Biologia e Genetica- Esame completo

Biologia 5 ottobre

Biologia biòs­logos scienza della vita che studia gli organismi non isolati ma nel loro ambiente fisico e sociale

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popolazione (organismi della stessa specie nello stesso ambiente)

• comunità (organismi di diversa specie nello stesso ambiente)

• ecosistema (organismi di diverse specie in un ambiente più ampio, è un sistema autonomo)

• biosfera

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Organizzazione gerarchica:

atomo

• molecole: piccole (Ex H2O, O2..) macromolecole essenziali per la vita (Ex proteine, DNA, zuccheri, grassi..)

• Cellule (unità fondamentale dell'organismo)

• tessuto (Ex nervoso, epatico..)

• Organizzazione

• Sistemi d'organo

• Organismo

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TEORIA DELLA CELLULA: La cellula è l'unità fondamentale della materia vivente. Tutti gli organismi sono formati da cellule. Tutte le cellule

derivano da altre cellule.

Dimensioni: variabili da micrometri (10^­6, un millesimo di metro) a nanometri (10^­9, un milionesimo di metro)

Forma: da un'idea della funzione della cellula che se assume forma sbagliata non è in grado di funzionare:

Ex adipacito cellula di riserva (90% grasso) se avesse un nucleo troppo grosso non sarebbe ottimale

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Ex globulo rosso è priva di nucleo (non si dividono) è piccola e tondeggiante per passare nei vasi senza nucleo per avere piu spazio

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per O2

Ex cellula nervosa riceve segnali e li trasmette ( assone e dendriti)

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MATERIA VIVENTE, cos'è?

Complessità specificamente determinata (informazione genetica per svilupparsi all'interno di quella specie)

• Accrescimento (organismo che cresce e si sviluppa, Ex da bambino ad adulto, non solo in dimensioni ma anche in mutamento Ex il

• ghiaccio cresce di dimensione ma non si svilupparsi).Gli organismi viventi devono essere in grado di trasformare i composti inorganici in

composti organici specifici di ciascun organismo. Gli organismi viventi devono essere in grado di produrre energia dalla materia.

Esistenza di catalizzatori estremamente specifici ed efficienti, gli ENZIMI, ciascuno dei quali è responsabile di una data reazione. In ogni

organismo, si svolgono solo le reazioni per le quali esso è in grado di produrre il corrispondente enzima; una buona parte

dell’informazione dell’informazione genetica genetica riguarda riguarda il modo in cui sintetizzare i diversi enzimi.

Riproduzione sessuata e asessuata (gli organismi infertili sono comunque viventi)Necessità di un meccanismo di replicazione e di

• trasmissione dell’informazione genetica specifica di ciascun organismo. Necessità che la moltiplicazione delle cellule degli organismi

avvenga solo quando il materiale genetico è stato duplicato e la crescita è stata sufficiente. Esistenza di un meccanismo di

REPLICAZIONE del DNA che assicura la conservazione dell’informazione. Esistenza Esistenza di meccanismi meccanismi che

assicurano assicurano la precisa precisa ripartizione ripartizione del materiale replicato tra cellule figlie (MITOSI e MEIOSI). Esistenza di

meccanismi che controllano la divisione cellulare in funzione della crescita della cellula e della replicazione del materiale genetico.

Capacità di rispondere a stimoli (fondamentale per la sopravvivenza)

• Movimento (più o meno complesso: dai flagelli agli animali)

• Adattamento all'ambiente (per evoluzione Ex bistombetularia ­>farfalla durante la rivoluzione industriale in Inghilterra, gli alberi si

• annerirono e le farfalle bianche erano più predabili quindi quelle nere ebbero la meglio perchè si mimetizzava)

CELLULE: procariote cellule che formano i batteri (unicellulari), non devono interagire, sono autonome e molto piccole, hanno parete cellulare,

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membrana cellulare, citoplasma (DNA, RNA, ribosomi, proteine liberi) non possiede un nucleo. Hanno un solo cromosoma circolare.

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Non posseggono citoscheletro.

eucariote piu evoluta e parte degli organismi pluricellulari, spesso ha solo la membrana, ha il citoplasma ma alcune componenti sono

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strutturate in organelli. Ha un nucleo con DNA.

DOMINI (classificazione organismi viventi)

dominio eubacteria (batteri)

• dominio archaea (batteri)

• dominio eucarioti

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BATTERI (unicellulari e composti da una unica cellula contenente tutta l'info genetica)

Eubatteri La membrana si trova sotto la parete e circonda un singolo compartimento che contiene molecole di DNA, RNA e proteine.

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La parete è formata da un complesso di macromolecole chiamate Peptidoglicano.

