Lezione di Biologia Università di Udine 2024/2025 PDF

Università degli Studi di Udine Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche A.A. 2024/2025 CORSO INTEGRATO DI MECCANISMI BIOLOGICI FONDAMENTALI BIOLOGIA APPLICATA Docente: Dr.ssa Elisabetta Fratta, PhD E-mail: [email protected] B...

Università degli Studi di Udine Corso di Laurea in Scienze Infermieristiche A.A. 2024/2025 CORSO INTEGRATO DI MECCANISMI BIOLOGICI FONDAMENTALI BIOLOGIA APPLICATA Docente: Dr.ssa Elisabetta Fratta, PhD E-mail: [email protected] BIOLOGIA bìos = “vita” lògos = nel senso di “studio” BIOLOGIA CELLULARE scienza biologica che studia la CELLULA dal punto di vista: morfologico (studio strutturale del nucleo, dei ribosomi o dei vari organuli) funzionale (studio dei processi fondamentali come il ciclo cellulare o la riproduzione) BIOLOGIA MOLECOLARE: scienza biologica che studia gli esseri viventi a livello dei meccanismi molecolari alla base della loro fisiologia, concentrandosi in particolare sulle interazioni tra le macromolecole ORGANISMO VIVENTE Sistema complesso, evolutivo che si sviluppa, si determina e si mantiene da solo secondo un progetto contenuto nel DNA CELLULA Unità morfologica e funzionale di tutti gli organismi viventi  TEORIA CELLULARE Le cellule sono le unità strutturali degli organismi viventi Le cellule sono unità funzionali degli organismi viventi Tutte le cellule originano da cellule preesistenti Tutte le cellule viventi hanno un’origine in comune CLASSIFICAZIONE DEGLI ESSERI VIVENTI PROCARIOTI EUCARIOTI CLASSIFICAZIONE DEI COMPOSTI CHIMICI Acqua Inorganici Sali minerali COMPOSTI CHIMICI Carboidrati Molecole biologiche Organici Lipidi o biomolecole Proteine costituiscono le strutture presenti Acidi nucleici negli organismi viventi ORGANISMI VIVENTI – METABOLISMO (1) metabolismo CELLULA ORGANISMI VIVENTI – METABOLISMO (2) ORGANISMI VIVENTI – METABOLISMO (3) Legami ad alta energia ENZIMI  ORGANISMI VIVENTI – OMEOSTASI omeostasi metabolismo CELLULA ORGANISMI VIVENTI – RIPRODUZIONE (1) omeostasi metabolismo CELLULA riproduzione ORGANISMI VIVENTI – RIPRODUZIONE (2) ASSESSUATA ORGANISMI VIVENTI – RIPRODUZIONE (3) SESSUATA ORGANISMI VIVENTI – EVOLUZIONE omeostasi metabolismo CELLULA riproduzione evoluzione  TEORIA CELLULARE (1) L’unità fondamentale di tutti gli esseri viventi è la CELLULA Condividono 3 elementi: Differiscono tra loro per: 1. Membrana plasmatica 1. Forma 2. Citoplasma 2. Dimensione 3. Materiale genetico 3. Funzione lunita fondamentale di tutti gli esseri viventi è la cellula : 4. Sostanze sintetizzate e/o condividono 3 elementi in comune 1.membrana plasmatica utilizzate 2.citopasma 3.materiale genetico differiscono tra loro per : forma dimensione funzione sostanze sintetizzate e o utilizzate TEORIA CELLULARE (2)  COMPONENTI COMUNI a PROCARIOTI ed EUCARIOTI CELLULA PROCARIOTICA (1)  CELLULA PROCARIOTICA (2) Ampia capacità di ADATTAMENTO Rapida capacità di RIPRODUZIONE Processi metabolici AEROBI e/o ANAEROBI DIMENSIONI RIDOTTE DIVERSE FORME  CELLULA PROCARIOTICA (3) Non hanno solo aspetti negativi Sono anche Utili e Fondamentali Batteri Patogeni per gli organismi viventi per piante e animali  CELLULA PROCARIOTICA (4) Alcune colonie possono essere definite commensali o simbionti, come la Flora Batterica Intestinale: consente la liberazione di moltissime vitamine del gruppo B favorisce il mantenimento dell'integrità della mucosa intestinale si oppone alla proliferazione di altri microorganismi patogeni CELLULA PROCARIOTICA - plasmalemma Svolge buona parte delle funzioni vitali 1.trasporto 2.sede di recettori 3.coinvolta nel processo di divisione cellulare Circondato da una parete cellulare costituita per la maggior parte da peptidoglicani (molecole formate da zuccheri e peptidi) che conferisce alla cellula forma e rigidità CELLULA PROCARIOTICA - parete cellulare GRAM + GRAM- CELLULA PROCARIOTICA - parete cellulare  CELLULA PROCARIOTICA - nucleoide NUCLEOIDE: Regione dalla forma irregolare all'interno della cellula contenete il materiale genetico