Università dell’AquilaUniversità dell’Aquila
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““Biologia Applicata all’Attività PsichicaBiologia Applicata all’Attività Psichica””
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Il numero di protoni presenti nel nucleoIl numero di protoni presenti nel nucleo
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Lezione 1° - Biologia Applicata (07/10/2013) - Scienze Psicologiche Applicate . L'Aquila
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Lezione 1° - Biologia Applicata (07/10/2013) - Scienze Psicologiche Applicate . L'Aquila

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Prima lezione di Biologia applicata con il Professor Falone dell'Università degli Studi dell'Aquila per l'indirizzo di Scienze Psicologiche Applicate. Anno Accademico 2013/2014.

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    1. 1. Università dell’AquilaUniversità dell’Aquila Dipartimento di Medicina Clinica, Sanità Pubblica, Scienze della Vita e dell’AmbienteDipartimento di Medicina Clinica, Sanità Pubblica, Scienze della Vita e dell’Ambiente CL Scienze Psicologiche ApplicateCL Scienze Psicologiche Applicate a.a. 2013-2014a.a. 2013-2014 Modulo di “Modulo di “Biologia ApplicataBiologia Applicata” (5 CFU)” (5 CFU) Corso integrato diCorso integrato di ““Biologia Applicata all’Attività Psichica” (10 CFU)Biologia Applicata all’Attività Psichica” (10 CFU)
    2. 2. CorsoCorso integratointegrato didi ““Biologia Applicata all’Attività PsichicaBiologia Applicata all’Attività Psichica”” 10 CFU10 CFU ModuloModulo ““Biologia Applicata”Biologia Applicata” 5 CFU5 CFU I semestreI semestre ModuloModulo ““Basi Psicobiologiche dell’Attività Psichica”Basi Psicobiologiche dell’Attività Psichica” 5 CFU5 CFU II semestreII semestreFaloneFalone AmicarelliAmicarelli A partire da giugno 2014 (fine del corso annuale), gliA partire da giugno 2014 (fine del corso annuale), gli studenti dovranno prenotarsi per gli esami delstudenti dovranno prenotarsi per gli esami del corsocorso integratointegrato..
    3. 3. Tutta la materia è costituita daTutta la materia è costituita da atomiatomi.. Particelle molto più piccole di qualsiasiParticelle molto più piccole di qualsiasi oggetto che può essere osservatooggetto che può essere osservato attraverso i comuni microscopi.attraverso i comuni microscopi.
    4. 4. Gli atomi sono talmente piccoli che è difficile immaginarne le dimensioni.Gli atomi sono talmente piccoli che è difficile immaginarne le dimensioni. Sarebbe necessario allineare cinque milioni di atomi di carbonio per arrivare aSarebbe necessario allineare cinque milioni di atomi di carbonio per arrivare a coprire una distanza di un millimetro.coprire una distanza di un millimetro. Analogamente, il peso degli atomi è infinitesimamente piccolo. OccorrerebberoAnalogamente, il peso degli atomi è infinitesimamente piccolo. Occorrerebbero 6x106x102323 atomi per poter pesare un grammo di idrogeno.atomi per poter pesare un grammo di idrogeno. 600’000’000’000’000’000’000’000600’000’000’000’000’000’000’000 (600 mila miliardi di miliardi di(600 mila miliardi di miliardi di atomi di idrogeno)atomi di idrogeno) UnUn grammogrammo
    5. 5. Ogni atomo ha unOgni atomo ha un nucleonucleo contenentecontenente cariche positive (cariche positive (protoniprotoni) e particelle) e particelle senza carica (senza carica (neutronineutroni).). Orbitanti attorno al nucleo, ogni atomoOrbitanti attorno al nucleo, ogni atomo haha elettronielettroni, particelle estremamente, particelle estremamente leggere eleggere e cariche negativamente (ecariche negativamente (e-- ).).
