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 LEZIONE 1 - 03/10/2024 1. Cosa studia biologia La biologia studia gli organismi viventi che presentano le proprietà fondamentali che sono proprie della vita, cioé la capacità di: · Riprodursi...

 LEZIONE 1 - 03/10/2024 1. Cosa studia biologia La biologia studia gli organismi viventi che presentano le proprietà fondamentali che sono proprie della vita, cioé la capacità di: · Riprodursi Tutti gli organismi sono accumunati da unitarietà - Reagire biochimica (basilari reazioni biochimiche) - Metabolizzare e unitarietà strutturale (cellula) - Crescere di volume e differenziandosi S Cambiare e perpetrare le variazioni S Morire 2. Origine cellulare Ad oggi la teoria più accreditata sull’origine della vita è quella della ABIOGENESI (a = privazione, bio = vita, genesi = origine), cioè la vita ha avuto origine da qualcosa senza vita. Secondo la teoria dell’evoluzione ideata da Wallace e Darwin tutte le forme di vita sono collegate da relazione e sono state originate da un unico progenitore comune, ma chi è? Le sostanze fondamentali da cui si pensa che la vita si sia formata sono: -Metano CH4 -Ammoniaca NH3 > Ossigeno e Azoto non c’erano -Acqua H2O -Acido solfidrico H2S La loro assenza permetteva ai raggi ultravioletti e scariche -Anidride carbonica CO2 elettriche di raggiungere la Terra innescando reazioni tali da -Monossido di carbonio CO portare alla formazione, patendo da queste molecole -Fosfati PO3-4 inorganiche, delle prime molecole organiche che sono i piccoli composti del carbonio, cioè AMMINOACIDI e NUCLEOTIDI. - Si sono uniti formando le L Si sono uniti formando gli PROTEINE ACIDI NUCLEICI MACROMOLECOLE L’origine della vita 7 Una membrana di fosfolipidi è andata a racchiudere un RNA autoreplicante V. Cellula eucariotica ancestrale che non in grado di fare ne 1 respirazione, ne fotosintesi incontra un batterio aerobio in Da cosa è supportata grado di fare la respirazione e lo ha inglobato. Questi hanno questa ipotesi? Dal stabilito una associazione simbiontica dove il batterio fatto che ancora oggi rimanendo dentro la cellula ha continuato a fare la se vediamo un respirazione cellulare. mitocondrio è molto simile ad un procariote,. 2 Una cellula già in grado di fare la respirazione ha incontrato una lo stesso è per il alga verde-azzurra in grado di fare la fotosintesi, e anche cloroplasto. questa fu inglobata. Anche qua c’è stata una associazione simbiotica che ha portato la fotosintesi all’interno della cellula 3 - Differenze cellule eucariote e procariote Procariote Eucariote Non hanno una membrana nucleare che va a Hanno una membrana nucleare in cui é :racchiudere il genoma Non ci sono organuli, tranne i ribosomi che però non racchiuso il dna Le cellule eucariote hanno tanti organuli sono composti da membrane. Le funzioni che sono e quasi tutti sono composti da espletate dalle membrane dei diversi organuli, nei membrane procarioti le deve espletare solo la membrana ~ Va dai 5 ai 100 micron esterna, l’unica che c’è, che ha anche lo scopo di L’organizzazione é multicellulare i dividere i due DNA quando deve dividersi Misura 10 micron I batteri posso essere suddivisi in Gram positivi L’organizzazione é unicellulare e Gram negativi Hanno una parete cellulare e quindi anche uno spazio tra membrana e parete detto spazio Hanno uno strato hanno uno strato molto periplasmatico e possono avere pili e flagelli sottile di alto di peptidoglicano peptidoglicano e uno strato aggiuntivo di fosfolipidi 4 - L’acqua La cellula è composta da 70% di ACQUA, 26% macromolecole e 4%altre molecole.... 