Appunti Biologia generale

LE ORIGINI DELLA VITA BANG

BIG

Dopo

-presenti

Vita terra origine dalle molecole chimiche inorganiche—metano ammoniaca anidride carbonica azoto

Ossigeno quasi tot assente e quindi anche ozono=raggi uv fino alla superficie della terra=violenti

agenti atmosferici FULMINI

ENERGIA-ER VVICANICHE RADAZIONI

ALTA

AD ,

. ,

DA

FORM

Composti org= carbonio, idrogeno e ossigeno

La formazione dei composti organici=la situazione della terra in quel periodo permetteva la

formazione di semplici composti organici (formaldeide,acido lattico,alàni a,acido aspartico,urea)

00

40000000 anni fa si formano le prime membrane che racchiudono degli ambienti acquosi separati

dall’amb circostante= sono i PROCARIOTI=cellule senza nucleo

L ESPERIMENTO

Dimostrato AIT .

CLASSIFICAZIONI

AUTOTROFI=Sono in grado di vivere in ambienti in cui sono presenti semplici composti inorganici e

ORS

da questi sintetizzano le molecole biologiche di cui hanno bisogno

. BIO

COMPINORG MOL

SINTETILIANO

DA

-D . .

ETEROTROFI=Non sono in grado di sintetizzare molecole organiche,se non ci sono muoiono—hanno

bisogno dal punto di vista nutrizionale di composti organici che sono necessari per la sua

sopravvivenza

Sono in grado di vivere senza ossigeno?

ANAEROBI=sono in grado di vivere senza ossigeno (prod.Energia e mol per le funz vitali snz us oss)

AEROBI=ne hanno bisogno,se non ce muoiono

PASSAGGI FOND PER SVILUPPO VITA SULLA TERRA

Segnato dalla comparsa di fotosintesi

2,5 mld anni fa=procarioti acquisisvcono capacita di utilizzare la luce del sole per produrre le

molecole biologiche di cui avevano bisogno per sopravvivere=creano strato zonò che protegge dai

g

raggi solari—nascono organismi aerobi

Comparsa di ricombinazione sessuale

Poss di due cellule diverse di combinare il loro corredo genetico in una cellula figlia—prima solo due

cellule uguali creavano dei cloni

ADATTAMENTO alle variazioni dell’ambiente=tratto caratterizzante degli org viventi

Alcuni procarioti si ingrandiscono=possono mangiare cellule più piccole=alcune sopravvivono e

vivono nella cellula ospite— si formano cosi le prime cellule EUCARIOTICHE con nucleo e organelli

CARATTERISTICHE ESSERI VIV

Cosa li distingue dai non viv?

VIV=unita fondamentale e la cellula= i viv sono formati da una (unicell) o piu (pluricell)

Crescono in dimensione e si sviluppano a seconda delle funzioni che devono svolgere

Regolano i loro processi metabolici attraverso reazioni chimiche

Sono in grado di rispondere agli stimoli fisici o chimici nell’ambiente ES cambiamenti di luce e

temperatura

Si riproducono (asessualmente o sessualmente) asessuale=divisione della cellula in due figlie

VIrus=frontiera tra organismi viventi e non viventi—no struttura cellulare, non possono svolgere

attività metaboliche ne riprodursi autonomamente

A seconda delle caratteristiche morf. Gen. E cellulari gli org viventi si dividono in 5 regni

MILLER UREY EXPERIMENT

Life only comes from life—how about the origin of life? Theory of evolution (Darwin)—is it possible

that living creatures come from non living creatures through a natural gradual process (and not from

proofing into existence)

Ocarina=the origin of life—from simple molecules to living cells—imagined the early ocean as a

primordial soup full of chemical reactions producing living cells

THESE WERE ONLY SPECULATIONS AT THE TIME

1950=miller and Urey=recreate the environment of earth at the time (of it’s water cycle)=water+water

