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Descrizione del libro

La chimica organica Ã¨ la chimica del carbonio e dei suoi composti. Per le sue proprietÃ atomiche, il carbonio puÃ² formare infinite combinazioni molecolari. Tra le molecole organiche ve ne sono alcune relativamente semplici, come gli idrocarburi, gli alcoli, gli acidi grassi e le ammine, mentre ve ne sono altre piÃ¹ complesse, come i carboidrati, i lipidi, le proteine e, soprattutto, gli acidi nucleici (DNA e RNA).
Lâ€™adozione del termine â€œchimica organicaâ€ si deve a JÃ¶ns Jacob Berzelius, che lo impiegÃ² per primo nel 1807 per indicare lo studio delle sostanze contenute nei viventi e distinguerle dalle sostanze presenti nel mondo minerale (definite sostanze inorganiche). Tale definizione era influenzata dalla visione dei chimici dellâ€™epoca che suddividevano ancora la chimica in tre branche: vegetale, animale e minerale. Quando ci si rese conto che le sostanze organiche potevano derivare anche da sostanze inorganiche e viceversa, questa distinzione fu totalmente superata. Nel 1861 August KekulÃ© definÃ¬ la chimica organica come â€œstudio dei composti del carbonioâ€. La definizione di KekulÃ© appare ancora valida, in quanto universalmente accettata.
Il carbonio Ã¨ un elemento di piccole dimensioni, con numero atomico 6 e peso atomico 12, in grado di formare legami covalenti molto forti con altri atomi di carbonio o con atomi di altri elementi, tanto da formare catene lineari o ramificate lunghe e resistenti. Alcuni composti naturali e di sintesi del carbonio formano strutture con una resistenza alla trazione superiore a quella dellâ€™acciaio.
Con la seconda rivoluzione industriale e lo sviluppo dellâ€™industria petrolchimica Ã¨ stata prodotta una grande varietÃ e quantitÃ di molecole organiche che hanno assunto un ruolo fondamentale nello sviluppo economico di questi ultimi 150 anni. Di contro i processi di trasformazione e lâ€™enorme quantitÃ dei prodotti introdotti nellâ€™ambiente, hanno comportato un notevole impatto ambientale, con conseguenze talora drammatiche. Lâ€™inquinamento delle acque, del suolo e dellâ€™aria Ã¨ strettamente legato a uno sviluppo dellâ€™industria in generale e chimica in particolare che, spesso, non ha tenuto in debita considerazione gli effetti negativi che era in grado di determinare.
I problemi prodotti dallâ€™industria chimica tradizionale, hanno spinto gli studiosi alla ricerca di tecnologie innovative piÃ¹ sostenibili. Tra le tecnologie di nuova attuazione sono particolarmente interessanti le microbiotecnologie, vale a dire le biotecnologie in cui sono coinvolti i microrganismi. Le microbiotecnologie rivolte alla ricerca di nuove strategie produttive richiedono allâ€™inizio un grande investimento di capitali, tuttavia, una volta messi a punto gli idonei processi produttivi, comportano un ridotto impiego energetico, una maggiore produttivitÃ e soprattutto un minore impatto ambientale.
La biochimica Ã¨ la parte della biologia che studia le reazioni chimiche che avvengono allâ€™interno degli organismi animali e vegetali. Lâ€™inizio della biochimica Ã¨ ascrivibile alla seconda metÃ del secolo diciannovesimo, tuttavia il suo sviluppo Ã¨ avvenuto soprattutto nella seconda parte del secolo ventesimo, quando nella ricerca sono state introdotte nuove tecniche di indagine, come la cromatografia, la spettroscopia NMR (Nuclear Magnetic Resonance) e la diffrattometria a raggi X. Queste tecniche hanno permesso lo sviluppo di ricerche a livello molecolare e di comprendere la struttura di molte proteine e del DNA. Nella seconda parte del secolo ventesimo Ã¨ stato possibile descrivere molti processi biochimici, come le replicazione del DNA, la trascrizione del DNA in RNA e la sintesi delle proteine.
