Riassunto esame Biologia Generale, prof. Vaccari, libro consigliato Elementi di Biologia, Solomon

Biologia generale

Indice

Biologia ................................................................................................................................................. 4 Inizio della vita ............................................................................................................................................... 4 Organizzazione cellulare ......................................................................................................................... 5 Evoluzione delle cellule ................................................................................................................................. 5 Procarioti ................................................................................................................................................... 5 Vie metaboliche ..................................................................................................................................... 6 Parete cellulare batterica ...................................................................................................................... 6 Determinazione di patogenicità ............................................................................................................ 6 Flagello batterico ................................................................................................................................... 7 Filamenti assiali ..................................................................................................................................... 7 Biofilm .................................................................................................................................................... 7 Eucarioti ..................................................................................................................................................... 7 Cellula animale ...................................................................................................................................... 7 Cellula vegetale...................................................................................................................................... 8 Osmosi in animali e piante .................................................................................................................... 8 Trasporto di membrana ......................................................................................................................... 8 Autofagia ............................................................................................................................................... 9 Segnalazione cellulare, recettori e ligandi ............................................................................................. 9 Invio del segnale ................................................................................................................................ 9 Ricezione .......................................................................................................................................... 10 Vie di segnalazione con importanza medica ....................................................................................... 10 Organelli .............................................................................................................................................. 10 Reticolo endoplasmatico o RE ......................................................................................................... 10 Apparato Golgi ................................................................................................................................. 10 Lisosomi e vacuoli ............................................................................................................................ 11 Perossisomi ...................................................................................................................................... 11 Gliossisomi ....................................................................................................................................... 11 Mitocondri ....................................................................................................................................... 11 Cloroplasti ........................................................................................................................................ 12 Involucro nucleare ........................................................................................................................... 13 Nucleo .............................................................................................................................................. 14 Nucleolo ........................................................................................................................................... 14 Citoscheletro.................................................................................................................................... 15 Giunzioni intercellulari .................................................................................................................... 16

1 La vita si studia attraverso un metodo scientifico .................................................................................. 17 Microscopio ................................................................................................................................................. 17 Storia........................................................................................................................................................ 17 Funzione .................................................................................................................................................. 17 Preparazione campione ........................................................................................................................... 17 Tipi di microscopi ..................................................................................................................................... 18 Microscopio ottico ............................................................................................................................... 18 Fluorescenza ........................................................................................................................................ 18 Immunofluorescenza ........................................................................................................................... 18 Spinning disk o confocale .................................................................................................................... 18 A 2 fotoni ............................................................................................................................................. 18 Elettronico (SEM e TEM) ...................................................................................................................... 18 Cryo-EM ............................................................................................................................................... 19 Come fare senza microscopi .................................................................................................................... 19 Metodi biochimici ................................................................................................................................ 19 Cromatografia su colonna ............................................................................................................... 19 Elettroforesi ..................................................................................................................................... 19 Base chimica della vita ......................................................................................................................... 20 Acidi e basi ................................................................................................................................................... 20 Tamponi ................................................................................................................................................... 20 Le molecole della vita .................................................................................................................................. 20 Esperimento di Griffith ............................................................................................................................ 20 Esperimento di Avery-MacLeod-McCarthy ............................................................................................. 21 Esperimento di Hershey e Chase ............................................................................................................. 21 Carboidrati ............................................................................................................................................... 21 Lipidi ........................................................................................................................................................ 21 Proteine ................................................................................................................................................... 22 Acidi nucleici ............................................................................................................................................ 22 ATP (adenosina trifosfato) ................................................................................................................... 22 DNA ...................................................................................................................................................... 22 Sintesi del DNA e divisione cellulare ............................................................................................... 23 Codice genetico ............................................................................................................................... 24 Mutazioni ......................................................................................................................................... 25 RNA .......................................................................................................................................................... 25 Tipi di RNA ........................................................................................................................................... 25 Sintesi proteica ........................................................................................................................................ 27

2 Informazione fluisce da DNA alle proteine .......................................................................................... 27 DNA vs RNA.......................................................................................................................................... 27 Trascrizione .......................................................................................................................................... 27 Traduzione ........................................................................................................................................... 28 Poliribosoma .................................................................................................................................... 28 Fisica della vita..................................................................................................................................... 29 Leggi della termodinamica e loro implicazione con gli organismi viventi ............................................... 29 Prima legge della termodinamica ........................................................................................................ 29 Seconda legge della termodinamica.................................................................................................... 29 Energia e metabolismo ............................................................................................................................ 29 ATP, moneta energetica ...................................................................................................................... 29 Trasferimento di energia nelle reazioni redox .................................................................................... 30 Enzimi ...................................................................................................................................................... 30

* Appunti delle slide 3

Biologia

Studio degli esseri viventi e loro rapporti con ambiente che li circonda.

Tutta la vita cellulare segue elementi comuni:

• Tutte cellule hanno che li separa da ambiente extracellulare per permettere alto membrana cellulare grado di organizzazione interno.
• Tutta vita cellulare contiene come materiale genetico. Tutte cellule contengono DNA RNA e Proteine.
• Tutte cellule sono composte da stessa chimica di base: carboidrati, proteine, acidi nucleici, minerali, grassi e vitamine.
• Tutte cellule regolano flusso di nutrienti e cataboliti.
• Tutte cellule si e sono risultato della riproduzione riproducono.
• Tutte le cellule richiedono supplemento di energia.
• Tutte cellule sono regolate da sistema sensoriale che eventi esterni metabolizza.

