Biologia e genetica - Appunti

DOMINIO ARCHEA

(Procarioti per alcuni aspetti

associati agli eucarioti)

BATTERI

I batteri possono essere divisi in due gruppi:

- Eubatteri (i batteri comuni)

- Archeobatteri (batteri unicelluri e microscopici che vivono in ambienti ostili alla

vita come i vulcani o le fosse oceaniche)

Anche per quanto riguarda la forma, i batteri possono essere divisi in tre gruppi:

- Cocchi ( forma sferica)

- Bacilli (forma a bastoncino)

- Spirilli (forma a spirale)

I batteri non hanno un vero e proprio nucleo, si parla infatti di nucleoide in cui è

contenuto il DNA.

Struttura

La parete batterica presenta una struttura rigida, la cui funzione è quella di dare una

forma e proteggere. Il DNA batterico è costituito da una molecola a forma circolare e

ogni procariote ha un solo cromosoma. La riproduzione è di tipo asessuata, avviene

infatti tramite scissione binaria (non vi è evoluzione). I batteri hanno capacità di

movimento grazie al flagello, un’appendice cellulare costituita da flagellina, che

permette un movimento a frusta possibile anche perché spesso i batteri si trovano in

soluzioni acquose o liquide.

COMPOSIZIONE della MATERIA VIVENTE

La materia vivente è formata da componenti chimici, che possono essere suddivisi in

due gruppi:

- Inorganici

- Organici

Degli elementi inorganici fanno parte l’acqua, l’anidride carbonica e gli ioni ( atomi con

carica elettrica).

In particolar modo, gli ioni possono essere divisi in cationi e anioni.

I primi, di carica positiva, sono per esempio il potassio, il sodio, il calcio o il magnesio.

( K+, Na+, Ca++, Mg++)

Gli altri, di carica negativa, sono per esempio il cloro, il solfato, fosfato o l’acido

carbonico. ( Cl-, SO4--,PO4---,CO3--)

Il solfato, il fosfato e l’acido carbonico sono tutti elementi contenuti nelle cellule.

Per quanto riguarda invece i componenti organici si può parlare di aminoacidi,

zuccheri, grassi, acidi nucleici e proteine.

Gli atomi sono composti principalmente da:

- Elettroni, di carica negativa, in continuo movimento. Proprio a causa

dell’impossibilità di definire la loro posizione vengono rappresentati anche

graficamente come una nube elettronica.

- Neutroni, di carica neutra.

- Protoni, di carica positiva che uniti ai neutroni costituiscono il nucleo della

cellula. LEGAMI CHIMICI

Gli atomi si combinano tra loro attraverso interazione dette legami chimici. Di questo

tipo di legami ne esistono numerosi tipi, i principali però sono due: il legame ionico e il

legame covalente.

Il legame ionico avviene tra due atomi che dal punto di vista elettrochimico sono

differenti tra loro. Uno dei due attira elettroni ed è quindi chiamato elettronegativo,

l’altro invece no.

L’atomo elettronegativo viene chiamato accettore, in quanto “accetta” lo ione

negativo che ha attratto. L’altro atomo, invece, resta privo di elettroni in quanto li ha

“donati” all’atomo elettronegativo e per questo viene chiamato donatore.

Il legame covalente prevede che due atomi condividano i loro elettroni. In questo caso,

infatti, gli elettroni esterni degli atomi vengono condivisi per creare una stabilità

chimica.

Il legame covalente può essere polare o non polare.

Nel primo caso la nube elettronica è più spostata verso uno dei due atomi (nel caso

dell’acqua, la nube è spostata verso lo ione dell’ossigeno, il più elettronegativo).

Nel secondo casa, invece, la nube elettronica è equamente distribuita (nel caso

dell’ossigeno). L’ACQUA

L’acqua è una molecola costituita da due ioni di idrogeno e uno di ossigeno, legati tra

loro da un legame covalente polare.

L’ossigeno è infatti detto uno ioni parzialmente negativo (due cariche negative),

mentre l’idrogeno è uno ione parzialmente positivo (una carica positiva).

La vita è nata nell’acqua e l’acqua è indispensabile per la vita.*

La polarità delle molecole d’acqua

Le molecole d’acqua possono legarsi ad altre molecole oppure anche ad altre molecole

d’acqua. Queste molecole sono infatti composte da atomi di ossigeno negativi e atomi

di idrogeno positivi che si attraggono.

Questo legame è detto a idrogeno. Il legame a idrogeno è un legame debole poiché è

dato semplicemente dall’attrazione tra molecole, non a processi chimici veri e propri.

Questo legame è simboleggiato da una serie di punti (. . .) proprio per indicarne la

“debolezza”.

Ogni molecola d’acqua si lega ad altre quattro. Quattro sono infatti le cariche parziali:

due di idrogeno (si hanno infatti due atomi da una carica positiva ciascuno) e due di

ossigeno (un atomo con doppia carica negativa). I due atomi di idrogeno danno alla

molecola una capacità, detta coesione, che rende la tensione superficiale dell’acqua

molto elevata e permette a corpi molto leggeri (es.: alcuni insetti) di camminare sulla

sua superficie. Inoltre questo legame definisce il grado di ebollizione dell’acqua che ha

infatti bisogno di molto calore per arrivare alla rottura dei legami di idrogeno che sono

cosi tanto coesi.

