Riassunto Biologia

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

01. Introduzione

I. Caratteristiche che differenziano gli esseri viventi dai non viventi:

​

- Organizzazione

: tutti gli organismi sono composti da cellule, che a loro volta sono originate dalla

​

​

divisione di cellule preesistenti. Gli organismi più semplici sono unicellulari ; gli organismi

​

​

complessi (

pluricellulari

) possono essere composti da miliardi di cellule. ​

​

​ ​ ​

- Crescita e sviluppo : aumento di dimensione e numero delle cellule. Lo sviluppo è la serie di

cambiamenti che avvengono durante la vita di un organismo.

​

- Trasformazioni energetiche

: in tutti gli organismi viventi avvengono reazioni chimiche e

trasformazioni energetiche essenziali per la vita. L’insieme di queste attività chimiche si definisce

​

metabolismo

. ​

- Autoregolazione

: gli organismi tendono a regolare queste attività in modo da mantenere uno

​

​

stato di equilibrio interno ( omeostasi ). ​

​ ​

- Risposta a stimoli esterni : gli organismi viventi reagiscono a cambiamenti dell’ambiente (stimoli

fisici e chimici). In genere, la risposta allo stimolo determina movimento (di una cellula o di parti

di essa). La risposta agli stimoli implica che le cellule siano dotate di molecole capaci di essere

​

​

eccitate da stimoli specifici (

recettori ). ​

​ ​

- Riproduzione : sessuata o asessuata. Nella riproduzione asessuata

, in cui una cellula si replica

​

senza ricevere materiale genetico da altre cellule, il patrimonio energetico delle due cellule figlie

è identico a quello della cellula madre (se non avvengono mutazioni). Nella riproduzione

​

sessuata (dipende dall’unione di cellule specializzate uova e cellule spermatiche) il nuovo

​

​

organismo è il prodotto dell’ interazione di geni di origine paterna e materna.

​ ​

​

​ ​

- Adattamento all’ambiente : selezione ed evoluzione

. Gli adattamenti possono essere strutturali,

fisiologici e comportamentali.

II. Dogma centrale della biologia

​ ​ ​

​ ​ ​

Il flusso di informazioni va dal DNA , diventa RNA (messaggero) che si trasforma in proteine (anche se oggi

conosciamo alcune eccezioni). Il DNA è costante, mentre l’mRNA ha vita molto breve; le proteine

permettono di capire che cellula si sta analizzando. Con “fingerprint molecolare” s’intendono i geni

espressivi.

Esiste una porzione di DNA che non codifica proteine (detto non codificante) che sembra specializzare i

corpo e differenziare le specie (infrazione del dogma).

III. Cenni di chimica organica ​

​

​

Una cellula è costituita per il 70-90% da H O , la restante parte è costituita da composti a base di atomi di

​

2

​

Carbonio

. Il DNA, le proteine, i carboidrati e i lipidi sono costituiti da atomi di Carbonio diversamente

legati tra di loro, e da atomi di altri elementi quali: H, O, N, S, P.

​ ​

​ ​

Lo scheletro delle molecole organiche è formato da catene carboniose . Tali scheletri possono essere di

lunghezza diversa, lineari, ramificati o ad anello.

Le caratteristiche di una molecola organica possono essere cambiate quando uno o più atomi di H legati

​ ​

allo scheletro carbonioso di un idrocarburo sono sostituiti da altri gruppi di atomi detti gruppi funzionali

:

​

​ ​

- R-OH

: gruppo ossidrile (tipico degli alcoli)

;

​

​ ​

- R-CHO

: gruppo carbonilico esterno ;

​

​ ​

- R-COOH : gruppo carbossilico

;

​

­ R-CO

: chetone interno; ​

​ ​

- R-NH : gruppo aminico (è alla base degli amminoacidi)

;

​

2 ​

​

​ ​

- R-PO H : gruppo fosfato (negli acidi nucleici);

​ ​

4 2 ​

​ ​

- R-SH

: gruppo sulfidrilico ;

​

​ ​

- R-CH : gruppo metilico

.

​

3 2

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

02. Le macromolecole

I. Carboidrati o glucidi​

(zuccheri, amidi, cellulosa)

​ ​

​ ​

Costituiscono una riserva di energia o sono componenti strutturali delle cellule. Sono formati da C, H e O.

​

​

L’unità di base è uno zucchero .