Esperimento di Pasteur

In 1859 Pasteur dimostra che vita deve essere già presente per generarne altra. Mediante l’utilizzo di mezzi di coltura e imboccature a cigno dimostra che se non vi sono microrganismi vivi non è possibile generare la vita. * Nel 1855 concluse che le cellule potevano originare solo dalla divisione di altre cellule preesistenti. Virchow

Inizio della vita

Esperimento Miller-Urey

Questo esperimento permetteva di dimostrare che era possibile una spontanea formazione di acidi nucleici. Miller ricreò determinate condizioni ambientali che si pensava fossero presenti nella Terra primordiale (no ossigeno libero, idrogeno abbondante insieme a gas come metano, ammoniaca e acqua). Con queste condizioni ed in presente di una fonte di energia, come i fulmini o la radiazione solare, si sono potute originare molecole più complesse.

Da questo momento in poi la vita si evolse, adattandosi ai cambiamenti dell’ambiente:

• Formazione terra (4.5mil)
• Idrosfera (4.2mil)
• Chimica prebiotica (4mil)
• RNA world (3.8mil)
• DNA e Proteine (3.6mil)
• Diversificazione (3.6mil fino ad oggi)

Possiamo riconoscere 3 grandi faune evolutive:

• Cambriana (essenzialmente marini)
• Paleozoica (Iniziano a comparire forme terrestri, vi fu esplosione di vita poiché era quasi ai livelli 2 attuali)
• Terziaria

Per biota si intende insieme di organismi viventi (Fauna + Flora)

N.b. Stima attuale biota = 10 milioni di specie viventi 4

Organizzazione cellulare

Procarioti si separano da eucarioti 3 miliardi di anni fa e si suddividono in batteri e archea. Riconosciamo: Eucarioti (animali, piante) e Procarioti.

Evoluzione delle cellule

* Archea (simili a batteri ma vivono in condizioni estreme)

* Evoluzione divergente = strutture diverse con origini comune ma in condizioni diverse

* Evoluzione convergente = strutture simili con origini diverse perché in condizioni simili

* Stromatoliti e origine vita = Stromatoliti sono strutture rocciose che alternano strati di biofilm (ovvero comunità di microrganismi attaccata a una superficie solida) fossilizzati e carbonato di Ca. Più antichi reperti delle prime forme di vita. Formati da cianobatteri produttori di mediante decomposizione 2 2 Esistono ancora oggi in acque molto salate.

Procarioti

Organismi cellulari, assegnati a due domini: Archaea e Bacteria. La maggior parte ha dimensioni molto piccole. Sono quasi tutti unicellulari. Possiedono due forme principali: 5

• Sferica: conosciuti con il nome di cocchi, si presentano in forma unicellulare in alcune specie e in gruppi di cellule indipendenti in altre. Le cellule possono essere raggruppate in coppie (diplococchi), in lunghe catene (streptococchi), o in aggregati irregolari simili a grappoli d’uva (stafilococchi).
• Bastoncellare: noti come bacilli, possono apparire come singoli bastoncelli o come lunghe catene.

Alcuni procarioti hanno forma elicoidale. Se elica è rigida, il procariote è chiamato spirillo, se è flessibile, è detto spirocheta. Uno spirillo a forma di virgola è detto vibrione.

- Alcuni archeobatteri possiedono forma inusuale (es. triangolare o quadrata) Altre:

Procarioti sono privi degli organelli circondati da membrana, pertanto mancano di nucleo. Nonostante ciò, possiede un’area anche detta nucleare, nucleoide, che contiene il DNA.

Citoplasma procariotico contiene ribosomi (più piccoli di quelli eucariotici) e granuli di riserva contenenti glicogeno, lipidi o composti fosforilati oltre che enzimi necessari per attività metabolica. Membrana plasmatica può essere introflessa a formare invaginazioni. Enzimi necessari per respirazione e fotosintesi possono essere associati alla membrana plasmatica o a invaginazioni.

Vie metaboliche

Molti procarioti sono eterotrofi, ottengono energia e carbonio da altri organismi; alcuni sono autotrofi, sintetizzano le proprie molecole organiche a partire da composti semplici. Riconosciamo quattro gruppi principali:

• Fotoautotrofi: effettuano fotosintesi utilizzando clorofilla a.
• Chemioautotrofi: utilizzano come fonte di carbonio, non utilizzano luce solare. Energia è ricavata da ossidazione di composti inorganici 2.
• Fotoeterotrofi: ottengono carbonio da altri organismi, ma utilizzano clorofilla e altri pigmenti per catturare energia luminosa.
• Chemioeterotrofi: dipendono da molecole organiche sia per carbonio che per energia. Molti di loro sono a vita libera (o decompositori saprofiti). Alcuni sono patogeni, altri procurano vantaggio ai loro ospiti.

La maggior parte dei procarioti sono aerobi, ovvero richiedono ossigeno per respirazione cellulare. Alcuni sono aerobi facoltativi, possono metabolizzare anaerobicamente se necessario, altri sono anaerobi obbligati, quindi possono metabolizzare solo in condizioni anaerobie.

Alcuni procarioti attuano la fissazione dell’azoto, ovvero riducono azoto atmosferico (ammoniaca). Altri convertono ammoniaca in nitriti e nitrati in processo detto nitrificazione.

Parete cellulare batterica

Maggior parte di procarioti presenta una parete cellulare che circonda la membrana plasmatica. Questa fornisce struttura rigida che sostiene cellula e ne mantiene la forma. Parete è costituita da peptidoglicani, polimero complesso composto da due zuccheri (amminozuccheri), legati a corti polipeptidi. Le diverse composizioni