Vapor (to recreate atmosphere used methan,hydrogen and ammonia)+added sparks to the

atmosphere to simulate lightning

Simple molecules—molecules of life? YES!!!! In only one week in water they found

amminoacids=molecules of life they were once believed to be built only inside a living body

=PREBIOTIC CHEMISTRY

Darwin and oparin theory are TRUE

Miller Urey ex=first attempt to reproduce earth primordial environment

• not a perfect simulation of early earth but dimostrate

• Life can be formed by chemistry=not a speculation but (partially) legittimed, tested science

• QUALI SONO LE CARATTERISTICHE DI MARTE CHE FANNO PENSARE ALLA POSSIBILITÀ DI

ESITENZA DI FORME DI VITA?

• MARTE E LA TERRA SI ASSOMIGLIANO?

CHIMICA '

I LEGAMI CHIMICI

Le molecole si creano attr formazione di legami chimici—interazioni tra atomi che portano alla form di

molecole o form di cristalli

Queste interazioni coinvolgono gli elettroni più esterni degli atomi=VALENZA (valenza=n elettroni

presenti nel guscio esterno coinvolti nella formazione dei legami)

• legame covalente=formazione attraverso la condivisione di elettroni tra atomi e form di orbitali

molecolari

2 doppietti di elettroni condivisi tra 2 atomi=DOPPIO legam,e covalente (allo stesso modo triplo)

2 tipi di legame covalente:

-leg cov apolare=legame si forma tra atomi uguali o atomi con elettronegativita simile (gli elettroni

sono”condivisi equamente”)

-leg cov polare=legame che si forma tra atomi diff=capacita diversa di attrarre gli elettroni di legame

(elettronegativita) es.acqua

ELETTRONEGATIVITA

Capacita degli atomi di attrarre gli elettroni di legame—proprietà periodica=aumenta spostandosi a

destra e dal basso verso l’alto

2 atomi-elettronegativita simile=legame covalente apolare

2 atomi-elettronegativita diversa=legame cov polare (orbitale molecolare distorto perché l’elettrone e

piu attratto dall’attimo piu elettronegativo)

I LEGAMI COVALENTI SONO LEGAMI FORTI

In una molecola con legame covalente polare ci sarà un estremo con carica positiva e uno con carica

negantiva (es acqua H+ O-)

• legame ionico=alcuni atomi non sono elettricamente neutri ma hanno carica elettrica=IONI—leg

ionico è un legame tra ioni attraverso cessione o acquisizione di ioni D

Atomo accetta elettroni=carico- anione ELETT

ACCETTA

D

- VENEA

.

ArcNENCATA(-)

↓

atomo cede elettroni=carico+ catione NOPERSAQUISITO

· crech

SONG

Es. NaCl—Na cede un elettrone (Na+) e Cl lo acquista (Cl-) creando cosi un legame ionico

Il n di elettroni negli orbitali esterni è importante—elementi con stesso n di elettroni di valenza

formano ioni con la stessa carica (tendono a perdere/guadagnare lo stesso n di elettroni)

Es. Gli elementi del II gruppo (metalli alcalino-terrosi) hanno due elettroni nel guscio di valenza che

tenderanno a cedere diventando così Cationi

—+SI FORMA UN COMPOSTO IONICO=sostanza costituita da anioni e cationi legati grazie ad att

derivata dalle loro cariche di segno opp (di solito sono sali) NaCl

Il termine molecola pero non spiega bene le proprietà dei composti ionici (tipo NaCl)

Quando e allo stato solido è un cristallo e ogni atomo Na e Cl è circondato da 6 atomi di segno

opposto creando un reticolo cristallino molto geometrico ed ordinato

, SOLVATAZIONE E LEG DEBcOLI=LEGAME AD IDROGENO E VAN DER WAALS

Quando i composti ionici vengono proposti in acqua tendono a dissociarsi (acqua=ottimo solvente

per sostanze polari)

Il soluto si discioglie nel solvente (acqua) i cationi e anioni si circondano di mol di acqua (idratazione)

