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PARTE PRIMA CAPITOLO 1 UNO SGUARDO SULLA VITA

DOMANDA: ILLUSTRARE LE GENERALITA SULLE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLA MATERIA VIVENTE Gli esseri viventi che abitano il nostro pianeta condividono una serie di caratteristiche che li distinguono dalle cose non viventi. Queste caratteristiche comprendono lorganizzazione, crescita e sviluppo, metabolismo capace di autoregolarsi, movimento, capacita di rispondere agli stimoli, riproduzione e adattamenti ambientali. Organizzazione: possiamo identificare una gerarchia dellorganizzazione biologica. Tutti gli organismi viventi sono altamente organizzati, e sono costituiti da cellule. Alcune forme di vita pi semplici come i batteri, sono unicellulari, costituite da una sola cellula, altre forme pi complesse sono formate da miliardi di cellule. In questi organismi pluricellulari, i processi vitali dipendono dalle funzioni coordinate delle cellule che possono essere organizzate per formare tessuti, organi e apparati organici. Crescita e sviluppo: per crescita biologica si intende sia laumentare delle dimensione delle singole cellule sia del loro numero o entrambi. La crescita di un organismo pu essere uniforme, oppure maggiore in alcune parti, cosicch le proporzioni del corpo cambiano. Uno degli aspetti significativi del processo di crescita e che ogni parte dellorganismo continua a funzionare mentre cresce. Gli organismi viventi con la crescita si sviluppano. Metabolismo capace di autoregolarsi: in tutti gli organismi viventi avvengono reazioni chimiche e trasformazioni energetiche essenziali per il nutrimento. Il metabolismo e linsieme delle attivit chimiche dellorganismo che devono essere accuratamente regolate per mantenere lomeostasi, un stato di equilibrio interno. Esempio: quando la sostanza prodotta da alcune cellule e sufficiente, la sua produzione deve cessare o diminuire, al contrario quando e in carenza deve attivarsi per produrla. Questi meccanismi omeostatici sono sistemi di controllo che si autoregolano. Movimento: gli organismi si muovono interagendo con lambiente, allo stesso modo il materiale vivente che si trova allinterno della cellula e in continuo movimento. In alcuni animali come le spugne, coralli e ostriche detti sessili, hanno stadi larvali durante i quali

possono nuotare liberamente, ma divenuti adulti perdono la capacita di muoversi da un luogo allaltro. Pur rimanendo attaccati ad una superficie, utilizzano estroflessioni della cellula chiamate ciglia e flagelli per muovere lacqua avvicinandosi cos il nutrimento necessario per il loro organismo. I vegetali non si muovono come gli animali, ma sono dotati ugualmente di movimento. Ad esempio orientano le foglie in direzione della luce. Capacita di rispondere agli stimoli: tutte le forme di vita rispondono agli stimoli cambiamenti fisici o chimici che avvengono nel loro ambiente interno o esterno. Esempio locchio umano le cui cellule rispondono alla luce. Oppure nelle piante come la Venere acchiappamosche, capace di catturare gli insetti. Le foglie si piegano lungo lasse mediano, emettono un profumo che attira gli insetti. La presenza dellinsetto sulla foglia, rivelata dalla peluria che la riveste, stimola la foglia a chiudersi. Non appena i bordi si toccano i peli si intrecciano e impediscono la fuga dellinsetto. Particolari enzimi lo uccidono e lo digeriscono.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora

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Questa pianta cresce di solito in terreni poveri di azoto, gli insetti che mangia, le permettono di assimilare parte dellazoto necessario per la crescita. Riproduzione e adattamenti ambientali: asessuata (la prole e identica al genitore) senza la fusione delluovo e dello sperma per formare un uovo fecondato, esempio lameba un organismo unicellulare, che raggiunta una certa dimensione, si riproduce dividendosi in due parti uguali che vanno a formare due amebe nuove. Prima di dividersi lameba fa una copia del suo materiale ereditario (geni) e lo divide equamente tra le due cellule. Ciascuna nuova ameba e identica alla precedente tranne per le dimensioni.

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Sessuata avviene nella maggior parte dei vegetali ed animali con la produzione di cellule specializzate, uova e cellule spermatiche, si uniscono per formare luovo fecondato dal quale si svilupper il nuovo organismo. La prole prodotta e il prodotto dellinterazione tra i geni forniti dal padre e madre. Tali variazioni genetiche sono alla base dei processi vitali dellevoluzione e delladattamento il quale migliora la capacita di un organismo di sopravvivere in un particolare ambiente, e pu essere di tipo strutturale, fisiologico, comportamentale oppure una combinazione di questi. Esempio di adattamento sono le zebre, che assumono una particolare posizione che permette loro di individuare i leoni e altri predatori. Le strisce servono per mimetizzarsi o per proteggersi visivamente dai predatori quando sono puntate a distanza. Il loro stomaco si e adattato a cibarsi derba, unadattamento che aiuta a sopravvivere in caso di cibo scarso. Un essere vivente per crescere, svilupparsi, muoversi, riprodursi, deve ricevere delle informazioni codificate sotto forma di sostanze chimiche o impulsi elettrici. Nel 1953 James Watson e Francis Crick scoprirono la struttura dellacido desossiribonucleico (DNA). Questa sostanza chimica costituisce i geni le unita di base dellereditariet. Essi sono responsabile del controllo, dello sviluppo e del funzionamento di ciascun organo. Il DNA contiene la ricetta per creare tutte le proteine (grosse molecole) necessarie allorganismo per determinare la struttura e la funzione delle cellule e dei tessuti. Logicamente le cellule nervose sono diverse da quelle muscolari perch hanno proteine diverse. I meccanismi coinvolti nella segnalazione cellulare sono molto complessi, capire come le cellule comunicano tra di loro permette di scoprire nuovi metodi utilizzabili per liberare farmaci allinterno delle cellule per curare nuove patologie. Gli ormoni sono messaggeri chimici in grado di trasmettere informazioni da una parte allaltra di un organismo. Possono indurre una cellula a secernere o produrre una particolare proteina. Gli animali hanno un sistema nervoso in grado di trasmettere informazioni sia attraverso impulsi elettrici, sia con molecole chiamate neurotrasmettitori. Il nostro sistema nervoso trasmette i segnali dai recettori sensoriali come gli occhi, le orecchie, al cervello informando dei cambiamenti che avvengono nellambiente esterno. La teoria dellevoluzione, ci spiega come le popolazioni di organismi sono cambiate nel tempo. Ciascun organismo e il prodotto di complesse interazioni tra geni dei suoi antenati e le condizioni ambientali. Ladattamento ambientale e il risultato di processi evolutivi che avvengono in lunghi periodi e coinvolgono molte generazioni. Charles Darwin e Alfred Wallace furono i primi a portare allattenzione generale la teoria dellevoluzione basata sulla selezione naturale. Darwin sintetizzo che le forme di vita sulla terra discendono attraverso varie modifiche, da forme preesistenti. Egli bas la sua teoria sulle seguenti osservazioni: -Ogni membro di una specie (cio un gruppo di organismi con struttura, funzioni e comportamenti simili, che in natura si accoppiano solo tra loro) e diverso dagli altri -Nascono molti pi organismi di quelli che sono in grado di sopravvivere fino alla riproduzione -Gli individui competono per sopravvivere, coloro che hanno pi caratteristiche vantaggiose potranno sopravvivere pi facilmente rispetto agli altri -Gli organismi che sopravvivono si riproducono e trasmettono le caratteristiche vantaggiose alle loro proli e alle generazioni future. Mentre Darwin non conosceva lesistenza del DNA, e non poteva comprendere il meccanismo dellereditariet, noi sappiamo che le diversit tra gli organismi viventi, sono il risultato di geni differenti che codificano ciascuna caratteristica. Alla base di queste variazioni, ci sono mutazioni casuali, cio cambiamenti di natura chimica nel DNA e possono essere ereditati. Un altro aspetto fondamentale e quello dellorganizzazione biologica. I biologi possono studiare la cellula partendo dallatomo e dalla molecola questo studio si chiama riduzionismo.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Ogni livello di organizzazione ha propriet emergenti, cio caratteristiche non presenti nei livelli inferiori. Esempio le popolazioni hanno propriet emergenti, come la densit let media, i tassi di vita e di morte, mentre gli individui che formano una popolazione non possiedono queste caratteristiche. Il livello chimico e il pi piccolo livello di organizzazione e comprende gli atomi e le molecole. Esempio due atomi di idrogeno si combinano con un atomo di ossigeno per formare una molecola di acqua. Sebbene formata da due tipi di atomi che sono gas, lacqua un liquido, ecco un esempio di propriet emergente. Diversi tipi di atomi possono associarsi tra loro per formare le cellule. Le sue propriet emergenti la rendono la struttura di base e lunita funzionale della vita. Ogni cellula e circondata da una membrana plasmatica che regola il passaggio dei materiali tra la cellula e lambiente circostante. Tutte le cellule hanno al loro interno molecole che contengono il materiale genetico e delle strutture chiamate organuli capaci di svolgere funzioni altamente specializzate. Conosciamo due differenti tipi di cellule: procariotiche come i batteri, tutti gli altri organismi sono formati da cellule eucariotiche che contengono una grande variet di organuli rivestiti da una membrana incluso un nucleo che contiene il DNA. Durante levoluzione gli organismi pluricellulari, si sono associati per formare i tessuti, (negli animali c quello muscolare e nervoso, mentre nei vegetali c lepidermide), i quali si associano e formano organi (come il cuore e lo stomaco negli animali, radici e foglie nelle piante), che coordinati tra loro formano i sistemi come il sistema circolatorio e digerente. Gli organismi interagiscono fra loro formando popolazioni, che interagendo a loro volta formano le comunit, le quali possono essere composte da centinaia di tipi diversi di forme viventi. Una comunit insieme allambiente nel quale si trova detta ecosistema, che pu essere piccolo come una stagno o grande. Linsieme di tutti gli ecosistemi esistenti sulla terra formano la biosfera. La biosfera comprende tutto ci che abitato dagli organismi viventi latmosfera, lidrosfera (lacqua in ogni sua forma) e la litosfera (la crosta terrestre). Lo studio di come gli organismi di una comunit sono in relazione tra loro e con il loro lambiente chiamato ecologia (dal greco oikos=casa). La tassonomia la scienza che studia la nomenclatura, e la classificazione di tutti gli organismi viventi. I biologi si chiamano tassonomisti. Il sistema per classificare stato inventato dal botanico svedese Carlo Linneo nel XVIII secolo. Lunit di base per la classificazione la specie. Quelle piu strettamente correlate fra loro vengono riunite in un livello superiore di classificazione il genere. Questo sistema ancora oggi valido se pur con qualche modifica, viene chiamato binomiale, perch a ciascuna specie assegna un nome doppio. La prima parte del nome indica il genere con la prima lettera maiuscola, la seconda parte il nome specifico con la prima lettera in minuscolo. Il nome specifico della nostra specie Homo sapiens (uomo saggio). La classificazione parte proprio da specie e genere, alzandosi di livello in seguenza troviamo: famiglia, ordini, classi, phila e regni. Ecco la classificazione delluomo: regno Animale philum Cordato subphilum Vertebrato classe Mammifero ordine Primate famiglia Ominide genere e specie - Homo sapiens Ogni organismo appartiene a uno dei seguenti sei regni: ARCHEOBATTERI EUBATTERI PROTISTI FUNGHI VEGETALI ANIMALIOPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


