Biologia animale e vegetale

Cos'e la biologia?

- lo studio degli organismi viventi

la vita nasce 4,3 miliardi di anni fa

giorno 13 si produce la fotosintesi -> la vita cambia = atmosfera ossigenica, evoluzione degli organismi

composti organici = acqua, anidride carbonica.

passa da energia luminosa a chimica (si converte)

- Dal 13 giorno cambia tutto

- organismi si adattano x la conversione d'energia + efficace.

- a seguito dell'ossigeno si crea la zona permette agli organismi di sorgere dall'acqua

crea le condizioni giuste per i viventi (evoluzione)

- 20 giorno molecole eucariotiche

- 24 giorno molecole pluricellulari.

- ultimi 4 giorni sviluppo organismi viventi -> compare l'uomide (300 mila anni fa)

- uomo ultima specie della terra

nascevano l'esplosione della vita / cambriano

Le cellule: unita strutturali e funzionali che compongono gli organismi viventi -> le cellule danno vita ad altre cellule, non e spontanea.

1600 - 1900 "teoria cellulare"

- Robert Hooke -> microscopio osserva sughero = tessuto vegetale di cellule morte

- scientists 1839 portano piante e animali sono fatti di cellule.

- Darwin -> cambia la biologia tramite l'evoluzione "origine della specie"

Gerarchia dell'organizzazione

- dagli atomi agli organismi

elementi fondamentali delle molecole -> macromolecole biologiche si strutturano x dare origine alle cellule.

- organi - tessuti - cellule - molecole.

formano una popolazione - comunita - ecosistema - biosfera

Le molecole biologiche

- i tessuti costituiti da 70% d'acqua -> il seme sopravvive senza acqua

macromolecole 4 della vita

acqua

ioni

proteine

acidi nucleici

carboidrati

lipidi

nelle piante vengono definite metaboliti primari/secondari

L'acqua H₂O

- molecola inorganica indispensabile

- legame covalente polare

- atomi elettronegativi diversi

- legame idrogeno

- formano legami a idrogeno e debole ma nella biologia e rilevante stabilisce la struttura.

macromolecola organico

- catena lunga ripetitiva di monomeri che formano polimeri

(attraverso il legame covalenti e sono le 4 macromolecole (i lipidi esclusi)

come si ottiene?

- con la condensazione -> mettere insieme i monomeri l'acqua viene rimossa, serve energia

- con l'idrolisi -> rompiamo il legame covalente con l'acqua, libera energia

I lipidi

- gruppo eterogeneo di composti idrocarburi,insolubili in acqua, tranne nei solventi apolari

le funzioni ?

- energetica -> riservano energia alla cellula- strutturale -> formano le membrane cellulari- contribuiscono alla trasformazione d'energia nelle piante "carotenoidi"- impermeabile -> la superficie delle cellule- precursori -> vitamine "carotenoidi"

assorbe la luce riflettendola

1 funzione riserva di energia

Trigliceridi molecole di catene idrocarburi

3 catene di acidi grassi + glicerolo viene esterificato- reazione di condensazione, legame covalente.- 3 catene sono idrocarburi apolari

esistono 2 acidi grassi:saturi -> legami singoli, molecola lineare (grassi)insaturi -> legame doppio presente nella catena, obbliga l'acido ad un ripiegamento della molecola (olio)

- ci sono anche quelli a corta catena ScFA -> metabolismo, livello intestinale, processi fermentativi, alti livelli di acido butirrico- il legame ripiegamento CIS e TRANS -> si trovano nel lato opposto e meno rigido aiuta il ripiegamento.si trovano allo stesso lato e' rigido aggregazione disordinata

monoinsaturi = formati da un doppio legamepolinsaturi = formati da + doppi legami (omega 3)

elementi biologicamente attivi -> contribuiscono un attivita a livello cellulare

omega 3effetti anti infiammatoripreventivi ad alcuni tumori

omega 6presenti negli oli vegetaliproinfiammatorio (dosi alte)

fosfo lipidi - semi idrofobico

contengono il gruppo fosfato risultano esterno del gliceroloe catene acido grasso + legame estere.costituiscono le membrane biologiche che circondano i comparti cellulari

all'interno macromolecole si inseriscono nel fosfolipidi doppio stratoproteine integralmente inserite (recettori) presentano delle catene laterali di carboidrati "glicoproteine"

colesterolo e' presente nelle cellule animale e vegetali in alcune piante

carotenoidi colore giallo/arancio

molecole idrofobiche (catena idrocarburica) -> trasformati in vitamine

beta-carotenevitamina A liposolubilefondamentale per la vista

cere ricavano i trigliceridi + complessi(sia animale e vegetale)

funzione impermeabilizzante + importante Non puo perdere acqua(pelle, capelli, cera d'api, piume uccelli...)

