Appunti di Biologia - Lezioni 1-3

UNIVERSITÀ DI VERONA

Corso di Laurea triennale · A.A. 2026-2027

BIOLOGIA

Appunti di studio

Lezioni 1, 2 e 3 — dalle caratteristiche degli esseri viventi alla membrana biologica

Biologia applicata (BIOS-10A / BIO13) 05/F1 — 48 ore, 6 CFU

Docenti: Maria Grazia Romanelli (matricole pari) · Patricia Lievens (matricole dispari)

Dipartimento di Scienze Neurologiche, Biomediche e del Movimento

Sezione Biologia e Genetica — Borgo Roma

Lezioni del 5, 12 e 19 ottobre 2026

Documento di studio personale elaborato dalle trascrizioni delle lezioni, dalle slide e dagli appunti dello studente

Biologia applicata — Appunti di studio (Lezioni 1-3) · CdL triennale VR 2026-2027

Indice

Informazioni sul corso ............................................................................................................................... 5

Obiettivi del corso ................................................................................................................................................. 5

Docenti, sede e materiale didattico ...................................................................................................................... 5

Libri di testo consigliati ......................................................................................................................................... 5

Modalità d'esame ................................................................................................................................................. 5

Programma del corso ............................................................................................................................................ 6

Lezione 1 — Introduzione alla biologia e chimica della vita ....................................................................... 8

1.1 Che cos'è la biologia e perché studiarla .......................................................................................................... 8

1.2 I cinque temi unificanti della biologia ............................................................................................................. 8

1.3 I livelli di organizzazione degli organismi ........................................................................................................ 9

1.4 L'informazione genica degli organismi .......................................................................................................... 10

1.5 Energia, materia e metabolismo ................................................................................................................... 10

1.5.1 Autotrofi ed eterotrofi .................................................................................................................................... 10

1.5.2 Il metabolismo: catabolismo e anabolismo

..................................................................................................... 10

1.5.3 Il flusso di energia nella biosfera ..................................................................................................................... 11

1.6 Le basi del pensiero biologico moderno ....................................................................................................... 12

1.7 Darwin, evoluzione e selezione naturale ...................................................................................................... 12

1.8 L'albero della vita e la classificazione degli organismi .................................................................................. 13

1.9 L'origine della vita sulla Terra ....................................................................................................................... 14

1.9.1 La cronologia ................................................................................................................................................... 14

1.9.2 L'evoluzione chimica ....................................................................................................................................... 15

1.9.3 L'esperimento di Miller e Urey ........................................................................................................................ 16

1.9.4 I primi organismi: i procarioti e la comparsa dell'ossigeno ............................................................................. 16

1.9.5 Dalla cellula procariotica alla cellula eucariotica e dagli organismi unicellulari ai pluricellulari ..................... 17

1.10 Elementi, composti e legami chimici .......................................................................................................... 19

1.11 L'acqua e l'importanza del legame idrogeno .............................................................................................. 21

1.12 Le molecole organiche e il ruolo del carbonio ............................................................................................ 21

1.13 I carboidrati ................................................................................................................................................. 21

1.14 I lipidi .......................................................................................................................................................... 23

1.15 Gli acidi nucleici .......................................................................................................................................... 25

1.16 Le proteine .................................................................................................................................................. 25

1.16.1 Amminoacidi e legame peptidico .................................................................................................................. 25

1.16.2 Gli amminoacidi essenziali ............................................................................................................................ 26

1.16.3 I quattro livelli di organizzazione delle proteine ........................................................................................... 26

1.16.4 Un esempio di relazione tra struttura e funzione: la proteina prionica ........................................................ 29

1.17 Monomeri e polimeri: caratteristica fondamentale delle macromolecole ................................................. 29

Lezione 2 — Enzimi, ATP, virus, procarioti e protisti ................................................................................ 30

2.1 Il concetto di polimero in biologia ................................................................................................................ 30

2.2 Energia e metabolismo ................................................................................................................................. 31

2.2.1 Che cos'è l'energia .......................................................................................................................................... 31

2.2.2 Perché le cellule hanno bisogno di energia ..................................................................................................... 32

2.2.3 Dal Sole all'ATP ................................................................................................................................................ 32

2.3 Gli enzimi ...................................................................................................................................................... 33

2.3.1 Che cosa sono e perché sono indispensabili ................................................................................................... 33

2.3.2 Catalizzatore ed energia di attivazione ........................................................................................................... 33

2.3.3 Energia libera, reazioni esoergoniche ed endoergoniche ............................................................................... 34

2.4 La molecola di ATP ........................................................................................................................................ 34

2.5 La regolazione dell'attività degli enzimi ........................................................................................................ 34

2.5.1 Regolazione allosterica .................................................................................................................................... 34

2.5.2 Modifica covalente: fosforilazione e defosforilazione .................................................................................... 35

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2.6 I virus ............................................................................................................................................................ 36

2.6.1 Perché i virus non sono nell'albero della vita .................................................................................................. 36

2.6.2 Struttura dei virus ........................................................................................................................................... 37

2.6.3 La scoperta dei virus ........................................................................................................................................ 37

2.6.4 Specie-specificità e salto di specie .................................................................................................................. 38