LEGAME AD IDROGENO=idrogeno si combina con ossigeno grazie alla diversa elettronegativita—le

molecole si dispongono nello spazio in modo che si formino tra di loro dei legami ad idrogeno

DEBOLE—sono pero in gran numero quindi relativamente forti

Es. ACQUA—-la singola molecola è formata da legami covalenti ma le varie molecole di acqua sono

tenute insieme da legami ad idrogeno

INTERAZIONI DI VAN DER WALS sono forze attrattive che si generano tra molecole vicine—MOLTO

DEBOLI, piu deboli dei legami ad idrogeno ma diventano rilevanti quando le molecole sono vicine tra

di loro

L’ACQUA

Allo stato solido e liquido le molecole sono tenute insieme da legami ad idrogeno

Due prop UGVAU

MOL

Art .

.

~

• coesiva=le mol d’acqua tendono a stare vicine (gocce)

• adesiva=le mol bagnano e quindi si attaccano a molte superfici che presentano cariche elettriche al

&

loro esterno

DIVERSE

MOL

ATT .

Queste forze sono alla base di Capillarità=tendenza del liquido di risalire tubi molto stretti contro la

forza di gravita

Sost IDROFILICHE=interagiscono facilmente con l’acqua—sostanze polari (zucchero)

Sost IDROFOBICHE=non interagiscono ma temono l’acqua —sostanze apolari (olio)

Vale il “simile scioglie simile” (acqua è polare)

DISSOCIAZIONE DELL’ACQUA

Acqua=bassa tendenza a dissociarsi in ioni h+ e OH-

Quando si dissocia forma lo stesso numero di questi due ioni formando una soluzione neutra

ACIDO=in sol si dissocia molto e produce ioni H+ e anioni (donatore di protoni (ioni idrogeno))

BASE= in sol libera ioni idrossido OH- e cationi (accettare di protoni)

Grado acidità è misurato in pH—pH=-log10 ((H+))

Acqua ha pH=7

Soluzioni acide pH=0-7

Soluzioni basiche pH=7-14

Se si mescolano un acido ed una base

-gli ioni idrogeno e idrossido si combinano e formano una molecola di acqua

-quel che resta dell’acido (anione) e della base (catione) si combinano a formare un sale

NaOH

HCl NaCI H20

>

+ - +

saleda

sda I

& acqua

AUDO CANA

CORIDRICO CAUSTICA

BIOMOLECOLE 1

LE MOLECOLE ORGANICHE: CARBOIDRATI,LIPIDI,PROTEINE E ACIDI NUCLEICI

Composti organichi: molecole con uno scheletro di carbonio—al carbonio si possono legare altri

gruppi di atomi (gruppi funzionali) che contengono ossigeno,azoto,fosforo e zolfo

Carbonio: proprietà particolari

-può formare molecole molto complesse perché un atomo di carbonio possiede quattro elettroni di

valenza e l’atomo prende quindi la forma di un tetraedro n

=

t

-i legami C-C sono molto resistenti

le proprietà delle molecole organiche si modificano quando allo scheletro di carb si legano i gruppi

funzionali

TIPI DI GRUPPI FUNZIONALI

• gruppi idrocarburici R-CH3 residuo carbonico+catena di carbonio e idrogeno (molecola apolare

ed idrofobi a)

• gruppi ossidrilici R-OH residuo carbonico+gruppo OH (gruppo idrofilo) -DALCOLI

• Gruppi carbonilici (C=O) se è alle estremità si forma un aldeide R-CHO ,se è intermedia si forma

un chetone R-CO-R

•

• gruppi carbossilici R-COOH—fa si che la molecola che si genera sia un acido organico (molecola

molto polare). Questo gruppo dona la tendenza a comportarsi come un acido

perché tende a perdere H diventando cosi COO-

• Gruppi solfidrici R-SH—fa si che la molecola che si genera sia un tiolo

SH tende a legarsi con altri SH creando un “ponte solfidrico”