Le biotecnologie sono state definite in passato in vario modo, ma possono essere definite semplicemente come: â€œlâ€™impiego di sistemi biologici per la produzione di beni e serviziâ€. Le biotecnologie possono essere suddivise in tradizionali e innovative; le prime si basano sullâ€™impiego di metodologie che modificano in modo casuale il patrimonio genetico degli organismi coinvolti. Le biotecnologie innovative, invece, sono basate su interventi che sono in grado di modificare il genoma in modo mirato. Le biotecnologie innovative si sono sviluppate dopo la comprensione della struttura del DNA, tanto che dopo solo venti anni Ã¨ stato possibile produrre lâ€™insulina mediante la tecnologia del DNA ricombinante. Le biotecnologie innovative hanno modificato
profondamente numerosi settori delle attivitÃ umane, come la diagnostica e la terapia medica, il risanamento ambientale, le produzioni agro-alimentari e le produzioni industriali. Tutto ciÃ² non Ã¨ stato esente da problematiche etiche e scientifiche che
devono essere tenute in adeguata considerazione, onde evitare che lâ€™impiego delle nuove strategie biotecnologiche possa causare problemi di difficile risoluzione.
Lâ€™obiettivo fondamentale del testo Ã¨ duplice; in primo luogo intende fornire agli studenti i fondamentali strumenti teorico-pratici necessari a giungere alla comprensione delle proprietÃ chimiche del mondo biologico, attraverso lâ€™esame delle molecole organiche e dei principali processi biochimici che avvengono negli organismi. In secondo luogo, prendendo in esame le principali tecniche e le loro applicazioni, il testo intende fornire un quadro complessivo delle moderne biotecnologie e delle problematiche connesse al loro impiego. Il testo si propone, altresÃ¬, di sviluppare legami con altre discipline, come la giurisprudenza (nazionale e internazionale), la storia, la fisica, lâ€™educazione fisica e la lingua inglese, per evitare il piÃ¹ possibile una visione eccessivamente settoriale degli argomenti trattati.
Il testo Ã¨ costituito da una parte cartacea e unâ€™espansione online.
La parte cartacea Ã¨ suddivisa in 3 parti e complessivamente in 17 capitoli. In ogni capitolo sono inseriti argomenti di approfondimento e appunti in lingua inglese. Alla fine di ogni capitolo sono presenti questionari a risposta aperta e multipla per permettere un regolare riscontro delle abilitÃ acquisite dagli studenti.
Parte 1. Chimica organica. In questa parte sono approfonditi gli aspetti fondamentali delle molecole organiche piÃ¹ semplici. Dopo un esame delle proprietÃ dellâ€™atomo di carbonio, sono trattati gli idrocarburi alifatici e aromatici e i composti mono e polifunzionali.
Parte 2. Biochimica. In questa parte sono trattate le biomolecole e i processi biochimici. Allâ€™inizio sono prese in esame le principali proprietÃ della materia vivente, come le basi della bioenergetica; successivamente sono trattate le biomolecole (dai carboidrati agli acidi nucleici), per poi esaminare i principali processi biochimici, in particolare la replicazione del DNA e la trascrizione del DNA in RNA e la sintesi delle proteine.
Parte 3. Biotecnologie. Dopo un esame delle principali tappe delle biotecnologie tradizionali, sono esaminate le fondamentali tecniche alla base delle biotecnologie innovative, come il sequenziamento del DNA, gli enzimi di restrizione, il fingerprinting del DNA, la PCR, le librerie di DNA e il Southern blotting. Nel capitolo 16 sono descritte le principali applicazioni biotecnologiche in ambito sanitario, agro-alimentare, industriale e ambientale. Nellâ€™ultimo capitolo sono esaminati i biomateriali tradizionali e di recente introduzione nella realizzazione dei dispositivi medici.
Lâ€™espansione online Ã¨ costituita da 4 sezioni in cui sono inserite: esercitazioni di chimica organica, schede di biochimica, schede di biotecnologia e appendici. Nella sezione relativa alle appendici Ã¨ compreso un ampio glossario dei termini impiegati in ambito chimico, biochimico e biotecnologico.