ARCHEOBATTERI EUBATTERI fanno parte i batteri che sono unicellulari e differiscono da tutti gli altri organismi, sono procarioti perch non hanno un nucleo separato e di non avere altri organuli cellulari. PROTISTI appartengono i protozoi le alghe e le muffe. Alcuni protisti si sono adattati a svolgere la fotosintesi, il processo nel quale lenergia luminosa convertita in energia chimica di molecole di cibo. FUNGHI composta da lieviti muffe e funghi e non sono fotosintetici, essi traggono nutrienti mediante la secrezione di enzimi digestivi e lassorbimento di cibo predigerito. VEGETALI sono organismi pluricellulari in grado di svolgere attivit fotosintetica. Comprendono sia le piante non vascolarizzate cio i muschi, che quelle vascolarizzzate felci, conifere, piante da fiori. Alcune caratteristiche dei vegetali sono: la cuticola, una copertura cerosa che ricopre le parti esposte allaria, riducendo la perdita di acqua; gli stomi piccole aperture presenti nel fusto e nella foglia che permettono lo scambio gassoso; i gametangi organi che proteggono le cellule riproduttive in via di sviluppo. ANIMALI organismi pluricellulari che devono mangiare altri organismi per trarne nutrimento. Ogni organismo per crescere e rimanere in vita necessita di energia, quindi ogni organismo assume costantemente nutrimento. Parte di questo viene utilizzato come carburante per la respirazione cellulare processo durante il quale lenergia immagazzinata nelle molecole viene rilasciata per essere utilizzata dalle cellule. Cos come per gli individui anche gli ecosistemi dipendono da un continuo apporto di energia. Lecosistema autosufficiente costituito da tre tipi di organismi: produttori o autotrofi, consumatori o eterotrofi, e decompositori, e da un ambiente appropriato per la loro sopravvivenza. Produttori o autotrofi sono piante, alghe e batteri che possono produrre il loro cibo da materiale grezzo, utilizzando la luce solare come fonte denergia ed attuano la fotosintesi dove molecole complesse sono sintetizzate partendo da anidride carbonica e acqua. Lenergia luminosa viene trasformata in energia chimica, e lossigeno un sottoprodotto finale della fotosintesi. Anidride carbonica + Acqua + Energia Zuccheri (cibo) + Ossigeno. Consumatori o eterotrofi sono animali che dipendono dai produttori. Essi ricavano energia degradando le molecole di cibo prodotte durante la fotosintesi: Zuccheri (e altre molecole di combustibile) + Ossigeno Anidride carbonica + Acqua + Energia. I consumatori contribuiscono allequilibrio dellecosistema, perch producono lanidride carbonica necessaria ai produttori. Quindi sia produttori che consumatori contribuiscono a mantenere costante la miscela di gas atmosferici indispensabile per la vita. Decompositori sono funghi e batteri cioe organismi eterotrofi che ottengono il nutrimento dalla degradazione delle sostanze di rifiuto o degli organismi morti rendendoli riutilizzabili. Se non esistessero i decompositori, le sostanze nutritive rimarrebbero intrappolate negli organismi morti e gli elementi necessari ai sistemi viventi si esaurirebbero presto. ********************** Diciamo che il mondo scientifico utilizza per le sue ricerche alcuni sistemi tra cui: - il metodo scientifico che comporta una serie di passaggi ordinati, riconoscere i problemi sviluppare ipotesi (affermazioni verificabili) elaborare esperimenti. - il processo scientifico investigativo, influenzato da fattori culturali storici e personali dello scienziato stesso. - ragionamenti sistematici di tipo deduttivo e induttivo. Lapproccio ipotetico deduttivo inizia con delle informazioni chiamate premesse, utilizza il ragionamento deduttivo per verificare delle ipotesi. Al contrario il ragionamento ipotetico induttivo parte da osservazioni specifiche dalle quali si cerca di estrarre delle conclusioni. Esempio: se sappiamo che i passerotti hanno le ali, e sono uccelli, e sappiamo che i pettirossi e le aquile hanno le ali e sono uccelli, potremmo dedurre che tutti gli uccelli hanno le ali. Purtroppo questo sistema un po debole, perch contiene pi informazioni rispetto ai fatti sui quali queste si basano.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Comunque qualsiasi ipotesi deve essere avvalorata da esperimenti controllati divisi in gruppi sperimentali e di controllo. Un gruppo sperimentale differisce da quello di controllo solo per la variabile che si sta studiando. Esempio: un esperimento condotto in modo controllato dimostra che il nucleo essenziale per il corretto funzionamento della cellula. Quando il nucleo di unameba viene rimosso, lameba muore, lameba di controllo sottoposta ad una manipolazione simile (inserzione del microago), ma senza rimozione del nucleo, vive. Un ipotesi diventa teoria quando suffragata da molte osservazioni ed esperimenti. Una teoria ben fondata e verificata nel tempo diventa un principio. Il termine legge e talvolta usato per un principio ritenuto di importanza basilare, come la legge di gravit.



PARTE PRIMA CAPITOLO 2 ATOMI E MOLECOLE: BASE DELLA CHIMICA DELLA VITA

DOMANDA: Saper descrivere la composizione chimica della materia vivente

La materia chimica e i processi metabolici di tutti gli esseri viventi sono molto simili tra loro. Le leggi della fisica e della chimica valide per le cose non viventi sono valide anche per i sistemi viventi. Gli organismi sono costituiti da sostanze semplici e di piccole dimensioni detti composti inorganici come lacqua, gli acidi, le basi ed i sali, e da composti organici generalmente pi complessi e di grandi dimensione contenenti atomi di carbonio. Si definisce materia un qualche cosa che occupa uno spazio e ha una massa. Attraverso la chimica possiamo studiare la materia e gli elementi in essa contenuti. Gli elementi sono gli ingredienti necessari per formare la materia, sono sostanze che non possono essere scisse in sostanze pi semplici mediante reazioni chimiche. Si classificano secondo un simbolo chimico, di solito la prima o le prime due lettere del suo nome inglese o latino. Ossigeno O, carbonio C. Circa 25 dei 92 elementi naturali sono essenziali per la vita, ma quattro di questi costituiscono il 96 % della materia vivente: carbonio (C), ossigeno (O), idrogeno (H), azoto (N). Il rimanente 4% e costituito principalmente da fosforo (P), zolfo (S), calcio (Ca), potassio (K) e da altri elementi come iodio e rame sono detti elementi traccia in quanto presenti in quantit ridotta, ma altrettanto importanti per il buono stato di salute, esempio ne e lo iodio, che nei vertebrati e presente in un ormone prodotto dalla ghiandola della tiroide. Un apporto di 0.15 mg e sufficiente per una normale attivit della tiroide, ma la carenza comporta una crescita abnorme della ghiandola producendo una deformit nota come gozzo. Latomo la pi piccola unit dellelemento che possiede le stesse caratteristiche chimicofisiche dellelemento stesso. I fisici hanno suddiviso latomo in pi di un centinaio di particelle, dette subatomiche, ma solo tre sono di vero interesse: protoni, neutroni ed elettroni. Linsieme di protoni e neutroni formano il nucleo al centro dellatomo. Gli elettroni si muovono intorno al nucleo con una velocit vicina a quella della luce. Il protone una particella che possiede carica positiva, il neutrone neutro e lelettrone possiede carica elettrica negativa. Nellatomo neutro il numero di elettroni e protoni uguale. Mentre per la presenza dei protoni il nucleo risulta essere di carica positiva ed e per questo che gli elettroni di carica opposta di sentono attratti. Il numero atomico e il numero dei protoni contenuti in un atomo ed e indicato con un numero posto in basso a sinistra del simbolo dellelemento. Labbreviazione 1H indica che in qualsiasi atomo dellelemento idrogeno c un solo protone nel nucleo. Quando non e altrimenti indicato il numero degli elettroni di un atomo e equivalente al numero dei protoni, quindi latomo e elettricamente neutro. La tavola periodica riporta alcuni atomi biologicamente importanti in ordine di numero atomico, rappresentato secondo il modello di Bohr. La massa la quantit di materia contenuta nelloggetto, il peso la misura di quanta massa di quelloggetto soggetta alla forza di gravit. Cio, unastronauta in un veicolo spaziale senza peso, ma la sua massa uguale a quella che avrebbe sulla terra. La massa di una particella subatomica estremamente piccola per essere espressa in grammi o microgrammi, perci le masse vengono espresse in uma (atomic mas unit) detta anche Dalton, in onore del suo inventore John Dalton nel 1800. In fatti unuma circa uguale alla massa di un neutroneOPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