steroidi struttura lipidica

animali -> estrogeni / testosterone / cortisolo (ormone stress)vegetali -> fitosteroli: nelle membrane biologiche mimano la struttura estrogena

alimenti prebiotici -> modulano i batteri dell'intestino, fermentano la fibra SCFA, stimolano la funzione immunitaria (importanti)fito colazione chimica -> flora microbica buona con i batteri efficienti in grado di fare una conversione liberano la parte attiva.

benefici = miglioramento dei parametri metabolici / gastro intestinaliaumento dei minerali (meno pausa)

Proteine

polimero unione di monomeri (amminoacidi)

sono eterogeni - 1 cellula ha 42 milioni di proteine.

proteina + grande

insulina proteina - piccola

Funzione:

• supporto strutturale "citoscheletro" sia animale e vegetali (actina e miosina)
• percezione / protezione dell'ambiente
• digestione converte l'energia
• trasportano sostanze all'interno della cellula
• riposano i danni a carico del DNA.
• anticorpi sono proteine

macromolecola

amminoacidi (struttura)

carbossilico = reattivita

carbonio a lega 4 atomi diversi

non e fissa la catena laterale essa forma i 20 amminoacidi naturali

conformazione delle proteine

legame covalente negli amminoacidi

reazione condensazione + legame peptidico

hanno 3 strutture alcune ne hanno 4

definiti da diversi tipi di legami

1. polipeptidica amminoacidi con legame covalenti (elenco amminoacidi delle proteine)
2. legami a idrogeno coinvolgono la catena laterale
3. configurazione tridimensionale della proteina
4. (x alcune es. emoglobina) aggregazione della subunita

beta elica

determina la funzione

determinano se e fibrosa o cellulare

cheratina dei capelli

es. piastra con il calore rompe il legame a idrogeno

coinvolti i gruppi laterali R

• legami covalenti di zolfo (tipo della cheratina)
• legami a idrogeno
• interazioni idrofobico
• legame ionico andando a stabilizzare

proteina:

sericina es. tela del ragno

caratteristiche elastiche e periferica - modificano i fogli beta

+ fogli beta + fogli beta

struttura terziaria:

determina la funzione biologica della proteina

se la denaturiamo essa la perde.

struttura quaternaria - proteine di alto peso molecolare solo se hanno diverse subunita

legami a idrogeno

emoglobina trasporta ossigeno formata da 2 subunita a e p

come interazione tra di loro ognuno con la propria struttura.

si puo sapere la struttura finale della proteina con l'AI "alphaFold"

I carboidrati

CH₂O gruppo eterogene "glucidi"

rientrano in categoria a seconda della grandezza

• monosaccaridi (glucosio, fruttosio) cioe un gruppo funzionale - forma ad anello per avere piu stabilita
• disaccaridi - unione dei monosaccaridi (birra)
• oligosaccaridi - corte catene di monosaccaridi costituiscono la peculiarita del gruppo sanguigno
• polisaccaridi - centinaia / migliaia di monosaccaridi (amido, cellulosa)

omopolisaccaridi e eteropolisaccaridi

funzioni:

• riserva di energia e il trasporto negli organismi complessi
• fonte di scheletro carboniosi riorganizzati in nuove molecole
• funzione strutturale formano la matrice extra-cellulare di diverso tipo come le pareti cellulari

aldoi C OH

gruppo terminale cioe alla fine

triosi | pentosi | esosi

chetosi CO

parte interna della molecola

2 gruppi

e sempre una interconversione tra a e p (non tutti)

polimerizza con riserva di energia

beta polimerizza tra una strut cellulosa

vegetali di beta glucosio 1,4

e lineare.

