Lesame di Statoper Biologi

Manuale teorico per la preparazioneallesame di abilitazione professionale

Lesame di Stato per Biologi Manuale teorico per la preparazione allesame di abilitazioneprofessionaleCopyright 2013, EdiSES S.r.l. Napoli

9 8 7 6 5 4 3 2 1 02018 2017 2016 2015 2014 2013

Le cifre sulla destra indicano il numero e lanno dellultima ristampa effettuata

Autori:

Francesco ALIBERTI Universit degli Studi di Napoli Federico II

Marco GUIDA Universit degli Studi di Napoli Federico II

Fiorenzo PASTONI Universit degli Studi di Pavia

Redazione: EdiSES S.r.l.

Progetto grafico e composizione: EdiSES S.r.l.

Fotoincisione e stampa: Tipolitografia Petruzzi Corrado & Co. s.n.c. Zona Ind. Regna-no Citt di Castello (PG)

per conto della EdiSES S.r.l. Napoli

http://www.edises.it e-mail: info@edises.it

ISBN 978 88 6584 387 1

A norma di legge, le pagine di questo volu-me non possono essere fotocopiate o ciclostila-te o comunque riprodotte con alcun mezzomeccanico. La casa editrice sarebbe partico-larmente spiacente di dover promuovere, a suatutela, azioni legali verso coloro che arbitra-riamente non si adeguano a tale norma.

LEditore

STOP

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Rivolto ai candidati che intendono sostenere lesame di Stato per labilitazione alla professione diBiologo, il presente volume contiene una sintetica ma esaustiva trattazione teorica delle materie de-same.

Il testo suddiviso in tre sezioni, ciascuna delle quali suddivisa in capitoli. La prima sezione dedicata agli aspetti legislativi e deontologici ed esamina la principale regolamentazione professio-nale, le competenze professionali nei diversi ambiti lavorativi e il codice deontologico dei Biologi.La seconda sezione tratta le conoscenze disciplinari acquisite nel corso di studi; partendo dallemolecole biologiche e dalla cellula, vengono toccati i diversi ambiti disciplinari, quali la genetica,la biologia evoluzionistica, la sistematica, la fisiologia animale e vegetale, lanatomia, la zoologia,la botanica, lecologia e ligiene. La sezione di Conoscenze applicative riporta una variet di tec-niche di laboratorio comunemente utilizzate nei campi della biologia cellulare, della microbiologia,della chimica biologica, della biologia molecolare e dellingegneria genetica.

Per completare la preparazione inoltre disponibile il volume

LEsame di Stato per Biologi raccolta di elaborati su tracce ufficiali: una raccolta di oltre100 elaborati che simulano lo svolgimento di prove desame.

Prefazione

Sezione I Aspetti giuridici e deontologici della professione di Biologo

Premessa 3

1 Leggi strutturali che regolamentano la professione di Biologo 51.1 Legge n. 396 del 24 maggio 1967: la Legge istitutiva lordinamento della professione

di biologo 51.2 Il Decreto Legislativo n. 980 del 28 giugno 1982: lintroduzione dellEsame di Stato

di abilitazione allesercizio della professione di biologo 81.3 Il Decreto del Ministero di Grazia e Giustizia n. 362 del 22 luglio 1993 91.4 Il Decreto del Presidente della Repubblica n. 328 del 5 giugno 2001 101.5 Il Codice Deontologico della professione di Biologo 141.6 La formazione e laggiornamento professionale continui 171.7 LEnte Nazionale di Previdenza ed Assistenza in favore dei Biologi (ENPAB) 21

2 Legislazione trasversale 232.1 Il settore della sicurezza dei prodotti destinati allalimentazione 232.2 Levoluzione concettuale dei criteri di qualit 302.3 La sicurezza e la tutela della salute nei luoghi di lavoro 32