che pesa 1.007 Dalton, o di un protone 1.009, mentre lelettrone pesa 1/1800 rispetto agli altri due. La massa atomica di un elemento un numero che indica quanto pesa quellatomo. Si ricava sommando il n dei protoni e neutroni presenti nel nucleo dellatomo esprimendolo in Dalton. Il numero di massa atomica viene indicato in alto a sinistra del simbolo chimico. Esempio scrivendo 1123 Na, si deduce che il sodio contiene 11 protoni, 12 neutroni e 11 elettroni. Scrivendo 816 O si deduce che lossigeno ha nel suo nucleo 8 protoni e 8 neutroni, ha numero atomico 8 e massa 16. Latomo pi semplice quello dellidrogeno 1H che possiede 1 protone, 1 elettrone e nessun neutrone. Il peso atomico il peso totale dellatomo. Il peso totale dell NA e 23 Dalton. La maggior parte degli elementi costituita da atomi aventi diverso numero di neutroni, perci massa diversa. Tali atomi si chiamano Isotipi. Gli isotopi di uno stesso elemento hanno lo stesso numero di protoni ed elettroni, mentre varia il numero di neutroni. Consideriamo: i tre isotipi (dellidrogeno comune 11 H), (deuterio 21 H), (trizio31 H), contengono rispettivamente 0, 1 e 2 neutroni. La sua massa viene espressa come media delle masse dei suoi isotopi. Ad esempio, la massa dellidrogeno non corrisponde a 1,0 uma, ma a 1.0079 uma, perch in natura sono presenti piccole quantit di deuterio e trizio. Oppure gli isotopi del carbonio con numero atomico 6, il pi comune il 126 C con 6 neutroni, il 146 C con 8 neutroni, il 136 C che possiede 7 neutroni, e il 146 C, che ne ha 8. Tutti gli isotopi di un dato elemento hanno le stesse caratteristiche chimiche tranne alcuni con un eccessivo numero di neutroni sono instabili e tendono a rompersi o decadere verso un isotopo pi stabile divenendo solitamente un elemento diverso. Sia 12 C, sia il 13C sono isotopi stabili, quindi il loro nucleo non tende a perdere particelle, al contrario il 14C e instabile e il suo decadimento radioattivo produce la forma comune dellazoto 714 N. Tali isotopi vengono definiti radioisotopi, in quanto decadendo emettono radiazioni (ci comporta la decomposizione di un neutrone e la formazione di un protone e di un elettrone veloce emesso dallatomo sotto forma di radiazione e noto come particella B). Il decadimento radioattivo pu essere rilevato attraverso la autoradiografia, in cui la radiazione provoca la comparsa di granuli di argento di colore scuro in una particolare lastra per raggi X. Gli isotopi radioattivi hanno molteplici utilizzi; ad esempio gli scienziati lo utilizzano per datare i fossili, mentre nella medicina sono utilizzati sia per la diagnostica che per la terapia. Gli elettroni si muovono rapidamente in spazi tridimensionali detti orbitali ciascuno pu ospitare max due elettroni. Lenergia di un elettrone dipende dallorbitale che esso occupa. Elettroni posti in orbitali con energie simili si dice che hanno lo stesso livello energetico e costituiscono un guscio elettronico. Elettroni che occupano gusci elettronici distanti dal nucleo hanno maggior energia di quelli che occupano i gusci vicino al nucleo, perch necessaria energia per allontanare un elettrone carico negativamente dal nucleo che carico positivamente. Gli elettroni pi energetici noti come elettroni di valenza, occupano il guscio di valenza pi esterno del modello di Bohr. Un elettrone se riceve energia si pu spostare verso un orbitale pi esterno, viceversa se cede energia pu scendere a un livello energetico pi basso, pi vicino al nucleo. Nella fotosintesi, ad esempio lenergia luminosa assorbita dalle molecole di clorofilla sposta gli elettroni ad un livello pi alto. Si parla quindi di livelli denergia, e sono tre. Il primo livello energetico presenta un solo orbitale che possiede forma sferica e pu accogliere due elettroni. Il secondo livello presenta quattro orbitali, uno sferico pi grande del precedente, e tre orbitali a forma di otto e pu ospitare al massimo otto elettroni, cio due per ogni orbitale. Il terzo livello pu contenere orbitali di forme pi complesse. Quindi le propriet chimiche dellatomo dipendono dal numero di elettroni presenti nello strato pi esterno. Quando il guscio di valenza non completo cio non ha 8 elettroni latomo tende a cedere, acquistare o condividere elettroni per completare il guscio esterno.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Nella tavola periodica sono indicati i primi 18 elementi dallidrogeno allargon. Sono disposti in tre file orizzontali, o periodi disposti in modo sequenziale a seconda del loro numero atomico. Un atomo che possiede uno strato di valenza completo non reattivo, quindi non reagir con altri atomi con i quali verr a contatto. Lelio, il neon e largon sono gli unici elementi dei 18 mostrati nella tavola che possiedono il guscio di valenza completo e sono detti inerti, poich sono chimicamente stabili (non reattivi). Il cloro e il bromo che fanno parte degli alogeni sono molto reattivi, poich i loro gusci di valenza possiedono 7 elettroni, e nelle reazioni chimiche tenderanno ad accettare un elettrone. Al contrario lidrogeno, il sodio e il potassio hanno un unico elettrone di valenza che tenderanno a cedere, o a condividere con un altro atomo. Tutti gli altri atomi rappresentati nella tavola possiedono strati di valenza incompleti per cui sono chimicamente reattivi e attraverso il legame chimico formeranno molecole. Tutti gli elettroni hanno uguale massa e carica, ma si differenziano per la quantit di energia. Lenergia e la capacita di compiere un lavoro. Quando si combinano due atomi di ossigeno si forma una molecola di ossigeno, mentre la combinazione di atomi diversi forma un composto chimico. Ad esempio lacqua e un composto chimico fatto da molecole che si formano quando due atomi di idrogeno reagiscono con un atomo di ossigeno. Le propriet di un composto chimico possono essere diverse rispetto alle propriet dei vari elementi che lo compongono: lacqua a temperatura ambiente e generalmente un liquido, mentre lidrogeno ed ossigeno sono gas. La formula chimica e il modo pi semplice per descrivere la composizione chimica di un composto: In una formula molecolare il numero a pedice specifica il numero reale di ogni atomo in una molecola. O2 indica che questa molecola e costituita da due atomi di ossigeno. Un altro tipo di formula quella di struttura, che mostra in quale modo i due atomi di idrogeno si legano allatomo dellossigeno H O H La massa di un composto e la somma delle masse atomiche (somma dei protoni e neutroni) degli atomi che compongono ogni molecola; quindi la massa molecolare dellacqua, H2O, corrisponde a (2x1 uma) + (16 uma) =18 uma. La massa molecolare del glucosio ( C6H12O6) corrisponde a (6x12 uma) + (12 x1 uma) + (6 x 16 uma) = 180 uma. La mole la quantit di composto la cui massa in grammi e equivalente alla sua massa molecolare. Una mole di glucosio, ad esempio, ha una massa di 180 grammi. Il concetto di mole utile perch ci permette di paragonare tra loro atomi e molecole di massa molto diversa. Questo perch una mole di ciascuna sostanza contiene sempre esattamente lo stesso numero di unita sia che si tratti di piccolo atomi che di grandi molecole. Il numero di unita in una mole, pari a 6,02 x 1023, e noto come numero di Avogadro, dal nome del fisico italiano Amedeo Avogadro. Cosi una mole (180 grammi) di glucosio contiene 6,02 x 1023 molecole esattamente come una mole ( 2 grammi) di idrogeno molecolare (H2). Il concetto di mole permette di paragonare tra loro le soluzioni. Una soluzione 1 molare, indicata come 1M, contiene 1 mole di una data sostanza sciolta in 1 litro di soluzione. Possiamo quindi confrontare un litro di una soluzione 1M di glucosio con 1 litro di una soluzione 1M di saccarosio (zucchero da tavola). Queste soluzioni differiscono per la massa dello zucchero disciolto (rispettivamente 180 e 340 grammi), ma entrambe contengono 6.02 x 1023 molecole di zucchero. Le equazioni chimiche descrivono le reazione chimiche, dove i reagenti (sostanze che partecipano alla reazione) vengono scritti a sinistra dellequazione, mentre i prodotti ( sostanze che si formano nella reazione) vengono scritti a destra. La freccia significa produce ed indica la direzione nella quale la reazione tende a procedere. Ad esempio 1 mole di glucosio, quando viene bruciata o metabolizzzata, reagisce con 6 moli di ossigeno per dare 6 moli di anidride carbonica e 6 moli di acqua. Esempio C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energia. Le reazioni possono procedere anche in direzione inversa (verso sinistra). Allequilibrio le velocit di reazione nei due sensi sono uguali, quindi il sistema non pu svolgere il lavoro, perch la differenza tra energia liberata tra i reagenti e i prodotti e zero. Le reazioni che possono andare in tutte e due i sensi sono indicate con una doppia freccia: CO2 + H2O H 2CO3 anidride carbonica + acqua =OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


acido carbonico. In questo esempio le frecce hanno lunghezze diverse perch allequilibrio ci sono pi reagenti (CO2 a H2O ) che prodotto (H2CO3). Gli atomi di una molecola sono tenuti insieme da legami chimici. Ciascun legame chimico rappresenta un certa quantit di energia chimica potenziale. che e la quantit di energia posseduta dalla materia in funzione della sua altezza. Esempio: lenergia potenziale contenuta in un bacino dacqua pu essere impiegata per alimentare un generatore posizionato a valle aprendo semplicemente i cancelli della diga in modo che lacqua scorra a valle, ma lacqua che si trova a valle possiede un contenuto energetico minore rispetto alla stessa in collina. Per ripristinare lenergia potenziale e necessario compiere un lavoro: riportare lacqua nella diga contro la forza di gravita. Lenergia di legame e lenergia necessaria per rompere quel legame. I due principali tipi di legame chimico sono quello covalente e quello ionico. LEGAMI COVALENTI sono forti e stabili e si formano quando gli atomi condividono gli elettroni di valenza formando le molecole. Il legame covalente pu essere semplice H - H, doppio O = O o triplo N N apolare e polare Semplice Esempio lidrogeno: ogni atomo ha un solo elettrone, ma per completare il suo guscio di valenza ne sono necessari due. Gli atomi didrogeno hanno la stessa capacita di attrarre elettroni, quindi nessuno dei due dona un elettrone allaltro, ma li condividono ruotano intorno ad entrambe i nuclei tenendo uniti i due atomi. Cos si e prodotta una molecola di idrogeno formata da due atomi di idrogeno tenuti insieme da un legame covalente, rappresentata come H - H, dove la - rappresenta il legame covalente, cio una coppia di elettroni in compartecipazione, ed e detta formula di struttura, cio mostra la disposizione degli atomi. Si pu abbreviare scrivendo H2 cio una formula molecolare che indica che la molecola e formata da due atomi di idrogeno. Altro esempio e latomo di carbonio che ha 4 elettroni disponibili per legami covalenti, e li condivide con gli elettroni di 4 atomi di idrogeno, formando una molecola di metano CH4 H | H C H formula di struttura | H Oppure un atomo di azoto con 5 elettroni nel suo guscio esterno, quindi con valenza 3, condivide i suoi elettroni con tre atomi di idrogeno e forma lammoniaca NH3 H N H formula di struttura | H Le funzioni di una molecola dipendono dalla sua forma geometrica. Questa fa si che allinterno di una molecola si abbia tra gli atomi la distanza ottimale per controbilanciare la repulsione dei doppietti elettronici. Quando 4 atomi di idrogeno si combinano con 1 atomo di carbonio per formare una molecola di metano CH4, gli orbitali del guscio di valenza del carbonio vengono riarrangiati dando origine ad una struttura geometrica a tetraedro con un atomo di idrogeno ad ognuno dei 4 angoli. Doppio si ottiene quando due atomi mettono in partecipazione due coppie di elettroni di valenza. Esempio lossigeno che possiede 6 elettroni nel suo secondo strato di valenza e necessita di 2 elettroni per completare lo strato di valenza, pu formare una molecola mettendo in compartecipazione due coppie di elettroni di valenza con un legame doppio. Struttura di questa molecola O = O formula molecolare O2 Triplo quando tre coppie di elettroni di valenza come nellazoto 7N che possiede cinque elettroni di valenza, quindi due atomi di azoto si legheranno mettendo in compartecipazione tre coppie di elettroni di valenza formando una molecola di N2 con una struttura di N N La capacit legante di un atomo detta valenza dellatomo. La valenza dellidrogeno 1,OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


