Riassunto esame Astrobiologia, Prof. Galletta, libro consigliato Astrobiologia: le frontiere della vita, Galletta

Membrane lipidiche

codificano

Molecole Molecole

informazionali catalitiche

sono

necessarie per

la sintesi

viii. Gli acidi nucleici si trovano all’interno delle cellule, raggruppati a formare i cromosomi. La parte

esterna dei cromosomi (estremità) è protetta da una sequenza ripetuta di DNA e da proteine ->

telomeri (non codificanti).

Tale sequenza durante la replicazione non viene totalmente duplicata quindi lascia una gap quando

tolgo il primer. I telomeri vengono ricostruiti dall’enzima telomerasi.

Lipidi:

i. Funzione di isolamento.

ii. Hanno un’estremità idrofila (interagisce con l’acqua) e una idrofoba (evita l’acqua).

iii. Non sono polimeri e possono unirsi formando una membrana con doppio strato lipidico.

iv. Immerse in acqua possono formare vescicole o micelle che isolano le altre molecole dall’acqua.

v. Sono alla base di pareti cellulati dove si trovano unite a proteine che ne regolano la permeabilità.

I virus (20-400µm) sono costituiti da acidi nuclei che possono essere avvolti da una proteina o da una

membrana composta da più proteine. Propriamente non viventi, non sintetizzano le proteine. Non hanno

le informazioni genetiche che codificano l’apparato in modo da avere ATP e la sintesi proteica. Possono

avere forma a bastoncello o sferica. Le particelle virali sono detti virioni, essi non crescono e non vanno

incontro a divisione. Senza batteri e cellule non avrei virus.

Virusoidi (o RNA satelliti) sono filamenti di RNA formati da 300-400 nucleotidi. Richiedono un altro virus

che fornisce loro la proteina per la duplicazione, altrimenti non possono riprodursi.

Viroidi (o virus delle piante, perché specialmente nelle piante) sono filamenti nudi di RNA con 250-350

nucleotidi. Costituiti da un singolo filamento rinchiuso come anello e possono riprodursi da soli. Non

producono proteine.

Prioni costituiti da una proteina, sono più piccoli dei virus e hanno particelle infettive proteinacee. La

a-elica b-foglietto,

struttura a si trasforma in ciò può succedere a causa di mutazione o per contatto tra

una proteina patogena e una fisiologia. Essa codifica se stessa alterando le altre, molto resistenti al calore

e agenti chimici. Generano alcune malattie sia nell’uomo che nell’animale.

In Astrobiologia sono interessanti perché sono proteine in grado di trasferire l’informazione contenuta in

esse senza il concorso di acidi nucleici.

Nanobi sono più piccoli dei virus, sono visibili al microscopio attaccati a rocce che si muovo in gruppo.

Cellula:

i. La più piccola porzione organizzata di materia che possiede le caratteristiche della vita.

ii. Si autoregola.

iii. Si può evolvere.

iv. Si riproduce.

v. Scambia materia, energia e informazioni con l’ambiente.

vi. 2 tipi:

Þ Cellula eucariota: ha una membrana plasmatica che avvolge il citoplasma + sottostrutture.

Þ Cellula procariota: ha una parete cellulare che core una membrana plasmatica che copre a

sua volta un citoplasma; DNA fluttuante nel citoplasma.

Questi due tipi hanno entrambi una membrana plasmatica, un citoplasma, del DNA, una regione

nucleare e i ribosomi.

vii. Le cellule eucariote vegetali sono più grandi di quelle animali -> hanno i cloroplasti e un vacuolo.

Cloroplasto: hanno una membrana interna ed esterna, hanno un proprio genoma e un loro

metabolismo. Fanno la fotosintesi ovvero la trasformazione della luce solare in energia chimica del

glucosio.

viii. Se le membrane fossero lipidiche al 100% non permetterebbero il passaggio delle sostanze. Ciò

avviene attraverso proteine che fanno da canali o da pompe. Le pompe assorbono sostanze utili e

diffondono all’esterno quelle prodotte dalla cellula.

ix. Le cellule si specializzano (differenziamento) per svolgere funzioni diverse -> la morfologia dipende

dalla funzione.

x. Riproduzione: inizia dopo una duplicazione dei cromosomi e la duplicazione della cellula per

divisione -> mitosi (cellula madre e figlia identiche).