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno legati insieme da legami covalenti. L’ossigeno però è un atomo molto elettronegativo, quindi questa molecola avrà una regione con carica parzialmente negativa, l’ossigeno, e una regione carica parzialmente positiva, gli idrogeni. Quando due molecole sono vicine la parte positiva attira la parte negativa, e si forma un LEGAME A IDROGENO Si forma tra l’H e atomi molto elettronegativi Una molecola di acqua si può legare a tante molecole d’acqua che ci sono attorno. In base a come le altre molecole si rapportano con l’acqua queste vengono suddivise in IDROFOBICHE e IDROFILICHE. contengono dei legami monopolari e quindi possono sciogliersi in acqua perché sono insolubili in acqua. sono composte da molecole polari 5 - Le macromolecole Le macromolecole organiche sono molecole formate sopratutto da carbonio che si trova nel 4^ gruppo, ha numero atomico 6 e ha 4 elettroni sul guscio esterno. Tutte le macromolecole sono formate da delle subunità & Monosaccaridi o zuccheri vanno a più piccole, dette monomeri. 2 formare la macromolecola Per ogni monomero c’e la corrispondente macromolecola: polisaccaride - Gli acidi grassi si legano per Domanda: descrivi in generale le macromolecole formare le membrane cioè i lipidi Risposta: Sono polimeri, cioè lunghe catene di piccole - Gli amminoacidi si legano per molecole organiche unite insieme da legami covalenti. formare le proteine o polipeptidi Le reazioni con cui vengono aggiunte le subunità ai polimeri - I nucleotidi si legano per formare di proteine, acidi nucleici e monosaccaridi, presentano gli acidi nucleici somiglianze. Ogni polimero si allunga applicando all’estremità della catena polimerica un monomero, mediante una reazione di condensazione, in cui per ogni subunità aggiunta viene eliminata una molecola d’acqua. La reazione è catalizzata da enzimi che garantiscono l’incorporazione esclusiva di monomeri del tipo giusto, e inoltre, nella catena, le subunità vengono montate con una sequenza precisa, in quanto la funzione biologica di proteine, acidi nucleici e monosaccaridi, dipende dalla sequenza delle subunità. 5 - Monosaccaridi e polisaccaridi L’unità strutturale più semplice sono i MONOSACCARIDI con formula generale (CH20)n, infatti si chiamano carboidrati perché per ogni atomo di carbonio c’è una molecola di acqua, e sono classificati in base a: : Presenza di gruppo aldeidico o chetonico In base al numero di atomi del carbonio gruppi aldeidici e chetonici di uno zucchero possono andare a reagire con un gruppo ossidrilico della stessa molecola. Una conseguenza di questa reazione è la scomparsa del gruppo aldeidico, o chetonico, e la formazione di un nuovo atomo di carbonio asimmetrico definito glicosidico, che porta un nuovo OH e che potrà trovarsi o sopra ( beta ) o sotto ( alpha ). Il monomero monosaccaride si unisce con altri monosaccaridi per formare oliosaccaridi (catene che possono arrivare a 10/20 monomeri, o polisaccaridi). I POLISACCARIDI sono tutti formati dallo stesso monomero. Esempio: glucosio, glicogeno e cellulosa sono polisaccaridi e vengono distinti dai loro legami. In base a come cambia il legame, cambia anche il polisaccaride e la loro funzione. 