quella dellossigeno 8O 2, quella dellazoto 7N 3. Latomo di carbonio 6C possiede quattro elettroni di valenza, per cui la sua capacit di legame o valenza 4.



Lelettronegativit, la misura dellattrazione esercitata da un atomo sugli elettroni allinterno dei legami chimici. Quanto pi elettronegativo un atomo tanto pi attira verso di s gli elettroni di legame. APOLARE si stabilisce tra due atomi dello stesso elemento dove gli elettroni di legame sono condivisi in modo simmetrico e hanno uguale valore di elettronegativit come la molecola dellossigeno O2 formata da due atomi uguali, entrambe i nuclei attraggono gli elettroni con la stessa intensit. Anche il legame covalente presente nellidrogeno apolare. Anche i legami del metano sono apolari sebbene le coppie di atomi legati sono diversi, carbonio e idrogeno non differiscono sostanzialmente per la loro elettronegativit. POLARE si stabilisce tra atomi di elementi differenti, dove causa il loro differente valore di elettronegativit si ha un ineguale distribuzione di elettroni condivisi, quindi gli elettroni di legame sono pi attratti dallatomo pi elettronegativo che presenter polo negativo mentre latomo meno elettronegativo acquista carica positiva. Esempio lacqua, H2O dove gli elettroni condivisi, trascorrono molto pi tempo vicino allatomo dellossigeno perch molto pi elettronegativo rispetto allidrogeno e quindi latomo dellossigeno costituir il polo negativo della molecola dacqua, mentre i due nuclei di idrogeno formeranno il polo positivo. Legame ionico si forma tra gli atomi di due elementi differenti tra i quali e avvenuto uno scambio di elettroni. Esempio di come si formano i legami ionici lattrazione degli ioni sodio e cloro: un atomo di sodio (11Na) possiede 11 elettroni con 1 elettrone di valenza; esso non pu quindi completare il suo guscio pi esterno acquistandone 7 perch avrebbe una carica negativa troppo sbilanciata. Quindi cede lunico elettrone di valenza ad un atomo molto elettronegativo come il cloro ( 17 Cl) che agisce da accettatore di elettroni, che possiede 17 elettroni di cui 7 di valenza, che a sua volta non li pu cedere in quanto risulterebbe troppo positivo. Quando si incontrano, lelettrone solitario del sodio viene trasferito allatomo del cloro in modo tale che entrambe gli atomi posseggono gli strati di valenza completi. Lelettrone che si e trasferito tra i due atomi trasporta carica negativa. Il sodio che ora si trova con 11 protoni e 10 elettroni, possiede carica netta positiva +1 NA+ Latomo di cloro invece ha acquistato un elettrone e quindi ha 17 protoni e 18 elettroni ha una carica netta negativa 1 CLUn atomo che possiede una carica viene detto ione. Se la carica e positiva si chiama catione, se negativa anione. Questi ioni si attraggono lun laltro grazie alle loro cariche opposte e sono tenuti insieme da questa attrazione elettrica propria dei legami ionici. Si uniscono formando un composto ionico, (come il cloruro di sodio, tipico composto binario cio fatto da due elementi, dove quello pi elettronegativo viene nominato per secondo con la desinenza uro), Gli ioni hanno propriet diverse da quelle dellatomo. Ad esempio pur essendo il cloro un veleno, gli ioni cloruro sono essenziali nella conduzione dellimpulso nervoso insieme agli ioni sodio, potassio; cos come gli ioni calcio nella contrazione muscolare. I composti ionici vengono detti sali come il cloruro di sodio. Spesso si trovano in natura sotto forma di cristalli di varie forme e dimensioni. Un cristallo non e formato da molecole nello stesso senso di un composto covalente, quindi con dimensioni e atomi definiti, la formula di un composto ionico tipo NaCl indica il rapporto degli elementi in un cristallo. Non tutti i sali presentano un numero uguale di anioni e cationi, il composto ionico cloruro di magnesio (MgCl 2 ) presenta due ioni di cloruro per ogni ione di magnesio. Il magnesio ( 12Mg) deve infatti perdere due elettroni esterni se vuole completare il suo strato di valenza. Un atomo di magnesio pu cos fornire due



elettroni di valenza per due atomi di cloro. Dopo aver perduto i due elettroni, il magnesio diventa un catione che possiede una carica di +2 (Mg2+). In questo modo possiede 12 protoni e 10 elettroni diventa un catione che possiede una carica di +2 (Mg2+) Non esiste una netta differenza tra legami covalenti e ionici. Diciamo che un legame covalente apolare (elettroni in compartecipazione e = elettronegativit), e un legame ionico ( scambio di elettroni con cambio di polarit), sono i due opposti di un vasto arco di situazioni, in cui gli atomi condividono elettroni, e al centro di queste possibilit, possiamo collocare il legame covalente polare in cui gli elettroni sono condivisi non in modo uguale ( diverso valore di eletttronegativit). Il composto ionico nella sua forma solida ha legame ionico molto forte. Tuttavia se posto in acqua si scioglie grazie allelevato potere solvente dellacqua e alla sua polarit. Quando NaCl viene messo in acqua, le cariche parziali negative della molecola di acqua (presenti nella porzione dellossigeno), sono attratte dallo ione positivo del sodio e tenderanno a strapparlo al legame con lo ione cloruro. Mentre le cariche positive parziali dellacqua (presenti nella porzione dellidrogeno), sono attratte dagli ioni negativi CL- e tenderanno a separarli dal sodio: Quando NaCl si sar sciolto, ciascun Na+ e Cl- sar circondato da molecole di acqua da esso elettricamente attratto. NaCl in H2O Na+ + CLUna sostanza disciolta detta soluto. Questo processo noto come idratazione. I legami a idrogeno si formano quando un atomo di idrogeno legato covalentemente ad un atomo molto elettronegativo viene attratto anche da un secondo atomo, anchesso elettronegativo, come lazoto o lossigeno. Abbiamo gi analizzato come lacqua (molecola polare) legata covalentemente con lidrogeno, porti alla distribuzione di una parziale carica negativa sullossigeno, e di una parziale sullidrogeno. Cos succede nellammoniaca NH3 cio latomo di azoto con parziale carica negativa per la presenza dellidrogeno, si lega allatomo dellidrogeno dellacqua che possiede carica parziale positiva. Il legame che si forma a idrogeno, e si indica con una linea tratteggiata. Atomi elettronegativi O H + N H H H

