Introduzione zoologia

FOSFOLIPIDI

Componenti importanti dell'organizzazione molecolare dei tessuti, specialmente delle membrane. Somigliano ai Trigliceridi ma 1 dei 3 Acidi grassi è sostituito da Acido fosforico e da una base organica. Poiché il gruppo fosfato nei Fosfolipidi è carico, polare e, quindi, solubile in H2O, mentre il resto della molecola non è polare, i Fosfolipidi possono fare da ponte tra 2 ambienti legando molecole solubili in H2O, come le proteine, con altri materiali non solubili in H2O.

STEROIDI

Sono alcoli complessi, diversi strutturalmente dai grassi ma con proprietà simili. Grande gruppo di molecole importanti che comprendono:

• Colesterolo
• Vitamina D
• Ormoni della corteccia surrenale
• Ormoni sessuali

PROTEINE

Grosse e complesse molecole composte dai 20 aminoacidi comunemente ricorrenti. Si legano insieme attraverso Legami peptidici per formare lunghi polimeri lineari. Gli aminoacidi possono disporsi in un'enorme varietà di sequenze.

di unità amminoacidiche (> 100), di conseguenza vi sono innumerevoli varietà di proteine possibili negli organismi viventi. Svolgono molte funzioni. Esempio: Formano molti componenti cellulari. Impalcatura strutturale del protoplasma. Esistono 4 diversi livelli di organizzazione della proteina: 1. Struttura primaria: È determinata dal tipo e dalla sequenza degli aa che costituiscono la catena. Poiché i legami sono caratterizzati da un numero limitato di angoli stabili, la catena assume disposizioni strutturali ricorrenti. 2. Struttura secondaria: Gli angoli di legame danno luogo alla struttura secondaria, come l'Alpha elica, che compie giri elicoidali in una direzione, in senso orario, come in una vite. Le spirali delle catene sono stabilizzate da legami idrogeno generalmente tra: 1 atomo di H di un aa e l'O del legame peptidico di un altro. 3. Struttura terziaria: Quando la catena polipeptidica si piega e avvolge anche le stesse eliche. Rappresenta una

struttura stabile e tridimensionale. Le catene piegate sono stabilizzate dalle interazioni tra i gruppi laterali degli aa. Una di queste interazioni è il Legame disolfuro: Legame covalente tra gli atomi di Zolfo nelle coppie di unità di cisteina, che sono tenuti insieme da ripiegamenti della catena polipeptidica. Altri tipi di legami che stabilizzano: Legami idrogeno, Legami ionici e Legami idrofobici.

4. Struttura quaternaria

Si riferisce a quelle proteine che contengono più di una catena polipeptidica. Es: Emoglobina Composta da 4 subunità polipeptidiche associate in un'unica molecola proteica. Le proteine possono svolgere anche la funzione di Enzimi: Catalizzatori biologici necessari per quasi tutte le reazioni dell'organismo. Gli enzimi abbassano l'energia di attivazione richiesta per reazioni specifiche e permettono ai processi vitali di procedere a T° moderate. Essi controllano le reazioni con le quali il cibo è digerito, assorbito e

metabolizzato. Determinano la sintesi dei materiali strutturali per la crescita e per sostituire le parti usurate nel corpo e determinano il rilascio dell'energia usata per la respirazione, la crescita, la contrazione muscolare, le attività fisiche, mentali e molte altre.

ACIDI NUCLEICI

Presenti nel nucleo della cellula. Deputati alla conservazione e alla trasmissione dell'informazione biologica.

DNA - Acido Deossiribonucleico

Contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e Proteine, molecole indispensabili per lo sviluppo e il corretto funzionamento degli esseri viventi.

Garantisce la trasmissione dell'informazione biologica tra le generazioni.

RNA - Acido Ribonucleico

Necessario per l'espletamento delle funzioni biologiche

Sono polimeri di unità ripetute, i nucleotidi contenenti ciascuno:

1 zucchero

1 base azotata

1 gruppo fosfato

EVOLUZIONE CHIMICA

Atmosfera Primordiale di tipo Riducente: H > O

Tracce di: O -

Ossigeno (Molto del quale ha reagito con l'H formando H2O)  2C - Carbonio  N - Azoto  H - Idrogeno  Atmosfera Attuale fortemente Ossidante: O > H Se i composti gassosi presenti nell'atmosfera primordiale si fossero mescolati in un sistema chiuso, lasciato a T° ambiente, non ci sarebbero state reazioni. È quindi necessaria una sorgente continua di Energia libera sufficiente per superare le barriere della reazione di attivazione. Luce ultravioletta del sole Scariche elettriche Attività vulcanica Molto intensa prima derivanti dai fulmini dell'accumulo di O atm. per la sintesi di composti organici. 1° FASE: SINTESI PREBIOTICA DI PICCOLE MOLECOLE ORGANICHE Esperimento Miller e Urey 1953 Simulato le condizioni della Terra primordiale. Creano un apparecchio in grado di far circolare una miscela di: Metano, Idrogeno, Ammoniaca e Acqua attraverso una scarica elettrica. Acqua bollita in un pallone per produrre vapore (che facilita la circolazione dei gas).prodotti formati con la scarica elettrica (che rappresenta i fulmini) erano raccolti nel condensatore e accumulati in un tubo a "u" e nel pallone (che rappresenta l'oceano). Risultato: Dopo 2 settimane il 15% del C che si trovava nell'atmosfera riducente si era convertito in composti organici che si raccoglievano nell'oceano. 2° FASE: FORMAZIONE DEI POLIMERI Condensazione di Amminoacidi, Purine, Pirimidine e Zuccheri per ottenere Proteine e Acidi nucleici. Condensazione (Deidratazione): Monomeri legati insieme attraverso l'eliminazione delle molecole d'acqua. Si ipotizza che la costruzione prebiotica dei polimeri sia avvenuta all'interno di vescicole formate da una membrana semipermeabile, composta da piccole molecole anfipatiche (1 parte idrofila e 1 idrofobica). Ma le membrane possono auto-assemblarsi solo a partire da una soluzione di molecole organiche anfipatiche poste in acqua, che non erano presenti nell'atmosfera primordiale.ipotizza quindi che il materiale extraterrestre caduto sulla Terra primordiale fu un'importante sorgente di questo tipo di composti (Comuni sui meteoriti). Se la membrana è semipermeabile, è possibile concentrare i soluti dentro la vescicola. All'interno di essa sono possibili reazioni di condensazione che portano alla formazione delle proteine o degli acidi nucleici. ORIGINE DEI SISTEMI VIVENTI Vita 3,8 miliardi di anni fa (Testimonianze fossili) Origine delle forme più primordiali stimata a 4 miliardi di anni fa Primi organismi Protocellule -> Unità autonome circondate da membrana - Organizzazione funzionale complessa che consentiva l'attività essenziale della vita: - Riproduzione. Come hanno fatto i sistemi chimici primordiali a organizzarsi in cellule viventi in grado di riprodursi? L'evoluzione chimica ha prodotto parecchi componenti molecolari delle forme viventi. Successivamente gli acidi nucleici (DNA e RNA) cominciarono a

Comportarsi come sistemi genetici semplici che controllavano la sintesi delle proteine, soprattutto enzimi (Catalizzatori).

Paradosso:

1. In che modo gli acidi nucleici poterono comparire senza enzimi che li sintetizzavano?
2. In che modo gli enzimi poterono evolversi senza gli acidi nucleici che li sintetizzavano?

Risposta:

In genere solo le proteine possono agire come enzimi ma in qualche circostanza anche l'RNA può svolgere attività enzimatica. RNA catalitico può mediare la formazione di RNA messaggero e può catalizzare la formazione di legami peptidici. La traduzione dell'mRNA a opera dei ribosomi è catalizzata dal loro RNA piuttosto che dalle loro proteine.

Di conseguenza:

• I primi enzimi potrebbero essere stati RNA
• Le prime molecole in grado di replicarsi sarebbero state RNA
• Tuttavia le proteine presentano numerosi vantaggi come catalizzatori rispetto all'RNA e, il DNA è un veicolo dell'info genetica più stabile

rispetto all'RNA. Quindi le prime protocellule contenenti enzimi proteici e DNA avrebbero avuto un vantaggio selettivo rispetto a quelle contenenti solo RNA. Una volta raggiunto questo stadio di organizzazione, la selezione naturale cominciò ad agire su questi sistemi primordiali autoreplicanti che cominciarono ad evolversi e si duplicarono ancora più velocemente. Da ciò si ebbe l'evoluzione del codice genetico e della sintesi proteica. ORIGINE DEL METABOLISMO Autotrofi: Sintetizzano il loro cibo da sorgenti inorganiche, usando la luce solare o altre sorgenti di energia. Eterotrofi: Devono ottenere le risorse per cibarsi direttamente dall'ambiente. I microorganismi più antichi erano eterotrofi primitivi perché esistevano prima che vi fosse qualche autotrofo e dato che l'evoluzione chimica aveva fornito abbondanti riserve di nutrimento nel brodo primordiale, non avrebbero avuto bisogno di sintetizzare il cibo in proprio. Le protocellulepunto era predominante. Gli organismi che erano in grado di sfruttare l'ossigeno per il loro metabolismo ossidativo ebbero un vantaggio selettivo rispetto a quelli che dipendevano solo dal metabolismo anaerobico. Il metabolismo ossidativo: Utilizzo dell'ossigeno per ottenere energia dai composti organici. Questo processo è molto più efficiente del metabolismo anaerobico, in quanto produce molta più energia. L'accumulo di ossigeno nell'atmosfera ha portato a un aumento degli organismi fotosintetici, in quanto l'ossigeno è un sottoprodotto della fotosintesi. Questo ha portato a un aumento della produzione di ossigeno nell'atmosfera. L'ossigeno ha iniziato ad interferire con il metabolismo cellulare anaerobico, che fino a quel momento era predominante. Gli organismi che erano in grado di sfruttare l'ossigeno per il loro metabolismo ossidativo ebbero un vantaggio selettivo rispetto a quelli che dipendevano solo dal metabolismo anaerobico.

Il punto siera si è evoluto in condizioni strettamente riducenti (H > O). Man mano che l'atmosfera accumulava O da uno stato riducente a uno ossidante, compariva un nuovo tipo di metabolismo energetico altamente efficiente: Metabolismo ossidativo (Aerobico):

• Usando l'O disponibile come accettore finale di e per ossidare il glucosio a CO2 e H2O, molta dell'energia di legame immagazzinata con la fotosintesi poteva essere recuperata.
• La maggior parte delle forme viventi divenne del tutto dipendente dal metabolismo ossidativo.

Atmosfera attuale fortemente ossidante, contiene:

• 78% di Azoto molecolare (N)
• 21% di Ossigeno libero (O2)
• 2