Esame di Biologia

Biochimica e Biologia per le Professioni Sanitarie

Elementi di Biologia e Genetica

Chimica, Biochimica e Biologia Applicata

29/10/2019

Biologia

Sfera che studia la vita, i processi vitali e gli organismi viventi

Nascita, crescita, riproduzione, morte

• Scienza Sperimentale:
1. Ipotesi
2. Sperimentazione
3. Ipotesi:
   • Confermata
   • Confutata

• Teoria Cellulare:
• La cellula è la più piccola unità strutturale e funzionale
• Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule
• Tutte le cellule derivano da cellule preesistenti
• Metabolismo:

Insieme di reazioni chimiche grazie alle quali la cellula svolge le sue funzioni vitali. Si compone di:

• Catabolismo:
• Demolizione di molecole complesse in semplici
• Fornisce energia (esoergonica)
• Esempi: glicolisi, ciclo di Krebs, trasporto di elettroni
• Anabolismo:
• Biosintesi di molecole semplici a complesse
• Richiede energia (endoergonica)
• Esempi: sintesi di proteine, duplicazione DNA

Il metabolismo mantiene quindi in equilibrio produzione e consumo di energia (ATP) in quanto:

• Prefleva energia dalla rottura di legami chimici
• Usa energia per creare molecole complesse
• Informazione:

Contiene le istruzioni necessarie per svolgere le funzioni vitali, risiede nel DNA delle cellule, è ereditaria.

• Risposta agli stimoli:

Gli organismi percepiscono gli stimoli esterni e modificano il loro atteggiamento per avere maggiore possibilità di sopravvivenza, quindi si adattano all’ambiente circostante.

5) Omeostasi: equilibrio interno che gli organismi comprendendo cambiamenti dell'esterno, per mantenere costante la temperatura interna quindi le funzioni vitali.

6) Crescita e sviluppo - cambiamenti che avvengono nel corso del tempo.

• Aumento delle dimensioni
• Crescita attraverso assunzione e assimilazione delle sostanze nutritive dall'esterno.
• Trasformazione in sostanze utili.

7) Riproduzione

• Capacità di generare una discendenza, cioè dare vita ad altri individui, della stessa specie. Può essere:
• Sessuata: determinata da genitori diversi.
• Asessuata: determinata da un unico genitore.

8) Evoluzione

• Adattamento - variabilità naturale
• Selezione naturale

Composizione chimica dei viventi

Materia vivente - impiega solo circa 25 elementi della tavola periodica circa 20 costituiscono il 99% del peso degli organismi. 4 elementi (C, O, H, N) costituiscono il 97%.

• Organizzata in molecole:
• 70% H₂O
• 30% composti chimici (ioni, fosfolipidi, DNA, RNA proteine...)

Ma un insieme di molecole non è vivo di per sé: la vita scaturisce dalla modalità di interazione delle molecole.

Livello di organizzazione:

Il 1^o livello in cui compare la vita è la cellula.

Atomi → Molecole → Cellule → Tessuti → Organi → Apparati → Organismo → Sistema

Terra → Ecosistema → Popolazione → Organismo → Sistema

Cellule Procariotiche ed Eucariotiche

• Comparse per prime, hanno organizzazione più semplice
• Hanno la parete cellulare
• Non hanno il nucleo
• Non hanno membrane interne agli organuli
• DNA singolo circolare
• Ribosomi 70S
• Non hanno il citoscheletro
• Si dividono per scissione binaria
• Metabolismo aerobio o anaerobio

• Comparse più tardi, hanno organizzazione più complessa
• Solo nelle cellule vegetali
• Hanno il nucleo
• Hanno membrane interne agli organuli
• Varie molecole di DNA lineare
• Ribosomi 80S
• Hanno il citoscheletro
• Si dividono per mitosi e meiosi
• Metabolismo solo aerobio

1. Hanno piccole dimensioni per sfruttare il rapporto superficie/volume, così il metabolismo e lo scambio di sostanze
2. Hanno lo stesso tipo di molecole proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici
3. Hanno gli stessi tipi di reazioni metaboliche

Procariotica

E priva di nucleo, per cui il DNA circolare (cromosoma batterico) è localizzato in una regione detta nucleoide. A volte è presente un'altra molecola di DNA circolare che si riproduce autonomamente: è presente in genere in copie e nome di plasmidi.

Ribosomi si trovano liberi nel citoplasma che è delimitato dalla membrana cellulare e dalla parete cellulare, uno strato rigido che protegge e conferisce una perdita di volume e riduce le V di cellule e costituita da peptidoglicano (polimero costituito da catene di zuccheri legate ad esteri) situato tra 2 membrane lipidiche (citoplasmatica ed esterna) e sottile e confluisce in indice di Gram+ e Gram-. Sulla membrana citoplasmatica forma uno strato spesso e conferisce quindi a batteri Gram+.

Oltre alla parete, alcuni batteri possono avere un ulteriore strato di rivestimento chiamato capsula e formata da polisaccaridi, che ostacola la fagocitosi e conferisce resistenza agli antibiotici. Può essere dotata di 2 tipi appendici: pili adesivi per ad esempio ad altri batteri flagelli: consentono il movimento.

A) Diffusione Semplice

Processo spontaneo: le molecole passano attraverso gli spazi tra le catene di acidi grassi che si creano durante il loro movimento ordinato secondo gradiente di concentrazione: da un ambiente più concentrato a quello meno concentrato fino a raggiungimento dell'equilibrio tra i 2 lati della membrana.

• Alta permeabilità: molecole apolari e piccole gas (O₂, CO₂).
• Bassa permeabilità: molecole polari grandi cariche (ioni) ATP, proteine, DNA, RNA.
• Media permeabilità: molecole polari medie: (acqua) urea, glucosio.

Osmosi:L'acqua passa da un ambiente meno concentrato di soluti ad un ambiente più concentrato di soluti:

• + soluti - acqua
• - acqua - soluti
• + soluti - acqua

• Se H₂O è immersa in un ambiente ipotonico (pochi soluti) entra nella cellula che si rigonfia e scoppia = lisi.
• Se H₂O è immersa in un ambiente ipertonico (molti soluti) esce dalla cellula che si raggrinzisce.

Soluzione isotonica: concentrazione di soluti uguale tra interno ed esterno della membrana. (Es: soluzione fisiologica)

2) Diffusione Facilitata

Avviene spontaneamente, secondo gradiente di concentrazione, attraverso le proteine di trasporto, che sono specifiche per una o più determinate molecole:

• Proteine Carrier: sono proteine transmembrana che posseggono una tasca idrofila in grado di legare la molecola (es.: glucosio). In seguito al legame essa cambia conformazione e rilascia la molecola dall'altro lato della membrana.
• Proteine Canali: proteine transmembrana che si aprono e si chiudono in base alle esigenze della cellula, permettendo il passaggio di ioni.

Le proteine che permettono il passaggio dell'acqua per diffusione facilitata sono dette acquaporine.