Riassunto esame Zoologia, Prof. Salvadori Susanna, libro consigliato Elementi di biologia; Meccanismi dell'evoluzione e origini della diversità; la forma e la funzione degli animali, Zanichellii (Curtis); Pearson (Campbell)

Parziale zoologia 01/12/2022

L'acqua

L'acqua è un elemento fondamentale della storia della Terra perché ricopre i 3/4 del pianeta e ogni cellula ne possiede tra il 70 e il 90%. È una molecola polare con carica positiva su un polo e negativa nell'altro, formata da un legame covalente polare in cui 2 atomi di idrogeno H₂ e un atomo di ossigeno O mettono in compartecipazione tra loro gli elettroni. Le molecole d'acqua si legano tra loro mediante legame a idrogeno. L'acqua ha calore specifico elevato e pH 7 quindi neutro.

• Coesione delle molecole (tensione superficiale)
• Capacità di stabilizzare la temperatura per il loro elevato calore specifico
• Espansione allo stato solido
• Versatilità come solvente

Il carbonio

Quel che nella cellula non è costituito da acqua è costituito da composti a base di carbonio. La chimica organica è la chimica dei composti del carbonio. Esso può legare fino a 4 atomi di carbonio formando catene carboniose più o meno lunghe, che possono essere lineari, ramificate o cicliche. Le molecole organiche sono caratterizzate da gruppi funzionali.

Macromolecole

Sono chiamate così perché hanno un elevato peso molecolare. Tra queste abbiamo:

• Carboidrati (polimeri)
• Lipidi
• Proteine (polimeri)
• Acidi nucleici (polimeri)

I polimeri sono prodotti dall'unione per condensazione (perdita di una molecola d'acqua) di più monomeri, unità strutturali.

Carboidrati (o glucidi, zuccheri)

Sono molecole idrofiliche con funzioni nutritive, di riserva e strutturali (glicogeno, amido e cellulosa). I loro monomeri sono detti monosaccaridi e la loro unione forma disaccaridi e polisaccaridi a seconda di quanti monomeri si condensano. Un esempio di carboidrato è il glucosio C₆H₁₂O₆, un monosaccaride, molecola chirale, ossia con due strutture differenti chiamate enantiomeri (α-glucosio - amido, riserva) e (β-glucosio - cellulosa, struttura). È uno zucchero esoso (6 atomi di C). Un altro esempio è il ribosio, zucchero pentosio che costituisce i nucleotidi che formano l'RNA.

Lipidi

I lipidi hanno funzione strutturale (membrane) e di riserva. Sono idrofobici e sono costituiti da acidi grassi e glicerolo. Se li troviamo allo stato liquido sono detti oli, se allo stato solido grassi. Un esempio di lipidi sono i fosfolipidi, molecole anfipatiche con una parte idrofoba (2 code) e una parte idrofilica (testa). Questo è molto importante per la loro disposizione nelle membrane (modello a mosaico fluido, doppio strato o bilayer fosfolipidico). Un altro esempio sono gli steroidi come il colesterolo.

Proteine

Le proteine sono polimeri costituiti da 20 amminoacidi (9 essenziali, 11 non essenziali) legati con legami covalenti detti peptidici. Hanno funzioni enzimatiche (enzimi), strutturali (cheratina), contrattile (muscoli), di difesa (emoglobina), di trasporto e di deposito. La loro struttura si divide in:

• Primaria: Determinata dalla specifica sequenza di amminoacidi che la costituiscono, uniti da legami covalenti (peptidici).
• Secondaria: Legata alle caratteristiche del legame peptidico, dai legami a idrogeno lungo lo scheletro della catena polipeptidica. Sono possibili due strutture secondarie principali: α-foglietto (più naturale) e β-foglietto.
• Terziaria: Rappresenta la vera e propria struttura tridimensionale della proteina. Dipende dalle catene laterali e dai loro legami con l'acqua e il soluto. Può essere stabilizzata da ponti disolfuro.
• Quaternaria: Associazione di due o più catene polipeptidiche, tenute assieme da legami deboli e ponti disolfuro. Non è presente in tutte le proteine, ne è un esempio l'emoglobina.

Un esempio di proteine sono gli enzimi, catalizzatori biologici. Le proteine possono essere fibrose (sostegno e protezione) o globulari (funzioni fisiologiche nell’organismo). Il protein folding riguarda la struttura primaria, secondaria e terziaria una volta esistenti che danno di norma regolari condizioni fisiologiche alla proteina.

Acidi nucleici

I loro monomeri si chiamano nucleotidi. Ci sono due tipi di acidi nucleici: DNA e RNA. Un nucleotide è una molecola costituita da una base azotata, uno zucchero a 5 atomi di carbonio e uno o più gruppi fosfato. Queste basi azotate sono formate da carbonio e azoto, e possono essere purine (adenina, guanina) e pirimidine (citosina, timina, uracile). Lo zucchero negli acidi nucleici è sempre il ribosio, ma nel DNA appare come desossiribosio (senza O₂ in C₂). I nucleotidi sono legati tra loro con un legame fosfodiestere.