MOLTE MOLECOLE BIOLOGICHE (PROTEINE) SONO GRANDI MACROMOLECOLE DETTE

POLIMERI cioè formate da mattoncini detti monomeri

I grandi polimeri biologici possono essere scomposti nei monomeri tramite una reazione detta idrolisi

e al contrario il processo che rende i monomeri polimeri è detta condensazione (viene rilasciata una

molecola di acqua

I CARBOIDRATI

Contengono C,H,O in rapporto 1:2:1 (CH2O)n e sono una delle principali fonti di energia nelle cellule

animali. ES.glucosio C6H12O6

Definiti piu semplicemente zuccheri e si possono dividere in

-monosaccaridi: con una solo unita di zucchero

-disaccaridi: con due unita

-polisaccaridi: con piu di due unita È COMPOSTO

LUCCHERO

Molecol

OGNI MONOS

di .

v

MONOSACCARIDI da 3 a 7 atomi di carbonio, ognuno legato ad un gruppo ossidrile tranne uno che

e legato con un doppio legame ad un gruppo carbonilico (aldeide o chetone)

——zuccheri a tre atomi di carb=triosi, a cinque=pentosi a sei=esosi

!!! Il decossi ribosio è un’eccezione perché il carbonio in posizione 2 non si lega ad un gruppo

ossidrile (OH) ma ad un atomo di idrogeno(H) per questo ha il “prefisso” DESOSSI

In soluzione gli esosi ed i pentosi assumono una forma ad anello per un riarrangiamento della

struttura della molecola (che da lineare diventa ad anello)

-glucosio(pentoso)—il carbonio in posizione 1 forma un legame covalente con l’ossigeno legato al

carbonio in posizione 5—quando il glucosio si ripiega ad anello si formano due tipi di isomeri:

1-ALFA-glucosio=il gruppo ossidrilico in pos 1è dal lato opposto del piano rispetto al gruppo CH2O

2-BETA-glucosio=il gruppo ossidrilico in pos 1 è dallo stesso lato del piano rispetto al gruppo CH2O

DISACCARIDI sono formati da due monosaccaridi ad anello legati uno all’atro grazie ad un legame

glicosidico (C-O-C) tra il carbonio 1 di una molecola e il carbonio 4 di un altra

ES. Maltosio—formato da due molecole di glucosio

Saccarosio—formato da una molecola di glucosio e una di fruttosio

POLISACCARIDI sono macromolecole costituite da zuccheri semplici

Es. Amido—polimero costituito da sub-unità di ALFA-glucosio

Glicogeno (strutturalmente simile all’amido)=riutilizzato come riserva di energia nelle cellule

animali

!!! I carboidrati si possono combinare alle proteine a formare GLICOPROTEINE (si trovano sulla

superficie di molte cellule e fungono come protezione—ce ne sono molte sulle pareti nasali)

MONOSACCARIDI LINEAR DISACCARIDI

MONOSACCARIDIAD ANELLO POUSACARIDI

TALK

TED

HOW DO CARBOHYDRATES IMPACT YOUR HEALTH?

Carbohydrates=sugars or molecules that your body breaks down to make sugars

Monosaccharides=glucose or galactose

Disaccharides=lactose or maltose

Oligosaccharides (3.10 sugars linked together)

Polysaccharides (10+ sugars linked together)

The body breaks down the complex carbohydrates in their simple sugars that uses as energy

BUT the body doesn’t react the same at all carbohydrates

=for ex. Starch and fiber (both composed by hundreds of monosaccharides). In starch glucose

molecules are joined by alpha linkages that can be easily cleaved by enzymes in the digestive

system. In fibre the bonds are beta bonds that the body can’t break down.

So food high in starch such as white bread are digested fast and easily releasing a bunch of glucose

in blood. They have an high glycemic index (they rise fast the level of sugars in blood)

On the other hand fibre have a medium glycemic index and so the release of glucose in blood is slow.