Le cellule non sono immortali, quando entra in un regime in cui non riesce più a riprodursi va in

apoptosi (morte altruista o programmata).

La sequenza riprodotta può essere casualmente diversa dalla precedente

Þ Mutazione -> essa può essere favorita da agenti esterni di natura chimica o dal passaggio di

particelle (raggi cosmici, particelle alfa o beta, fotoni)

Þ Anche generata dalla riparazione errata -> selezione naturale.

xi. Negli organismi pluricellulari la riproduzione avviene tramite cellule singole dotate di singoli

cromosomi -> gameti. Uomo 46 cromosomi, si dimezzano nei gameti. Il crossing-over permette una

grande varietà di caratteri individuali.

Þ Fenotipo: varietà di caratteri

Þ Genotipo: codice genetico

Queste sono strategie per la sopravvivenza.

xii. Selezione naturale -> Darwin.

Teoria di Lamarck: la vita sorge spontaneamente dalla materia inanimata. Organismi diversi provengono da

antenati comuni. Prima cambia l’ambiente e poi gli organismi si modificano di conseguenza adattandosi. La

variazione viene trasmessa alla generazione successione. Orientamento della variazione in senso adattivo.

Teorie di Malthus e Wallace: secondo Malthus la popolazione umana cresce in maniera esponenziale, più

in fretta di quanto crescano le risorse necessarie alla loro sopravvivenza, fino ad una crisi di risorse. Secondo

Wallace quando cambia l’ambiente, sono favorite le specie più adatte alle nuove condizioni.

Teoria di Darwin: 1831 fece un viaggio intorno al mondo (5 anni) raccogliendo campioni. La teoria

sull’origine delle specie suscitò scandalo in ambito religioso ma fu supportata dagli scienziati.

L’evoluzione per selezione naturale si basa su 3 principi:

Þ Variabilità: gli individui differiscono per morfologia, fisiologia e comportamento. Creata per

ricombinazione con cui si creano nuovi genotipi.

Þ Ereditarietà: la variazione è geneticamente trasmissibile.

Þ Selezione naturale: le diverse varianti producono più discendenti a breve o lungo termine. Essa

agisce per selezione ambientale (ambiente che cambia), competizione intraspecifica (individui

stessa specie) o competizione extraspecifica (prede e predatori).

Neodarwinismo sostiene che le discendenze delle specie si sino evolute in modo lento e costante.

Ci sono diverse teorie attuali:

Deriva genetica: la variazione dei caratteri trasmessi dai genitori (negli alleli) può

§ variare casualmente. Selezione lenta.

Collo di bottiglia: selezione attraverso forze esterne (caccia..) che riduce le varianti o

§ isola una parte degli individui.

Teoria neutrale dell’evoluzione (Kamura M): un’ampia maggioranza delle variazioni

§ genetiche sono neutre o quasi per l’individuo.

Altruismo: vantaggio evolutivo per la sopravvivenza delle specie. Es. api che non

§ possono riprodursi, solo la regina.

Micro e macroevoluzione: l’evoluzione non procede con cambiamenti lenti e

§ costanti, ma con l’alternanza di lunghi periodi di stasi e cambiamenti improvvisi.

Ho un antenato universale LUCA (Last Universal Common Ancestor) che spiega le particolarità della vita

terrestre, basata sul carbonio:

5 basi azotate

ü 20 amminoacidi

ü Zuccheri pentosi

ü Amminoacidi L e zuccheri D

ü Legami con fosforo

ü Codice genetico

ü

Formazione degli elementi chimici

La vita terrestre è basta su alcune molecole principali, il PONCH. Le molecole essenziali sono:

Þ Fosforo (P)

Þ Ossigeno (O)

Þ Azoto (N)

Þ Carbonio (C)

Þ Idrogeno (H)

La Via Lattea possiede un 4% di tutta la sua materia sotto forma di gas interstellare, composto

prevalentemente da idrogeno (71%), elio (28%) e altri elementi chimici. Questo gas si trova a diverse densità

e temperature, può essere concentrato in nubi o diffuso in zone di bassa densità. Esso è generalmente

trasparente ma a volte assorbe radiazione luminosa -> assorbimento selettivo. Al gas è mescolata della

polvere che assorbe quasi tutta la radiazione, cosi diventa interamente opaca agli UV e quasi trasparente

al FIR o radio. Questa polvere limita la dispersione del calore delle nubi nello spazio che è più freddo.

