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Basi chimiche della vita

Autrice: Nathalie Steib, Bianca Buser Dispensa: Dr. med. Adriano Sassi, CH-6944 Cureglia
Illustrazioni, links: P.Forster Categoria: CSA, Anatomia, Fisiologia, Biochimica


Metabolismo energetico (catabolismo)

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1.  La struttura della materia

Per poter meglio capire i concetti che verranno esposti in seguito, sarà utile avere qualche nozione sulla struttura della materia e della chimica. La materia è composta di molecole:

Molecola:
é la più piccola parte di materia che conservi le proprie caratteristiche chimiche (ad es. acqua, gesso, alcol, glucosio,...). I tipi di molecole in natura sono praticamente infiniti. Esse sono composte da atomi legati fra loro in modi e in numero variabilissimo.
Atomo:
è la più piccola parte di un elemento chimico che conservi le proprie caratteristiche. Gli elementi in natura sono 90 (il tecnezio e il promezio sono elementi artificiali). Nella tabella degli elementi si possono dedurre alcune caratteristiche chimiche degli stessi, perché esse si ripetono periodicamente.
Biochimica:
branca della chimica che si occupa degli organismi viventi e dei processi vitali.

2.  Terminologia, definizioni


Molecola
Molecola:
è la più piccola parte della materia che conservi le proprie caratteristiche chimiche (es. acqua, glucosio etc.). E’ composta da atomi legati fra loro in modo e numero variabilissimo. In natura il numero delle molecole è infinito.



Atomo
Atomo:
è la più piccola parte di un elemento chimico che conservi le propri caratteristiche. La particella più piccola di un elemento che mantiene le proprietà dell’elemento.



Particelle
Particelle subatomiche:
protone +, elettrone -, neutrone °.



Elemento (nitrogeno)
Elemento:
il “puro” elemento non può essere suddiviso o scomposto in due o più sostanze (l’ossigeno puro è un elemento).



Composto (saccharosio)
Composto:
Combinazione chimica di due o più elementi (uniti).
Esempio: Acqua H2O = 2 atomi di Idrogeno e un atomo di ossigeno.



Sostanza
Sostanza:
comprende o è formata sia da elementi che composti.



Legame covalente e ionico
Legame ionico:
legame elettrocovalente (elettrico); legane formato dal trasferimento (scambio) di elettroni da un atomo all’altro.
Legame covalente:
legame chimico formato da 2 atomi che condividono uno o più elettroni(la tendenza degli elementi ad attirare gli elettroni condivisi nel legame covalente prende il nome di elettronegatività).



Sale (cloruro di calcio)
Sali:
Sono generalmente composti ionici di un metallo con un non metallo (esempio Na+Cl-)

Acido cloridrico
Acidi:
sono gli elettroliti che si ionizzano nell’acqua producendo ioni H+

alcalinico, basico (sapone)
Basi:
sono gli elettroliti che in acqua forniscono ioni OH-




Indicatore
acido / basico
pH Concentrazione di ioni di idrogeno:
Unità di misura della basicità (alcalinità) e della acidità delle sostanze (da 0 a 14). Per esempio l’acqua pura ha un pH 7 che indica un pH Neutro. Quando le sostanze hanno un pH inferiore a 7 esse sono acide (molti ioni H+ in soluzione), mentre quando sono superiori al ph 7 esse sono basiche (molti ioni OH-).



3.  Struttura dell'atomo


Modello atomo

L'atomo è un sistema di particelle elettriche in cui attorno ad un nucleo composto da protoni (con carica positiva) e neutroni (neutri) ruota una nuvola di elettroni (carica negativa) nello stesso numero dei protoni. In questo modo l'atomo é neutro. Essenziale per le caratteristiche chimiche dell'atomo é lo strato più esterno degli elettroni. Essi infatti possono "saltare" da un atomo all'altro o esser messi in comune da diversi atomi, in questo modo si creano le molecole dei diversi composti chimici.

A causa del diverso numero di elettroni sullo strato esterno le caratteristiche chimiche degli elementi variano. In base a questi essi vengono divise in tre grosse categorie:

  • metalli,
  • non metalli
  • gas nobili.

3.1  Metalli


Oro, argento

I metalli (sono la maggior parte degli elementi) sono elementi che tendono a perdere parte degli elettroni del loro strato esterno. Per questo sono in genere buoni conduttori di elettricità. Fatta eccezione per il mercurio, che è liquido, a temperatura ambiente sono tutti solidi. L'idrogeno, pur essendo gassoso, si comporta chimicamente piuttosto come il metallo, ma è un caso del tutto particolare.

3.2  Non metalli


Carbonio

Essi sono elementi che tendono invece a prendere elettroni in più sul loro strato esterno. Per questo sono cattivi conduttori elettrici (isolanti). Diversi sono gassosi, uno é liquido (bromo) e la maggior parte sono solidi.