H I legami a idrogeno sono di circa 20 volte pi deboli rispetto a quelli covalenti, si rompono cio pi facilmente. I legami covalenti legano insieme atomi nelle cellule, ma e altrettanto importante il legame tra cellule dove possono aderire luna allaltra temporaneamente attraverso legami deboli, compreso i legami a idrogeno. Cio le molecole si associano rispondono e si separano. Esempio: una cellula nervosa del cervello stimola una cellula vicina liberando sostanze le cui molecole si legano a specifici recettori alla superficie della cellula ricevente. Se la molecola segnale si legasse con legami pi forti tipo covalenti, la cellula ricevente continuerebbe a rispondere per molto tempo dopo che la cellula trasmettitrice ha cessato di inviare messaggi. Cio il nostro cervello continuerebbe a percepire il suono del campanello per ore dopo la cessazione dellinformazione da parte delle cellule nervose sensoriali. La reazione redox o lossido- riduzione, si ottiene quando un elettrone e la sua energia, si trasferiscono da una sostanza allaltra. Fotosintesi e respirazione cellulare sono reazioni redox. Esempio classico di ossido-riduzione la ruggine. Nellossidazione un atomo, ione, o molecola perde elettroni, nella riduzione li acquista. In una reazione redox lagente ossidante accetta uno o pi elettroni riducendosi, lagente riducente, cede uno o pi elettroni ossidandosi.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Nelle cellule viventi lossidazione comporta la perdita di un atomo di idrogeno, il contrario avviene per la riduzione. LACQUA Nei tessuti umani la sua percentuale 20% ossa, 85% tessuti celebrali. Le molecole dacqua sono polari, hanno cio cariche parziali positive e cariche parziali negative. Sono tenute insieme da legami a idrogeno. Latomo di idrogeno di ogni singola molecola dacqua con la sua carica parziale positiva, viene attratto dallatomo di ossigeno con parziale carica negativa, della molecola vicina: si viene a formare cos il legame a idrogeno. Ciascuna molecola dacqua pu legarsi a 4 molecole circostanti. Le sostanze che interagiscono con lacqua sono dette idrofile, quelle che interagiscono con i grassi idrofobe. Le molecole dacqua sono coesive, cio hanno la tendenza ad attaccarsi le une con le altre. Ci spiega come lacqua possa bagnare le superfici. Ha azione capillare, cio la tendenza a risalire allinterno di tubi molto stretti anche contro la forza di gravit. Tensione superficiale, grazie alla coesivit delle molecole in superficie si stringono formando uno strato piuttosto resistente. La caloria lunit di misura dellenergia termica (corrispondente a 4.184 joule) ed definita come la quantit di calore necessaria per innalzare di un grado Celsius la temperatura di un grammo di acqua. Lacqua ha un grado di evaporazione alto. Sono necessari 540 calorie per trasformare un grammo di acqua in un grammo di vapore dacqua. Quando un campione di acqua viene riscaldato, alcune molecole si muovono pi velocemente rispetto alle altre e tendono ad abbandonare la fase liquida per entrare in quella di vapore, portando con se anche la loro energia termica, abbassando cos la temperatura del campione. Cos facciamo noi quando con il sudore dissipiamo leccesso di calore tramite la pelle. Lacqua non si dissocia facilmente per dare ioni idrogeno (H+) e ioni idrossido (OH-).La concentrazione di ioni idrogeno e idrossido nellacqua pura uguale cio 0,0000001 o 10 -7 cio neutra (ne acida, ne basica). Un acido una sostanza che in una soluzione si dissocia cedendo ioni H + ed un anione quindi un donatore di protoni. Una base una sostanza che in una soluzione si dissocia cedendo un ione OH- ed un catione. E un accettatore si protoni. Il grado di acidit di una soluzione viene espresso in pH definito come il logaritmo negativo (in base 10) della concentrazione degli ioni idrogeno (espressa in moli/litro) pH = -log 10 H + La parentesi quadra indica la concentrazione di ioni idrogeno espressa in moli/litro. Le soluzioni acide con eccesso di ioni idrogeno hanno valori di pH inferiori a 7. Tanto pi acida una soluzione tanto pi basso il valore si pH Le soluzioni basiche con eccesso di ioni idrossido hanno valori di pH maggiori di 7. Il pH del sangue umano circa 7,4 e deve essere mantenuto tale. Un aumento di acidit causa una disfunzione respiratoria, porterebbe ad uno stato di coma o persino la morte, mentre una alcalinit eccessiva porterebbe ad una estrema eccitabilit del sistema nervoso e come conseguenza le convulsioni. Il tampone una sostanza che ha il compito di opporsi alle variazioni di pH. E costituito da una base debole e dal suo sale o un acido debole e il suo sale. Un sale un composto nel quale latomo di idrogeno dellacido stato rimpiazzato da un altro catione. Il cloruro di sodio, NaCl, un composto nel quale lo ione idrogeno dellHCl stato sostituito dal catione Na+. Quando un sale, un acido, una base, vengono sciolti in acqua, le loro particelle cariche dissociate possono condurre corrente elettrica e si chiamano elettroliti. I principali cationi sono: sodio, potassio,calcio e magnesio, gli anioni sono: cloruro, carbonato, solfato e fosfato.



PARTE PRIMA CAPITOLO 3 LA CHIMICA DELLA VITA: I COMPOSTI ORGANICI

DOMANDA: SAPER DESCRIVERE LE PROPRIETA CHIMICO-FISICHE E BIOLOGICHE DEI CARBOIDRATI, LIPIDI, PROTEINE E ACIDI NUCLEICI

Carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici (DNA RNA), fanno parte dei composti organici (costituiti da scheletri di atomi di carbonio) fondamentali per la vita degli organismi. Il carbonio il componenti principale dei composti organici, poich avendo 4 elettroni di valenza pu completare il suo guscio formando 4 legami covalenti. I composti che hanno uguale formula molecolare, ma strutture e propriet differenti si chiamano isomeri. Ci sono quelli strutturali che differiscono per la disposizione covalente dei loro atomi; quelli geometrici differiscono per la disposizione spaziale dei loro atomi; gli enantiomeri che sono speculari. Gli idrocarburi sono composti organici costituiti da carbonio e idrogeno e sono apolari e idrofobi. La loro caratteristica quella di poter cambiare uno o pi atomi di idrogeno legati allo scheletro carbonioso con altri gruppi detti gruppi funzionali. Conoscendo il gruppo presente nel composto si pu prevedere il comportamento chimico. I gruppi sono: alcolico o ossidrilico carbonilico carbossilico aminico fosfato sulfidrilico metilico. alcolico o ossidrilico R OH Esempio di cambiamento letano un idrocarburo che alla temperatura ambiente allo stato gassoso, ma sostituendo un idrogeno con un gruppo alcolico ne risulta lalcol etilico o etanolo che si trova nelle bevande alcoliche. carbonilico RC=O costituito da un atomo di carbonio legato con doppio legame covalente allossigeno. Se il gruppo carbonilico alla fine dello scheletro carbonioso si ha un aldeide, se allinterno si forma un chetone. Sia lossidrilico che il carbonilico sono entrambe polari perch lossigeno elettronegativo attrae gli elettroni covalentemente. carbossilico RCOOH costituito da un atomo di carbonio legato mediante un doppio legame covalente ad un atomo di ossigeno e da un legame covalente singolo ad un altro atomo di ossigeno che a sua volta lega un atomo di idrogeno. O RCOH I due atomi di ossigeno cos vicini stabiliscono una condizione di polarit tanto da strappare allatomo dellidrogeno un elettrone ed essere rilasciato come ione idrogeno (H+). Tale gruppo pu esistere nei due stati idrofili (ionico o polare). Sono debolmente acidi in quanto solamente una parte della molecola si ionizza. Sono costituenti essenziali degli aminoacidi



aminico RNH2 costituito da un atomo di azoto legato covalentemente a due atomi di idrogeno. Edebolmente basico e diventa carico positivamente quando accetta un ione idrogeno (protone). Il gruppo amminico presente negli aminoacidi e acidi nucleici fosfato RPO4H2 debolmente acido e pu rilasciare uno o due ioni idrogeno. Sono presenti negli acidi nucleici e in alcuni lipidi. sulfidrilico RSH costituito da un atomo di zolfo legato covalentemente ad un atomo di idrogeno e lo si trova in molecole dette tioli. metilico RCH3 apolare