Archeobatteri forma, struttura e caratteristiche uguali ai batteri comuni ma vivono in condizioni estreme (Ex solfatare, sott'acqua, ad

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alta pressione, vulcani) hanno un metabolismo proprio adatto ad ambienti ostili. Alcuni producono metano, ricavano energia dallo zolfo e

hanno affinità per il sale. Per caratteristiche come trascrizione e traduzione sono molto più simili agli eucarioti.

entrambi classificabili in base alla forma: COCCHI (sferici), (BACILLI (bastoncini), SPIRILLI (spirale)

Costituiti da una parete, una membrana, il citoplasma, flagelli esterni fatti della proteina flagellina (responsabili per il movimento), DNA arrotolato per

protezione e con forma circolare. Si dividono con la scissione binaria: duplicazione DNA, divisione citoplasma, creazione di due cellule identiche.

Organismi pluricellulari: composti da più cellule ognuna delle quali ha forma e funzione tipiche divisione dei compiti, ogni cellule è specializzata

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nel suo il che è un vantaggio evolutivo rispetto ai monocellulari. Inoltre il genoma di ogni cellula di un org pluricell è uguale. Ciò che varia è

l'espressione genica ovvero i geni che ogni cellula esprime ed utilizza.

Biologia 8 ottobre

I componenti chimici della cellula possono essere distinti in organici e inorganici: gli inorganici sono per esempio Acqua, ioni minerali (cationi →

Na+, K+, Ca++, Mg++, e anioni Cl­)

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ATOMO: più piccola unità della materia vivente

• nucleo centrale contenente i neutroni (non carichi) e i protoni (carichi positivamente)

• nube di elettroni (carichi negativamente) in movimento attorno al nucleo

• si combinano tra loro mediante reazioni dette legami chimici:

• IONICO: legame molto forte creazione di molecole tra atomi con elettro­negatività (misura dell'attrazione di un atomo per gli

◦ elettroni all'interno dei legami chimici) diversa (uno + e uno ­). Il donatore diventa carico + e il sequestratore carico ­. Un composto

ionico è una sostanza costituita da cationi e anioni legati mediante le loro cariche di segno opposto.

COVALENTE: non c'è donatore e accettore ma condividono i neutroni. Non è uno più forte dell'altro, i neutroni sono addensati tra i

◦ due atomi:

POLARI: atomi diversi che formano il legame, uno è piu forte ma lievemente (non tanto per formare un legame ionico). Ex

▪ H2O la nube si concentra sull'ossigeno formando molecole con parziali cariche. Legame covalente tra atomi con elettro­

negatività diversa.

APOLARI: Ex O2 (atomi identici tra loro) la nube è distribuita equamente

▪

Ione: particella con una o più unità di carica elettrica. Quando un atomo perde o accetta uno o più elettroni diventa uno ione carico o positivamente

(catione) o negativamente (anione)

ACQUA: è essenziale per la vita

le molecole di acqua sono polari quindi quando sono in contatto formano interazioni tra loro: H+ attrae O­ formando legame IDROGENO (quando

l'idrogeno si lega covalentemente con un atomo di carica parziale negativa che può essere l'ossigeno o l'azoto o un altro idrogeo) che è molto

debole ma molto importante.

Il numero di legami massimo è 4.

COESIONE caratteristica dell'acqua: le molecole messe in un recipiente si legano tutte insieme con legame idrogeno

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ADESIONE legame a idrogeno con altre sostanze polari (si spiega così perchè può bagnare le superfici)

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ALTO CALORE SPECIFICO quantità di energia da fornire a un g di acqua per alzare la temperatura di un grado, è alto a seguito del

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n° di legami a idrogeno che sono difficili da rompere. Consente agli organismi di mantenere relativamente costante la temperatura

interna e fa siche gli oceani e le altre masse d'acqua mantengano una temperatura costante.

ALTO CALORE DI EVAPORAZIONE

• BASSA IONIZZAZIONE ovvero non tende a formare ioni, poche molecole si dissociano e in questi ioni si chiamano IONE IDRONICO

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(H+) e IONE IDROSSILE (OH­)

A ebollizione molti legami idrogeno si spezzano, con formazione di vapore. Allo stato liquido si ha una continua formazione e rottura di legami

idrogeno mentre alla temperatura di congelamento ogni molecola di acqua forma 4 legami idrogeno con molecole adiacenti: si forma il ghiaccio.

Il legame ionico è solitamente molto forte ma l'acqua è un eccellente solvente, in grado di sciogliere molte sostanze in particolare sostanze polari o

ioniche.

