Riassunto esame biologia generale, prof Infantino, libro consigliato L'essenziale di biologia molecolare della cellula, Alberts

Quali proprietà fondamentali caratterizzano un organismo vivente e lo rendano distinguibile dalla materia inanimata?

1. Sono altamente organizzati rispetto agli oggetti inanimati e le basi ereditari.
2. Sono in omeostasi, cioé mantengono un ambiente interno relativamente costante.
3. Si riproducono.
4. Crescono e si sviluppano da forme semplici.
5. Assumono energia e materia dall’ambiente e le trasformano.
6. Rispondono a stimoli.
7. Mostrano adattamento all’ambiente.

Introduzione alle cellule

Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule piccole unità delimitate da una membrana, piene di una soluzione concentrata di sostanze chimiche e dotate della stupefacente capacità di creare copie di se stesse crescendo e dividendosi in due.

• Le forme di vita più semplici sono cellule singole.
• Gli organismi superiori, comprese le specie umane, sono comunità di cellule derivate per crescita e divisione di una singola cellula fecondata inizialmente: un animale, una pianta, un fungo.
• Sono immense colonie di singole cellule che compiono funzioni specializzate, coordinandosi tramite un intricato sistema di comunicazione.
• Le cellule sono le unità fondamentali della vita.

Unità e diversità delle cellule

• Le cellule non sono tutte uguali, anzi possono essere estremamente diverse.

Ma le cellule di tutte queste specie, che cosa hanno in comune e in cosa differiscono?

• Le cellule sono altrettanto variabili per forma e funzione. Le cellule differiscono moltissimo tra loro, anche per le sostanze chimiche di cui hanno bisogno e per le attività che svolgono. Esse contengono strumenti chimici di una complessità che fornisce energia, forza meccanica e calore, senza batterie elettriche, le cellule risultano macchine biochimiche.
• Elemento che le distingue è come trasmettono informazioni per eseguire il piano stabilito. Per scinderle tutte, le cellule si trasformerebbero talmente da non poter più...

Le chimiche di base è simile in tutte le cellule viventi.

I geni forniscono le istruzioni per la forma, la funzione e i comportamenti complessi delle cellule.

conducono vita indipendente come organismi unicellulari,

come amebe e lieviti, per esempio. Altri fanno parte di orga-

nismi pluricellulari. Tutti gli organismi pluricellulari complessi,

compresi le piante, gli animali e i funghi, sono formati da cel-

lule eucariotiche.

• Tutte le cellule eucariotiche sono provviste di nucleo e
• con una dotazione di molti altri organuli.

Il nucleo funge da deposito delle informazioni per la cellula

• È delimitato da due membrane concentriche che costitui-
• scono l'involucro nucleare e contiene molecole di DNA.
• Il DNA conosce le informazioni genetiche anche nelle cellule

procarioti, ché, in cui é sempre presente ma non é isolato dai

restanti contenuto cellulare all'interno di un apposito involucro.

I mitocondri ricavano dal nutrimento energia utilizzabile da

le cellule

• Sono presenti in quasi tutte le cellule eucariotiche. Al microsco-
• pio elettronico, i mitocondri mostrano una struttura particolaris-
• sima. Hanno forma affusolata od ovale con lunghezza media 1 10 2
• micrometri ed é delimitato da due membrane separate da un
• spazio interverdente. La pieghe che si inltano nel volume
• interno dell'organello.
• I mitocondri sono dotati di DNA proprio e si riproducono dividen-
• dosi in due.
• I mitocondri assomigliano così tanto ai batteri, che si pensa siano deri-
• vati da batteri catturati da un progenitore delle cellule evolutiva
• delle abitanti stabilita una relazione simbiotiche in un processo,
• cioè: l'ospite eucariote i batterie inglobato si aiutano a soprav-
• vivere e a riprodursi.
• I mitocondri ossidano le molecole derivate dagli zuccheri,
• dal grasso alimentare, e usano l'energia e estratta per produr-
• re una molecola, fonta enegetica, cellula, (ATP). Il combustibile chimico,
• che alimenta gran parte delle attività cellulari viene prodotta
• consumo e subire processi, cos'è respirazione cellulare perché nei nostri polmoni si sembra di gli stessi.

