Biologia Animale

ADATTAMENTI MORFO-FUNZIONAU

La nutrizione negli animali: Molti erbivori non sono in grado di produrre la Cellulasi, l'enzima che

idrolizza la Cellulosa. Batteri, funghi e protozoi presenti nel tratto digerente assolvono a tale

funzione.

M odalità digestive intracellulari ed in organi ben differenziati: i ruminanti hanno 4 camere al

posto dello stomaco e sono: Rumine, Reticolo, Omaso e Abomaso. RUMINE E RETICOLO:

contengono grandi quantità di organismi anaerobi in grado di idrolizzare la cellulosa. I

microorganismi stessi sono una fonte proteica. OM ASO : Riassorbimento acqua e concentrazione

cibo. A B O M A SO (Stomaco): Digestione mediante acido cloridrico e proteasi, invio all'intestino.

Circolazione corporea e scambi respiratori nei principali gruppi sistematici: le branchie sono n

adattamento per lo scambio gassoso negli ambienti acquatici mentre i polmoni e le trachee sono

un adattamento per lo scambio gassoso in ambienti subaerei. Dopo la ventilazione nelle branchie

l'ossigeno diffonde dall'acqua nel sangue In corrispondenza della lamella. I polmoni sono situati

nella cavità toracica rivestita da membrane pleuriche, protetti dalle costole e poggiano sul

diaframma. I bronchi conducono l'aria ai polmoni. L'aria arriva nei polmoni grazie alla cavità

boccale o nasale, la trachea e i bronchi che la portano agli alveoli. Negli alveoli avviene la

diffusione dell'ossigeno nel sangue.

Termoregolazione e m etabolism o energetico: O M EO TERM I: Organismi che mantengono la T*

corporea a livelli costanti, PECILOTERMI: Organismi che presentano escursioni termiche,

ETEROTERMI: Animali che possono mantenere la T° costante in alcune fasi oppure variarla,

ECTOTERMI: Animali che dipendono da sorgenti di calore presenti nell'ambiente esterno,

ENDOTERMI: Animali che possono mobilitare risorse energetiche per produrre calore oppure

attivare sistemi per la dispersione dell'energia termica. Un pesce in attività metabolica consuma

quasi il doppio dell'ossigeno di un pesce inattivo; l'acqua calda contiene meno ossigeno dell'acqua

fredda e un pesce aumenta il consumo di ossigeno all'aumentare della temperatura.

ferom oni (prodotti chimici naturali che individui appartenenti alla stessa specie utilizzano come

canale di comunicazione. Essi sono un escreto ghiandolare che, versato all'esterno da un individuo dì

una specie produce una reazione specifica negl'individui della stessa specie), neuro peptidi (sono

piccole molecole di natura proteica che, liberate dalle cellule nervose in risposta a uno stimolo,

mediano o modulano la comunicazione neuronaie legandosi a specifici recettori di superficie. Una

volta rilasciati nella giunzione sinaptica, i peptidi attivi possono comportarsi da veri

neurotrasmettitori, in maniera sìa autocrina sia paracrina)

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Energia e m etabolismo

Il metabolismo è un complesso di reazioni attraverso le quali la materia e l'energia v en gon o

trasformate al fine di permettere le attività caratteristiche della vita. IL M E T A B O L IS M O È

ORGANIZZATO IN VIE ORDINATE: IL PRODOTTO DI UNA REAZIONE È IL SU BSTRATO DELLA

SUCCESSIVA (controllo e regolazione).

Anabolismo: molecole complesse vengono sintetizzate da sostanze semplici (utilizzo di energia)

Catabolismo: molecole complesse vengono scisse per dare molecole più semplici (rilascio di energia)

ATP: adenosin trifosfato formato da adenina che è una base azotata, il ribosio e tre gruppi fosfato, è

un nudeotide ottenuto con l'anabolismo cioè la degradazione di una molecola. Le cellule viventi

dipendono dall'ATP per quanto riguarda la cattura, il trasferimento e l'utilizzo d ell'energia necessaria

pe le attività cellulari. L'ATP cede energia attraverso il trasferimento di un gruppo fosfato con la

reazione di idrolisi.

Uno degli accettori di elettroni è il N AD* che se ridotto accumula energia poi c’è il FA DH j (PAD flavin

adenin dinudeotide) e il GTP che anch'essi operano con le redox.

Gli enzimi abbassano l'energia di attivazione e regolano la velocità di reazione. Esso agisce form ando

un complesso enzima-substrato specifico che determina un adattam ento indotto (cambiam ento

conformazionale). Essi sono specifici cioè in grado di catalizzare una sola reazione. M o lti di essi

necessitano di cofattori (costituito da ioni metallici) o da apoenzimi. Un com posto organico che si

lega ad un apoenzima è un coenzima cioè vitamine. Gli enzimi hanno una m assim a efficienza ad

un'adeguata temperatura e pH. Le alte temperature denaturano le proteine cioè gli enzimi. La

concentrazione di substrato è un fattore limitante la velocità di reazione a basse concentrazioni.

Un'inibizione a feedback o retroazione si ha quando la formazione di un prodotto inibisce una

reazione a monte (es. se c'è un prodotto in più l'eccesso di questa sostanza è lui ste sso l'inibitore)

mentre i feedback postivi stimolano. Alcuni enzimi hanno un sito allosterico in cui si può attaccare

una sostanza che attua un cambiamento conformazionale. L'inibizione può essere competitiva

(inibitore si posiziona nel sito attivo temporaneamente e non permette l'attacco del substrato) o non

competitiva allosterica (cambia la conformazione dell'enzima).