PH: indice di acidità per le sostanze da 0 a 14: 0­7 acido, 7­14 basico

deriva da concentrazione di ioni nelle soluzioni. L'acqua distillata ha concentrazione di H+ part a 10^­7 moli\litro. Più ioni sono contenuti (10^­6, 10^­

5 ..) più è acido. Il Ph corrisponde al logaritmo in base 10 della concentrazione di ioni H+ in una sostanza. esso è importante perchè il nostro corpo

funziona solo a determinati PH

ACIDO: sostanza che in soluzione si dissocia producendo ioni H+ ed anioni

BASE: accettore di protoni, sostanza che sciolta in acqua si dissocia cedendo uno ione OH­ ed un catione.

Sostanze idrofobiche: sono sostanze apolari che non sanno interagire con l'acqua perchè non hanno carica sulle molecole. (Ex olio).

Sostanze idrofiliche: sono polari e interagiscono bene con l'acqua (Ex sale da cucina che si scioglie subito)L'acqua è un solvente di composti ionici

(es sali) e di composti polari (carboidrati,aminoacidi..). Le molecole che si sciolgono in acqua sono dette idrofiliche.

CELLULA BATTERICA: 70% H2O 30% sost. Chimiche (le proteine sono le macromolecole più abbondanti nella cellula)

MACROMOLECOLE

Proteine amminoacidi

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Acidi nucleici (DNA RNA) acido nucleico

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Grassi acidi grassi

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Carboidrati (o zuccheri) polisaccaridi

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Sono tutti polimeri formati da monomeri legati insieme tramite legami covalenti attraverso reazioni di condensazione e idrolisi: durante la

condensazione i monomeri si legano liberando una molecola di acqua, al contrario quando l'acqua interagisce con il legame stacca i monomeri con

l'idrolisi.

Gruppi funzionali: quando uno o più atomi di idrogeno legati allo scheletro carbonisio di un idrocarburo sono sostituiti da altri gruppi di atomi detti

gruppi funzionali.

Gruppo carbonilico: (CHO finale, CO interno, in quanto C ha solo 4 legami)costituito da un atomo di carbonio che lega con un doppio

• legame covalente un atomo di ossigeno. Questo legame è polare a causa dell'elettronegatività dell'ossigeno, pertanto il gruppo è

idrofilico. La posizione del gruppo all'interno della molecola determina la classe di appartenenza di essa: un'aldeide ha un gruppo

carbonilico posizionato alla fine dello scheletro carbonioso, un chetone ha un gruppo carbonilico interno.

Gruppo carbossilico: (COOH)è costituito da un atomo di carbonio legato mediante doppio legame covalente ad un atomo di ossigeno a

• sua volta legato ad un atomo di idrogeno.

Gruppo ossidrilico: (OH) ma non è ione idrossido. È polare quindi idrofilico.

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Idrocarburi: composti organici costituiti esclusivamente da carbonio e idrogeno. Non hanno regioni cariche in quanto sono apolari.

CARBOIDRATI (zuccheri)

Sono idrocarburi, formula bruta: (CH2O)n Ex Glucosio: C6H12O6

Gruppo Carbonilico è tipico degli zuccheri o all'estremità (aldeide) o in mezzo alla molecola (chetone) e su tutti gli altri atomi di carbonio ha un

gruppo alcolico (OH)

Funzioni: Fonte di energia per la cellula (carburante)

• riserva di energia

• respirazione cellulare

• molecole di partenza per la sintesi di altri costituenti cellulari

• sostegno

• segnali di identificazione delle cellule

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Classificazione

Monosaccaridi 1 zucchero (da 3 a 7 atomi di carbonio legati a gruppi ossidrilici tranne uno che è doppiamente legato all'ossigeno

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formando un legame carbonilico), classificazione in base al numero di atomi di carbonio: pentosi (Ex ribosio, desossiribosio), esosi (Ex

glucosio(il monosaccaride più abbondante nelle cellule, serve per la respirazione cellulare e piu in generale fonte di energia. Prodotto sia

dalle piante attraverso respirazione che da altri organismi a partire da composti organici), fruttosio, galattosio. Fruttosio e glucosio sono

ISOMERI stessa formula chimica, diversa struttura e quindi diversa funzione e proprietà)

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Disaccaridi 2 zuccheri (Ex lattosio (glucosio+galattosio) e maltosio(glucosio+glucosio)) legati insieme in un legame Glicosidio

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(carbonio 1 di una molecola e carbonio 4 della seconda)

Oligosaccaridi 2­10 zuccheri

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Polisaccaridi >10 zuccheri (Ex Amido: riso e pasta, riserva energetica nelle piante e Glicogeno: fonte di energia in cellule animali,

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sono entrambi catene di glucosio). Hanno proprietà diverse: quelli facilmente scindibili servono per immagazzinare energia, quelli più

stabili per formare strutture. La cellulosa è un polisaccaride formato da glucosio che però non è digeribile dall'uomo in quanto esso non

possiede gli enzimi necessari a rompere i legami tra le molecole di glucosio. La chitina è un polisaccaride che forma l'esoscheletri di

insetti e altri invertebrati.

