Biologia

Le basi chimiche della vita includono le interazioni tra atomi che portano alla formazione di molecole, dette legami chimici.
Le interazioni riguardano principalmente gli elettroni più esterni degli atomi e causano variazioni nella struttura elettronica.
La teoria elettronica del legame chimico si basa sul modello dell'ottetto di Lewis, dove ogni atomo tende a completare gli orbitali del livello più esterno con otto elettroni di valenza.
Tipi di legami chimici intramolecolari:
- Legame ionico: trasferimento di uno o più elettroni da un atomo a un altro, formando ioni di segno opposto.
- Legame covalente: condivisione di coppie di elettroni, suddiviso in:
- Puro o apolare: eguaglianza nella condivisione degli elettroni.
- Polare: condivisione non equa tra atomi di diversa elettronegatività.
- Legame dativo: coppia di elettroni fornita da uno solo degli atomi.
- Legame metallico: attrazione tra ioni metallici positivi e elettroni mobili.
Esistono interazioni deboli di natura elettrostatica, come il legame idrogeno e le forze di van der Waals.

L'acqua è vitale per la vita e la sua struttura chimica è fondamentale per le sue proprietà.
La formula chimica dell'acqua è H₂O; la disposizione degli atomi dà origine a un dipolo elettrico: ossigeno con carica parziale negativa e idrogeno con carica parziale positiva.
Proprietà dell'acqua:
- Elevata coesione.
- Elevata tensione superficiale.
Legami idrogeno:
- Ogni molecola d'acqua può formare fino a quattro legami idrogeno, stabilizzando la sua struttura molecolare.
- La stabilità dei legami è inversamente proporzionale alla loro lunghezza: legami più brevi sono più forti.
Comportamento dell'acqua a diverse temperature:
- In stato solido (ghiaccio), i legami sono stabili.
- Al passaggio dallo stato solido a quello liquido si rompono circa il 16% dei legami idrogeno.

I composti del carbonio costituiscono la maggior parte della materia vivente.
Il carbonio forma legami covalenti forti e variabili, creando scheletri carboniosi.
Classificazione dei composti organici:
- Idrocarburi: catene di carbonio saturi o insaturi.
- Composti polifunzionali, inclusi carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici.

Formula bruta: Cn(H2O)n.
Classificati in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.
Monosaccaridi: gli zuccheri più semplici, caratterizzati dalla presenza di gruppi aldeidici o chetonici.
- Esempi: D-gliceraldeide, D-glucosio, D-fruttosio.
Disaccaridi: unione di due monosaccaridi attraverso legami glicosidici. Esempi: maltosio e lattosio.
Polisaccaridi: resi da unità di monosaccaridi legate da legami glicosidici: cellulosa, amido, glicogeno.

I lipidi sono insolubili in acqua e comprendono gliceridi, fosfogliceridi, sfingolipidi, steroidi e terpeni.
Gliceridi: formati da glicerolo legato ad acidi grassi. Tipi includono mono-, di- e tri-gliceridi.
Le cellule immagazzinano lipidi di deposito come trigliceridi.

Biopolimeri formati da amminoacidi. Hanno un'ampia varietà di ruoli biologici (enzimi, trasporto, strutturali, funzione immunitaria).
Struttura delle proteine:
- Struttura primaria: sequenza di amminoacidi.
- Struttura secondaria: ripiegamenti regolari (α-elica, β-foglietti).
- Struttura terziaria: ripiegamento tridimensionale finale.
- Struttura quaternaria: aggregazione di più catene polipeptidiche.
Denaturazione e rinaturazione: la denaturazione altera la struttura tridimensionale senza rompere i legami peptidici.
Le proteine possono essere modificate allostericamente o tramite modifiche covalenti.

Composti da nucleotidi: ogni nucleotide è formato da uno zucchero, una base azotata e un acido fosforico. Il DNA è desossiribonucleico mentre l'RNA è ribonucleico.
Struttura del DNA: doppia elica con nucleotidi legati da legami fosfodiesterici.
Dimensioni del genoma: variano ampiamente tra organismi diversi.
Riconoscimenti non canonici e sequenze palindromiche: la possibilità di interazioni tra basi specifiche.
Compattamento del DNA: nei procarioti e nei virus, compatti attraverso proteine istoniche o supercoiling.
Estruttura cromosomica: la forma massimamente compattata della cromatina durante la divisione cellulare; vi è un'organizzazione specifica all'interno del nucleo.