Riassunto esame Biologia, prof. Fausto, libro consigliato Cellula, Brooker, Widmaier, Graham

Le Macromolecole

Le macrom. sono polimeri giganti composti dai più piccoli monomeri con stessa struttura chimica.

Ogni macrom. svolge una funzione (deposito di energia, supporto strutturale, protezione, catalisi, difesa, regolazione, movimento, informazione, etc..,), solo i nucleici sono specifici nel deposito di info: (DNA RNA).

• Condensazione e idrolisi: I polimeri sono uniti ai monomeri grazie a delle particolari reazioni di condensazione che legano le unità monomeriche con perdita di una molecola d'acqua per ogni legame. La formazione del polimero richiede energia fornita da molecole particolari. L'inverso di tale processo; ovvero della condensazione, è l'idrolisi, che prevede la scomposizione dei polimeri. Nella idrolisi, l'acqua reagisce con i legami covalenti che uniscono i monomeri, liberando le piccole unità in cui poi vengono incorporati gli elementi dell'H2O.

• Proteine: La proteina è costituita da una catena amminoacida non ramificata, detta polipeptidica.. Per comporre un'unità funzionale, una proteina può avere bisogno persino di più catene, e più proteine attive possono in questo modo associarsi per svolgere imp. funzioni di sintesi del DNA. Una proteina si differenzia dall'altra per la sua composizione di amminoacidi, da cui si determina struttura e funzione. Esse sono costituite da 20 amminoacidi raggruppati in 4 gruppi chimici legati all'atomo di C centrale:
  • Un atomo di idrogeno
  • Un gruppo amminico
  • Un gruppo carbossilico
  • Una catena laterale, detta gruppo R (per determinare la struttura tridimensionale e la funzione di una macromolecola proteica)

I 20 gli amminoacidi possono essere classificati in base alla natura chimica della loro catena, alcune sono cariche elettriche, altre sono polari o apolari e idrofobe.

La catena della glicina è molto piccola e può occupare spazi molto ristretti in una molecola. La catena della prolina è diversa da tutti gli altri amminoacidi per la presenza di un gruppo amminico dove l'azoto manca di un atomo d'idrogeno e non può quindi formare legami. Nelle proteine gli amminoacidi sono uniti covalentemente da legami peptidici. I gruppi che reagiscono sono il carbossilico e l'amminico legati al C. Il gruppo carboss. di un ammin. si unisce al gruppo amminico di un altro ammin. formando così il legame peptidico.

L'inizio della catena è dato da un amminico libero del primo amminoacido della catena stessa (terminale amminico), il punto finale, è dato da un gruppo carbossilico libero dell'ultimo amminoacido (terminale carbossilico). Tutti gli altri gruppi di ammin. sono impegnati in legami peptidici.

Il legame peptidico presenta due caratteristiche:

• È rigido. I due atomi non sono liberi di ruotare a causa del doppio legame formatosi.
• La distribuzione asimmetrica delle cariche elettriche, permette la formazione di legami a idrogeno sia dentro la proteina che fra proteine.

Struttura proteica: esistono quattro livelli di struttura:

• primaria
• secondaria
• terziaria
• quaternaria

La struttura generale della catena polipeptidica è data dalla struttura primaria. I livelli superiore della struttura donano alla proteina il suo aspetto finale Le proprietà a lei associate, ne determinano i movimenti, la possibilità o meno di ruotare o ripiegarsi.

La struttura primaria è stabilizzata da legami covalenti.

La struttura secondaria è stabilizzata da legami a idrogeno. Ne esistono due tipi di strutt. secondaria:

• l’alfa elica
• il foglietto a pieghe

L’alfa elica è una spirale che da struttura alla proteina con la stabilizzazione dei legami a idrogeno fra atomi di idrogeno del gruppo N-H e atomi di ossigeno del gruppo C=O

La struttura alfa elica si stabilizza definitivamente nella proteina, facendola così ripiegare, quando questo modello di legami si ripete lungo l’intero segmento peptidico.

La struttura a foglietto a pieghe si forma quando due o più catene sono distese e giacciono l’una accanto all’altra. Il foglietto è stabilizzato da legami a idrogeno tra i gruppi N-H e C=O

Nella stessa catena possono sussistere entrambe le categorie della struttura secondaria.

