informazioni genetiche della cellula. È avvolto da una membrana interrotta da pori che permettono il passaggio di varie molecole. Inoltre è la sede del controllo genetico dell’attivitá cellulare e contiene una zona, il nucleolo, dove ha inizio il montaggio dei ribosomi a partire dall’RNA.

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I cloroplasti sono organuli presenti solamente nella cellula vegetale, mentre i lisosomi solo in quella animale.

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Le cellule eucariotiche sono caratterizzate da compartimenti interni chiamati organuli, tra i quali il più evidente è il nucleo. Sono presenti anche il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, i mitocondri e i vacuoli.

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Le cellule procariotiche possiedono una struttura di base comune:

1. Sono delimitate dalla membrana plasmatica

2. All’interno della membrana si trova il citoplasma, dove avvengono tutte le reazioni chimiche

3. Nel citoplasma si trova una zona chiamata nucleoide che contiene una molecola di DNA.

4. Nel citoplasma sono presenti i ribosomi, dove ha luogo la sintesi proteica.

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Il Dna contiene informazioni necessarie per costruire correttamente tutte le catene polipeptidiche da cui derivano le proteine di un organismo. L’Rna interviene nella traduzione delle informazioni contenute nella molecola di Dna, cioè permette la costruzione delle proteine.

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La struttura del Dna e Rna consiste in una catena di nucleotidi uniti da legami covalenti tra lo zucchero di un nucleotide e il fosfato di quello successivo. Rna è formato da un singolo filamento, mentre il Dna da un doppio filamento. L’appaimento delle basi non è casuale: l’adenina si appaia sempre con timina, e la guanina con la citosina.

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Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi: un nucleotide è formato da un zucchero pentoso, un gruppo fosfato e una base azotata. I 4 nucleotidi che differiscono nella base azotata sono: timina, adenina, guanina e citosina.

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Riscaldando una proteina, il calore romperà i legami delle strutture modificando la forma e la funzione naturale di una proteina: si dice quindi che una proteina si è denaturata. La denaturazione è un processo irreversibile.

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Le catene polipeptidiche sono polimeri formati da amminoacidi che dopo reazioni di condensazione, hanno come risultato la perdita della molecola d’acqua e un legame covalente chiamato peptidico tra il gruppo carbonilico di un amminoacido e il gruppo amminico di un alto amminoacido.

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1. Il gruppo R della glicina è un semplice atomo di idrogeno.

2. Il gruppo R della cisteina può reagire con il gruppo R di un’altra unità di cisteina, formano un legame covalente tra i due atomi di zolfo.

3. La prolina è diversa dagli altri amminoacidi perché è privo di un atomo di idrogeno nel gruppo amminico, che forma invece un legame covalente con un carbonio della catena laterale, generando una struttura ad anello.

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I quattro livelli di struttura di una proteina 

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I quattro livelli di struttura di una proteina 

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La struttura quaternaria deriva dal modo in cui le varie catene (subunitá) che costituiscono una proteina si legano e interagiscono tra loro. L’emoglobina è una molecola costituita da quattro catene tenute insieme da legami intermolecolari e ionici. Le subunità sono uguali a due a due e ciascuna di esse è unita al gruppo eme, che contiene un atomo di ferro. L’emoglobina trasporta l’ossigeno all’interno dei globuli rossi del sangue.

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La struttura terziaria è la configurazione tridimensionale della proteina, in cui si distinguono una zona interna poco accessibile alle interazioni con altre molecole e una superficie esterna esposta all’ambiente e disponibile a svolgere reazioni chimiche. I responsabili della struttura terziaria sono le interazioni tra i gruppi R degli amminoacidi che lo compongono.

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La struttura secondaria è dovuta a ripiegamenti regolari della catena polipeptidica, tenuti in sede da legami a idrogeno.

1. Struttura ad α elica. La catena polipeptidica è avvolta a formare una spirale destrogira, risultata da legami a idrogeno fra l’atomo di ossigeno del gruppo C=O e l’atomo di idrogeno del gruppo N-H.

2. Il foglietto β pieghettato. Si forma a partire da catene polipeptidiche parallele l’una all’altra. Il foglietto è tenuto insieme tramite legami a idrogeno tra gruppi N-H di una catena e i gruppi C=O dell’altra.

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La struttura primaria corrisponde alla sequenza degli amminoacidi lungo la catena polipeptidica, da cui derivano tutti i successivi livelli strutturali.