    6. 6. Il numero di protoni presenti nel nucleoIl numero di protoni presenti nel nucleo di un atomo equivale aldi un atomo equivale al numeronumero atomicoatomico (Z).(Z). Il numero atomico identifica in modoIl numero atomico identifica in modo inequivocabile l’atomo e definisceinequivocabile l’atomo e definisce l’l’elementoelemento a cui l’atomo appartiene.a cui l’atomo appartiene. In un atomoIn un atomo non ionizzatonon ionizzato, il numero di, il numero di elettroni è uguale al numero di protoni.elettroni è uguale al numero di protoni.
    7. 7. La somma dei neutroni e degli protoni di un atomo si definisceLa somma dei neutroni e degli protoni di un atomo si definisce numero dinumero di massamassa (A).(A).
    8. 8. Il numero di massa viene sempre riportato in alto a sinistra del simbolo chimicoIl numero di massa viene sempre riportato in alto a sinistra del simbolo chimico dell'elemento, mentre il numero atomico viene evidenziato a sinistra in basso.dell'elemento, mentre il numero atomico viene evidenziato a sinistra in basso.
    9. 9. Gli elementi di uno stessoGli elementi di uno stesso gruppogruppo condividono molte proprietà chimiche.condividono molte proprietà chimiche. Gruppo (I, II, III, IV,…)Gruppo (I, II, III, IV,…) Periodo(1,2,3,4,…)Periodo(1,2,3,4,…)
    10. 10. I neutroni (privi di carica) sono importantissimi poiché contribuiscono allaI neutroni (privi di carica) sono importantissimi poiché contribuiscono alla stabilità del nucleo.stabilità del nucleo. GliGli isotopiisotopi sono quelle forme di un elemento che hanno lo stesso numero disono quelle forme di un elemento che hanno lo stesso numero di protoni, ma differente numero di neutroni.protoni, ma differente numero di neutroni.
    11. 11. Sulla Terra, la maggior parte dei nuclei degli atomi di carbonio esistono in formaSulla Terra, la maggior parte dei nuclei degli atomi di carbonio esistono in forma stabile con sei protoni e sei neutroni (stabile con sei protoni e sei neutroni (1212 C) o, in misura minore, comeC) o, in misura minore, come 1313 C, conC, con sei protoni e sette neutroni.sei protoni e sette neutroni. Tuttavia, una piccola frazione di atomi di carbonio (meno di uno su un milione)Tuttavia, una piccola frazione di atomi di carbonio (meno di uno su un milione) contiene nuclei costituiti da sei protoni e otto neutroni (contiene nuclei costituiti da sei protoni e otto neutroni (1414 C).C). Tali atomi sono instabili e vanno incontro a decadimento radioattivoTali atomi sono instabili e vanno incontro a decadimento radioattivo ((radioisotopiradioisotopi).). 1212 CC66 1313 CC66 1414 CC66
    12. 12. L’L’ossigenoossigeno, necessario per la respirazione delle cellule, è presente nella maggior, necessario per la respirazione delle cellule, è presente nella maggior parte dei composti organici e contribuisce a formare l’parte dei composti organici e contribuisce a formare l’acquaacqua.. Il carbonio forma lo scheletro di tutte le molecole di interesse biologico.Il carbonio forma lo scheletro di tutte le molecole di interesse biologico. L’idrogeno è presente in tutti i composti organici, è componente dell’acqua eL’idrogeno è presente in tutti i composti organici, è componente dell’acqua e gioca un ruolo importantissimo nei trasferimenti di energia.gioca un ruolo importantissimo nei trasferimenti di energia. L’L’azotoazoto è presente nelle principali macromolecole biologiche.è presente nelle principali macromolecole biologiche.
    13. 13. Protoni e neutroni, in condizioni non estreme (come, ad esempio, quelleProtoni e neutroni, in condizioni non estreme (come, ad esempio, quelle presenti sul Sole o in un reattore nucleare) non cambiano la loro organizzazionepresenti sul Sole o in un reattore nucleare) non cambiano la loro organizzazione all’interno dei nuclei.all’interno dei nuclei. Nei tessuti viventi, quindi, sono solo gli elettroni di un atomo che partecipanoNei tessuti viventi, quindi, sono solo gli elettroni di un atomo che partecipano alle reazioni chimiche e che vanno incontro a riarrangiamento.alle reazioni chimiche e che vanno incontro a riarrangiamento.