2.3.1 Ambienti nei quali gli agenti biologici rappresentano loggetto dellattivit 342.3.2 Ambienti nei quali ci che oggetto di attivit pu costituire serbatoio o vei-

colo di agenti biologici 342.3.3 Ambienti nei quali non vi alcuna relazione tra quanto oggetto di attivit e gli

agenti biologici 352.3.4 Microrganismi reperibili negli ambienti di lavoro 352.3.5 Campionamenti dallaria di ambienti di lavoro 362.3.6 Campionamenti dalle superfici di ambienti di lavoro 372.3.7 Campionamenti da strumenti ed attrezzature o da superfici contraddistinte da

particolari conformazioni 372.4 Le acque destinate al consumo umano 37

2.4.1 Controlli microbiologici sulle acque destinate al consumo umano 39

Indice generale

2.5 I prodotti cosmetici 41Riferimenti normativi e bibliografici 45

Sezione II Conoscenze teoriche

3 La chimica dei viventi 513.1 Bioelementi 513.2 Importanza biologica delle interazioni deboli 513.3 Propriet dellacqua 513.4 Le biomolecole 53

3.4.1 I lipidi 533.4.2 Carboidrati o glicidi 563.4.3 Gli amminoacidi e le proteine 593.4.4 Acidi nucleici, nucleosidi e nucleotidi 63

3.5 Ruolo degli enzimi 66

4 La cellula come base della vita 694.1 Teoria cellulare 694.2 Dimensioni cellulari 694.3 Microscopi 704.4 Cellula procariotica ed eucariotica 70

4.4.1 Cellula procariotica 704.4.2 Cellula eucariotica 714.4.3 Differenze tra cellula procariotica ed eucariotica 724.4.4 Differenze tra cellula vegetale ed animale 73

4.5 Membrana cellulare e sue funzioni 744.5.1 Struttura della membrana 744.5.2 Funzioni della membrana 764.5.3 Trasporto attraverso la membrana 76

4.6 Strutture cellulari e loro specifiche funzioni 824.6.1 Nucleo, citoplasma, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, mitocondri,

lisosomi, altri organuli 824.6.2 Citoscheletro 864.6.3 Matrice extracellulare 884.6.4 Giunzioni cellulari 88

4.7 La comunicazione cellulare 894.7.1 Segnalazione cellulare: una visione dinsieme 894.7.2 Linvio di segnali 904.7.3 La ricezione 914.7.4 Trasduzione del segnale 934.7.5 Le risposte ai segnali 934.7.6 Amplificazione e terminazione del segnale 94

4.8 Riproduzione cellulare: mitosi e meiosi. Corredo cromosomico 954.8.1 Ciclo cellulare 96

vi Indice generale

4.8.2 Mitosi e meiosi 964.8.3 Corredo cromosomico 97

4.9 Tessuti animali 994.9.1 Tessuto epiteliale 994.9.2 Tessuto connettivo 1024.9.3 Tessuto muscolare 1174.9.4 Tessuto nervoso 123

5 Bioenergetica 1315.1 La valuta energetica delle cellule: ATP 1325.2 Le ossido-riduzioni biologiche e i coenzimi delle ossido-riduzioni: NAD e FAD 1355.3 Fotosintesi 137

5.3.1 Le reazioni della fase luminosa della fotosintesi 1385.3.2 Le reazioni della fase oscura della fotosintesi 140

5.4 Lutilizzazione della materia e dellenergia da parte degli organismi eterotrofi 1425.4.1 Le fermentazioni e la glicolisi 1455.4.2 La respirazione cellulare 1475.4.3 La fosforilazione ossidativa 1495.4.4 Ruolo dei mitocondri nelle ossidazioni cellulari 150

6 Riproduzione ed ereditariet 1536.1 Cicli vitali 1536.2 Riproduzione asessuata e sessuata 153

6.2.1 Conseguenze genetiche della meiosi 1556.2.2 Gametogenesi 1576.2.3 Fecondazione 158

6.3 Genetica mendeliana 1586.3.1 Terminologia genetica 1586.3.2 Leggi di Mendel 1606.3.3 Interazione tra alleli (dominanza completa, incompleta, codominanza) 1616.3.4 Reincrocio 1646.3.5 Alleli multipli 1656.3.6 Geni associati e geni indipendenti 1656.3.7 Crossing-over e ricombinazione 165