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Un amminoacido è composto da un gruppo carbossilico, un gruppo amminico e un gruppo R legati allo stesso atomo di carbonio. I gruppi R sono diversi in ogni amminoacido e hanno proprietà chimiche specifiche.

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Le proteine sono polimeri composti da amminoacidi presenti in diverse quantità e disposti in vario ordine.

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I fosfolipidi possiedono un’estremitá idrofila e due lunghe code idrofobiche; disponendosi coda contro coda, formano un doppio strato che costituisce le membrane cellulari.

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Differenza fra grassi saturi e insaturi 

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Differenza fra grassi saturi e insaturi 

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Negli acidi grassi saturi, tutti i legami fra gli atomi di carbonio sono legami semplici. Le molecole di questi acidi grassi sono rigide e lineari.
Negli acidi grassi insaturi, le catene idrocarburiche contengono uno o più doppi legami che producono dei gomiti nella catena. Gli acidi grassi che contengono un solo doppio legame sono detti monoinsaturi mentre quelli che contengono più doppi legami sono detti polinsaturi.

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I trigliceridi sono composti da acidi grassi e glicerolo: se a temperatura ambiente sono solidi vengono detti grassi, se sono liquidi si chiamano oli. Costituiscono importanti fonti di energie per le cellule.
Un trigliceride è formato da una molecola di glicerolo unita a tre acidi grassi. Il glicerolo è una molecola che porta tre gruppi ossidrilici, mentre un acido grasso è formato da una catena di atomi di carbonio che termina con un gruppo carbossilico.
Quando il gruppo carbossilico di ciascun acido grasso si lega ad un gruppo ossidrilico del glicerolo si forma un legame covalente, detto legame estere.

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I lipidi sono biomolecole insolubili in acqua composte prevalentemente da carbonio e idrogeno, sono i costituenti delle membrane cellulari e hanno funzioni isolanti, di regolazione o di riserva:
Gli oli e i grassi sono riserve di energia;
I fosfolipidi formano le membrane cellulari;
Le clorofilla servono alle piante per catturare energia luminosa
Gli steroidi e gli acidi grassi hanno una funzione di regolazione

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Il guscio di valenza è il livello energetico più esterno dove si trovano gli elettroni di valenza ovvero quegli elettroni che non avendo completato l’ottetto possono creare legami con altri elementi

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Mentre il termine "adesione" fa riferimento all'azione di attrazione tra molecole di tipo differente, il termine "coesione" fa riferimento all'azione di attrazione tra molecole di tipo uguale. Entrambe le forze hanno natura elettrostatica

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La capillarita è un fenomeno che interessa l’acqua. Tra le molecole d’acqua esiste una forte coesione cioè un’attrazione reciproca, dovuta ai legami a idrogeno, mentre la polarità determina una grande affinità chimica, detta adesione, per le molecole di cui è costituito il vetro.

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Calcola quanti zuccheri consumi durante la settimana

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Calcola quanti zuccheri consumi durante la settimana

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I polisaccaridi sono polimeri di grande dimensioni formati da monosaccaridi uniti da legami glicosidici: comprendono amido, glicogeno e cellulosa.

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Due o più monosaccaridi formano dei legami covalenti, chiamati legami glicosidici, che producono disaccaridi e oligosaccaridi.

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Sono prodotti dagli organismi autotrofi attraverso la fotosintesi. Hanno tre caratteristiche importanti:
1. Hanno una catena carboniosa che contiene da 3 a 7 atomi di carbonio.
2. Un atomo di carbonio porta il gruppo carbonilico.
3. Tutti gli altri atomi di carbonio portano un gruppo ossidrilico.
Gli esosi contengono sei atomi di carbonio. Il più diffuso è il glucosio, utilizzato sopratutto come fonte di energia. I pentosi sono zuccheri a cinque atomi di carbonio. I più importanti sono il ribosio e il desossiribosio, fondamentali per Rna e Dna.

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I carboidrati comprendono monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. Hanno una funzione strutturale e di riserva energetica.

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Le macromolecole biologiche sono grandi polimeri costituiti da legami covalenti di molecole più piccole dette monomeri. I polimeri si formano dai monomeri attraverso una serie di reazioni di sintesi dette reazioni di condensazione. L’inverso della reazione di condensazione si chiama idrolisi.

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I gruppi funzionali sono raggruppamenti di atomi che conferiscono proprietà chimiche specifiche alle molecole.

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Gli isomeri di struttura sono molecole che hanno la stessa formula chimica, ma differiscono nel modo in cui gli atomi sono uniti insieme.