I polimeri formati da composti organici di pi monomeri, formano le macromolecole. I 20 aminoacidi pi comuni, sono monomeri che si legano per formare polimeri noti come proteine. I polimeri possono essere degradati nei monomeri che li compongono mediante idrolisi. Il processo di sintesi mediante il quale questi monomeri vengono legati covalentemente si chiama condensazione. Questo perch durante il processo viene eliminata una molecola dacqua e si usa il termine di sintesi per disidratazione. CARBOIDRATI Gli zuccheri, amidi e cellulosa sono carboidrati. I carboidrati contengono C, H ed O in un rapporto di un atomo di carbonio per due di idrogeno e uno di ossigeno, e sono idrofoli. Gli zuccheri possono contenere: uno zucchero (monosaccaride), due zuccheri (disaccaride) o molti zuccheri (polisaccaridi). Monosaccaride contengono da tre a sette atomi di carbonio. A ciascun atomo di carbonio legato un gruppo alcolico tranne uno il quale a sua volta legato mediante doppio legame ad un atomo di ossigeno per formare un gruppo carbonilico. Il ribosio e il desossiribosio sono pentosi, contengono cio 5 atomi di carbonio e sono i componenti degli acidi nucleici (DNA e RNA). Il glucosio, il fruttosio il galattosio contengono 6 atomi di carbonio sono detti esosi. Il glucosio C 6H 12 O6 il monosaccaride pi importante nei processi vitali. Durante la respirazione cellualare le cellule rompono i legami della molecola di glucosio, rilasciando lenergia immagazzinata che pu essere usata per il lavoro cellulare. Disaccaride costituito d due monosaccaridi legati luno allaltro mediante un legame glicosidico, che consiste di un ossigeno centrale legato covalentemente a due atomi di carbonio uno per anello. Il saccarosio lo zucchero usato per dolcificare i cibi, costituito da una unit di glucosio ed una di fruttosio. Il disaccaride pu essere idrolizzato cio rotto in due unit monosaccaridiche per aggiunta di una molecola dacqua. Polisaccaridi sono i carboidrati pi abbondanti a cui appartengono: amidi, glicogeno, e la cellulosa. Amidi sono la riserva dei vegetali che si accumulano sotto forma di granuli entro organuli che si chiamano plastidi. Quando serve energia la pianta pu idrolizzare lamido rilasciando glucosio).OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Il glicogeno la forma sotto la quale si accumula il glucosio negli animali, si trova nel fegato e nelle cellule muscolari. La cellulosa il componente principale delle pareti cellulari dei vegetali. E un carboidrato strutturale. Il 50% del legno costituito da cellulosa. Le pareti cellulari dei vegetali sono circondate da uno strato spesso di cellulosa. La cellulosa aiuta nella dieta lintestino a funzionare adeguatamente. I carboidrati combinati con le proteine formano le glicoproteine (presenti sulla superficie di molte cellule), con i lipidi formano i glicolipidi che rivestono un ruolo importante nelle interazioni tra cellule. I LIPIDI I lipidi non sono definiti in base alla loro struttura, ma dal fatto che sono solubili nei solventi apolari (etere cloroformio) sono composti da C, H e O contengono meno ossigeno rispetto al carbonio e allidrogeno e sono idrofobi (poco solubili in acqua). Sono importanti carburanti biologici e fungono da componenti strutturali delle membrane cellulari. I pi importanti sono: i grassi neutri, i fosfolipidi, gli steroidi, i carotenoidi (pigmenti vegetali rossi e gialli), e le cere. Grassi neutri sono i pi abbondanti negli essere viventi. Forniscono pi del doppio di energia dei carboidrati. E costituito da glicerolo unito a 1,2 o 3 acidi grassi. Il glicerolo un alcol a tre atomi di carbonio contenente tre gruppi OH. Un acido grasso costituito da una lunga catena idrocarburica non ramificata alla cui estremit si trova un gruppo carbossilico (COOH). Si dividono in saturi e insaturi. I saturi contengono il maggior numero possibile di atomi di idrogeno. Quelli insaturi possiedono una o pi coppie di atomi di carbonio, quindi non sono completamente saturati con lidrogeno. Quando una molecola di glicerolo si combina con un acido grasso si forma un monogliceride, se gli acidi sono due digliceride, se sono tre trigliceride. FOSFOLIPIDI rappresentano una importante classe dei lipidi, quella dei lipidi anfipatici, le cui molecole sono caratterizzate dallavere una estremit idrofila ed una idrofoba. E composto da una molecola di glicerolo attaccata da un lato a due acidi grassi e dallaltro a un gruppo fosfato legato ad un composto organico come la colina. La parte della molecola che contiene acido grasso (coda) idrofoba e insolubile in acqua, la parte costituita dal glicerolo, fosfato e dalla base organica (testa della molecola), invece idrosulubile. Queste propriet rendono queste molecole adatte a formare quelle strutture note come membrane cellulari. Steroidi Uno steoide formato da atomi di carbonio disposti in 4 anelli uniti tra loro. Tre anelli sono a 6 atomi di carbonio e il quarto a cinque. Tra i pi importanti steroidi ricordiamo: il colesterolo componente strutturale delle membrane cellulari animali, i sali biliari emulsionano i grassi presenti nellintestino in modo tale da favorirne lidrolisi per via enzimatica, gli ormoni sessuali e gli ormoni secreti dalla corteccia surrenale esempio il progesterone ormone prodotto dalla corteccia surrenale un ormone sessuale femminile. Carotenoidi (pigmenti vegetali rossi e gialli) I pigmenti vegetali rossi e gialli detti carotenoidi, vengono classificati tra i lipidi in quanto non solubili in acqua e si trovano nelle cellule di tutte le piante. PROTEINE Le proteine sono sequenze polimeriche formate dallunione di aminoacidi uniti tra loro da legame peptidico legame covalente che si stabilisce tra una porzione amminica e quella carbossilica di un altro aminoacido liberando acqua. Quando si combinano due aminoacidi si forma un dipeptide, una catena di aminoacidi formano un polipeptide.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Si definisce polipeptide una sequenza fino a 49 aminoacidi, oltre si definisce proteina. Possono essere assemblate fungendo cos da componenti strutturali delle cellule e dei tessuti. Sono la struttura molecolare attraverso cui viene espresso il codice genetico sulla base della trasmissione del DNA. Molti enzimi (molecole che accelerano di migliaia di volte le reazioni chimiche che avvengono in un organismo) sono proteine. Una cellula muscolare differisce dalle altre cellule perch contiene pi proteine contrattili come lactina e la miosina responsabile della sua capacit di contrarsi. La proteina emoglobina, che si trova nei globuli rossi, specializzata nel trasporto dellossigeno. Nelle proteine si trovano 20 tipi di aminoacidi. Quelli essenziali per luomo sono: arginina, fenilanina, istidina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina. Nella molecola proteica si distinguono 4 livelli di organizzazione: struttura primaria, secondaria, terziaria, quaternaria. Struttura primaria rappresenta la sequenza degli aminoacidi che costituiscono la catena. Linsulina un ormone prodotto dal pancreas ed impiegato nella cura del diabete. E stata la prima proteina di cui si stata identificata lesatta sequenza aminoacidica, ed composta da 51 aminoacidi disposti su due catene ognuna con la sua struttura. Struttura secondaria pu essere a -elica come le proteine fibrose della pelle, unghie, capelli che sono elastiche grazie ai legami a idrogeno che possono rompersi e rifarsi, o - planare a foglietto ripiegato flessibile piuttosto che elastico. Struttura terziaria la forma complessiva assunta. E determinata da quattro fattori che implicano interazioni tra i gruppi: legami a idrogeno che si formano tra i gruppi, attrazioni ioniche, interazioni idrofobiche, legami covalenti noti come ponti disolfuro (SS), che legano gli atomi di zolfo di due unit di cisteina. Struttura quaternaria deriva dalla disposizione tridimensionale delle catene polipeptidiche. Lemoglobina la proteina dei globuli rossi responsabile del trasporto dellossigeno, un esempio di proteina con struttura quaternaria costituita da 574 aminoacidi organizzati in 4 catene polipeptidiche, due catene a -elica e due a planare identiche. ACIDI NUCLEICI Gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi costituiti da: uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio o desossiribosio), un gruppo fosfato e una base azotata. La base azotata pu essere a doppio anello come le purine o ad anello semplice come le pirimidiniche. Gli acidi nucleici trasmettono linformazione ereditaria e determinano quali proteine debbano essere sintetizzate dalla cellula. Ci sono due tipi di acidi nucleici: lacido ribonucleico (RNA) e lacido desossiribonucleico (DNA). Sono cos denominati per il pentoso (Riboso Desossiriboso) Il DNA contiene le purine adenina e guanina (AG) e le pirimidiniche citosina e timina (C T), oltre allo zucchero desossiribosio ed al fosfato. LRNA contiene le purine adenina e guanina e le pirimidiniche citosina e uracile (C U), oltre allo zucchero ribosio ed al fosfato. Le molecole degli acidi nucleici sono costituite da catene lineari di nucleotidi uniti tra loro da un legame fosfodiesterico costituito da un gruppo fosfato attaccato allo zucchero che si lega covalentemente allo zucchero del nucleotide adiacente. Mentre lRNA generalmente composto da una catena nucleotidica, il DNA composto da due catene nucleotidiche unite da legami a idrogeno ed avvolte luna sullaltra a formare una doppia elica. Alcuni nucleotidi svolgono un ruolo importante nei trasferimenti di energia. Ladenosina trifosfato (ATP) costituita da adenina, ribosio e tre fosfati la pi importante molecola energetica della cellula. LATP pu trasferire un gruppo fosfato ad unaltra molecola, cedendo parte della sua energia chimica. LATP pu essere convertito in adenosina monofosfato ciclico (AMPc) grazie allenzima adenilato ciclasi. La nicotinamide adenindinucleotide (NAD+) svolge un ruolo importante nelle ossido-riduzioni che avvengono allinterno delle cellule. Pu esistere in forma ossidata (NAD +) che si trasforma nella forma ridotta in (NADH) quando accetta idrogeno.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Ogni base azotata andr ad accoppiarsi in modo specifico:ADENINA-TIMINA GUANINACITOSINA. Questo perch deve essere garantita linformazione trasmessa dal DNA in modo corretto. La funzione duplice del DNA: trasmettere linformazione genetica e farla recepire attraverso la sintesi delle proteine, trasmettere linformazione genetica alle cellule figlie motivo per cui costituito d aun doppio filamento che srotolandosi da un lato viene copiato dal mRNA quando vuole fare le proteine, dallaltro viene trasmesso alle cellule figlie sulla scorta dellaccoppiamento delle basi azotate a garanzia che le cellule figlie conterranno le stesse caratteristiche genetiche della cellula madre. Le differenze tra DNA e RNA sono: molecolarmente nello zucchero desossiribosio DNA, e ribosio RNA strutturalmente: 2 filamenti nel DNA 1 filamento nel RNA PARTE PRIMA CAPITOLO 4 CAPITOLO 5 ORGANIZZAZIONE CELLULARE LE MEMBRANE BIOLOGICHE

DOMANDA: Descrivere lorganizzazione delle cellule La parte della biologia che studia la cellula la citologia. La cellula lunit strutturale e funzionale degli organismi viventi o in altri termini il pi piccolo insieme di materia dotato di vita. La scoperta delle cellule risale al XV secolo con losservazione di un filamento di sughero con allinterno delle celle vuote che sono state chiamate cellule. Dopo 200 anni si scopr che tutte le piante e tutti gli animali si compongono di cellule. Da qui si formul la teoria cellulare secondo cui: - tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule - la cellula lunit strutturale e funzionale dei viventi - ogni cellula deriva da altre cellule Allinterno della cellula si verificano mutamenti continui come la concentrazione salina, il pH, e la temperatura. Attraverso lomeostasi, (la tendenza a mantenere relativamente costante lambiente interno) e i suoi meccanismi omeostatici, cio i processi che permettono di assolvere questo compito, deve lavorare continuamente per ripristinare le condizioni opportune. Esistono due tipi di cellule: procariotiche ed eucariotiche. Procariotiche (prima del nucleo) sono tipiche dei batteri, e il DNA non racchiuso allinterno del nucleo, localizzato in una zona detta area nucleare o nucleoide che non circondata da membrana. Sono cellule pi piccole delle eucariotiche, sono circondate da membrana plasmatica che delimita il contenuto della cellula, e non ha tutti gli organuli della cellula eucariotica. Il denso materiale interno contiene ribosomi piccoli complessi di RNA e proteine in grado di sintetizzare polipeptidi, e granuli di deposito contenenti glicogeno, lipidi. Eucariotiche (vero nucleo) contengono almeno tre componenti fondamentali: il nucleo che contiene il materiale genetico (acido desossiribonucleico DNA), il citoplasma, e il tutto racchiuso da una membrana plasmatica, un sottile involucro che la separa dallesterno. Il nucleo lorganulo pi importante della cellula. Contiene il DNA le cui molecole costituiscono i geni che contengono in forma chimica le informazioni codificate per la produzione di tutte le proteine necessarie per la cellula.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Ha forma sferica o ovoidale. E formato da tre componenti: la membrana nucleare, la cromatina, e uno o pi nucleoli. La membrana nucleare separa il nucleo dal citoplasma ed formata da una doppia membrana a doppio strato lipidico che ad intervalli di 20-40 nm (10-9 metri) si fonde formando i pori nucleari che permettono il passaggio di materiali dal citoplasma al nucleo e viceversa solo di molecole specifiche. La materia liquida interna al nucleo il plasma nucleare composta da una soluzione acquosa contenente ioni, enzimi, ribosomi. La cromatina una sostanza dallaspetto granulare composta da lunghe molecole di DNA associate a proteine: Durante la divisione cellulare la cromatina si spiralizza e forma strutture a forma di bastoncelli i cromosomi. I nucleoli piccoli nuclei di forma tondeggiante. Qui avviene la sintesi dei diversi tipi di RNA che costituiscono i ribosomi. Le proteine necessarie per allestire i ribosomi sono sintetizzate nel citoplasma e sono poi importate nel nucleolo. Quindi lRNA ribosomiale e le proteine vengono assemblate in subunit ribosoniali che escono dal nucleo attraverso i pori nucleari. Il citoplasma una porzione della cellula contenuta entro la membrana plasmatica e che circonda il nucleo. E composto dal citosol e numerose strutture citoplasmatiche detti organuli, per mezzo dei quali la cellula respira, digerisce e sintetizza molecole ed esercita tutte le attivit metaboliche in modo mirato. Gli organuli sono: apparato di golgi ciglia e flagelli citoscheletro lisosomi mitocondri perossisomi reticolo endoplasmatico ribosomi centrioli cloroplasti (fanno parte della cellula vegetale) vacuoli (fanno parte della cellula vegetale) APPARATO DI GOLGI un organulo citoplasmatico e ha tre funzioni: prima funzione contenimento ed evacuazione di vescicole proteiche garantendo alla cellula la massima efficacia nelleliminazione di prodotti con il minimo sforzo, perch da una microvescicola riesce ad espellere macrovescicole. E costituito da pile di sacche membranose appiattite. Ogni sacca ha uno spazio interno detto LUME. Ciascuna pila di vescicole possiede 3 aree denominate superfici CIS e TRANS tra i quali si trova la regione MEDIALE. La superficie CIS collocata vicino al nucleo e ha funzione di ricevere i materiali contenuti nelle vescicole di trasporto provenienti dal RE. La TRANS vicina alla membrana plasmatica, impacchetta le molecole in vescicole che sono trasportate al di fuori del Golgi seconda funzione garantire la glicosilazione delle proteine ( cio aggiungere zuccheri alle proteine), che significa costituire delle glicoproteine che hanno due funzioni: - andare a fare parte della membrana costituendo i pori - rendere la cellula antigenica cio quella glicoproteina caratterizza quella cellula e solo quella, quindi la rende riconoscibile e specifica nellambito dellorganismo. Esempio: lorganismo riconosce ci che SELF (proprio) da ci che NON SELF che va distrutto, come un battere o un organo trapiantato. Questo viene fatto sulla scorta del riconoscimento glicoproteico. In base alla struttura molecolare che si palesa al di fuori della cellula indipendentemente dalla membrana plasmatica la glicoproteina conferisce una specificit di struttura a quella cellula.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


