Modulo 1A Flashcards
1)Quali sono le peculiarità termodinamiche dei sistemi viventi?
Che un sistema vivente deve mantenere una situazione di non equilibrio termodinamico, perchè all’equilibrio termodinamico non si hanno modificazioni delle molecole e quindi non viene creata energia, essendo l’equilibrio termodinamico corrispondente al livello più basso di energia.
Mentre un sistema vivente necessita di mantenere il suo equilibrio specifico, temperatura controllata, scambio controllato di molecole con l’esterno e concentrazioni specifiche di molecole al suo interno e tutto questo costa molta energia, quindi un sistema vivente deve essere lontano dall’equilibrio termodinamico per poter sopravvivere
1)Quali sono le peculiarità termodinamiche dei sistemi viventi?
I fattori che controllano le concentrazione dei reagenti sono di natura cinetica e termodinamica.
Il primo fattore che controlla le reazioni biochimica è l’equilibrio di reazione ( termodinamica) , cioè in che modo tenderà ad avvenire la reazione, se tenderà a formare A da B o l’opposto.
Questo equilibrio si può calcolare con la formula Delta G = DeltaH- T Delta S.
È importante da ricordare che all’equilibrio la reazione è stabile e non avverranno più permutazioni.
Mentre la natura cinetica si sviluppa nel fatto che in base al punto della reazione in cui sono, questa avrà una certa velocità, quindi non basta sapere l’equilibrio termodinamico, ma ci serve anche sapere la parte cinetica della nostra reazione che ci dice la velocità con cui una specie si trasforma in un altra.
3)Per quali ragioni il Silicio e l’alluminio non sono abbondanti nel materiale biologico ma nella superficie della terra lo sono?
Perchè questi due metalli tendono a formare dei legami molto stabili, forti e quasi completamente inattivi, per esempio SiO è il quarzo, che è completamente inerte.
Mentre nei materiali biologici necessitiamo di degli elementi che formino legami facilmente interscambiabili, per permetterci di mutare la molecole facilmente, questi elementi sono O, C, N, P e H, infatti la maggior parte della materia organica è composta da questi elementi.
4)Definire il concetto di energia infomazionale?
Per energia informazionale si intende la regolazione dei processi che avvengono in un sistema complesso, perchè i processi devono essere quelli giusti al momento giusto.
Questa regolazione avviene tramite la presenza di molecole specifiche nel sistema atte a mantere l’ordine, come per esempio enzimi, ormoni e il dna.
Tutte queste molecole informazionali sono composte da monomeri organizzati in un ordine preciso ed è quello che le rende molecole informazionali.
Ma questo non basta, non è solo l’ordine in cui i monomeri sono allineati, per avere una struttura complessa è fondamentale anche l’organizzazione strutturale di tutte queste molecole assieme, per riuscire a creare un sistema organizzato.
Senza tutto questo complicato sistema ordinato di molecole che mantengono l’ordine contro la spinta dell’entropia non si avrebbe un sistema in grado di essere vivo.
5)Cosa si intende per compartimentazione dei sistemi biologici?
Per compartimentazione dei sistemi si intede la distinzione tra le varie unità che compongono un sistema e le diverse funzioni che compiono al suo interno.
Ci sono 3 livelli di compartimentazione:
1. Intracellulare; cioè all’interno di ogni cellula ci sono delle mebrane che ricoprono gli organelli, l’apparato di golgi, il nucleo e i ribosomi rendendoli seppur interni alla parete cellulare separati dal citoplasma e quindi dalla cellula stessa.
2. Cellulare: la cellula ha membrana cellulare che la separa dal ambiente esterno, questa le serve per poter mantere dentro di sè un ambiente controllato e ordinato.
La membrana è la struttura che regola l’acceso o meno di diverse molecole all’interno della cellula.
3. Tissutale: questa compartimentazione assegna una funziona specifica ad un gruppo di cellule, che si specializzeranno per compierla.
Ci saranno cellule specifiche per la produzione di energia, altre per la produzione di nuove molecole, altre per la produzione di informazioni etc etc.