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Le biomolecole sono composti organici costituiti da catene di atomi di carbonio di lunghezza e forma variabili.

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Il fisico Erwin Schrodinger definì il concetto di vita in questo modo: “Gli esseri viventi evitano il decadimento trasformandolo in disordine ed equilibrio.” Ogni creatura vivente sulla terra è composta da cellule. Fondamentalmente, una cella è un robot composto da proteine, troppo piccolo per provare emozioni o esperire qualunque cosa. Essa ha tutte le proprietà che affibbiamo alla Vita: possiede un “muro” che la separa da ciò che la circonda, creando un ordine; essa si autoregola e mantiene uno strato interno costante. Si nutre per sopravvivere, cresce e si sviluppa, reagisce all’ambiente, è soggetta all’Evoluzione, e produce più copie di sè stessa. Ma di tutto ciò che costituisce una cellula, nulla è essenzialmente vivo. Alcune cose reagiscono chimicamente con altre cose, generando diverse reazioni che mettono in moto altre reazioni che ne mettono in moto altre ecc. In una singola cellula, ogni secondo che passa hanno luogo milioni di reazioni che formano una complessiva orchestra. Una cellula può costruire diversi tipi di proteine, che possono essere semplici o complesse. Tutto ciò che compone una cellula è materia inanimata mossa dalle leggi dell’Universo.
Lo scopo dell’intero processo della vita è quello di prevenire la morte producendo nuove entità, ovvero il Dna. Ogni essere vivente è soggetto all’Evoluzione e il Dna che sviluppa la migliore creatura vivente rimarrà in vita più a lungo. I virus sono stringhe di Rna o racchiuse in un piccolo guscio che ha bisogno di altre cellule per fare qualcosa. Non si è ancora sicuri se essi siano esseri viventi o materia inanimata. Alcuni virus invadono cellule morte e le rianimano e ciò sfoca ancora di più la linea di confine fra la vita e la morte. I mitocondri sono gli impianti energetici delle cellule più complesse. In origine erano batteri che vagavano liberi e che quindi hanno un Dna e possono moltiplicarsi.

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Caratteristiche dei viventi e teoria cellulare

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Caratteristiche dei viventi e teoria cellulare

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La tensione superficiale è la tendenza delle molecole della superficie a lasciarsi attrarre verso l’interno.

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L'elettronegatività viene definita come la tendenza dell'atomo di un elemento ad attirare gli elettroni di legame.

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La polarità di una molecola dipende non soltanto dalla presenza di legami covalenti polari ma anche dalla geometria della molecola.

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Il calore specifico è la quantità di energia assorbita (o ceduta) da 1 kg di sostanza che causa l’aumento (o la diminuzione) di temperatura di 1 K.

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I legami tra gli atomi di idrogeno e quello di ossigeno sono covalenti polari. Infatti, l’ossigeno attira fortemente gli elettroni di legame, spostando quindi la loro carica negativa su di sé. Gli atomi di idrogeno, per contro, restano impoveriti di elettroni e su di essi si accumula una carica positiva parziale. Ciò determina una distribuzione asimmetrica della carica elettrica che rende la molecola nel suo insieme una molecola polare, o dipolo. L’acqua resta allo stato liquido in un intervallo di temperatura molto grande, da 0 °C (temperatura di fusione) a 100 °C (temperatura di ebollizione. Un kilogrammo d’acqua, per aumentare di un grado la propria temperatura, ha necessità di assorbire 1 kilocaloria (4,184 J).

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Il legame idrogeno è un legame intermolecolare. Per potersi costituire è necessario un atomo di idrogeno legato covalentemente ad un atomo piccolo(N,O,F) che abbia almeno un doppietto elettronico libero.

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Il legame ionico si stabilisce attraverso il trasferimento di uno o più elettroni da un atomo a un altro; gli atomi diventati ioni restano uniti tramite una forza di tipo elettrostatico. Se le caratteristiche degli atomi che si legano sono nettamente diverse, con uno dei due che attrae fortemente gli elettroni mentre l’altro li respinge, si avrà addirittura il trasferimento di elettroni dall’uno all’altro. L’atomo che li perde diventa ione positivo, mentre l’atomo che li acquista diventa ione negativo.

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se invece gli atomi appartengono a elementi differenti e con caratteristiche chimiche piuttosto diverse, allora gli elettroni non sono perfettamente equilibrati ma sono spostati più vicini all’atomo che li attrae con più forza. Si ha allora il legame covalente polare.