La composizione delle nubi cambia da zona a zona: le regioni più calde sono completamente ionizzate (no

atomi o molecole), le regioni tiepide sono composte principalmente da atomi, le regioni fredde sono

composte principalmente da molecole e grani di polvere -> nubi molecolari -> stelle.

La contrazione della nube a causa della gravità, e della pressione che le si oppone, ha innalzato la densità e

la temperatura centrale (le particelle incominciano ad urtarsi) , generando energia ed aumentando la

pressione del gas fino a fermare il collasso gravitazionale (200 mila anni). La nube raggiunge l’equilibrio

idrostatico.

La compressione è dovuta ad una perdita di energia a spese del potenziale gravitazionale. Questa energia

alimenta il calore interno e un parte di disperde nello spazio.

Più è massiccia la nube in collasso più grande, luminosa e calda sarà la stella -> meno durata di vita. Questo

perché l’idrogeno brucia tutto perché sono più calde.

Le nubi sono irregolari, se si avvicinano tra loro incominciano a ruotare.

A queste temperature nel core si instaura un processo di fusione nucleare dell’idrogeno (foglietto). Grazie

all’energia emessa, una sfera di gas al centro della nuvola emette luce e calore e si libera degli strati

superficiali -> STELLA

Non tutte le nubi possono formare stelle, quelle più piccole di 0.08M☉ non sono in grado di innescare la

fusione e diventare luminose -> nane brune (o pianeti gassosi).

La formazione degli elementi chimici segue 3 regole:

E =E

1) Conservazione della massa-energia. iniziale finale

Q =Q

2) Conservazione della carica elettrica. iniziale finale

3) Conservazione della quantità di moto.

Durante tutta la vita di una stelle, la sua struttura deve essere in equilibrio. Quando esso si spezza la stella

si evolve.

Se il carburante finisce si forma elio, più denso ma con T uguale -> la velocità diventa la metà quindi il

numero di urti è più basso -> la pressione di abbassa.

Il guscio del core si riscalda bruciando l’idrogeno mentre nel core ho l’elio inerte. La stessa si espande

diminuendo la sua temperatura e diventa una gigante rossa AGB (LO FANNO TUTTE LE STELLE >0.4M☉

SOPRATTUTTO QUELLI PiU’ GRANDI DEL SOLE) ; le stelle più piccole, nane rosse, hanno il core non

abbastanza grande da comprimersi e raggiungere la fusione nucleare, diventano sempre più rosse e deboli.

a.

Il core interne non è stabile, si contrae e si riscalda bruciando l’elio -> particelle Forma berillio instabile

che forma ancora elio. Se il berillio colpisce l’elio forma carbonio12 che è stabile.

Quando una stella si espande produce polvere di grafite e silicati che vengono spazzati via dal vento solare

e dalla luce, l’inviluppo esterno si espande.

L’espansione di questo inviluppo forma una nebulosa planetaria con all’interno una nana bianca, ovvero il

nucleo nudo della stella fatto di C e O. Successivamente la nana bianca (molto calda) poi si spegnerà

lentamente diventando rossa e poi bruna.

la sua produzione di elementi continua anche dopo il carbonio, ho il bruciamento

Se una stella >9M☉

dell’ossigeno. Il core è di silicio che fonde formando nichel instabile-> formazione di ferro.

Il nucleo poi diventa instabile (core inerte) perché dopo il ferro l’energia di legame è minore. Se

Supenovae.

cerco di bruciare il ferro il core collassa e si riscalda esplodendo ->

RIASSUNTO nane brune (no fusione e luminosità)

0.08M☉ O brucia, diventa girante rossa

>0.4M☉ nane rosse, diventano più rosse e deboli

<0.4M☉ C brucia

>4M☉ O brucia, S brucia, Supernovae

>9M☉

Nella tavola periodica:

Nucleosintesi primordiale: Idrogeno ed elio si sono formati durante il Big Bang, c’era anche

o pochissimo litio.

Bruciamento dell’idrogeno: il ciclo CNO mi da nuclei di carbonio, azoto ed ossigeno.

o Bruciamento dell’elio: il ciclo 3a mi da nuclei di carbonio.

o Elementi leggeri, bruciamento di carbonio e ossigeno: il bruciamento del carbonio mi da magnesio,

o neon, ossigeno, sodio, azoto. Il bruciamento dell’ossigeno mi da silicio, fosforo e zolfo.