I cloroplasti captano l'energia delle luce solare

• I cloroplasti sono organismi grande dimensioni di colore verde
• che si trovano nelle cellulle delle pianta delle alga, ma non cel-
• gelle, degli animali e dei funghi. Hanno una struttura mol-

Arabidopsis, pianta scelta come modello tra 300.000 specie

• Delle molte specie di piante a fiore cognate sulla Terra i biologi molecolari hanno recentemente privilegiato per i loro studi un Arabidopsis che, come si deduce in Arabidopsis thaliana, va bene anche al chiuso e produce migliaia di discendenti per pianta in solo 8-10 settimane
• Arabidopsis ha un genoma di 110 milioni di paia di basi ed è un po' come il lievito, le cui sequenze, è stato completamente decifrato
• Siccome suoi geni corrispondono a quelli presenti nelle specie più complesse, gli studiosi contano di capire meglio lo sviluppo di esempi comuni e primari che condividiamo sul pianeta

Il mondo degli animali è rappresentato da un moscerino, un verme, un topo e Homo sapiens

• Gli studi sul moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, sono riusciti a produrre definitivamente che le unità trasmissibili e ereditarie sono veicolati sui cromosomi
• Più recentemente, concentrando gli sforzi su Drosophila, si sono scoperti i meccanismi genetici che stanno alla base dello sviluppo embrionale e larvale
• Con gli studi su Drosophila si è cominciato a capire come gli ordini alle cellule si realizzarsi flemmaticamente perché lo sviluppo dell'uovo fecondato di un organismo pluricellulare formi un'intera meridiana di piccoli strutture organiche, perfettamente orchestrate, predispone questi geni con proprie interazioni con cellule sorelle e cugine, determinando il formarsi dei tessuti dello sviluppo
• In Drosophila, più che in qualsiasi altro organismo, è stata chiarita l'esistenza di cause ed effetti che va dalle istruzioni genetiche codificate nel DNA fino all'architettura completa di un organismo pluricellulare
• Il moscerino fa da modello anche per lo studio della genetica umana: il suo genoma di circa 13.000 geni codificati su 135 milioni di coppie nucleotidiche, contiene gli stessi ordinanti di geni che influiscono in importanti motivazioni nello sviluppo e nella sopravvivenza di orgogli cellule
• Un altro organismo molto studiato, più piccolo e semplice di Drosophila, è il nematode Caenorhabditis elegans, un parente innocuo dei vermi del suolo che attaccano radici
• Gli studi sul suo sviluppo hanno portato anche alla scoperta delle primissime fasi che si dispongono il corpo e la dissoluzione delle cellule in superfici, molto interessanti nel campo delle ricerche sul cancro

Gli amminoacidi sono le subunità delle proteine

• Gli amminoacidi sono una variegata classe di molecole con una proprietà in comune: possiedono tutte un gruppo acido carbossilico e un gruppo amminico entrambi legati allo stesso atomo di carbonio, detto carbonio α.
• Si distinguono invece in base alla catena laterale unita anch'essa al carbonio α.
• Le cellule usano gli amminoacidi, uniti testa e coda, in una lunga catena che poi si ripiega in una struttura tridimensionale: il polipeptide = il "modello molecolare".
• Indipendentemente dagli amminoacidi che lo compongono in ogni polipeptide si individuano un gruppo amminico (NH₂) ed uno ossidrile al suo N-terminale ed un gruppo carbossilico (COOH) all'estremità C (C suo C-terminale). Questo conferisce al peptide ciò che si dirà "centralità acida" relativa strutturale (da non confondere con le proprietà elettrochimiche).
• Nelle proteine si trovano comunemente venti principali amminoacidi ciascuno con una catena laterale diversa, attaccata al carbonio α stesso, e 20 forme di acido ribonucleotide come altre variazioni.
• Come gli zuccheri, con tutti gli amminoacidi esistono, a parte la glicina, esistono due isomeri ottici (le forme D ed L) ma solo la forma L è impiegata nelle proteine (anche se esistono D-amminoacidi nelle pareti cellulari batteriche e in alcune antibiotici) direi. Anche questo uso esclusivo dei L-amminoacidi nelle proteine è un altro mistero evolutivo.

I nucleotidi sono le subunità del DNA e dell'RNA

• Il nucleoside è una molecola formata da due elementi: un composto estoso con anello eterocito e uno zucchero a cinque carboni che può essere ribosio o desossiribosio, legati tra loro.
• Un nucleoside dotato di uno o più gruppi fosfato legati allo zucchero si chiama nucleotide. I nucleotidi che contengono ribosio sono detti comun ribonucleotidi, quelli con il desossiribosio desossiribonucleotidi.
• Gli anelli azotati vengono solitamente chiamati basi per ragioni storiche; in ambiente acido, possono legare un H⁺ (protone) e quindi aumentare la concentrazione di ioni OH- in soluzione.
• Le molecole delle basi azotate, assomigliano moltissimo. La citina (C), la timina (T) e l'uracile (U) (uracile sono chiamate pirimidiniche perchè deriva veneno dello stesso coppello o sei -me mentre le purine aminino sono separate fissuso con quella esce.
• I nucleotidi possono funzionare da vettori temporanei di energia chimica? Soprattutto il ribonucleotide adenosinifosfato di ATP ha