    14. 14. Gli elettroni non orbitano attorno al nucleo atomico in modo semplice.Gli elettroni non orbitano attorno al nucleo atomico in modo semplice. Nel loro movimento attorno al nucleo, gli elettroni occupano regioni delloNel loro movimento attorno al nucleo, gli elettroni occupano regioni dello spazio chiamatespazio chiamate orbitaliorbitali.. Modello diModello di BohrBohr Ogni orbitale puòOgni orbitale può contenere alcontenere al massimomassimo duedue elettroni.elettroni.
    15. 15. Orbitale 1sOrbitale 1s HH HeHe 1s1s11 1s1s22 Orbitale 2sOrbitale 2s LiLi BeBe 1s1s22 2s2s11 1s1s22 2s2s22 CompletoCompleto Guscio 1Guscio 1 Guscio 2Guscio 2 ConfigurazioneConfigurazione elettronicaelettronica ConfigurazioneConfigurazione elettronicaelettronica Gli elettroni riempiono gli orbitaliGli elettroni riempiono gli orbitali atomici,atomici, dal più interno al piùdal più interno al più esternoesterno..
    16. 16. OrbitaleOrbitale BB 1s1s22 2s2s22 2p2p11 2p2pxx 2p2pyy 2p2pzz CC 1s1s22 2s2s22 2p2p22 NN 1s1s22 2s2s22 2p2p33 OO 1s1s22 2s2s22 2p2p44 FlFl 1s1s22 2s2s22 2p2p55 NeNe 1s1s22 2s2s22 2p2p66 CompletoCompleto Guscio 2Guscio 2 Configurazione elettronicaConfigurazione elettronica
    17. 17. Gli elettroni tendono a disporsiGli elettroni tendono a disporsi non accoppiatinon accoppiati negli orbitali atomici.negli orbitali atomici. Solo quando gli altri orbitali atomici di pari livello energetico sono stati occupati,Solo quando gli altri orbitali atomici di pari livello energetico sono stati occupati, gli elettroni tendono a accoppiarsi (gli elettroni tendono a accoppiarsi (spinspin opposto).opposto).
    18. 18. Più l’elettrone orbita lontano dal nucleo, più è alta la suaPiù l’elettrone orbita lontano dal nucleo, più è alta la sua energiaenergia.. Gli elettroni che occupano ilGli elettroni che occupano il guscio di valenzaguscio di valenza, ossia gli orbitali più esterni,, ossia gli orbitali più esterni, sono sono responsabili delle proprietà chimiche dell’atomo.sono sono responsabili delle proprietà chimiche dell’atomo. In altre parole, la reattività di un atomo dipende da quanti elettroni servonoIn altre parole, la reattività di un atomo dipende da quanti elettroni servono all’atomo per completare il suo guscio elettronico più esterno.all’atomo per completare il suo guscio elettronico più esterno.
    19. 19. Un atomo con il proprioUn atomo con il proprio guscio elettronicoguscio elettronico di valenza (più esterno) completodi valenza (più esterno) completo è altamenteè altamente stabilestabile.. L’elio (He), il neon (Ne) e l’argon (Ar), tutti gas inerti, sono esempi di taliL’elio (He), il neon (Ne) e l’argon (Ar), tutti gas inerti, sono esempi di tali elementi con il guscio di valenza completo.elementi con il guscio di valenza completo. L’idrogeno (H), al contrario, presenta un guscio di valenza incompleto (con unL’idrogeno (H), al contrario, presenta un guscio di valenza incompleto (con un solo elettrone), quindi è altamente instabile e tende a reagire con altri atomisolo elettrone), quindi è altamente instabile e tende a reagire con altri atomi nelle sue vicinanze.nelle sue vicinanze.
