Biologia generale

Biologia

Scienza che studia tutto ciò che riguarda la vita e gli organismi viventi tra cui:

• struttura
• funzione
• crescita
• evoluzione
• distribuzione
• tassonomia

Aristotele → fonda biologia come scienza empirica

• Introduce schemi concettuali ancora utilizzati
• Adino “solo specie animali, l’uomo come” animale politico

Biologia

• BIOCHIMICA

Studio composizione e Scolo chimico degli elementi

• GENETICA

Studio dell’ereditarieta dei caratteri variabili

• SISTEMATICA

Classificazione degli viventi

• ECOLOGIA

Studia rapporto fra vivente e ambiente

ORGANISMI

Fatti di MATERIA, COSTRUITO da ELEMENTI, che si combinano in COMPOSTI

• Qualcosa; caso unico e raro, che occupa spazio e abbia una massa
• Può essere:
• solido
• liquido
• gassoso

ATOMO

La più piccola unità di un composto chimico che mantiene la sua identità

Livelli di organizzazione presenti nei viventi

1. PARTICELLE SUBATOMICHE = particelle all’interno dell’atomo
• protoni, neutroni, elettroni
2. ATOMI = più piccola particella stabile che forma la materia
3. MOLECOLA = due o più atomi uniti da legami chimici
4. ORGANELLI E STRUTTURE CELLULARI = formati da biomolecole si trovano nelle cellule
5. CELLULE = più piccola parte dell’essere vivente con proprietà della vita

TESSUTO = Insieme di cellule di vario tipo per sviluppo e struttura sresso unite fra loro

Atomi -> costituiti da particelle subatomiche

• Protoni -> carica elettrica positiva e massa unitaria
• Neutroni -> privi di carica e massa unitaria
• Elettroni -> carica elettrica negativa e massa trascurabile
  • orbitano intorno al nucleo e sono localizzati nei livelli elettronici

I numeri degli elementi

Numero atomico = numero di protoni presenti nel nucleo

Numero di massa = numero di protoni e neutroni (massa atomica)

Elementi e Periodicità

Mendeleev (1834-1907) chimico russo

• autore tavola periodica -> elementi chimici noti erano 63
• si accorse che le proprietà chimiche degli elementi si ripetono periodicamente

gli elettroni sono disposti in orbitali elettronici definiti e posti a distanza crescenti dal nucleo ed ad energia decrescente

• più sono gli elettroni e maggiori saranno i livelli riempiti secondo regole precise
• gli elementi con caratteristiche di reattività simili sono raggruppati in gruppi e periodi
• hanno lo stesso numero di livelli elettronici
• hanno stesso numero di elettroni nel livello elettronico più esterno

Elettronegatività

gli atomi manifestano diverso capacità di attrazione nei confronti degli elettroni nei legami chimici chiamata elettronegatività

• aumenta lungo il periodo (→) e diminuisce lungo il gruppo (↓)

LEGAME H

quando H e O si legano => parziale carica positiva per l'alta elettronegatività O

assume parziale carica negativa

queste interazioni sono definite LEGAME IDROGENO

Si formano interazioni tra un atomo con carica positiva parziale con uno con carica negativa parziale.

Alcuni composti: possono essere della stessa molecola o a molecole differenti.

I legami molecolari si formano e si rompono facilmente.

Se presenti in gran numero sono forti.

CARBONIO

• Appartiene al IV gruppo
• ¹²C = 98,89%
• ¹³C = 1%
• ¹⁴C = tracce
• Sulla crosta terrestre si può trovare in diverse forme:
  • Forma amorfa (carbonio)
  • Forme allotropiche cristalline di grafite (ibridazione sp²)
  • Grafite (ibridazione sp³)
  • Come costituente soluto delle rocce

Ha capacità di formare grandi molecole legando i suoi atomi tra di loro in lunghie catene più o meno ramificate.

I legami C-C stabilizzatori dall'ibridizzazione degli orbitali elettronici.

Può formare fino a 4 legami di diversa forza (semplici, doppi, tripli).