3.3  Gas nobili


Lampada neon

sono solo sei, tutti gassosi, e sono inerti chimicamente, cioè non reagiscono con gli altri elementi, non entrano quindi mai a far parte di composti chimici.

3.4  Ioni


Acqua salata: H2O & Na+ & Cl-

Quando un atomo perde (metalli) o acquista (non metalli) uno o più elettroni si forma quello che si chiama uno ione. Uno ione può essere formato da uno o anche più atomi legati fra loro, ed è dotato di carica elettrica. In un certo senso è un pezzo di molecola che ha perso il suo compagno. Le sostanze saline quando vengono sciolte in acqua formano ioni.


4.  Legami


NaCl

Un legame ionico è appunto il legame (in questo caso elettrico) che esiste tra due ioni, uno positivo e uno negativo, di un composto salino. L'esempio più classico è quello del sale da cucina: Na+Cl-.


CO2

N2

CH4

Quando invece gli elettroni vengono messi in comune tra due atomi si parla di legame covalente. In questo caso non si formano ioni e i differenti atomi rimangono sempre legati fra loro. E' il tipico legame che esiste fra non metalli ed in particolare nella chimica organica fra il carbonio e gli altri elementi. Per esempio: CO2, N2, CH4.

Fra i non metalli e l'idrogeno in particolare vi é un legame nel quale l'elettrone dell'idrogeno tende ad orbitare prevalentemente attorno al non metallo, pur non staccandosi completamente dal nucleo di idrogeno. Questo fenomeno é tanto più spiccato quanto più il non metallo ha la tendenza ad accaparrarsi l'elettrone: questa tendenza si chiama elettronegatività ed è tanto forte quanto più il non metallo si trova in alto a destra nella tabella degli elementi. Forte elettronegatività hanno dunque F, CI e O.


H2O

Questo fa in modo che la molecola abbia una polarità, cioè sia caricata negativamente da un lato e positivamente dall'altro, comportandosi così come un piccolo magnete. La molecola più diffusa che ha questo tipo di legame e comportamento è l'acqua (H20), anche per un motivo che i due atomi di idrogeno sono disposti con un angolo di 108° tra di loro rispetto all'ossigeno. Vedremo poi cosa ciò comporta.


Ponti idrogeno

Questo legame dà infine un'altra possibilità di legame tra due molecole differenti, che è detto ponte di idrogeno. In pratica l'atomo di idrogeno, quale polo positivo, si mette a cavallo tra due non metalli, polarizzati negativamente. Questo tipico legame tra molecole è tipico della doppia elica del DNA e mantiene l'ordine tra le basi azotate che formano il codice genetico.


5.  Acidità, basicità, pH

Molte sostanze chimiche in cui il legame sia polare o ionico hanno la facoltà in soluzione acquosa di liberare un certo quantitativo di ioni H+ oppure OH-. Queste sostanze si dicono acidi nel primo caso o basi nel secondo. L'acqua stessa si può scindere in questi due ioni in una percentuale piccolissima: 10-7, cioè una molecola su 10 milioni. La proporzione di ioni H+ contenuti in una soluzione viene espressa con una grandezza chiamata pH, che corrisponde all'esponente della percentuale di ioni togliendo il segno negativo.

Nell'acqua pura quindi il pH è 7, che indica un pH neutro. Un pH sotto il 7 è quindi acido (molti ioni H+ in soluizione) mentre un pH più alto di 7 è basico. Il pH può quindi andare da un minimo di 0 (acidissimo) ad un massimo di 14 (estremamente basico).

Un acido forte è un acido che in soluzione si divide in grande proporzione in ioni, liberando così una forte quantità di ioni H+ e portando la soluzione ad un pH molto basso: un esempio sono l'acido cloridrico o quello solforico, che si dissociano completamente. Lo stesso discorso si fa anche per le basi, di cui quelle forti liberano una grande quantità di ioni OH- portando il pH della soluzione verso il 14.

Un acido debole o una base debole sono invece quei composti che in soluzione si dissociano solo poco (in minima parte) per cui il pH non arriva molto in basso o molto in alto. L'acido acetico o l'acido carbonico sono acidi deboli. Gli acidi nucleici, presenti nel DNA sono pure acidi molto deboli.


6.  L'acqua

La sostanza più importante per la vita, sotto tutti i punti di vista, è l'acqua. Essa è formata da due atomi di idrogeno combinati con uno di ossigeno: H20.


H2O

Come già detto la posizione dei due atomi di idrogeno forma un angolo di 108° e questo dà alla molecola d'acqua una caratteristica polare. Proprio per questa sua caratteristica polare l'acqua ha proprietà che sono del tutto peculiari per una sostanza del suo genere: infatti essa bolle ad una temperatura molto superiore a quella dei liquidi simili e congela pure ad una temperatura superiore aumentando il suo volume allo stato solido (al contrario di tutte le altre sostanze). Insomma le caratteristiche fisiche dell'acqua (congelamento a 0°C, ebollizione a 100°C, ghiaccio meno denso dell'acqua e quindi galleggiante su di essa, grande capacità di assorbire calore, ecc.) sono dovute proprie a queste sue particolarità di legami molecolari. E tutte queste caratteristiche dell'acqua hanno permesso la formazione della vita sulla Terra.