terza funzione ha il compito di allestire i lisosomi

CITOSCHELETRO un organulo citoplasmatico costituito da tre tipi di fibre: microtubuli, microfilamenti, filamenti intermedi. Fornisce il supporto strutturale e serve per il trasporto di materiali allinterno della cellula e nella divisione cellulare. I microtubuli sono i filamenti pi spessi del citoscheletro, hanno un di circa 25 nm. sono coinvolti nel movimento dei cromosomi durante la divisione cellulare. Sono costituiti da due proteine la tubulina. Queste si combinano tra loro formando un dimero (si forma in seguito allassociazione di due unit simili detti monomeri). Il microtubulo si allunga per addizione di dimeri di tubulina. Possiede una polarit e lestremit si chiamano pi e meno. Lestremit pi si allunga pi rapidamente. Per espletare la funzione strutturale si devono ancorare ad altre parti della cellula. Nelle cellule che NON si stanno dividendo i microtubuli appaiano stendersi dalla regione detta (MTOC), centro di organizzazione dei microtubuli, di cui il principale il centrosoma, contenente due strutture dette centrioli costituiti da 9 triplette di microtubuli disposte a formare un cilindro cavo. Sono state individuate diverse proteine associate ai microtubuli (MAP), e raggruppate in due gruppi: le MAP fibrose legano i microtubuli in modo da formare dei fasci che aiutano a conferire forma alla cellula, le proteine motore utilizzano lenergia contenuta nellATP per generare movimento. La proteina CHINESINA muove gli organuli verso lestremit positiva dei microtubuli, la DENEINA trasporta gli organuli nella direzione opposta. Questo detto trasporto retrogrado. I microtubuli costituiscono i principali componenti strutturali delle ciglia e flagelli (strutture specializzate ed utilizzate per i movimenti cellulari). Se la cellula possiede poche appendici e lunghe, vengono chiamate flagelli, se ne ha molte e corte, vengono chiamate ciglia. Esempio: negli animali, i flagelli sono presenti come code negli spermatozoi, e si muovono come una frusta esercitando una forza perpendicolare alla superficie della cellula. Le ciglia sono presenti sulla superficie delle cellule che rivestono i dotti interni dellorganismo (vie aeree), e si muovono come remi alternando il movimento ed esercitando una forza parallela alla superficie della cellula. Esempio ne sono le ciglia presenti nelle pareti delle tuba uterina che con il loro movimento asincrono trasportano lovulo in utero. Infatti la sindrome delle ciglia immobili si correla ad una infertilit. Sia ciglia che flagelli hanno strutture simili, sono costituiti da steli di forma cilindrica coperti da membrana plasmatica. La parte interna dello stelo costituita da un gruppo di 9 paia di microtubuli disposti lungo la circonferenza e due microtubuli non appaiati al centro. Questa disposizione 9+2 tipica di tutte le ciglia e flagelli degli eucarioti. Inoltre ciascun ciglia e flagelli sono ancorati alla cellula mediante un corpo basale che ha 9 serie di 3 microtubuli disposte in centro. I microfilamenti chiamati anche filamenti di actina sono fibre flessibili e solide del di 7 nm. Ciascun microfilamento costituito da due molecole intrecciate di actina simile a perle. Queste molecole si legano luna allaltra ed a altre proteine per formare fasci di fibre che conferisconoOPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


il supporto meccanico a diverse strutture cellulari. Nelle cellule muscolari lactina si associa alla miosina per formare fibre in grado di permettere la contrazione. La contrazione di un anello di actina associata con miosina causa la costrizione della cellula per dare origine a due cellule figlie. I filamenti intermedi hanno un di 8/10 nm. Sono costituiti da fibre polipeptidiche. Si pensa che rendono pi forte il citoscheletro stabilizzando cos la forma della cellula. LISOSOMI sono organuli citoplasmatici composti da piccole sacche piene di enzimi (molecole che accelerano le reazioni chimiche) digestivi disperse nel citoplasma. Gli enzimi degradano le molecole complesse e possono essere proteolitici, lipolitici o glicolitici. Allinterni dei lisosomi sono stati identificati pi di 40 enzimi diversi, la maggior parte attiva in condizioni di pH 5. I lisosomi PRIMARI si formano per gemmazione dal complesso di Golgi. I loro enzimi sono sintetizzati nel RER, quando attraversano il LUME del RE, gli zuccheri si attaccano alle molecole identificandole. I lisosomi degradano i batteri o frammenti ingeriti dalle cellule spazzino. Il materiale racchiuso in una vescicola che si genera dalla membrana plasmatica. Uno o pi lisosomi primari si fondono con queste vescicole contenenti il materiale estraneo formando una vescicola pi grande detta lisosoma SECONDARIO. Infine potenti enzimi intervengono degradando le molecole estranee. Lapoptosi cio la morte programmata della cellula, costituisce una parte normale dello sviluppo e del mantenimento della cellula. In alcune malattie genetiche umane, note come accumulo lisosomiale, mancano alcuni enzimi idrolitici che degradano i lipidi provocando ad esempio nelle cellule cerebrali il ritardo mentale e la morte. Quando il lisosoma deve digerire una vecchia proteina, una aggressione esterna, intervengono i MACROFAGI, delle strutture piene di granuli lisosomiali che incontra lagente estraneo si apre e libera questi granuli di lisosomi, che si attivano quando vengono liberati che contengono enzimi forniti dallergastoplasma sulla base del DNA, Quindi i lisosomi sono pronti per spandere questo contenuto enzimatico atto ad aggredire e distruggere. I lisosomi sono quindi organuli che contengono enzimi litici che se sono allinterno della cellula sono inattivati, la cui attivazione non risiede nel loro interno altrimenti si autodistruggerebbero, ma una conseguenza al rilascio degli enzimi stessi che richiede un pH acido. MITOCONDRI sono organuli citoplasmatici nei quali avviene la respirazione cellulare, che consiste in una serie di reazioni che trasformano lenergia chimica presente nel cibo in ATP. E necessario lossigeno e ha come prodotti finali anidride carbonica e acqua. (E la centrale elettrica della cellula). I mitocondri sono pi numerosi nelle cellule molto attive che richiedono grandi quantit di energia. Nella cellula epatica se ne possono trovare pi di 1000. Cambiano forma molto rapidamente e si replicano per divisione. Sono circondati da una doppia membrana (Il Mitocondrio deriva da una cellula procariote che entrato nella cellula eucariota. La membrana esterna liscia e permette il passaggio di molecole di piccole dimensioni. La membrana interna selettivamente permeabile, ripiegata a formare estroflessioni chiamate creste che si ripiegano aumentando larea superficiale dove avvengono le reazioni chimiche che trasformano lenergia chimica in ATP. La membrana contiene gli enzimi e le proteine necessarie per queste reazioni.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


