Riassunto esame Biologia Generale, prof. Vaccari, libro consigliato Elementi di Biologia, Solomon

Biologia generale

Biologia ................................................................................................................................................. 4

Inizio della vita ............................................................................................................................................... 4

Organizzazione cellulare ......................................................................................................................... 5

Evoluzione delle cellule ................................................................................................................................. 5

Procarioti ................................................................................................................................................... 5

Vie metaboliche ..................................................................................................................................... 6

Parete cellulare batterica ...................................................................................................................... 6

Determinazione di patogenicità ............................................................................................................ 6

Flagello batterico ................................................................................................................................... 7

Filamenti assiali ..................................................................................................................................... 7

Biofilm .................................................................................................................................................... 7

Eucarioti ..................................................................................................................................................... 7

Cellula animale ...................................................................................................................................... 7

Cellula vegetale...................................................................................................................................... 8

Osmosi in animali e piante .................................................................................................................... 8

Trasporto di membrana ......................................................................................................................... 8

Autofagia ............................................................................................................................................... 9

Segnalazione cellulare, recettori e ligandi ............................................................................................. 9

Invio del segnale ................................................................................................................................ 9

Ricezione .......................................................................................................................................... 10

Vie di segnalazione con importanza medica ....................................................................................... 10

Organelli .............................................................................................................................................. 10

Reticolo endoplasmatico o RE ......................................................................................................... 10

Apparato Golgi ................................................................................................................................. 10

Lisosomi e vacuoli ............................................................................................................................ 11

Perossisomi ...................................................................................................................................... 11

Gliossisomi ....................................................................................................................................... 11

Mitocondri ....................................................................................................................................... 11

Cloroplasti ........................................................................................................................................ 12

Involucro nucleare ........................................................................................................................... 13

Nucleo .............................................................................................................................................. 14

Nucleolo ........................................................................................................................................... 14

Citoscheletro.................................................................................................................................... 15

Giunzioni intercellulari .................................................................................................................... 16

1

La vita si studia attraverso un metodo scientifico .................................................................................. 17

Microscopio ................................................................................................................................................. 17

Storia

........................................................................................................................................................ 17

Funzione .................................................................................................................................................. 17

Preparazione campione ........................................................................................................................... 17

Tipi di microscopi ..................................................................................................................................... 18

Microscopio ottico ............................................................................................................................... 18

Fluorescenza ........................................................................................................................................ 18

Immunofluorescenza ........................................................................................................................... 18

Spinning disk o confocale .................................................................................................................... 18

A 2 fotoni ............................................................................................................................................. 18

Elettronico (SEM e TEM) ...................................................................................................................... 18

Cryo-EM ............................................................................................................................................... 19

Come fare senza microscopi .................................................................................................................... 19

Metodi biochimici ................................................................................................................................ 19

Cromatografia su colonna ............................................................................................................... 19

Elettroforesi ..................................................................................................................................... 19

Base chimica della vita ......................................................................................................................... 20

Acidi e basi ................................................................................................................................................... 20

Tamponi ................................................................................................................................................... 20

Le molecole della vita .................................................................................................................................. 20

Esperimento di Griffith ............................................................................................................................ 20

Esperimento di Avery-MacLeod-McCarthy ............................................................................................. 21

Esperimento di Hershey e Chase ............................................................................................................. 21

Carboidrati ............................................................................................................................................... 21

Lipidi ........................................................................................................................................................ 21

Proteine ................................................................................................................................................... 22

Acidi nucleici ............................................................................................................................................ 22

ATP (adenosina trifosfato) ................................................................................................................... 22

DNA ...................................................................................................................................................... 22

Sintesi del DNA e divisione cellulare ............................................................................................... 23

Codice genetico ............................................................................................................................... 24

Mutazioni ......................................................................................................................................... 25

RNA .......................................................................................................................................................... 25

Tipi di RNA ........................................................................................................................................... 25

Sintesi proteica ........................................................................................................................................ 27

2

Informazione fluisce da DNA alle proteine .......................................................................................... 27

DNA vs RNA.......................................................................................................................................... 27

Trascrizione .......................................................................................................................................... 27

Traduzione ........................................................................................................................................... 28

Poliribosoma .................................................................................................................................... 28

Fisica della vita

..................................................................................................................................... 29

Leggi della termodinamica e loro implicazione con gli organismi viventi ............................................... 29

Prima legge della termodinamica ........................................................................................................ 29

Seconda legge della termodinamica.................................................................................................... 29

Energia e metabolismo ............................................................................................................................ 29

ATP, moneta energetica ...................................................................................................................... 29

Trasferimento di energia nelle reazioni redox .................................................................................... 30

Enzimi ...................................................................................................................................................... 30

* appunti delle slide 3

Biologia

Studio degli esseri viventi e loro rapporti con ambiente che li circonda.

Tutta la vita cellulare segue elementi comuni:

1. Tutte cellule hanno che li separa da ambiente extracellulare per permettere alto

membrana cellulare

grado di organizzazione interno

2. Tutta vita cellulare contiene come materiale genetico. Tutte cellule contengono

DNA RNA e Proteine

3. Tutte cellule sono composte da stessa chimica di base: carboidrati, proteine, acidi nucleici, minerali,

grassi e vitamine.

4. Tutte cellule regolano flusso di nutrienti e cataboliti

5. Tutte cellule si e sono risultato della riproduzione

riproducono

6. Tutte le cellule richiedono supplemento di energia

7. Tutte cellule sono regolate da sistema sensoriale che eventi esterni

metabolizza

Esperimento di Pasteur

In 1859 Pasteur dimostra che vita deve essere già presente per generarne altra. Mediante l’utilizzo di mezzi

di coltura e imboccature a cigno dimostra che se non vi sono microrganismi vivi non è possibile generare la

vita. * nel 1855 concluse che le cellule potevano originare solo dalla divisione di altre cellule preesistenti.