Eggs and meat have the lowest glycemic index

INSULIN=an hormone synthesised in pancreas is responsible for the sugar management. When the

defective system breaks the bonds in complex sugars, these molecules of sugar have to be

transferred to tissues converting it into energy.

INSULIN SENSITIVITY=the degree to which a unit of insulin lowers blood sugar—if insulin sensitivity

goes down, that’s known as insulin resistance. The pancreas still sends insulin to the blood but cells

are less responsive to it so blood sugars fails to decrease.

CONSUMING A LOT OF SUGARS/CARBOHYDRATES—INSULINE RESISTANCE—METABOLIC

SYNDROME

Metabolic syndrome=constellation of symptoms:high blood sugar and pressure,increase waist

circonference,cardiovascular diseases, type 2 diabetes

FORUM 1

Quali sono le caratteristiche di Marte che fanno pensare alla possibilità di esistenza di forme di vita?

La vita su Marte è stata probabilmente possibile in passato ed eventualmente è possibile anche

adesso. Tramite la raccolta dati svolta dai rover inviati su Marte risulta evidente che circa 3 miliardi di

anni fa era presente acqua sulla superficie e nonostante le condizioni fortemente proibitive siamo a

conoscenza che alcuni tipi di batteri sono in grado di sopravvivere in situaioni molto estreme,

addirittura rifugiandosi nel sottosuolo o all'interno delle rocce, sfruttando il loro potenziale protettivo.

Per queste motivazioni non è affatto assurdo sostenere che la vita su marte sia esistita o che esista

tutt'ora.

Marte e la terra di “assomigliano”?

Marte e la terra si assomigliano. Quello che è molto differente è il momento geologico in cui si

trovano, infatti, seppur il ciclo vitale dei due pianeti sembri essere molto simile marte rispecchia

quello che poteva essere la terra circa 3,5 miliardi di anni fa. Sul nostro pianeta è possibile cercare e

trovare dei luoghi totalmente simili alle condizioni di Marte ovvero atmosfera rarefatta, esposizione

fortissima a raggi Uv, desolazione rocciosa e quindi temperature molto elevate. Spostandosi sulla

cima di alcune montagne rocciose le condizioni sono effettivamente analoghe e possiamo sfruttare

questi luoghi per comprendere meglio l'evoluzione di entrambi i pianeti.

3,5 miliardi di anni fa infatti su Marte erano presenti vulcani, laghi e oceani ma ciò che non ha

permesso il proliferassi della vita su Marte sono i forti venti solari e la perdita dell’atmosfera che

quindi non filtrava i raggi uv. Questo avrebbe portato l’acqua sottoterra quindi forse la vita su Marte

non si trova in superficie ma nel sottosuolo

BIOMOLECOLE 2

I LIPIDI

Grassi,fosfolipidi,steroidi=accomunati dal fatto di essere solubili in sostanze apolari e poco solubili in

acqua (essi stessi sono apolari)

ACIDI GRASSI

Cost da una lunga catena iderocarburica non ramificata+testa formata dal gruppo carbossilico

Tra le varie molecole c’è la forza di van der waals che rendono le sostanza solide a temperatura

ambiente

-gli acidi grassi INSATURI presentano un doppio legame tra due o piu carboni adiacenti

(monoinsaturi o polinsaturi)—c’è una piega nella molecola=non riescono a legarsi con forse di van

der waals=sono generalmente allo stato liquido a temperatura ambiente (es. olio)

Gli acidi grassi saturi sono quelli meno salutari—si depositano nei vasi sanguigni=malattie

cardiovascolari

TRIGLICERIDI

Grassi più abbondanti negli org viventi=una molecola di glicerolo+tre acidi grassi (si forma tramite tre

processi di condensazione)

In ogni processo= OH del glicerolo reagisce con il gruppo COH dell’acido grasso formando un

legame covalente detto legame estetico e liberando una m