Respirazione aerobica: Glucosio+60;-» 6CO;+HiO+Energia

produce molto ATP in presenza di ossigeno come la glicolisi, cicli di krebs, catena di trasporto degli

elettroni e la fosforilazione ossidativa 36

• Glicolisi: awiene nel citosol ed è una serie di reazioni in cui il glucosio è degradato a due

molecole di piruvato e la resa netta è di 2ATP e 2NADH. Può procedere anche

anaerobicamente. La prima fase è la fase di investimento di ATP ed è catalizzata

dall'esochinasi; il glucosio diventa 2 molecole di gliceraldeide-3-P attraverso due

fosforilazioni. Nella seconda fase si ha la formazione di energia in quanto la G3P è

trasformata in due molecole di piruvato.

• Formazione di acetilCoA: avviene nei mitocondri e il piruvato viene degradato con reazioni di

decarbossilazione ossidativa e combinato con il coenzima A e viene rilasciata anidride

carbonica e 2 NADH. Gli shuttle molecolari portano il piruvato a livello della matrice

mitocondriale in cui avviene l'acetilazione del piruvato e la sua conversione ad acetilCoA. Le

reazioni sono catalizzate dal piruvato deidrogenasi

• Ciclo di krebs (acido citrico): avviene nella matrice mitocondriale ed è una serie di reazioni in

cui l'acetil CoA è degradato ad anidride carbonica ed è sintetizzato ATP. L'acetil CoA

trasferisce il gruppo acetile all'ossalacetato formando il citrato. Per ogni gruppo acetilico si

forma una molecola di ATP per fosforilazione a livello del substrato e tre molecole di NADH e

una di FADH2. Alla fine del ciclo si riforma ossalacetato e il ciclo può riprendere. Il bilancio

complessivo è d 2 FADH2, 2 ATP, 4 C 0 2 e 6 NADH per molecola di glucosio.

• Catena di trasporto degli elettroni: avviene nella membrana mitocondriale interna e

l'energia lasciata dal passaggio di elettroni è usata per creare un gradiente protonico e l'ATP

è sintetizzato durante la diffusione dei protoni secondo gradiente; l'ossigeno è l'accettore

finale di elettroni. Nella membrana mitocondriale ci sono 9 trasportatori (proteine, lipidi) che

portano gli elettroni per immettere H* nello spazio fra le due membrane e ciò necessita di

ossigeno. Nel complesso 1 c'è il NADH ossidoreduttasi che prende gli elettroni dal NADH nel

complesso 2 c'è il succinato reduttasi che accetta elettroni dal FADH2 mentre nel complesso

3 c'è il citocromo C reduttasi che accetta gli elettroni dall'ubiquinone, nel complesso 4 c'è il

citocromo c ossidasi che accetta elettroni di citocromo c e li utilizza per ridurre l'ossigeno

molecolare formando acqua.

• Fosforilazione ossidativa: avviene nella membrana mitocondriale interna perché

immettendo H* nello spazio intermembranoso avviene l'acidificazione di quel microambiente

e ciò attiva l'ATP sintetasi (proteina multimerica quaternaria con transmembrana e rotone)

che produce molto ATP ristabilendo il gradiente di concentrazione

La respirazione aerobica produce al massimo 36-38 molecole di ATP per molecola di glucosio. Il

metabolismo dei grassi è attuato dalla P-ossidazione degli acidi grassi. La gerarchia dell'energia è:

zuccheri, grassi e proteine strutturali e poi funzionali.

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Respirazione anaeroblca: ossigeno come la glicolisi e la

wì

avviene nel citoplasma e produce poco ATP in as

, „ „ n nssieeno avviene la fermentazione che può produrre

fermentazione. Se dopo la glicolisi c è poco o g

alcool o lattato. Le molecole di NADH si ossidano a NAD*. In presenza di lievito avviene la

fermentazione alcolica in cui il piruvato diventa acetaldeide e successivamente alcool etilico. Quando

invece non ci sono lieviti avviene la fermentazione lattica in cui si forma lattato (acido lattico).

Entrambe sono poco efficienti perché il substrato viene ossidato solo parzialmente.

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R ip rod uzion e

Può e ssere sessuata, asessuata o la partenogenesi. Nei procarioti è la coniugazione, mentre nei

batteri avviene con i pili sessuali. È la possibilità di lasciare il proprio genoma sul pianeta.

R ip rod uzion e asessuata: un solo individuo produce figli tutti geneticamente uguali con la mitosi. È

caratteristica degli invertebrati e può essere: gemmazione, frammentazione, rigenerazione (nel D N A

ci son o dei geni per la m orfogenesi detto geni omeolitici o hox che form ano dei daster genici e

controllano II piano di sviluppo corporeo; l'evoluzione ha portato alla duplicazione dei geni hox

(com plesso di geni essenziali per lo sviluppo dello schema corporeo dei mammiferi) e ad un

differente struttura anatomica) e scissione binaria. Essa è svantaggiosa perché porta all'estinzione in

quanto crea tanti individui identici ma è vantaggiosa energeticam ente perché non c'è la ricerca del

partner. È caratteristica d popolazioni che colonizzano ambienti stabili. La variabilità genetica si crea

con mutazioni spontanee o alternanza di generazioni asessuate e sessuate.

Partenogenesi: è lo sviluppo della prole da uova non fecondate; l'em briogenesi viene avviata sulla

base di stimoli esterni ambientali, tattili, luminosi, meccanici... ed è tipica di artropodi, pesci e rettili.

Riproduzione sessuata: crea un num ero m inore di individui e incrementa la variabilità genica cioè la

fitness (successo riproduttivo) della progenie. Prevede la fusione di due diversi tipi di gameti. Può

essere esterna negli animali acquatici e interna in quelli te