• -C- ALCANI (legame semplice)
• =C=C= ALCHENI (legame doppio)
• ≡C≡ ALCHINI (legame triplo)

H₂O

• Coesione ed adesione - mantengono molecole H₂O unite tra loro e ad altre molecole polari
• H₂O è eccellente mezzo di trasporto per i nutrienti e sostanze di rifiuto
• Ha elevata capacità termica - grazie ai legami a idrogeno
  • Riduce sbalzi termici - protegge organismi da cambiamenti termici rapidi
• Elevato calore di vaporizzazione permette ad animali di evitare surriscaldamento perdendo calore attraverso sudorazione
• H₂O - polare e buon solvente
  • è in grado di sciogliere sostanze polari (simile scioglie il simile)
• Molecole idrofile (es. sale) - attraggono l’acqua
• Molecole idrofobiche - non attraggono acqua
• Acqua e ghiaccio hanno densità diversa
  • grazie a sua struttura cristallina, è meno densa di H₂O liquida
• H₂O - liquido polare - quando si dissocia, rilascia identico numero di ioni idrogeno (H⁺) e ioni ossidrile (OH^-)
• Normalmente solo poche molecole di H₂O sono nello stato dissociato
• Concentrazione ioni H⁺ = concentrazione ioni OH^-
  • = 10^-7 mol/litro

pH

In tutti gli organismi viventi, valore pH dei fluidi corporei deve essere mantenuto entro determinati e ristretti limiti fisiologici

Sangue tra pH 7,35 / 7,45

• Sotto - acidosi
• Sopra - alcalosi

Le Biomolecole

sono composti da C H O

sono chiamate anche polimeri

monomeri uniti tra loro tramite legami covalenti

si dividono in:

• Carboidrati
• Proteine
• Acidi Nucleici
• Lipidi

• funzioni principali:
  • trasferimento d'informazione
  • metabolismo
  • ultrastruttura cellulare
  • forniscono energia per la vita

le molecole biologiche devono essere selettivamente specifiche

presentano strutture chimiche molto diverse e complesse

con reattività limitata ma eficiente

I Polimeri

le molecole biologiche (costituite da migliaia di atomi) sono note come macromolecole

hanno dimensioni notevoli

molti sono polimeri, formati da unità di monomeri

possono essere degradati nei monomeri es. attraverso reazioni di idrolisi o tramite enzimi idrolitici (acqua)

Aminoacidi → Proteine

Basi (catenate) → Acidi nucleici

Condensazione

processo di sintesi grazie al quale i monomeri vengono degradati bio tramite legami covalenti

a. Condensazione

b. Idrolisi

inserimento di molecola H₂O separa un legame determinato

la molecola H₂O si dissocia in OH e H che si attaccano agli atomi del monomero tolto ed avviano la rottura del polimero

GLICOGENO

(qualche volta definito AMIDO ANIMALE)

• è strutturalmente simile ad amido vegetale - ma più ramificato e più idrosolubile
• si accumula soprattutto nel fegato e nelle cellule muscolari

CELLULOSA

(insolubile)

• è formato da β-glucosio e i legami sono β-1-4 glicosidici
• l’uomo (come gli altri animali) non ha enzimi in grado di digerirla non può essere usata come nutriente
• è un importante componente delle fibre presenti nella dieta e aiuto l’intestino a funzionare adeguatamente
• le unità di β-glucosio sono unite in modo da permettere la formazione di molti legami al l’ossigeno tra le molecole di cellulosa

RIASSUNTO CARBOIDRATI

MONOSACCARIDI

• formati da 1 molecola di zucchero
• 5C:
  • RIBOSIO
  • DESOSSIRIBOSIO
• 6C:
  • GLUCOSIO
  • FRUTTOSIO
  • GALATTOSIO
• → compenenti degli acidi nucleici
• → principale fonte di energia
• → si trova nella frutta
• → si trova nel latte

OLIGOSACCARIDI

• meno di 20 molecole di glucosio
• GLUCOSIO + FRUTTOSIO → SACCAROSIO (canna zucchero da cucina)
• GLUCOSIO + GLUCOSIO → MALTOSIO (deriva da digestione dell’amido)
• GLUCOSIO + GALATTOSIO → LATTOSIO (in latte e derivati)

POLISACCARIDI

• composti da più di 20 molecole di glucosio
• AMIDO → riserva energetica nei vegetali (cereali, tuberi, legumi)
• GLICOGENO → riserva energetica negli animali si accumula nei muscoli e fegato
• CELLULOSA → struttura di sostegno nei vegetali si trova nella parete cellulare delle cellule vegetali
• CHITINA → involucro di dermascheletico negli insetti di crostacei e di altri artropodi e della parete cellulare dei funghi