Questo tipo di compartimentalizzazione è caratteristico dei sistemi pluricellulari, poichè la specializzazione rende più le efficienti le cellule nel loro lavoro e quindi vale l’aumento di complessità del sistema e il maggior dispendio di energia che ne consegue.
6) Citare e commentare un esempio della modalità con cui avviene l’ interconversione energetica nei processi biologici
L’interconversione di energia all’interno dei processi biologici è la modalità con cui i nostri sistemi convertono l’energia per poterla sfruttare in modi utili alla cellula.
Può avvenire in maniere diverse:
1. Da energia luminosa a chimica; è un procedimento che posso fare in tutte le due direzioni, per esempio la fotosintesi è il modo con cui le piante trasformano l’energia luminosa dei raggi solari in energia chimica di legame ( C-C).
Mentre all opposto rompendo i legami creo del’energia termica e quel calore creato ci fà emettere raggi infrarossi dal nostro corpo che sono un tipo di energia luminosa.
2. Da chimica a termica: per mantenere il sistema funzionante, gli enzimi sono molto sensibili alla temperatura, devo mantenere un omeostasi termica cioè sempre la stessa temperatura. Lo facciamo sfruttando una differenza di potenziale data dalla rottura dei legami chimici per poter produrre calore.
3. Da chimica a chimica: sistema fondamentale per il nostro corpo, che ci permette di rompere un legame di una molecola per prendere l’energia liberata e usarla per creare un altro legame di un altra molecola. In pratica prima di inserire qualsiasi nutriente nel nostro corpo lo riduciamo nella sua forma più piccola e innoqua e poi al massimo la ricostruiamo ( esempio proteine e amminoacidi).
4. Da chimica a meccanica: per esempio i movimenti muscolari, fatti in maniera coordinata richiedono l’impiego di energia chimica per attuarli, ma posso fare anche il contrario posso usare l’energia meccanica per rompere un legame come per esempio quando monto l’albume dell’uovo.
5. Da chimica a informazionale: cioè trasformare l’energia chimica in informazioni in forma di molecole specifiche che servono a coordinare le attività del nostro corpo e passare da un sistema disordinato a un sistema ordinato e vivente. Questo ci costa circa ¾ dell’energia che consumiamo ogni giorno.
6. Da chimica a elettrica: sfruttiamo l’energia ricavata dalla rottura di un legame chimico per produrre impulsi elettrici che corrono lungo le sinapsi nel nostro corpo, che trasportano i messaggi dal cervello a tutte le cellule.
7)La reazione da A a B ha una costante di equilibrio pari a 2: quale sarà la concentrazione di A e B all’equilibrio se la concentrazione iniziale di A era 60/millimolare ( 0,06 Mol/L)?
Allora la K si calcola facendo B/A quindi in questo caso K=2 significa che all’equilibrio per ogni mole di A avrò due moli di B.
Quindi partendo da A=0,06 Mol/l, all’equilibrio avrò A=0,02 Mol/L e B=0,04 Mol/L.
8) Il volume del sangue è 1/13 del peso corporeo il plasma sanguigno contiene circa 150 mM/l di NaCl ( massa molecolare circa 60) quanti grammi di sodio contiene nel suo plasma ciascuno di voi?
Assumendo un peso medio di 78 kg, questo significa che avremo 6 L di sangue nel nostro corpo.
Per calcolare il numero di mM moltiplico 150 mM/L per i litri di sangue, cioè 900 mMol di NaCl.
Moltiplico questo per il peso molare cioè 60 e viene 0,9Mol per 60 g/Mol cioe 54 grammi di NaCl.
Se vuole invece solo il sodio, la massa molare è 23g/Mol quindi 0,9 Mol per 23g/Mol fà 20,7 grammi.
9)Se 1/10 del liquido plasmatico viene ogni giorno escreto con l’urina quanto sale NaCl si deve assorbire per compensare le perdite?
Considerando sempre un peso di 78 kg quindi una quantità di plasma di 6 L, la quantità persa è di 0,6 L al giorno. Di nuovo calcolo la quantità in grammi contenta di NaCl quindi 0,6 L per 0,15 Mol/L per 60 g/Mol che viene 5,4 grammi di NaCl espulsi al giorno, che sono anche la quantità che dobbiamo reintegrare.
