Biologia - parte 1

Biologia 2023/2024

La cellula: unità fondamentale della materia vivente

La cellula è la più piccola unità capace di vita indipendente.

Tipi di organismi

• Organismi costituiti da 1 cellula (unicellulari)
• Organismi costituiti da più cellule (pluricellulari)

Alla fine del 1800, Schleiden, Schwann e Virchow promuovono la Teoria Cellulare: le cellule derivano esclusivamente per divisione di cellule pre-esistenti.

Composizione di una cellula

• 70/80% di acqua
• 30/20% di composti organici (costituiti da carbonio)
  • Di piccole dimensioni (lipidi, carboidrati…)
  • Di grandi dimensioni (RNA, DNA, proteine…)

I componenti chimici della cellula

I componenti chimici della cellula possono essere organici e inorganici (comprendono l’acqua, ioni minerali quali anioni e cationi…)

Le proprietà dell’acqua

• Polarità: dovuta alla diversa distribuzione delle cariche elettriche tra ossigeno (+elettronegativo, quindi ha carica negativa) e idrogeno (carica positiva)
• Coesione: dovuta ai legami idrogeno tra le molecole di acqua (spiega l’elevata tensione superficiale e l’elevato punto di ebollizione)
• Adesione: dovuta a legami idrogeno tra l’acqua e sostanze polari
• Capillarità: capacità di risalire all’interno di tubi molto stretti contro la forza di gravità
• Alto calore specifico: quantità di calore che 1g di sostanza deve assorbire per aumentare la sua temperatura di 1°C (dovuto ai numerosi legami idrogeno tra le molecole di acqua, consente di mantenere costante la temperatura interna)
• Alto calore di evaporazione: quantità di energia necessaria per convertire 1g di liquido in vapore
• Tendenza a dissociarsi: in ioni idrogeno H⁺ e ioni idrossido OH⁻

Molecole

• Idrofiliche: solubili in acqua, dette anche polari
• Idrofobiche: insolubili in acqua, dette anche apolari poiché non vi è uno sbilanciamento nella distribuzione di elettroni
• Anfipatiche: costituite da un gruppo idrofilo e un gruppo idrofobico

Molecole organiche

4 classi principali (monomeri → polimeri):

• Zuccheri → Polisaccaridi
• Amminoacidi → Proteine
• Acidi grassi → Grassi e lipidi
• Nucleotidi → Acidi nucleici

Lipidi

Sono:

• Insolubili in acqua
• Solubili in solventi apolari

Funzioni dei lipidi

• Di deposito: riserva energetica
• Strutturali: componenti principali delle membrane
• Ormoni: messaggeri chimici
• Isolante contro le basse temperature
• Vitamine A, D, E e K

Caratteristiche dei lipidi

• Costituiti da gruppi apolari
• Tendono ad associarsi tra di loro e a formare barriere
• Insieme ai carboidrati sono le principali fonti di energia

Classificazione dei lipidi

1. Lipidi semplici (neutri)

Combinazione di acidi grassi e glicerolo, i più importanti sono i trigliceridi.

Glicerolo: è un alcool a tre atomi di carbonio.

• 3 acidi grassi: formati da gruppo carbossilico e una coda alifatica R. Si suddividono in:
  • Saturi (grasso animale, legami singoli, non devono superare il 10% nella dieta)
  • Insaturi (oli vegetali, doppi legami, effetto protettivo di acidi grassi monoinsaturi o polinsaturi)

Trigliceridi: principali lipidi di deposito negli organismi animali e vegetali, sono insolubili in acqua e sono presenti nelle cellule sotto forma di goccioline. Composto da glicerolo e 3 acidi grassi con liberazione di una molecola di acqua tramite reazione di condensazione.

2. Lipidi complessi (polari)

Molecole anfipatiche, rappresentano i principali lipidi delle membrane biologiche. I più importanti sono i fosfolipidi.

Testa idrofila:

• Gruppo polare
• Fosfato
• Glicerolo

2 code di acidi grassi

3. Steroidi

Il principale è il colesterolo (mantiene la fluidità della membrana plasmatica). I più importanti da un punto di vista biologico sono: colesterolo, acidi biliari e ormoni sessuali.

• Il colesterolo: costituente della membrana cellulare, prodotto di partenza per la sintesi degli ormoni steroidei
• Vitamina D₂: prodotta nella cute per azione delle radiazioni UV
• Cortisolo: ormone secreto delle ghiandole surrenali
• Testosterone: ormone sessuale maschile

Carboidrati

Funzioni:

• Fonte di energia per la cellula
• Riserva energetica (glicogeno)
• Materiale di partenza per la sintesi di altri costituenti cellulari
• Sostegno (cellulosa)
• Segnali di identificazione delle cellule

Tipi di carboidrati

• Monosaccaridi: 1 monomero (glucosio)
• Disaccaridi: 2 monomeri (saccarosio, lattosio, maltosio)
• Oligosaccaridi: da 3 a 10 monomeri
• Polisaccaridi: maggiore di 10 monomeri (glicogeno, amido, cellulosa)

Fortemente polari, facilmente solubili in acqua.

Forme del glucosio

• Glucosio + glucosio = maltosio
• Glucosio + fruttosio = saccarosio
• Amido = polimero alfa-glucosio con legame alfa 1-4
• Cellulosa = polimero del beta-glucosio con legami beta 1-4

Amminoacidi

Sono 20, 9 sono detti essenziali perché il nostro organismo non è in grado di sintetizzarli… devono essere ingeriti con la dieta

H N—C—COOH₂ H N= gruppo amminico₂

COOH= gruppo carbossilico

R= catena laterale

Classificazione degli amminoacidi

In base alla polarità delle catene laterali (gruppi R): ciò perché le proteine si avvolgono principalmente in risposta alla tendenza a sottrarre al contatto con il solvente acquoso le catene laterali idrofobiche e a solfatare quelle idrofiliche.

• Non polari o apolari idrofobici (9): Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Metionina, Prolina, Fenilalanina, Triptofano
• Polari non carichi idrofili (6): Serina, Treonina, Asparagina, Glutamina, Tirosina, Cisteina
• Polari caricati idrofili (5)
  • Basici (carichi + a pH fisiologico): Lisina, Arginina, Istidina
  • Acidi (carichi - a pH fisiologico): Aspartico, Glutammico

Monomero: amminoacido

Polimero: peptide

Legame peptidico

È un legame covalente che si instaura tra due molecole, quando il gruppo carbossilico di una reagisce con il gruppo amminico dell'altra attraverso una reazione di condensazione.