Le caratteristiche dell’acqua

- Ha capacità di coesione

- È una molecola polare, ossia ha carica elettrica

- Ha capacità di adesione

- Presenta un alto calore specifico (ossia la quantità di calore da assorbire

necessaria affinchè si possa aumentare la temperatura di un grado)

- Presenta un alto calore di evaporazione (ossia la quantità di energia per

convertire un grammo di acqua in vapore); questo è utile per regolare la

temperatura corporea tramite raffreddamento per evaporazione.

- Presenta una tendenza a dissociarsi (ossia capacità di dare ioni idrogeno –

protoni H+ - e ioni idrossido – elettroni OH¯.

Riferendosi a quest’ultima caratteristica si intende affermare che in natura si

possono trovare due forme di molecola dell’acqua: quella molecolare e quella

ionica. Tuttavia la più diffusa è la prima. *

Ph

Il pH è l’indice di acidità di una sostanza.

L’acidità è data dalla concentrazione di ioni idronio (H3O+).

Più il tasso di Ph è basso, più la sostanza è acida.

Si parla di concentrazione neutra, quindi un livello di acidità base quando si ha un Ph

−7

10

uguale a 7. ( M).

Per calcolare il pH presente in una sostanza è necessario utilizzare la seguente

formula: H +¿

¿

−log ¿

10 −1

10

La scala del pH raggiunge un massimo di (pH uguale a 1) e un minimo di

−14

10 (pH uguale a 14).

Se il pH risulta compreso tra 1 e 7, allora si tratterà di una sostanza molto acida, in

quanto in essa sono presenti ioni H+ in quantità di molto superiore ad una sostanza

con pH neutro.

Se il pH risulta compreso tra 7 e 14, allora si tratterà di una sostanza poco acida, in

quanto in essa sono presenti ioni H+ in quantità di molto inferiore ad una sostanza con

pH neutro.

Una sostanza con pH neutro, ossia uguale a 7 è l’acqua distillata.

MOLECOLE IDROFILE E IDROFOBE

L’acqua è un solvente di composti ionici e di composti polari che permette di

distinguere le altre molecole in due gruppi:

- Le molecole idrofile

- Le molecole idrofobe

Le molecole che si sciolgono in acqua sono dette idrofile, sono molecole polari e quindi

solubili, come ad esempio gli zuccheri o il sale.

Le molecole che non si sciolgono in acqua sono dette idrofobe, sono molecole apolari e

quindi insolubili. Queste molecole non sono infatti in grado di creare interazioni con le

molecole dell’acqua. Esempi di queste molecole sono i grassi, in particolare i lipidi

liquidi come l’olio. COMPOSIZIONE DI UNA CELLULA

- 70% acqua (molecola inorganica)

- 15% proteine (molecola organica)

- 6% RNA

- 4% ioni o piccole molecole

- 2% polisaccaridi e fosfolipidi

- 1% DNA

Quattro classi di molecole organiche della cellula

- Zuccheri

- Acidi grassi

- Aminoacidi

- Nucleotidi

Queste sono le componenti base semplici della cellula (monomeri).

- Polisaccaridi

- Lipidi

- Proteine

- Acidi nucleici

Queste sono le componenti base complesse della cellula (polimeri).

I monomeri si legano tra loro tramite legami covalenti. Spesso mediante

condensazione, ossia la perdita di acqua. Il processo però può anche essere opposto:

dal polimero si ha la formazione di monomeri, spesso tramite idrolisi, ossia rottura del

polimero per mezzo dell’acqua. I CARBOIDRATI

Con il termine carboidrati o glucidi si intendono tutte quelle molecole che hanno a che

fare con gli zuccheri.

In biologia con il termine zucchero s’intende il semplice monomero.

I carboidrati (idrati del carbonio) presentano una composizione chimica data dal

carbonio, dall’idrogeno e dall’ossigeno. La loro formula bruta è:

CH

¿

¿

¿

I carboidrati comprendono composti che contengono nella loro molecola un gruppo

carbonilico ( C=O). Se il gruppo carbonilico si trova all’estremità di una molecola, si

parla di aldeide; se il gruppo carbonilico si trova invece al centro di una molecola, si

parla allora di chetone. Sia gli aldeidi che i chetoni sono zuccheri.

Su tutti gli altri atomi di carbonio si trova un gruppo alcolico (OH).

I carboidrati hanno pesi e funzioni molecolari alquanto differenti.

Funzione dei carboidrati

- Energia per la cellula (es.: glucosio).

- Riserve di energia (es.: cellulosa, glicogeno e amido). Si tratta di molecole

estese in cui il monomero è intrappolato nella rete delle molecole e viene

liberato poco alla volta solo in casi di necessità.

- Materiale per sintesi di elementi cellulari

- Sostegno (es.: cellulosa; in alcuni esseri viventi, in particolare piante e certi tipi

di insetti, forma la corteccia o l’esoscheletro).

- Segnali intracellulari di identificazione (es.: gruppo sanguineo A,B,0).

Classificazione

I carboidrati possono essere divisi in quattro gruppi, a seconda del numero di

monomeri da cui sono composti.

- Monosaccaridi: un monomero.

- Disaccaridi: due monomeri.

- Oligosaccaridi: da due a dieci monomeri.

- Polisaccaridi: da dieci monomeri in poi.

Monosaccaridi: sono classificati in base al numero di atomi di carbonio da cui sono

composti:

- 3 atomi: triosi.

- 4 atomi: tetrosi.

- 5 atomi: pentosi (es.: ribosio e desossiribosio, contenuti rispettivamente nel

RNA e nel DNA).

- 6 atomi: esosi (es.: glucosio e fruttosio, utili per la respirazione cellulare).

- 7 atomi: eptosi.

Il glucosio è il monosaccaride più abbondante nelle cellule. Nelle piante