isomeri ottici non sono sovrapponibili ma uno e lo specchio dell'altro / simmetrico

x tutti i carb con configurazione D o L (rari cosi solo serie D biologicamente attivi)

legame glicosidico -> tra monosaccaridi, glicosidico se uno dei due e glucosio

- attraverso la condensazione cioe perde la molecola d'acqua

beta 1,4; beta 1,2; beta 1,6 sono i legami + comuni

Acidi nucleici polimeri lineari depositano e trasmettono informazioni genetiche alle cellule

DNA nucleotide: fosfato, zucchero, base azotata, doppio filamento -> andamento antiparallelo

codificano al loro interno l'informazione ereditaria con la riproduzione.

- desossiribosio e timina utilizzata x dirigere la sintesi nelle proteine

- replicato x essere trasmesso alla cellula figlia

RNA filamento singolo che si ripiega come una spirale tridimensionale -> le basi complementari si accoppiano ribosio e uracile -> il DNA si trascrive in esso che lo traduce in un polipeptide

sono alla base di:

• trasmissione ereditaria
• sintesi proteica
• replicazione genica
• tecniche biotecnologie - amplificazione DNA / sequenziamento / CRISPR-Cas9

La cellula -> unita fondamentale / strutturale e funzionale di tutti gli organismi -> nutrirsi, crescere, struttura cellulare, riprodursi

unicellulari: eucarioti e procarioti sono semplici

pluricellulare: tessuti sono associazioni di cellule sono complessi.

condividono 3 elementi:

• citoplasma: materiale vivente sospensione acquosa
• membrana plasmatica: attorna alla cellula
• materiale genetico nel DNA
• citoscheletro: divisione cellulare e da forma, sono filamenti

livelli di organizzazione: ci sono forme intermedie

• procariotica = cellula non ha nucleo strutturato (batteri, archea)
• eucarioti = nucleo regolare (piante, animali, funghi, protisti)
• caratteristiche comuni derivati dello stesso antenato "origine monofiletica"

perche sono piccole? -> rapporto tra superficie e volume per il giusto funzionamento cercano di ottenere il massimo rapporto riescono ad ottenere solo se e piccola.

Formano delle propaggini cosi mantengono la stessa superficie x scambiarsi con l'ambiente esterno.

Le funzioni x sopravvivere:

• ottenere energia x trasformarla esso e una funzione diversa tra animali e vegetali
• costruisce la propria struttura con le macromolecole / deriva poi dalla sua funzione
• mantenere lo stato di omeostasi: mantenere una situazione di equilibrio interno ed esterno.
• riprodursi per garantire l'eredita

deve mantenere la cellula nello stato di salute quindi richiede regolazione

cellula procariotica circa 10 volte + piccola dell'eucariotica (vegetale + grande dell'animale)

• membrana plasmatica / materiale genetico e disperso nel citoplasma forma il nucleoide "non e il nucleo"
• la maggior parte dei batteri presenta una parete cellulare rigida di peptidoglicano coperta da un'altra membrana
• peptidoglicano reagisce con i batteri gram positivi colorano i negativi sono + pallidi
• ribosomi: responsabili del processo di sintesi proteica
• flagello = organo di movimento appendice allungata determina il movimento (non e presente in tutte)
• cianobatteri: hanno una membrana interna -> procarioti che fanno la fotosintesi

materiale genetico: organizzato in un cromosoma ha una forma circolare doppio filamento avvolge la cellula

Batteri classificati in base alla:

• forma sferica chiamati cocchi
• forma bastoncine sono bacilli
• streptococchi
• stafilococchi
• filamenti
• grappoli
• forma a spirale sono spirilli e spirochete
• vibrione cholera
• borrelia burgdorferi
• treponema pallidum
• salmonella
• escherichia

cellula eucariotica

a animale e presente il nucleo che contiene DNA + nucleolo zona densa:

• circondato dalla membrana nucleare contiene pori e in continuita che forma il reticolo endoplasmatico = rete di membrane fisse
• citoscheletro = filamenti proteici
• citoplasma = presenti ribosomi liberi 80s + grandi
• centrioi = struttura composizione citoscheletrica dividono la cellula

reticolo endoplasmatico = rete di membrane fisse

rugoso: presenta ribosomi

liscio: + appiattito