I.I. Monosaccaridi

Composti formati da una sola molecola di zucchero. Costituiscono gli zuccheri più semplici in quanto

formati da 3 a 7 atomi di Carbonio:

- 3C (trioso): gliceraldeide;

- 5C (pentoso): Ribosio e Desossiribosio;

- 6C (esoso): glucosio, fruttosio e galattosio. α β

Se sciolto in acqua, il glucosio può assumere la conformazione - o - . ​

Il glucosio, in soluzione acquosa, può assumere una forma ad anello; quando l’anello si chiude verso il

​ ​

​ ​

​ ​

α

basso rispetto al piano della molecola si parla di -glucosio , mentre se l’anello si chiude verso l’alto si

​

​

β

parla di -glucosio

.

L’alfa glucosio è digeribile, mentre il beta glucosio forma la cellulosa (è relativo pertanto a fibre vegetali

non digeribili dall’uomo).

​

I.II. Disaccaridi : ​

- Maltosio : glucosio + glucosio

​

- Saccarosio : glucosio + fruttosio

​

- Lattosio : glucosio + galattosio ​ ​

Durante la digestione, un disaccaride può essere idrolizzato

, cioè rotto in due unità monosaccaridiche

per aggiunta di una molecola d’acqua. ​

​ ​

Il meccanismo inverso, quello attraverso cui vengono uniti i 2 zuccheri semplici , è il legame glicosidico

​

​

(detto anche condensazione ): tramite la perdita di una molecola d’acqua si fanno reagire 2 gruppi

ossidrili (rimangono attaccati attraverso una molecola di ossigeno).

I.III. Polisaccaridi ​

Sono più abbondanti (amidi, glicogeno, cellulosa) e costituiti da unità ripetute di uno zucchero semplice

(es: glucosio) che può formare catene lineari o ramificate molto diverse tra di loro; quelli che sono

​ ​

​

facilmente scindibili hanno ruolo di riserva energetica

, gli altri strutturale:

​ ​

​ ​ ​

α

- Amido : è costituito da n unità di -glucosio . Si trova nei plastidi delle cellule vegetali e ha

​ ​ ​ ​ ​

⅕ ⅘

funzione di riserva

. L’amido è costituito da di amilosio (lineare) e di amilopectina (ramificato),

più comune e scarsamente idrosolubile. ​

​ ​

- Glicogeno : analogo dell’amido nelle cellule animali (molto ramificato).

​

- Cellulosa : il più abbondante dei polisaccaridi, è insolubile ed è costituito da monomeri di

​ ​

​

β

-glucosio . Ha un ruolo strutturale e la maggior parte degli animali non possiedono enzimi per

​ ​ ​

​ ​ ​ ​

idrolizzarla. Nelle piante costituisce le pareti cellulari , non è digeribile dall’uomo ed è il composto

​

organico più comune sulla terra. 3

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

II. Lipidi ​

Sono dei composti non definiti dalla struttura ma sono accomunati dal fatto di essere solubili in solventi

​ ​ ​ ​ ​

apolari e relativamente insolubili in H O (

proprio per questo gli esseri viventi li usano come materiale

​

2

​

isolante o impermeabilizzante ). Si dividono in semplici e complessi.

​ ​

Le principali funzioni dei lipidi sono:

​

- Carburante biologico;

​

- Composti strutturali nelle membrane biologiche;

​

- Ormoni .

II.I. Semplici

​ ​

△ Trigliceridi (grassi) ​

​

Sono i lipidi più abbondanti negli esseri viventi e fungono da riserva di energia

. Sono composti da una

​ ​

​ ​ ​

molecola di glicerolo (costituita da 3 gruppi alcolici) unita a 3 molecole di acidi grassi attraverso legami

​

esterei (alcool o fenolo + acido carbossilico), che provocano la perdita di 3 molecole d’acqua. Gli acidi

grassi a loro volta si dividono in:

​

- Saturi : hanno legami semplici fra gli atomi di Carbonio che vengono completamente saturati con

H (forma solida);

​ ​

​

- Insaturi : si ha la formazione di doppi legami tra due C adiacenti (forma liquida). Gli acidi grassi

insaturi sono definiti monoinsaturi quando si forma solo un doppio legame (C =C), altrimenti

vengono detti polinsaturi (C = C = C).

​

△ Terpeni ​ ​

​ ​

Sono diffusi nel mondo vegetale e hanno come unità di base l’ isoprene . Possono contendere da 1 a 8

​ ​

​ ​ ​

unità di isopreni. I carotenoidi sono tetraterpeni (hanno 8 isopreni) e sono contenuti nei pigmenti animali

​

e vegetali . Nelle cellule vegetali sono i pigmenti gialli e rossi contenuti nei plastidi e hanno un ruolo

​

​

importante nella fotosintesi .