La struttura terziaria si forma come conseguenza del ripiegamento della catena. Questa struttura è rappresentata dall’interazione dei gruppi R (catene laterali).

Le catene laterali idrofobe contribuiscono al processo di ripiegamento aggregandosi nella molecola e venendo escluse dal contatto stesso con la molecola d’acqua.

In fine, la terziaria ci mostra la localizzazione nello spazio di ogni singolo atomo che la compongono.

La struttura quaternaria, infine, ci mostra l’organizzazione della proteina in subunità, ovvero catene peptidiche ripiegate con struttura terziaria. Il risultato delle associazioni fra proteine e subunità, da vita alla quaternaria. Es. di quaternaria è l’emoglobina. IMP.: La vera struttura fondamentale e basilare è solo la prima. Se tramite calore viene distrutta la terziaria o la secondaria, queste possono essere rigenerate, a patto che ne esista prima una primaria.

Superficie della proteina: La specifica forma di una proteina, permette alle molecole che le compongono , di legarsi non covalentemente con altre molecole.

• Due cellule adiacenti possono unirsi tramite sporgenze di proteine.
• Una sostanza può penetrare in una cellula tramite una proteina trasportatrice.
• La DNA polimerasi può legare e copiare una molecola di DNA. Lo stesso per RNA polimerasi ed RNA.
• Anticorpi possono riconoscere la forma di una proteina di una particella virale e legarle.

La specificità biologica di una proteina deriva dalla sua forma e dalla chimica dei gruppi di superficie.

Forma: Quando una piccola molecola lega con una grande proteina, la Grande proteina

Anche nell'RNA, anche se ad unico filamento, possono verificarsi dei legami a idrogeno tra le basi. Tutto ciò comporta a favore la biosintesi delle proteine.

Il DNA è una molecola puramente informazionale, dove l'info è codificata tramite la sequenza delle basi, quindi TCAG, e ha il compito di trasmettere il genoma da una generazione a un'altra.

Tramite i legami a idrogeno, i due filamenti del DNA formano una doppia elica. Per quanto riguarda l'RNA e le proteine, quest’ultime sono fondamentali in natura per il loro compito di catalizzatori, ovvero d’accelerazione dei processi biologici e delle reazioni che in natura avverrebbero troppo lentamente.

Tali RNA catalitici sono detti ribozimi. La scoperta dei ribozimi permise alla scienza di scoprire l'RNA è molto più antico del DNA.

LA CELLULA

• Teoria cellulare:
• Unità base degli organismi
• Tutti gli organismi sono costituiti da cellule
• Ogni cellula deriva da una cellula esistente

Per dimostrare la scoperta della comparsa delle prime cellule, si fa riferimento alla teoria dell'origine a bolle, che prevede la nascita di protobionti, ovvero aggregati di molecole prodotti tramite esperimenti. Essi non possono riprodursi ma riescono a mantenere un ambiente chimico interno ben delineato.

La magg. parte delle cellule ha come dimensione da 1 a 1000 um-all3 quindi anche le cellule più grandi sono minuscole. La spiegazione sta nel rapporto fra volume e superficie esterna.

Quando una cellula aumenta di volume, cresce anche la sua superficie esterna, ma non in modo direttamente proporzionale. Se un corpo accresce dimensionalmente, il suo volume aumentrà più rapidamente della sua superficie. per garantir un buon metabolismo, è necessario che il rapp. tra superficie e volume sia elevato: questo spiega perchè le cellule che comprendono organismi di grandi dimensioni debbano essere molte e piccolissime.

• Tecniche di microscopia

Il microscopio serve ad aumentare la capacità d'ingrandimento dell'occhio umano. La risoluzione è la distanza minima tra due punti visibili come distinti dall'occhio. Per l'uomo è di circa 150 um, gli organismo procarioti sono di diametro pari a 1 um. Per questo serve il microscopio.

Il potere di risoluzione è la distanza minima che intercorre tra due punti per poterli distinguere separatamente.

d= λ/nsino

Dove λ è la lunghezza d'onda della luce, n è l'indice di rifrazione e sino è l'apertura numerica dell'obiettivo (valore massimo generico: 1.0)

Tanto basso sarà d, maggiore sarà il potere risolutore. L'ingrandimento, invece, è un parametro in funzione del potere di risoluzione del micros. e dell'occhio.