PEROSSISOMI sono organuli rivestiti da membrana. Contengono enzimi in grado di catalizzare le reazioni chimiche (cio influenzano la reazione chimica senza essere consumati dalla reazione stessa) dove lidrogeno trasferito verso lossigeno formando un prodotto secondario il PEROSSIDO DIDROGENO H2 O 2 che tossico per la cellula. I perossisoma contengono lenzima catalasi che in grado di degradare il perossido didrogeno rendendolo innocuo. I perossisomi si trovano in tutte le cellule che immagazzinano o degradano lipidi. Nelle cellule renali ed epatiche detossificano letanolo che lalcol contenuto nelle bevande alcoliche. RETICOLO ENDOPLASMATICO Organulo citoplasmatico costituito da un insieme di cavit tubulari o vescicolari riccamente ramificate nel citoplasma e delimitata da membrana. Lo spazio interno che si viene a creare chiamato LUME e nella maggioranza delle cellule da origine ad un unico compartimento interno. Il RE in relazione in superficie con la membrana plasmatica, in profondit con quelle nucleari. Perch dal nucleo uscir mRNA andr sul ribosoma che determiner la catena aminoacidica e formata la proteina uscir fuori o rester dentro. E distinto in RE RUVIDO detto ergastoplasma (plasma elaboratore) e LISCIO. Il RER appare tale per la presenza dei ribosomi sulla sua superficie. Il RER ha il compito di elaborare proteine che gli arrivano dai ribosomi adesi alle sue membrane e indirizzare il loro destino. Potrebbe essere una proteina che deve uscire dalla cellula in modo esocrino, oppure andare a rimpiazzare proteine vecchie o denaturate della membrana plasmatica, oppure proteine che debbono rimanere nel citoplasma. Nello specifico rimanendo allinterno della cellula vanno allinterno dei lisosomi quindi saranno enzimi. Una struttura ricca di ergastoplasma lacino pancreatico; struttura base della ghiandola pancreatica. Il pancreas una ghiandola che ha bisogno di secernere gli ormoni che regolano lassunzione o la liberazione di glucosio (insulina e glucagone) e poi non poco determinare la produzione di elettroliti che riescono a tamponare lacidit gastrica. Unaltra zona dove si trova lergastoplasma sono le plasma cellule che elaboreranno gli anticorpi che avranno bisogno di un organulo che lavori a ritmo incessante perch in caso di infezione in atto un aggressione esterna deve essere pronto a buttare fuori quanto pi possibile risposte anticorpali Il REL liscio privo di ribosomi, ha due funzioni: sintetizzare ormoni steroidei (come il testosterone e lo troveremo nel testicolo), e la detossificazione cio leliminazione di tossine. Lo troviamo nella cellula epatica si riempie di REL e non di RER perch non ha bisogno di produrre proteine, ma bens operare una detossificazione perch attraverso il fegato passano una serie di fasi del metabolismo e una serie di farmaci che vengono captati e metabolizzati dal fegato. Gli enzimi del REL delle ghiandole epatiche sono in grado di degradare sostanze chimiche tossiche come quelli cancerogene che vengono trasformati in composti idrosolubili che possono essere cos escreti. RIBOSOMI sono piccoli granuli costituiti da RNA e proteine alcuni attaccati alle membrane del RE altri liberi nel citoplasma. Contengono gli enzimi necessari per formare il legame peptidico, sono strutture per lassemblaggio delle proteine.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Possiamo avere ribosomi adesi al RE deputati a produrre proteine che costituiscono la membrana stessa oppure dare proteine che arriveranno alla membrana plasmatica oppure dare proteine che andranno fuori dalla cellula. Quelli liberi hanno una funzione pi strutturale perch sono liberi di produrre proteine e quindi fare differenziare la cellula. Esempio di una cellula ricca di ribosomi liberi leritroblasto cio la cellula giovane del globulo rosso. Blasto si usa per indicare la giovinezza della cellula, clasto vecchio. Quindi il ribosoma libero nelleritoblasto ha la funzione di produrre proteina che rimanga allinterno della cellula. Leritoblasto sar ricchissimo di ribosomi liberi e non di ergastoplasma perch non ha bisogno leritoblasto che deve maturare di fare proteine per la sua membrana o di buttarle fuori (questo giustificherebbe la presenza dellergastoplasma), ha bisogno invece di ribosomi che producono proteine che rimangano allinterno della cellula nella fattispecie di emoglobina il cui incremento di concentrazione equivale ad un incremento maturativo. Leritroplasto prende la proteina si accumula si differenzia e diventa globulo rosso. La cellula vegetale La cellula vegetale possiede alcune strutture esclusive tra cui una parete cellulare e organuli quali i vacuoli e i plastidi. La maggior parte delle cellule vegetali priva di centrioli. LA PARETE CELLULARE una struttura esterna alla membrana plasmatica ed costituita da polisaccaridi soprattutto cellulosa. Conferisce sostegno e forma alla cellula. IL VACUOLO una cavit presente nelle piante e nei funghi nel quale si accumulano acqua, prodotti di rifiuto e sostanze nutritive. Sono paragonabili ai lisosomi della cellula animale. La membrana del vacuolo detta TONOPLASTO. Il vacuolo svolge un ruolo importante nella crescita e nello sviluppo delle piante. La cellula vegetale cresce di dimensione soprattutto attraverso laggiunta dacqua al vacuolo centrale formatosi dalla fusione di altri vacuoli. Nei protozoi (dal latino primi animali, organismi non pluricellulari simili agli animali, perch utilizzano come modalit di alimentazione lingestione del cibo), ci sono: vacuoli nutritivi ripieni di cibo che si fondono con i lisosomi, per digerirlo vacuoli contrattili che permettono alla cellula di eliminare lacqua in eccesso. I PLASTIDI sono organuli avvolti da una doppia membrana, si sono formati partendo dai PROPLASTIDI organuli precursori che si trovano nelle cellule vegetali. I plastidi sono distinti in: CLOROPLASTI CROMOPLASTI LEUCOPLASTI in base al loro colore. I CLOROPLASTI trasformano lenergia luminosa in energia chimica mediante il processo fotosintetico, operato da un pigmento verde, la clorofilla a e b che si trova nelle membrane tilacoidali. Sono strutture a forma di disco e come i mitocondri hanno un sistema di membrane ripiegate. Il liquido interno si chiama STROMA, che contiene gli enzimi necessari per la produzione di carboidrati da anidride carbonica e acqua, utilizzando lenergia solare. La membrana interna si pu ripiegare allinterno per formare un insieme di membrane (sacche appiattite a forma di disco) dette TILACOIDI che si dispongono in pile dette GRANA. Come i mitocondri anche i cloroplasti contengono ribosomi e un proprio DNA. Contengono anche i CAROTENOIDI pigmenti giallo ed arancio in grado di assorbire la luce. I CROMOPLASTI contengono i pigmenti rosso-arancione che conferiscono a frutta e fiori i loro colori, attrattiva per gli animali impollinatori o dispersori di semi. I LEUCOPLASTI sono privi di pigmento e quindi sono bianchi. Possiamo citare gli AMILOPLASTI che immagazzinano amido nelle cellule esempio le patate.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


La membrana plasmatica un involucro che separa fisicamente linterno di una cellula dallambiente esterno, regola lentrata e luscita di materiali. E una barriera dimensionale perch non fa passare molecole dal peso molecolare superiore ai 60.000 daltons e ionica perch allinterno e allesterno della barriera si stabiliscono delle cariche negative. Egaranzia di tenuta cellulare di forma non deve riempirsi di schifezze, una sorta di isolamento. I principali costituenti sono: lipidi e proteine. I lipidi sono di tre tipi: fosfolipdi, colesterolo e glicolipidi. Un fosfolipide consiste in una molecola di glicerolo attaccata da un lato a due acidi grassi (coda idrofoba), e dallaltro lato un gruppo fosfato legato a un composto organico come la colina (testa idrofila). Le molecole con regioni idrofobe e idrofile distinte si chiamano molecole anfipatiche. Poich una delle estremit di ciascun fosfolipide si combina liberamente con lacqua, mentre quella opposta non lo fa, lorientamento pi favorevole assunto da queste molecole in acqua risulta essere una struttura a doppio strato.La parte idrofila di ogni molecola di fosfolipidi (la testa) si rivolge verso il citoplasma, e la parte idrofoba (la coda) si dispone verso linterno del doppio strato. Gli acidi grassi costituiscono le code dei fosfolipidi e rendono la membrana fluida. Secondo il modello a mosaico fluido le membrane sono costituite da un doppio strato fosfolipidico fluido, nel quale sono incastrate varie proteine. Non un modello statico perch le proteine cambiano continuamente posizione. Affinch possa funzionare adeguatamente necessario che i suoi lipidi siano in uno stato di fluidit ottimale. Se i lipidi sono troppo fluidi la membrana ne risulta indebolita. Se lo strato lipidico troppo rigido risultano inibite alcune funzioni di membrana. A temperature normali le membrane cellulari sono fluide, mentre a basse temperature i movimenti delle catene di acidi grassi sono rallentati. Il colesterolo ha la capacit di stabilizzare la fluidit della membrana. Eimmerso nella membrana e conferisce al doppio strato stabilit e resistenza. I glicolipidi si trovano immersi nello strato esterno della membrana e regolano le comunicazioni tra le cellule. Le proteine (proteine di membrana) sono: o immerse nel doppio strato o sono attaccate alla sua superficie (alcune sono legate ai carboidrati e prendono il nome di glicoproteine. Ci sono le proteine estrinseche (o periferiche) inserite solo in uno dei due strati, e quelle intrinseche (o integrali) che sono completamente immerse nel doppio strato, le regioni idrofile si estendono fuori dalla cellula o nel citoplasma, mentre le regioni idrofobe interagiscono con le code dei fosfolipidi di membrana. Le proteine di membrana sono suddivise in base alle funzioni svolte: - formare giunzioni tra cellule adiacenti - attaccarsi agli elementi del citoscheletro (le interine sono in grado di legarsi ai microfilamenti che si trovano allinterno della cellula - formare canali che permettono il passaggio selettivo di ioni o molecole - formare pompe che richiede lATP per trasportare attivamente i soluti - alcune proteine sono enzimi in grado di catalizzare reazioni che avvengono in prossimit della superficie cellulare - recettori che agiscono nel riconoscimento cellulare. Nella traduzione del segnale i recettori trasformano un segnale extracellualare in intracellulare. La molecola segnale si lega a un recettore sulla membrana plasmatici, questo complesso segnale-recettore attiva la proteina G che attiva a sua volta un enzima che catalizza la produzione di un secondo messaggero il AMP ciclico che attiva uno o pi enzimi come le protein-chinasi. Gli enzimi possono fosforilare le proteine che alterano le attivit della cellula.OPsonline.it: la Web Community italiana per studenti, laureandi e laureati in Psicologia Appunti desame, statino on line, forum di discussione, chat, simulazione desame, valutaprof, minisiti web di facolt, servizi di orientamento e tutoring e molto altro ancora


Le membrane cellulari sono selettivamente permeabili, cio permettono il passaggio solo di alcune sostanze. Il suo doppio strato lipidico costituisce una barriera invalicabile per le molecole grosse, polari e idrosolubili e degli ioni. Per le sue caratteristiche selettive riguardo il passaggio di materiali, la membrana plasmatica viene detta semipermeabile. Il passaggio attraverso la membrana pu avvenire attraverso il meccanismo della DIFFUSIONE, che pu essere: PASSIVA O FACILITATA PASSIVA il movimento di sostanze in soluzione attraverso la membrana che non richiede dispendio denergia per la cellula, sulla base del gradiente di concentrazione. Cio il flusso che si determina da un compartimento allaltro intra e extra cellula, sulla base della concentrazione di quel composto da un compartimento allaltro. Il composto senza carica pu diffondere da un compartimento ad alta concentrazione verso il compartimento a bassa concentrazione sfruttando lenergia potenziale dovuta alla presenza del gradiente di concentrazione. Mentre per le molecole cariche elettricamente si osserva anche il gradiente elettrochimico, cio la distribuzione delle cariche. FACILITATA perch esistono dei curriers (proteine vettrici), che prendono la molecola la portano sulla membrana, interagiscono con dei recettori che si aprono e la fanno entrare. Logicamente avendo una proteina vettrice per quella molecola indice di specificit dingresso. Entra solo quella molecola. Un altro modo di diffusione facilitata il canale: Il bilaier viene interrotto e passano le molecole ed meno specifico. Losmosi la diffusione dellacqua attraverso la membrana. Il passaggio consentito per la presenza di pori formati

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