Origine della Terra e brodo primordiale

La Terra nasce circa 4.5 miliardi di anni fa. Resti di gas e polvere attorno al Sole si condensarono formando la Terra nel Sistema Solare. Il pianeta era quindi una palla incandescente che raffreddandosi ha creato la crosta esterna. In seguito, i gas emessi dai vulcani producevano vapore acqueo che con l'abbassamento della temperatura scendeva in superficie sotto forma di pioggia formando i primi oceani, caldi e poco profondi, luogo in cui la vita è nata.

In questo periodo prebiotico, non c'era ossigeno e quindi l'atmosfera era composta da idrogeno, azoto, e residui di metano e ammoniaca. C'era un’intensa attività vulcanica e alte temperature perché i raggi solari battevano senza filtri sulla superficie terrestre, escariche elettriche e di piogge intensificavano l'attività. Questo "miscuglio" è stato definito dallo scienziato russo Oparin, brodo primordiale.

Miller dimostrò nel 1953, con un esperimento con una beuta, come avvenne la sintesi delle prime molecole organiche o complesse. Simulò quindi quella che era l'atmosfera terrestre al tempo e dimostrò che nell'acqua, con quella quantità di calore dovuta a rocce calde e camini vulcanici, e l’energia proveniente dalle scariche elettriche, il carbonio del metano aveva dato vita alle prime molecole organiche. Queste reazioni potevano avvenire solo nell’acqua, perché le radiazioni solari avrebbero bruciato queste molecole, mentre l’acqua fa da filtro. Nacquero quindi per polimerizzazione le prime cellule, che veniva duplicate dal RNA, che ha creato il DNA.

Autotrofi e eterotrofi

Organismi autotrofi (protisti, piante=fotoautotrofe) sono in grado di produrre attraverso processi di sintesi le materie organiche, utilizzando le sostanze inorganiche presenti nell'ambiente. Organismi eterotrofi (animali, funghi) sono organismi che incorporano materie organiche prodotte da altri esseri viventi o dall'ambiente per degradarle e ottenere energia.

Teoria cellulare

La cellula costituisce le fondamenta di ogni essere vivente. Robert Hooke scoprì la cellula nel 1665, osservando col microscopio rudimentale le cellule morte del sughero. La teoria cellulare viene stipulata nel 1800 e si basa su tre fondamenti: ogni organismo vivente è costituito da cellule, la cellula è l'unità funzionale e strutturale dei viventi, e ogni cellula deriva da un'altra cellula. Pasteur nel 1862 dimostrò l’impossibilità della generazione spontanea. La cellula è il centro delle attività vitali. Si nutre, ha un suo metabolismo e si riproduce.

Ha varie dimensioni. Può essere procariotica, nata 3,5 miliardi di anni fa, va da 1 a 10 micron, è priva di nucleo ed è molto più ridotta e più semplice, gli unici organuli che possiede sono i ribosomi. Può essere eucariotica, nata 1,5 miliardi di anni fa, da 1 a 100 micron, con nucleo, più complessa poiché dotata di una compartimentazione interna, e con vari organuli e sistemi di endomembrane. Svolgono però le stesse reazioni.

Domini e regni

• Bacteria: Ne fanno parte gli eubatteri, procarioti più diffusi in natura. (Cianobatteri, unici procarioti in grado di produrre ossigeno, poiché svolgono la fotosintesi)
• Archaea: Ne fanno parte gli archebatteri, organismi procarioti che vivono in condizioni simili a quelle della Terra primitiva, come temperature molto elevate fino ai 100°C (Termoacidofili), ambienti con salinità molto alta come saline (Alofili), o in paludi (Metanogeni, che producono metano come rifiuto).
• Eukarya: Ne fanno parte i funghi, animali, piante e i protisti (alghe). Sono tutti eucarioti.

Virus

I virus hanno dimensioni piccolissime (10 a 300 nanometri) e sono visibili solo al microscopio elettronico. Hanno un’organizzazione molecolare e sono dei parassiti endocellulari obbligati, non hanno quindi vita autonoma e per crescere e riprodursi devono vivere all'interno di altre cellule dette cellule ospiti, procariotiche (in questo caso si chiamano batteriofagi) ed eucariotiche. Sono composti da un acido nucleico che costituisce il genoma virale (DNA o RNA) custodito in un involucro proteico chiamato capside, costituito da tante subunità dette capsomeri. C'è un’ampia diversità virale per forma e dimensioni. Non tutti i virus sono cattivi, un esempio lo abbiamo nel microbiota umano, comunemente denominato flora intestinale, nella quale loro vivono in simbiosi e svolgono importanti funzioni per l’uomo.

Cellula procariotica animale

È la cellula con la struttura più semplice e più piccola (da 1 a 10 micrometri), ed è la prima ad apparire sulla Terra (3.5 miliardi di anni fa). È racchiusa da una parete di peptidoglicani, con sotto una membrana plasmatica. È priva di nucleo e gli organismi procarioti più abbondanti sono gli eubatteri. Ha il DNA in un grande cromosoma circolare, che si trova in una regione della cellula denominata nucleoide, e in piccole molecole di DNA dette plasmidi, sparse nel citoplasma. Sono tutti organismi unicellulari, ossia composti da una sola cellula procariotica. Gli unici organuli che contiene all’interno del suo citoplasma sono i ribosomi (sede della sintesi proteica). Al suo esterno ha un grande flagello. Si divide per