Livello molecolare - La composizione chimica degli esseri viventi

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La composizione chimica degli esseri viventi

 

La materia vivente non è solo un insieme di sistemi fisico-chimici, è una struttura molto complessa capace di un comportamento altrettanto complesso.

La biologia molecolare e la biochimica studiano l’architettura molecolare della vita. Uno dei più importanti successi della biologia molecolare è stato quello della scoperta del DNA, il depositario dell’informazione genetica, della sua struttura e della sua duplicazione.

 

LA COMPOSIZIONE CHIMICA DEGLI ESSERI VIVENTI
In una cellula sono presenti diversi tipi di atomi, ioni e molecole e tutte le attività cellulari si svolgono secondo sequenze ordinate di reazioni chimiche.

La struttura chimica degli esseri viventi è composta da otto elementi fondamentali (carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, potassio e calcio) e da altri che variano in quantità molto ridotte e presenti in tracce (silicio, alluminio…).

COMPOSIZIONE CHIMICA DELL'UNIVERSO


COMPOSIZIONE CHIMICA DELL'UOMO

MOLECOLE
Le molecole sono delle aggregazioni funzionali di atomi, i quali stabiliscono tra loro dei legami, più o meno forti. Le molecole si dividono in due tipologie principali: 

1) molecole organiche - aggregazioni di atomi in grado di costituire degli organi, ovvero delle unità anatomiche, fisiologiche e funzionali alla vita
2) molecole inorganiche - aggregazioni di atomi non in grado di costituire degli organi e quindi non in grado, da sole, di realizzare la vita.

Le molecole organiche sono composti chimici che contengono atomi di carbonio con numero di ossidazione < di +4
Le molecole inorganiche sono composti chimici che non contengono atomi di carbonio o ne contenga con numero di ossidazione ugiale a +4

  • Il carbonio con numero di ossidazione < di +4 fondamentale per la vita

Da quanto detto si evince chiaramente che la differenza biochimica tra molecola organica e molecola inorganica è la presenza o meno del carbonio con numero di ossidazione < di +4. Questo perché è tale atomo ad essere fondamentale per le funzioni fisiologiche degli esseri viventi. 

Da un punto di vista della struttura chimica le molecole organiche sono più complesse di quelle inorganiche. 

Sono esempi di molecole inorganiche: l'acqua, i sali minerali, l'anidride carbonica, i bicarbonati, i carbonati e il monossido di carbonio.

Sono esempi di molecole organiche: i protidi, i glucidi, le vitamine, l'ATP, gli acidi nucleici.

Le molecole organiche dunque sono caratterizzate soprattutto per la presenza dei legami carbonio-idrogeno che sono fondamentali per la generazione delle sostanze nutritive che servono a far vivere la cellula.



LA CHIMICA DELLA VITA SULLA TERRA

La chimica della vita sulla Terra è fondamentalmente la chimica dell’acqua, che è la molecola inorganica più abbondante sul pianeta e la chimica del carbonio perché è l’atomo che – all’interno della struttura organica – più di tutti ha la capacità di formare composti: circa il 95% del peso secco di una cellula è costituito dai composti del carbonio.

L’importanza dell’acqua sulla vita è data da tre fattori:

1)      Il fatto che la vita si sia probabilmente originata nell’acqua dei mari;

2)      Il fatto che le proprietà dell’acqua condizionano la chimica di tutti gli esseri viventi;

3)      Il fatto che la maggior parte delle reazioni chimiche delle cellule si svolge in un ambiente acquoso.

LE MOLECOLE ORGANICHE 

  • L'acqua 
  • I sali minerali

L’ACQUA

L’acqua è la molecola più abbondante negli esseri viventi. Questo perché l’acqua ha determinate caratteristiche che la rendono funzionale al meccanismo della vita. Ovvero:

1)      L’acqua è un ottimo solvente – ciò significa che gas come l’ossigeno e l’anidride carbonica, i Sali minerali, molte sostanze organiche si trovano frequentemente disciolti i in soluzione acquosa, l’acqua, è la fase disperdente delle macromolecole come i protidi e i lipidi.

2)      L’acqua è un mezzo di trasporto ­– con l’acqua vengono trasportate dentro la cellula varie sostanze nutritizie e viceversa dall’interno possono essere portate via le sostanze di rifiuto.

3)      L’acqua è sede di reazione – nell’ambiente acquoso si realizzano numerose reazioni chimiche cellulari.

4)      L’acqua è un tonico cellulare – grazie alla presenza dell’acqua insieme ai Sali minerali nelle cellule, queste possono rimanere turgide.

5)      L’acqua è un termoregolatore – l’acqua richiede per l’evaporazione una certa quantità di calore, ciò significa che attraverso di essa le cellule possono eliminare buona parte del calore in eccesso.

I SALI MINERALI
Le sostanze minerali sono quella parte della materia vivente che rimane intatta anche dopo incenerimento. I Sali minerali sono presenti come cristalli di carbonato di calcio e di fosfato di calcio nella matrice inorganica delle parti scheletriche e dei denti degli animali o come sostanza impregnante nella parete cellulare di alcuni vegetali.

In una persona di genere maschile, di 70 kg, i Sali minerali rappresentano il 5% del peso. Questi si trovano soprattutto nelle ossa (1,3 kg di calcio); nel sangue (potassio, zolfo, magnesio), nelle ghiandole (25 / 50 mg di iodio nella ghiandola tiroidea).

In forma ionica, i Sali minerali sono poi presenti in soluzione nei liquidi cellulare e intercellulari degli organismi viventi, dove svolgono funzioni vitali. Tra i cationi più diffusi vi sono: Na +, K+, Ca ++, Mg++, Fe ++; tra gli anioni: Cl- SO4 -- e PO 4 -- .

LE MOLECOLE ORGANICHE
Per molecole organiche s’intendono quelle aggregazioni di atomi che determinano delle molecole in grado di costituire degli organi, ovvero delle unità anatomiche, fisiologiche e funzionali alla vita.

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Autore dell'articolo: Pierpaolo Spanu
Foto di copertina: National Cancer Institute on Unsplash

 
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