6.4 Genetica classica 1686.4.1 Teoria cromosomica dellereditariet 1686.4.2 Cromosomi sessuali 1686.4.3 Determinazione del sesso 1686.4.4 Eredit legata al sesso 1696.4.5 Mappe cromosomiche 171

6.5 Genetica molecolare 1736.5.1 Dogma centrale della biologia 1736.5.2 DNA 1746.5.3 Duplicazione del DNA 1766.5.4 Riparazione del DNA 179

Indice generale vii

6.5.5 DNA e geni 1806.5.6 Ipotesi un gene-un enzima 1816.5.7 Il DNA dei procarioti 1816.5.8 Il cromosoma degli eucarioti 1816.5.9 RNA 1836.5.10 Trascrizione 1836.5.11 Maturazione dellRNA 1856.5.12 Ribosomi 1866.5.13 tRNA 1866.5.14 Sintesi proteica (traduzione) 1876.5.15 Modificazioni post-traduzionali, folding e degradazione delle proteine 1896.5.16 Codice genetico 1916.5.17 Regolazione dellespressione genica 192

6.6 Mutazioni 1946.6.1 Mutazioni geniche 1946.6.2 Mutazioni cromosomiche 1976.6.3 Mutazioni genomiche 1976.6.4 Elementi genetici mobili 199

6.7 Genetica umana 1996.7.1 Alberi genealogici 1996.7.2 Trasmissione dei caratteri monofattoriali 1996.7.3 Gruppi sanguigni 2016.7.4 Malattie ereditarie 2026.7.5 Caratteri multifattoriali 204

6.8 Le nuove frontiere della genetica: DNA ricombinante e sue applicazioni 2046.8.1 Alcune applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante 2056.8.2 Ingegneria genetica e biotecnologie 205

6.9 Genetica dello sviluppo 2066.9.1 Il differenziamento cellulare e lequivalenza nucleare 2066.9.2 Il controllo genetico dello sviluppo 2086.9.3 Il cancro e lo sviluppo cellulare 209

7 Eredit e ambiente 2117.1 Le teorie evolutive 211

7.1.1 Teoria di Lamarck 2117.1.2 Teoria di Darwin 2117.1.3 Prove dellevoluzione 212

7.2 Basi genetiche dellevoluzione 2137.2.1 Legge di Hardy-Weinberg 214

7.3 I fattori evolutivi 2157.3.1 Mutazione 2157.3.2 Selezione 2157.3.3 Deriva genetica 2177.3.4 Migrazioni 217

7.4 Modelli evolutivi 2177.5 La speciazione 217

viii Indice generale

8 Anatomia e fisiologia degli animali e delluomo 2198.1 Principali apparati e rispettive funzioni 219

8.1.1 Apparato locomotore 2198.1.2 Apparato tegumentario 2348.1.3 Apparato digerente 2378.1.4 Apparato respiratorio 2528.1.5 Apparato circolatorio 2568.1.6 Apparato uro-genitale 2738.1.7 Il sistema nervoso 2948.1.8 Organi di senso 313

8.2 Omeostasi e sistema endocrino 3288.2.1 Sistema endocrino 3298.2.2 Ipofisi 3318.2.3 Tiroide 3358.2.4 Termoregolazione 3368.2.5 Paratiroidi 3378.2.6 Omeostasi degli ioni calcio 3388.2.7 Pancreas 3388.2.8 Ghiandole surrenali 3398.2.9 Omeostasi glicemica 3418.2.10 Risposta allo stress 3438.2.11 Regolazione del pH del sangue 3448.2.12 Mantenimento dellequilibrio idrico-salino 3458.2.13 Gonadi 3468.2.14 Timo