Virchow

Inizio della vita

Esperimento Miller-Urey

Questo esperimento permetteva di dimostrare che era possibile

una spontanea formazione di acidi nucleici. Miller ricreò

determinate condizioni ambientali che si pensava fossero

presenti nella Terra primordiale (no ossigeno libero, idrogeno

abbondante insieme a gas come metano, ammoniaca e acqua).

Con queste condizioni ed in presente di una fonte di energia,

come i fulmini o la radiazione solare, si sono potute originare

molecole più complesse.

Da questo momento in poi la vita si evolse, adattandosi ai

cambiamenti dell’ambiente:

1. Formazione terra (4.5mil)

2. Idrosfera (4.2mil)

3. Chimica prebiotica (4mil)

4. RNA world (3.8mil)

5. DNA e Proteine (3.6mil)

6. Diversificazione (3.6mil fino ad oggi)

Possiamo riconoscere 3 grandi faune evolutive:

- Cambriana (essenzialmente marini)

- Paleozoica (Iniziano a comparire forme terrestri, vi fu esplosione di vita poiché era quasi ai livelli

2

attuali)

- Terziaria

Per biota si intende insieme di organismi viventi (Fauna + Flora)

N.b.

Stima attuale biota = 10 milioni di specie viventi 4

Organizzazione cellulare

Procarioti si separano da eucarioti 3 miliardi di anni fa e si suddividono in batteri e archea. Riconosciamo:

Eucarioti (animali, piante) e Procarioti.

Evoluzione delle cellule

*Archea (simili a batteri ma vivono in condizioni estreme)

*evoluzione divergente = strutture diverse con origini comune ma in condizioni diverse

*evoluzione convergente = strutture simili con origini diverse perché in condizioni simili

*Stromatoliti e origine vita = Stromatoliti sono strutture rocciose che alternano strati di (ovvero

biofilm

comunità di microrganismi attaccata a una superficie solida) fossilizzati e carbonato di Ca. Più antichi

.

reperti delle prime forme di vita. Formati da cianobatteri produttori di mediante decomposizione

2 2

Esistono ancora oggi in acque molto salate.

Procarioti

Organismi cellulari, assegnati a due domini: Archaea e Bacteria.

La maggior parte ha dimensioni molto piccole. Sono quasi tutti unicellulari. Possiedono due forme

principali: 5

- conosciuti con il nome di si presentano in forma unicellulare in alcune specie e in

Sferica: cocchi,

gruppi di cellule indipendenti in altre. Le cellule possono essere raggruppate in coppie (diplococchi),

in lunghe catene (streptococchi), o in aggregati irregolari simili a grappoli d’uva (stafilococchi)

- noti come possono apparire come singoli bastoncelli o come lunghe catene.

Bastoncellare: bacilli,

Alcuni procarioti hanno forma elicoidale. Se elica è rigida, il procariote è chiamato se è

spirillo,

flessibile, è detto Uno spirillo a forma di virgola è detto

spirocheta. vibrione

- alcuni archeobatteri possiedono forma inusuale (es. triangolare o quadrata)

Altre:

Procarioti sono privi degli organelli circondati da membrana, pertanto mancano di nucleo. Nonostante ciò,

possiede un’area anche detta che contiene il DNA.

nucleare, nucleoide,

Citoplasma procariotico contiene ribosomi (più piccoli di quelli eucariotici) e granuli di riserva contenenti

glicogeno, lipidi o composti fosforilati oltre che enzimi necessari per attività metabolica. Membrana

plasmatica può essere introflessa a formare invaginazioni. Enzimi necessari per respirazione e fotosintesi

possono essere associati alla membrana plasmatica o a invaginazioni.

Vie metaboliche

Molti procarioti sono ottengono energia e carbonio da altri organismi; alcuni sono

eterotrofi, autotrofi,

sintetizzano le proprie molecole organiche a partire da composti semplici. Riconosciamo quattro gruppi

principali:

- effettuano fotosintesi utilizzando clorofilla

Fotoautotrofi: a

- utilizzano come fonte di carbonio, non utilizzano luce solare. Energia è

Chemioautotrofi: 2

ricavata da ossidazione di composti inorganici

- ottengono carbonio da altri organismi, ma utilizzano clorofilla e altri pigmenti per

Fotoeterotrofi:

catturare energia luminosa

- dipendono da molecole organiche sia per carbonio che per energia. Molti di loro

Chemioeterotrofi:

sono a vita libera (o Alcuni sono patogeni, altri procurano vantaggio ai

decompositori saprofiti).

loro ospiti

La maggior parte dei procarioti sono ovvero richiedono ossigeno per respirazione cellulare. Alcuni

aerobi,

sono possono metabolizzare anaerobicamente se necessario, altri sono

aerobi facoltativi, anaerobi

quindi possono metabolizzare solo in condizioni anaerobie.

obbligati,

Alcuni procarioti attuano la ovvero riducono azoto atmosferico (ammoniaca). Altri

fissazione dell’azoto,

convertono ammoniaca in nitriti e nitrati in processo detto nitrificazione.

Parete cellulare batterica

Maggior parte di procarioti presenta una che circonda la membrana plasmatica. Questa

parete cellulare

fornisce struttura rigida che sostiene cellula e ne mantiene la forma. Parete è costituita da peptidoglicani,

polimero complesso composto da due zuccheri (amminozuccheri), legati a corti polipeptidi. Le diverse

composizioni