△​

Steroidi

Sono formati da 4 anelli di atomi di Carbonio uniti tra di loro. I più comuni sono:

​

​

- Il colesterolo: è il componente fondamentale delle membrane cellulari ; se in eccesso, causa il

​

deposito di placche all’interno delle arterie.

- I Sali biliari;

- Gli ormoni steroidei.

​

△ Ceridi ​

​

Sono cere e si trovano come costituenti degli esseri viventi sia nel mondo vegetale, che nel mondo

animale.

II.II. Complessi ​ ​

​ ​

Sono costituiti da lipidi semplici in associazione ad altre molecole .

△​

Fosfolipidi ​ ​

​ ​ ​

Sono formati da un lipide semplice unito all’ acido fosforico

; sono i principali costituenti delle membrane

​ ​

​

biologiche . Vengono definiti anfipatici perché hanno una testa idrofila, che va a contatto con l’acqua, e

una coda idrofoba (costituita da acidi grassi). Questa caratteristica permette loro di assumere una

​ ​

​ ​

conformazione a micella oppure a doppio strato fosfolipidico (formano quindi la membrana a doppio

​

strato fosfolipidico

).

△​

Glicolipidi ​ ​

​ ​

Derivano dall’unione fra lipidi e carboidrati . 4

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

III. Proteine ​

​

Sono i componenti cellulari più versatili

: hanno un ruolo importante a livello enzimatico, strutturale, nei

meccanismi di difesa, di riserva, di trasporto, di trasmissione dei segnali, nel movimento e nella

regolazione genica.

​ ​

​ ​ ​

Sono polimeri (macromolecole) costituiti da amminoacidi (sono le unità di base); allo stesso atomo di

​ ​ ​

​ ​ ​

​ ​ ​

​

α

carbonio ( detto ) sono legati un gruppo amminico (

NH ) e un gruppo carbossilico (

COOH

) attraverso

​

2

​

​ ​ ​

un legame peptidico (unisce attraverso l’ idrolisi ). I peptidi sono molecole composte da 2 o più

amminoacidi. Esistono 20 amminoacidi diversi con gruppo laterale (R) diverso.

​ ​

I gruppi laterali possono essere:

​

- Acidi

​

- Basici ​

​

- Idrofili (polari)

​

​

- Idrofobi (apolari)

III.I. La struttura gerarchica ​

​ ​ ​

Le proteine hanno una struttura gerarchica costituita da livelli dipendenti :

​

​ ​

- Struttura primaria : è data dalla sequenza amminoacidica

;

​

- Struttura secondaria : è data dalla sua capacità di assumere una forma regolare e ripetitiva.

​

​

è definita dai tipi di avvolgimenti :

​

​

α

- -elica (struttura elicoidale);

​

​

β

- -foglietto (forma ripiegata a zig-zag);

​

​

- loop (ripiega menti) ​

​ ​

- Struttura terziaria : disposizione della catena amminoacidica in uno spazio tridimensionale ;

contiene la struttura secondaria.

​

- Struttura quaternaria

: sono le proteine costituite a due o più catene polipeptidiche. È presente

solo in alcune proteine.

- 5

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

IV. Acidi nucleici ​

​ ​ ​

Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi , sono quindi così

strutturati: ​

​ ​ ​

​ ​

- Basi azotate (P), che possono essere: - purine ; adenina o guanina

(anello doppio)

​

​

- pirimidine; timina/uracile o

citosina (anello semplice)

​

​ ​ ​

- Zucchero a 5 atomi di carbonio (5C): - ribosio nell’RNA

​

​

- desossiribosio nel DNA

​

- Gruppo fosfato ​

Questi tre elementi vengono tenuti insieme attraverso un legame fosfodiesterico.

​ ​

La base azotata e lo zucchero costituiscono il nucleoside

, con l’aggiunta del gruppo fosfato si ottiene il

nucleotide. ​ ​ ​ ​

Le basi azotate si accoppiano attraverso legami ad idrogeno secondo appaiamenti fissi: guanina-citosina ,

​ ​

​

​

adenina- timina/uracile ; queste coppie sono presenti in egual numero e proporzione (

regola di

​

Chargraff ). ​

​

Negli organismi viventi se ne trovano di due tipi : ​

​

​ ​ ​

- Acido desossiribonucleico ( DNA , il depositario dell’informazione genetica).