5 - Gli acidi grassi : La molecola di acido grasso presenta 2 regioni distinte: Molecole ANFIPATICHE Idrofilica Formata da un gruppo OH molto reattivo molecole composte da due Idrofobica Catena idrocarburica poco reattiva regioni con proprietà opposte Si classificano in base al numero di carboni e doppi legami No, Saturo Sì, Insaturo Trigliceridi Gli acidi grassi sono immagazzinati come riserva di energia (grasso) come esteri del glicerolo a formare i trigliceridi. L’esterificazione dei 3 gruppi alcolici del glicerolo con altrettanti acidi grassi porta alla formazione di un trigliceride Se libero, il gruppo carbossilico di un acido grasso si ionizza, ma più comunemente è legato ad altri gruppi a formare o esteri o amidi Fosfolipidi La sua struttura è simile a quella degli acidi grassi, con : Possono associarsi e creare 7 - una testa idrofila contenente un gruppo fosfato miscele, con tutte le teste fuori e le : due code idrofobe formate da catene di acidi grassi code dentro m ~ - Possono formare un film superficiale, con code verso l’alto ↑ Se prendo tanti di questi e li metto in soluzione acquosa? 7 Formare doppio strato fosfolipidico è la base di tutte le molecole biologiche; in questo modo L abbiamo un ambiente acquoso sopra e un ambiente acquoso sotto, le teste sono sempre a contatto con l’acqua perché sono idrofiliche e le code si trovano al centro e sono lontane dall’acqua. 5 - Gli amminoacidi l’amminoacido esiste in due forme isomeriche che si chiamano stereoisomeri e possono essere proiettate nello spazio in più conformazioni, L o D. Tutti gli amminoacidi presenti Tutti hanno qualcosa in comune tra di loro: il carbonio, ( nelle proteine sono di serie L. l’idrogeno, il gruppo amminico e il gruppo carbossilico - Si suddividono in gruppi in & AMMINOACIDI - Il quarto sostituente del carbonio base alla loro catena S differisce nei diversi amminoacidi. laterale · Gli amminoacidi sono 20 e li possiamo dividere in base alla loro catena laterale in questi gruppi: - Polari ma privi di carica Apolari Ionizzabili DOMANDA D’ESAME: COM’È FATTO L’AMMINOACIDO? Possono essere chiamati : Risposta: un amminoacido è formato da un carbonio alpha che Con nome per esteso lega quattro sostituenti diversi: un gruppo amminico, un gruppo : Nomenclatura a tre lettere carbossilico, un idrogeno e una catena laterale variabile - Nomenclatura ad una lettera Possono essere distinti in: Essenziali Dobbiamo lasciarli nel’organismo e integrarli con la dieta : Non essenziali Quelli che riusciamo a sintetizzare Probabile domanda d’esame: come si lega un amminoacido con un altro amminoacido? Il gruppo carbossilico di un amminoacido va a reagire con il gruppo amminico di un altro amminoacido, si libera una molecola di acqua e si forma un legame covalente che si chiama legame protidico che si forma tra il carbonio e l’azoto. Questo è un legame rigido, quindi quando la struttura è planare rigida la molecola non si ripiega. STRUTTURA DELLE PROTEINE I polipeptidi e i polinucleotidi hanno un inizio e una fine ma non posso girarli dall’altra parte. L’inizio del polipeptide è Ammino, dove l’amminoacido resta con il suo gruppo amminico libero, mentre nella parte terminale, chiamata Carbossi o C-terminale, l’amminoacido resta con il suo gruppo carbossilico libero. Che significato ha questa direzionalità? è una sintesi, viene letto in quella direzione sia da noi che dalle molecole. La macromolecole devono interagire tra loro, ma prima devono conoscersi e questo avviene grazie alla direzionalità. La struttura delle proteine è suddvisa in 4 ordini: Ft Primaria: Terziaria: è la sequenza, cioè l’ordine in cui gli ci sono legami più deboli che vanno ad amminoacidi sono inseriti associare nelle alpha eliche e i beta foglietti, un gruppo di proteina più grande. Secondaria: può essere di due tipi: alpha elica e beta foglietto. Quaternaria: Entrambe sono stabilizzare da dei legami a idrogeno ha sempre legami deboli ma va a che si formano tra gruppo CO e gruppo NH di due legami legare più polipetidi tra loro. peptidici. Le proteine hanno una forma ad incastro, per avere una struttura tridimensionale però devono avere dei legami. Le proteine possono essere denaturate tramite calore perdendo la struttura tridimensionale e quindi anche la funzione. Se ristabilisco le condizioni iniziali ritorna ad essere funzionale.  