Nel nostro corpo l'acqua forma il 65-70% della massa. In essa avvengono tutte le reazioni chimiche che permettono la vita. Tutti i processi chimici vitali infatti devono e possono avvenire soltanto in soluzione. Per questo un adeguato quantitativo di acqua è indispensabile per la vita. La perdita di un 10-15% dell'acqua del porta alla morte per disidratazione.


7.  Composizione di materia vivente

Gli elementi che costituiscono il 96% della materia vivente sono C, O, H, N (carbonio, ossigeno, idrogeno, e azoto) e sono parte degli 11 elementi principali che costituiscono il corpo umano. Altri 15 elementi sono presenti in tracce.


Nathalie Steib, Bianca Buser fecerunt


8.  Allegati

8.1  Bibliografia

Libri di riferimento:
* ANATOMIA & FISIOLOGIA di Gary A. Thibodeau e Kevin T. Patton, CASA EDITRICE AMBROSIANA, ISBN 88-408-0977-5
* come approfondimento: Martini F. M. & Timmons M. S.: Anatomia umana. Con CD-ROM; Edises 2 ed., 886 p., ill., 2003; € 98,00

* come introduzione: Monfroni L.; Pavanati Bettoni C. Elementi di biologia attiva, Casa Editrice Signorelli - Milano

8.2  Pagine correlate, Sitografia

Google
sul Web in Enciclopedia


8.3  Pagine in gruppo CSA

CSA / Anatomia & Fisiologia | Apparato circolatorio | Apparato digerente | Apparato locomotore | Apparato respiratorio | Apparato riproduttivo | Basi chimiche della vita | Concetti generali anatomici e fisiologici | Dermatopatologia | Farmacologia | I tessuti | Igiene | Immagini articolazioni | Immagini muscoli e muscolatura | Immagini scheletro e ossa | La cellula | La pelle | Legislazione sanitaria | Lesioni e traumi del apparato muscoloscheletrico | Malattie del sistema digerente | Malattie del sistema muscoloscheletrico (locomotore) | Malattie del sistema nervoso e del cervello | Malattie del sistema ormonale | Malattie del sistema respiratorio | Malattie del sistema urinario | Malattie di articolazioni e tessuti molli | Malattie dismetaboliche | Malattie ossee | Organi di senso | Patologia del sistema circolatorio e del sangue | Pronto soccorso | Sistema escretore | Sistema linfatico | Sistema ormonale | Anamnesi e Diagnostica | Batteriologia | Corso di studio assistito per Terapisti complementari: CSA | CSA | FTP | Group Attributes | Group Footer | Group Header | Group Print Footer | Group Print Header | Infiammazioni | Introduzione allo studio delle malattie infettive | Malattie del cuore | Malattie del fegato, biliari e pancreas | Malattie del sangue | Malattie del sistema gastrointestinale | Malattie infettive batteriche | Malattie infettive parassitarie | Malattie infettive virali e da prioni | Micosi (malattie infettive fungine) | Modelli di psicologia e psicosomatica | Mutazioni cellulari | Neoplasmi | Patologia Circolatoria | Patologia generale | Patologia specifica | Psicologia e Psicosomatica | Recent Changes | Sistema Linfatico S | Sistema nervoso A&F | SMAEB Appunti |


Peter Forster fecit


8.4  Commenti, links

MARIO NURCHIS11 August 2007, 08:01

manca il disegno dell'atomo a pag. 2 e del ph acido basico ciao m.n.

Grazie dell'avviso. Capita, perché il programma si deve raccogliere gli immagini dei siti originali. E ogni tanto anche loro non funzionano. Uno è chiuso e ho sostituito l'immagine (acido / base). Il sito per l"atomo" invece aveva solo un disturbo passeggero.
A proposito, puoi vedere i siti originali e le loro descrizioni, semplicemente cliccando sull'immagine. Se non c'è più un immagine: in <Edit Section> trovi l'indirizzo URL del sito originale e dell'immagine. Quello del sito ha al solito il suffisso .html
L'ho organizzato in questo modo, perché dovendo scaricare tutti gli immagini illustrativi sul mio sito, costerebbe una enormità di memoria e quindi anche di soldi. Saluti. 8>)__Peter August 11, 2007, at 12:23 PM

03 October 2007, 00:29

Ho sistemato una svista nella parte iniziale del testo

CSA.Basi Chimiche Della Vita

8.5  Pagine CSA

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8.6  Commentbox

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