Formato da un'associazione di proteine che: mantengono il DNA genomico nella sua forma compatta regolano l’attività del DNA genomico durante la sintesi e la duplicazione cellulare Pilo CONIUGAZIONE BATTERICA CELLULA EUCARIOTICA MEMBRANE CELLULARI (1) MEMBRANE CELLULARI (2)  MEMBRANE CELLULARI (3) Membrane Proteine Lipidi Carboidrati Plasmalemma 49 43 8 eritrociti 18 79 3 mielina 54 36 10 cellule epatiche 66 32 2 Membrana nucleare 62 27 10 RE (reticolo endoplasmatico) 64 26 10 Complesso di Golgi Mitocondrio 55 45 Tracce membrana esterna 78 22 - membrana interna Fosfolipidi Glicoproteine Steroli Glicolipidi  MEMBRANE CELLULARI (4) Modello del mosaico fluido Mosaico: molecole proteiche inserite nel doppio strato di fosfolipidi Fluido: la maggior parte di proteine e fosfolipidi possono muoversi lateralmente all’interno della membrana  LIPIDI DI MEMBRANA – FOSPOLIPIDI La testa IDROFILICA Le code IDROFOBICHE è attratta dalle non sono attratte dalle molecole di acqua molecole di acqua  LIPIDI DI MEMBRANA – STEROLI (1) STEROLI struttura rigida e planare debolmente polare Aumenta le proprietà di barriera permeabile a piccole molecole del doppio strato lipidico Inibisce possibili transizioni di fase Favorisce l’ancoraggio di molecole di superficie, allontanando le teste polari LIPIDI DI MEMBRANA – STEROLI (2)  PROTEINE DI MEMBRANA le prote PROTEINE DI MEMBRANA – FUNZIONI  CARBOIDRATI DI MEMBRANA I carboidrati di membrana: si trovano sulla superficie esterna delle membrane cellulari sono una specie di codice a barre delle cellule, utile al riconoscimento tra cellule uguali o diverse tra loro sono legati covalentemente a componenti della membrana, ovvero a lipidi o a proteine di membrana GLICOLIPIDI: unità polisaccaridiche legate a lipidi di membrana GLICOPROTEINE: oligosaccaridi legati a proteine di membrana  TRASPORTO ATTRAVERSO LE MEMBRANE CELLULARI (1) Le membrane biologiche non sono barriere impermeabili ed hanno sviluppato una varietà di sistemi di trasporto molto efficienti Circa il 65% dell’energia metabolica a disposizione della cellula eucariotica è impiegata nel trasporto di membrana Differenza di concentrazione a cavallo della membrana Dimensioni della molecola trasportata Carica e/o polarità della molecola trasportata  osmosi : diffusione di acqua diffusione= passaggio di particelle da una zona a maggior concentrazione a una a minor concentrazione DIFFUSIONE attraverso una membrana semipermeabile Le sostanze possono diffondere attraverso le membrane Nella diffusione le particelle si spostano spontaneamente da una zona dove sono più concentrate a una dove sono meno concentrate La diffusione è sempre un movimento verso l’equilibrio Molecole di colorante Membrana Equilibrio OSMOSI: diffusione di acqua attraverso una membrana semipermeabile  TRASPORTO ATTRAVERSO LE MEMBRANE CELLULARI (2) TRASPORTO TRASPORTO PASSIVO ATTIVO  TRASPORTO PASSIVO Secondo gradiente di concentrazione NON richiede energia cellulare Può o meno coinvolgere trasportatori di membrana Molecole idrofobiche DIFFUSIONE SEMPLICE Molecole polari di piccole dimensioni Attraverso il bilayer lipidico Molecole polari di dimensioni maggiori DIFFUSIONE FACILITATA IONI Utilizzo di trasportatori di membrana TRASPORTATORI DI MEMBRANA (1) TRASPORTATORI DI MEMBRANA (2) ASSORBIMENTO DEL GLUCOSIO – GLUT (1) trasporto passivo ASSORBIMENTO DEL GLUCOSIO – GLUT (2)  TRASPORTO ATTIVO Contro gradiente di concentrazione Richiede energia cellulare Coinvolge trasportatori di membrana TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO Consuma ATP direttamente. Es. pompa Na+/K+ ATPasi concentrazione del sodio è concentrazione del potassio è maggiore di 14 volte all'esterno dalle 10 alle 14 volte maggiore della membrana cellulare all'interno della cellula ASSORBIMENTO DEL GLUCOSIO – SGLT1 trasporto attivo  TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO Sfrutta un gradiente precostituito. Es. SGLT1 (immagazzina glucosio nella cellula contro il suo gradiente di concentrazione sfruttando gradiente Na+) ine smos