LIPIDI (grassi)

Idrofobi

esistono due classi: lipidi SEMPLICI e lipidi COMPPLESSI

Funzione: riserva energetica (ma solo dopo gli zuccheri)

• struttura (componenti principali delle membrane biologiche)

• alcuni sono messaggeri chimici (ex secondi messaggeri, o ormoni)

• alcune vitamine sono grassi (A, D, E, K)

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Monomero: acido grasso

Sono catene non ramificate di idrocarburi con gruppo carbossilico COOH (testa polare), per il resto formato da catene di CH2 e CH3 e hanno la

coda non polare

Sono ripiegati (se nella struttura c'è un doppio legame C=C e quindi non sono completamente saturati con l'idrogeno) o dritti (vuol dire che

contengono il maggior numero possibile di H)

Lipidi semplici: più abbondanti negli esseri viventi, e hanno funzione di riserva energetica per tutte le cellule. l'acido grasso per formare un lipide si

lega a una molecola di glicerolo.

Trigliceridi glicerolo (alcol a tre atomi di carbonio contenente tre gruppi OH) legato a 3 acidi grassi (Ex burro, olio)durante la digestione

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il trigliceride è idrolizzato per produrre acidi grassi e glicerolo. Rappresentano i principali lipidi di deposito negli organismi animali e

vegetali. Siccome sono insolubili in acqua, nelle cellule si presentano come goccioline.

Monogliceridi

• Digliceridi

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Lipidi complessi:

Fosfolipidi anfipatico (ovvero con testa polare e coda apolare) due acidi grassi legati ad un glicerolo e un gruppo fosfato che è a sua

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volta legato ad un'altra molecola

Glicolipidi anfipatiche un acido grasso legato alla sfingosina invece del glicerolo: Cerebosidi (testa polare glucosio), Gangliosidi

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(testa polare un oligosaccaride)

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Steroidi molecole anfipatiche che hanno dei benzeni (molecole ad anello). Sono molecole rosse a strutture cicliche. Ce ne sono tante

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ciò che cambia è la testa polare. Il più semplice è il colesterolo che come testa ha OH. (Ex colesterolo).

Biologia 9 ottobre

PROTEINE coinvolte in tutti gli aspetti del metabolismo

macromolecole piu abbondanti nella cellula. Vari tipi raggruppati a seconda delle funzioni:

Enzimi (sost. Che facilitano le reazioni chimiche),

• Proteine strutturali (rafforzano e proteggono le cellule e i tessuti),

• Proteine di deposito (non energia ma di amminoacidi, vengono degradate quando servono amminoacidi)

• Proteine di trasporto (una delle funz. principali, il trasporto cellulare con cui la cell. Interagisce con l'ambiente esterno)

• Proteine regolatorie (regolano altre proteine attivandole o inibendole)

• Proteine contrattili (partecipano ai movimenti cellulari)

• proteine di protezione (difendono organismo da agenti invasori)

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MONOMERO amminoacido

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ce ne sono 20 in natura tutti fatto allo stesso modo: un carbonio C che lega con un gruppo carbossilico COOH, un idrogeno H, un gruppo aminico

(H2N), catena laterale (residuo, parte variabile da cui dipende il tipo di amm,)

Classificazione →

Gruppo A: amminoacidi apolari (il residuo non ha nessuna carica né parziale né totale) sono idrofobe

• Ex Glicina.

Gruppo B: amminoacidi polari ma non hanno carica (parziale carica negativa perchè il gruppo OH del gruppo carbossilico tende a

• dissociarsi)

Ex Serina

Gruppo C: amminoacidi polari con carica (si possono dividere in acidi e basi perchè sono ionici) Basici carica +, acidi carica ­

• Ex: Visina

MONOMERO amminoacido POLIMERO proteina

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Si legano con un LEGAME PEPTIDICO (un legame covalente) tra gruppo carbossilico del primo e gruppo amminico del secondo originando

l'acqua. Questo legame consente di capire quale estremità si è formata prima e quale dopo (il primo ha libero il gruppo aminico e l'ultimo avrà libero

il gruppo carbossilico. Si chiamano estremità N termale e C terminale. polarità della proteina). Una proteina è formata da una o più catene

polipeptidiche.

Tutte le cellule h