​ ​

È costituito da desossiribosio e 4 nucleotidi che si uniscono tramite disidratazione; si ottengono

​

​ ​ ​

così 2 filamenti di nucleotidi avvolti su sé stessi a formare una doppia elica

. I filamenti rimangono

​

​

uniti grazie ai legami ad idrogeno tra base purinica e base pirimidinica (legame fosfodiestere).

​

​

​ ​ ​

- Acido ribonucleico ( RNA

, che traduce l’informazione genetica).

​ ​ ​

È costituito da ribosio e 4 nucleotidi che si uniscono tramite disidratazione; si ottiene un singolo

​

​ ​

filamento

. Con l’acido ribonucleico l’uracile sostituisce la timina

.

I nucleotidi non sono solo importanti in quanto componenti integrali di DNA e RNA, ma hanno anche

essenziali funzioni di riserva energetica (ATP, GTP) e nella trasmissione di segnali biologici (cAMP, cGMP,

GTP, GDP).

IV.I. Metodi di osservazione adeguati alla scala di dimensioni

6

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

03. La cellula

I. Introduzione

​

Teoria cellulare : tutti gli esseri viventi sono costituiti da una (monocellulari) o più (pluricellulari) cellule.

​ ​

Gli organismi cellulari si coordinano e formano dei livelli di organizzazione superiore :

​ ​

​ ​ ​

- Tessuti : hanno cellule morfologicamente e funzionalmente specializzate ;

​

​ ​

- Organi : composti dall’integrazione di più tessuti . Svolgono specifiche funzioni;

​

​ ​

- Apparati e sistemi : al loro interno i diversi organi interagiscono per compiere funzioni superiori;

​

- Organismo : formato dall’insieme di tutti gli apparati e sistemi.

Ogni elemento di un livello è dotato delle capacità del livello precedente.

​

Virus e prioni non sono considerati viventi poiché sprovvisti di un’organizzazione cellulare.

​ ​ ​

​ ​ ​

È la più piccola unità funzionale , capace di vita autonoma e di riprodursi . La cellula è un sistema aperto

​

​

che scambia informazioni con l’esterno (richiede ATP). La cellula non è fissa e statica, ma dinamica

, per

percepire l’ambiente e regolare le sue funzioni al fine di mantenere costanti le sue condizioni interne e

​ ​

sopravvivere ( omeostasi

).

I.II. Tipi di cellule

​ ​

△ Cellule procariotiche (batteri): ​ ​

- Manca il nucleo, ma hanno un nucleoide (contiene il

​

​

materiale genetico libero);

​ ​

- Sono strutturalmente più semplici ; ​

​ ​

​ ​

​

- Formano esseri unicellulari , i procarioti ;

​ ​ ​ ​

- hanno pili , per aderire fra loro, e flagelli , per

muoversi, ma non hanno organuli (sono presenti solo i

​ ​

ribosomi ).

​ ​

△ Cellule eucariotiche (protisti, funghi, piante, animali): ​ ​

- Sono dotate di nucleo delimitato da un

​ ​

involucro nucleare . La zona interna del

​ ​

nucleo viene definita nucleoplasma ;

​ ​

è inoltre presente il nucleolo

;

​

- Formano esseri unicellulari e

​

​ ​

pluricellulari , gli eucarioti

;

- Presentano degli organuli delimitati da

membrane che svolgono specifiche

funzioni;

​ ​

- La zona esterna del nucleo viene

​ ​

chiamata citoplasma (comprende sia gli

​ ​

organuli che il citosol

).

7

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e Daniele Scalise

04. La cellula animale

I. La struttura della cellula: la parte più interna

Comprende:

​

△ Nucleo

​ ​ ​ ​

Il nucleo si trova all'interno della cellula; il suo scopo è quello di contenere gli acidi nucleici , provvedere

​ ​ ​ ​ ​ ​ ​

alla duplicazione del DNA , alla trascrizione e alla maturazione dell'RNA . Il nucleo è presente solo negli

​ ​ ​ ​ ​ ​

eucarioti ed è delimitato da una doppia membrana , chiamata membrana nucleare , che mantiene il

​ ​

compartimento nucleare libero dagli organuli citoplasmatici. Il nucleo contiene inoltre i cromosomi , che

​ ​

racchiudono il materiale genetico all’interno della cromatina . Nelle cellule procariote è presente solo il

DNA, mentre in quelle eucariotiche la cromatina è costituita da proteine e RNA.

Nel nucleo possono essere distinti:

- La membrana nucleare

- Il nucleolo

- Il nucleoplasma 8

Riassunti di Biologia - Barbara Nido e D