Acido n. É la macromolecola, il nucleotide é la subunitá 5 - Acidi nucleici e nucleotide T BASI AZOTATE - ZUCCHERO NUCLEOTIDE Sono 5, divise in 2 gruppi: è pentoso ( 5 carboni ) e può Formato da 3 parti - Purine ( Adenina e Guanina ) essere o un ribosio, o un Pirimidine ( Tim, Urac, Citosina ) desossiribosio: GRUPPO FOSFATO la differenza tra i due la si vede in si lega al carbonio 5’ può essere formato da uno a tre base alla posizione del carbonio 2’ fosfati e in base alla loro quantità cambia la nomenclatura Per formare l’acido nucleico, le subunità ( nucleotidi ) si legano attraverso il legame fosfodiestere, che si forma tra il fosfato legato al carbonio 5’ del nucleotide entrante e il 3 H libero dell’ultimo nucleotide Come le proteine, anche l’acido nucleico è direzionale, quindi presenta un inizio, detta 5’ fosfato, e una fine 3 primo H DNA ↓ RNA Nella lettura si é in grado di Desossiribosio Zucchero Ribosio 7 sapere quale filamento manca L > Uracile Base azotata Timina - L Doppia elica Struttura Singola catena Le due catene e le eliche T hanno direzioni opposte DNA Doppia catena perché le file di nucleotidi sono complementari e anti parallele Una catena di DNA si lega ad un’altra attraverso il legame che avviene secondo accoppiamenti definiti: adenina (A) con timina (T) presenza di 2 legami a idrogeno : citosina (C) con guanina (G) presenza di 3 legami a idrogeno Il diametro dell’elica è costante di 2 nm perché le rigide regole di appaiamento delle basi permettono il legame solo tra purina e pirimidina Il DNA ad un certo innalzamento della temperatura può essere denaturato 6 - LA CELLULA EUCARIOTICA ED I SUOI ORGANULI Lezione 2 - 04/10/24 La differenza sostanziale tra procarioti ed eucarioti sta nel fatto che i primi non sono compartimentalizzati. La potenza della cellula eucariotica sta nel fatto che essendo compartimentalizzata, ha molti organuli che a loro volta possono presentare una membrana cellulare CITOPLASMA Sostanza semifluida che occupa il 50% della cellula, formata da ioni, carboidrati e lipidi MEMBRANA CITOPLASMATICA Formata da uno doppio strato fosfolipidico, permette alla cellula di: Essere delimitata. Mantenere l’omeostasi Esistono tante membrane, che hanno in comune la - Regolare il trasporto delle molecole struttura (doppio strato fosfolipidico con proteine) e le S L’interazione fisica tra cellule funzioni; la differenza tra le une e le altre sta nella componente proteica perché sono proprio le proteine a definire la funzione della membrana 7 possono o trovarsi soltanto in un preciso lato (dentro o fuori membrana), oppure possono attraversarla 1.Diffusione semplice Le molecole attraversano il doppio strato - 7 fosfolipidico senza interagire con alcuna proteina ( secondo gradiente); Tipi di trasporto - di membrana 2. Trasporto passivo 7 può esserci una diffusione facilitata con: Un trasportatore - le proteine di trasporto inserite nella 3. Trasporto attivo membrana riconoscono la molecola, la legano, la proteina cambia la Come il passivo, ha una sua conformazione inglobando momentaneamente la molecola e poi proteina che riconosce la attraversata la membrana la espelle molecola da trasportare, - Canali ma avviene contro i canali si presentano chiusi e si aprono solo a determinati stimoli gradiente, usando esterni facendo passare la molecola l’energia ricavata dall’ATP