    20. 20. Gli atomi tendono a completare il proprio guscio di valenza.Gli atomi tendono a completare il proprio guscio di valenza. Questo avviene quando un atomo “strappa” un elettrone di valenza a un altroQuesto avviene quando un atomo “strappa” un elettrone di valenza a un altro atomo (legameatomo (legame ionicoionico), oppure quando due elettroni di valenza spaiati), oppure quando due elettroni di valenza spaiati appartenenti a due atomi diversi vengono condivisi (legameappartenenti a due atomi diversi vengono condivisi (legame covalentecovalente).).
    21. 21. IdrogenoIdrogeno molecolaremolecolare (H(H22)) HH HH IdrogenoIdrogeno atomicoatomico (1s(1s11 )) OssigenoOssigeno molecolaremolecolare (O(O22)) OO OssigenoOssigeno atomicoatomico (1s(1s22 2s2s22 2p2p44 )) OO IdrogenoIdrogeno atomicoatomico (1s(1s11 )) OssigenoOssigeno atomicoatomico (1s(1s22 2s2s22 2p2p44 )) OOHH HH OO HH HH OO OO
    22. 22. Quando, in un legame covalente, la tendenza ad attrarre elettroniQuando, in un legame covalente, la tendenza ad attrarre elettroni ((elettronegativitàelettronegatività) da parte dei due atomi non è diversa, si parla di legame) da parte dei due atomi non è diversa, si parla di legame apolareapolare.. In molti casi, tuttavia, si osserva differente elettronegatività tra i due atomi, ilIn molti casi, tuttavia, si osserva differente elettronegatività tra i due atomi, il legame si dicelegame si dice polarepolare e l’elettrone condiviso tende a occupare “per più tempo”e l’elettrone condiviso tende a occupare “per più tempo” l’orbitale dell’atomo più elettronegativo.l’orbitale dell’atomo più elettronegativo.
    23. 23. AcquaAcqua (H(H22O)O) HH HH IdrogenoIdrogeno atomicoatomico (1s(1s11 )) OO OssigenoOssigeno atomicoatomico (1s(1s22 2s2s22 2p2p44 )) IdrogenoIdrogeno atomicoatomico (1s(1s11 )) HHOO HH HHOO HH
    24. 24. Sodio atomicoSodio atomico (1s(1s22 2s2s22 2p2p66 3s3s11 )) Cloro atomicoCloro atomico (1s(1s22 2s2s22 2p2p66 3s3s22 3p3p55 )) Ione sodioIone sodio (1s(1s22 2s2s22 2p2p66 )) Ione cloruroIone cloruro (1s(1s22 2s2s22 2p2p66 3s3s22 3p3p66 )) NaNa ClCl NaNa++ ClCl-- Come negli altri composti ionici, il legame che unisce i due ioni è di tipoCome negli altri composti ionici, il legame che unisce i due ioni è di tipo elettrostaticoelettrostatico..
    25. 25. Legami covalenti e ionici sono chiamatiLegami covalenti e ionici sono chiamati legami fortilegami forti, poiché è necessaria una, poiché è necessaria una considerevole quantità di energia per romperli.considerevole quantità di energia per romperli. In natura, tuttavia, esistonoIn natura, tuttavia, esistono legami debolilegami deboli che rivestono un’importanzache rivestono un’importanza straordinaria nelle dinamiche molecolari.straordinaria nelle dinamiche molecolari.
    26. 26. IlIl legame idrogenolegame idrogeno si forma tra un atomo con parziale carica negativa e unsi forma tra un atomo con parziale carica negativa e un idrogeno legato covalentemente a un atomo ad alta elettronegativitàidrogeno legato covalentemente a un atomo ad alta elettronegatività (tipicamente, un ossigeno o un azoto).(tipicamente, un ossigeno o un azoto). AcquaAcqua (molecola polare)(molecola polare) AmmoniacaAmmoniaca (molecola polare)(molecola polare)

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