Esercizi: Bioelementi e biomolecole inorganiche

Spiega la differenza tra bioelementi primari, secondari e oligoelementi, e fai un esempio concreto per ciascuno dei tre gruppi.

Osserva il grafico a barre dell'abbondanza dei principali bioelementi nella materia vivente. Indica a quale gruppo di bioelementi appartengono i quattro elementi più abbondanti, quale percentuale della materia vivente rappresentano approssimativamente nel complesso e perché sono considerati indispensabili per formare le biomolecole.

Puoi farlo su carta e inviare una foto con la tua risposta.

Indica due funzioni dell'acqua negli esseri viventi che siano conseguenza diretta della sua polarità e spiega brevemente ciascuna di esse.

Una cellula accumula ioni $\text{K}^+$ al suo interno e mantiene ioni $\text{Na}^+$ all'esterno. Spiega in che forma si trovano questi sali minerali nel mezzo cellulare (disciolti o precipitati) e indica due funzioni che possono svolgere.

Metti in relazione l'elevata capacità termica dell'acqua con la termoregolazione degli organismi e fai un esempio che mostri tale funzione in un essere vivente concreto.

Lo scheletro umano contiene sali di calcio in forma precipitata. Indica un sale minerale concreto che lo costituisce e spiega quale vantaggio comporta il fatto che sia precipitato invece che disciolto.

In una coltura idroponica sperimentale si studia l'effetto della carenza di bioelementi in piantine di pomodoro. Il lotto 1 cresce in un mezzo privo di azoto e il lotto 2 in un mezzo privo di ferro. Dopo due settimane, entrambi i lotti presentano clorosi grave e arresto della crescita. Uno studente afferma che le conseguenze nel lotto 2 dovrebbero essere trascurabili rispetto al lotto 1, sostenendo che l'azoto rappresenta circa il 3 % della massa secca della pianta (bioelemento primario), mentre il ferro costituisce meno dello 0,01 % (oligoelemento).

1. a) Confuta l'argomento dello studente spiegando la differenza fondamentale tra il ruolo biologico dei bioelementi primari e quello degli oligoelementi.
2. b) Giustifica a livello biochimico perché la carenza di una quantità così minuscola di ferro blocca la sintesi della clorofilla e la fotosintesi con una gravità paragonabile alla mancanza di azoto.

Si analizza in laboratorio la composizione elementare (% in massa secca) di due campioni sconosciuti:

• Campione 1: Ossigeno 62,4 %, Carbonio 19,8 %, Idrogeno 9,5 %, Azoto 3,1 %, Calcio 1,4 %, Ferro 0,005 %, Zinco 0,003 %.

• Campione 2: Ossigeno 46,6 %, Silicio 27,7 %, Alluminio 8,1 %, Ferro 5,0 %, Calcio 3,6 %, Carbonio 0,03 %.

1. a) Deduci in modo motivato quale dei campioni proviene da materia vivente e quale dalla crosta terrestre, giustificando la tua scelta a partire dalle proprietà fisico-chimiche del carbonio che lo rendono più idoneo del silicio a costituire le biomolecole.
2. b) A partire dai dati del campione biologico, classifica i suoi elementi in primari, secondari e oligoelementi in base alla loro abbondanza relativa.
3. c) Giustifica perché un oligoelemento come lo zinco è tanto indispensabile per il mantenimento della vita cellulare quanto il carbonio, nonostante si trovi in una proporzione migliaia di volte inferiore.

A differenza di quasi tutti i liquidi, la cui densità aumenta in modo continuo man mano che si raffreddano fino a solidificare, l'acqua raggiunge la sua densità massima a 4 °C (1,000 g/cm³) e diminuisce a 0,917 g/cm³ al congelamento a 0 °C.

1. a) Spiega la causa molecolare di questa anomalia termica dell'acqua, descrivendo come si riorganizzano i legami a idrogeno nel passaggio da acqua liquida a ghiaccio.
2. b) Immagina uno scenario ipotetico in cui l'acqua non presentasse questa anomalia e il ghiaccio fosse più denso dell'acqua liquida. Prevedi in modo motivato l'evoluzione termica e fisica che subirebbe un lago di montagna profondo 20 m durante un inverno con temperature di -10 °C, e giustifica come influirebbe sulla sopravvivenza degli organismi acquatici bentonici e nectonici.