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Se gli atomi appartengono allo stesso elemento o a elementi che hanno caratteristiche chimiche molto simili, gli elettroni sono condivisi in modo perfettamente equilibrato e si ha il legame covalente puro.

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Il legame covalente si forma quando due atomi mettono in comune una coppia di elettroni. Il legame covalente è responsabile della formazione delle molecole ed è reso possibile da una condivisione degli elettroni più esterni di ciascun atomo impegnato nel legame.

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Un atomo è particolarmente stabile quando ha otto elettroni nello strato di valenza.

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Il legame chimico permette agli atomi di unirsi per formare molecole, o agli ioni di segno opposto di esercitare un’attrazione reciproca tra loro.

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Discussione sulla teoria della tettonica a placche

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Il volume molare è il volume occupato da una mole di sostanza. 1 mol di qualsiasi gas occupa sempre 22,4 L.

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Formula inversa: m= n x M

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La massa molare, M, di una sostanza è uguale alla sua massa atomica o molecolare (o peso formula) espressa in g/mol.

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Costante di Avogadro: dal mondo microscopico al mondo macroscopico

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Costante di Avogadro: dal mondo microscopico al mondo macroscopico

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Una mole è la quantità di sostanza che contiene un numero di particelle elementari uguale al numero di atomi presenti in 12 g di ¹²C.

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Interpretazione corretta della reazione tra cloro e idrogeno

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Interpretazione corretta della reazione tra cloro e idrogeno

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Avogadro ipotizzò, quindi, che idrogeno e cloro fossero formati da «atomi doppi» e che i «veri» atomi si liberassero solo al momento di combinarsi gli uni con gli altri. I gas erano perciò costituiti da molecole e non da atomi

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Il principio di Avogadro afferma che volumi uguali di gas diversi, nelle medesime condizioni di pressione e temperatura, contengono lo stesso numero di molecole (non di atomi).

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La massa molecolare relativa, MM, (detta anche peso molecolare) è la somma delle masse atomiche che compaiono nella formula della molecola.

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La massa atomica relativa, MA, di un elemento è il rapporto tra la massa assoluta espressa in kilogrammi dell’elemento stesso e la dodicesima parte della massa assoluta, espressa in kilogrammi, dell’atomo di ¹²C, che equivale a 1,661⋅10⁻²⁷kg.

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Il numero di massa (A) è uguale alla somma del numero di protoni (Z) e del numero di neutroni (n°) contenuti nel nucleo.

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Il numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo si chiama numero atomico (Z). Se l’atomo è neutro, questo numero è uguale a quello degli elettroni.

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1. l’atomo è composto da un nucleo centrale in cui sono concentrate la carica positiva e la massa;
2.  il diametro del nucleo (10−15 m) è circa 100 000 volte più piccolo del diametro dell’atomo (10−10 m);
3. i leggerissimi elettroni occupano lo spazio vuoto intorno al nucleo;
4.  gli elettroni, carichi negativamente, ruotano intorno al nucleo come pianeti intorno al Sole;
5. il numero degli elettroni è tale da bilanciare la carica positiva del nucleo.

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Dopo l’urto con gli atomi di oro, le particelle α, circa 10 000 volte più pesanti di un elettrone, ma del tutto invisibili all’occhio umano, venivano raccolte da un apposito schermo capace di evidenziare la loro presenza. I risultati dell’esperimento furono i seguenti:
1. gran parte delle particelle α attraversava la lamina senza subire deviazioni;
2. alcune particelle venivano deviate di angoli più o meno grandi rispetto alla direzione iniziale;
3.  pochissime rimbalzavano indietro, erano cioè riflesse dalla lamina;
4.quelle che rimbalzavano indietro lo facevano con grande violenza.

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È un atomo di uno stesso elemento chimico, avente lo stesso numero atomico Z, e quindi differente massa atomica. La differenza dei numeri di massa è dovuta ad un diverso numero di neutroni, presenti nel nucleo dell’atomo, a parità di numero atomico.

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Gli atomi di tutti gli elementi contengono le stesse particelle negative, chiamate elettroni.

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Scoperta dell’elettrone

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Le diverse quantità in massa di un elemento, che si combinano con una stessa quantità di un altro elemento per formare composti diversi, stanno tra loro in rapporti espressi da numeri interi, piccoli.

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In un composto, il rapporto tra le masse degli elementi che lo costituiscono è definito e costante.

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In una reazione chimica, la massa dei reagenti è esattamente uguale alla massa dei prodotti.