2.6.5 Il ciclo riproduttivo dei virus: ciclo litico e ciclo lisogeno ................................................................................ 38

2.6.6 I retrovirus e la trascrittasi inversa .................................................................................................................. 39

2.6.7 SARS-CoV-2, ACE2 e mimetismo molecolare .................................................................................................. 39

2.7 La cellula: procarioti ed eucarioti ................................................................................................................. 41

2.8 I procarioti .................................................................................................................................................... 41

2.8.1 Caratteristiche generali ................................................................................................................................... 41

2.8.2 Adattabilità e rapidità di divisione .................................................................................................................. 43

2.8.3 Monere e classificazione dei procarioti

........................................................................................................... 43

2.8.4 Gli archeobatteri ............................................................................................................................................. 44

2.8.5 Gli eubatteri .................................................................................................................................................... 44

2.8.6 Nutrizione e metabolismo dei batteri ............................................................................................................. 45

2.8.7 Le fonti di azoto e la fissazione dell'azoto ....................................................................................................... 46

2.8.8 I batteri nell'industria alimentare ................................................................................................................... 48

2.8.9 I batteri patogeni e le tossine

.......................................................................................................................... 48

2.8.10 Batteri Gram-positivi e Gram-negativi .......................................................................................................... 48

2.8.11 Il DNA batterico (nucleoide) e i plasmidi ....................................................................................................... 50

2.8.12 La riproduzione dei batteri: scissione binaria ............................................................................................... 51

2.8.13 L'evoluzione degli organismi unicellulari: l'endosimbiosi ............................................................................. 52

2.9 I protisti ......................................................................................................................................................... 53

2.9.1 Giardia lamblia e la giardiasi ........................................................................................................................... 53

2.9.2 Euglena viridis ................................................................................................................................................. 54

2.9.3 Plasmodium e la malaria ................................................................................................................................. 55

2.10 Le caratteristiche delle entità viventi ......................................................................................................... 57

Lezione 3 — La membrana biologica: struttura e funzioni ........................................................................ 58

3.1 Dalla cellula all'omeostasi ............................................................................................................................. 58

3.1.1 Che cosa caratterizza gli esseri viventi ............................................................................................................ 58

3.1.2 L'omeostasi ..................................................................................................................................................... 58

3.1.3 Cellule procariotiche ed eucariotiche: la compartimentazione ...................................................................... 59

3.1.4 Obiettivi di apprendimento ............................................................................................................................. 59

3.2 La struttura della membrana ........................................................................................................................ 59

3.2.1 Fosfolipidi e tensioattivi: le molecole anfipatiche ........................................................................................... 59

3.2.2 Altre molecole anfipatiche di membrana ........................................................................................................ 60

3.2.3 Fluidità della membrana ................................................................................................................................. 61

3.2.4 Il colesterolo: funzione e storia ....................................................................................................................... 62

3.3 I modelli di membrana .................................................................................................................................. 63

3.3.1 Overton (1890) ................................................................................................................................................ 65

3.3.2 Langmuir e il monostrato ................................................................................................................................ 65

3.3.3 Davson e Danielli (1935 e 1954): il modello a «sandwich» ............................................................................. 66

3.3.4 L'esperimento di Frye ed Edidin (1970) .......................................................................................................... 66

3.3.5 Il modello a mosaico fluido di Singer e Nicolson (1972) ................................................................................. 67

3.3.6 La tecnica «freeze-fracture» e la morfologia trilaminare ............................................................................... 67

3.3.7 Le tecniche di studio: microscopia ottica ed elettronica

................................................................................. 69

3.4 Permeabilità della membrana, osmosi e pressione osmotica ...................................................................... 70

3.4.1 La membrana come barriera selettiva ............................................................................................................ 70

3.4.2 Osmosi e pressione osmotica .......................................................................................................................... 72

3.4.3 Soluzioni ipotoniche, ipertoniche e isotoniche ............................................................................................... 73

3.5 Le proteine di membrana ............................................................................................................................. 75

3.5.1 Lo studio delle proteine dell'eritrocito: fantasmi ed elettroforesi .................................................................. 75

3.5.2 Proteine intrinseche ed estrinseche

................................................................................................................ 76

3.5.3 Le funzioni delle proteine di membrana ......................................................................................................... 77

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3.5.4 L'identità cellulare: i gruppi sanguigni ............................................................................................................ 78

3.5.5 La reazione antigene-anticorpo e l'agglutinazione ......................................................................................... 80

3.5.6 Proteine di ancoraggio: spettrina e sferocitosi; integrine ............................................................................... 83

3.5.7 Enzimi di membrana ....................................................................................................................................... 85

3.6 Il trasporto attraverso la membrana ............................................................................................................ 86

3.6.1 Classificazione dei meccanismi di trasporto .................................................................................................... 87

3.6.2 Il passaggio dell'acqua: diffusione semplice e acquaporine ............................................................................ 87

3.6.3 Acquaporine di tipo 2 e 3 e regolazione ormonale ......................................................................................... 89

3.6.4 Trasporto mediato da permeasi (carrier): uniporto, simporto e antiporto .................................................... 90

3.6.5 Il trasporto del glucosio nei globuli rossi ....................................................................................