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Biologia e chimica

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INDEX

Batteri

Lipidi e proteine

Cellule procariote, eucarioteMembrana plasmatica

Le biomolecole (derivano dal sostantivo "bios" che significa vita) sono composti organici composte essenzialmente da carbonio e idrogeno, a cui sono aggiunti altri elementi.

Proteine

Lipidi

Carboidrati

Acidi nucleici

Lipidi

I lipidi sono molecole idrofobiche composte da carbonio e idrogeno; sono i costituenti delle membrane e hanno funzioni isolanti, di regolazione o di riserva.

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Lipidi

I TRIGLICERIDI

I lipidi più semplici sono i trigliceridi. Un trigliceride è formato da una molecola di glicerolo unita a tre molecole di acidi grassi.

La reazione di esterificazione

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Acidi grassi

insaturi

Saturi

Hanno legami semplici (alcani, composto saturo)

Hanno legami doppi o tripli (alcheni o alchini, composto insaturo)

Grassi animali

Grassi vegetali

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Proteine

Le proteine sono polimeri lineari composti da amminoacidi.

Gruppo amminico

Ammino+acidi

Gruppo carbossilico

TIPOLOGIE DI PROTEINE

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Struttura primaria

Corrisponde alla sequenza di amminoacidi lungo la catena polipeptidica.

1. Ossatura sempre uguale, determinata dalla successione regolare dei tre atomi N-C-C
2. Il gruppo radicale è sempre diverso. Le catene polipeptidiche sono sempre diverse le une dalle altre.

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Struttura secondaria

Dovuta a ripiegamenti regolari della catena polipeptidica tenuti in sede da legami ad idrogeno.

STRUTTURA DELLE PROTEINE

Struttura terziaria

La configurazione tridimensionale della proteina: modo in cui i segmenti di proteina con diverse strutture secondarie si ripiegano su sè stessi.

Struttura quaternaria

STRUTTURA DELLE PROTEINE

La struttura quaternaria di una proteina è il risultato del modo in cui le subunità polipeptidiche si legano insieme ed interagiscono fra di loro.

Denaturazione

- Irreversibile

La denaturazione delle proteine è un evento che porta alla perdita della forma e della funzionalità delle proteine; altera la struttura terziaria delle proteine in modo tale che esse non possano più svolgere la loro funzione.

- Condizioni ambientali: temperatura ed acidità

Info

Unità strutturale e funzionale di tutti gli esseri viventi

CELLULA

La scoperta della cellula risale al Seicento e si deve a Robert Hooke, che esaminò sottili fettine di sughero notando che erano costituite da piccole cellette separate tra loro.

Info

1838

I biologi tedeschi Mathias Schleiden e Theodor Swann, che studiavano rispettivamente le piante e gli animali, rimasero colpiti dalle somiglianze delle loro ricerche e conclusero che sia animali sia vegetali sono costituiti dallo stesso elemento di base: la cellula.

Questo punto costituisce la base della teoria cellulare.

Le cellule sono le unità strutturali e funzionali di ogni essere vivente

TEORIA CELLULARE

Tutte le cellule hanno origine da cellule preesistenti

Le cellule sono simili per composizione chimica

L'ambiente interno alla membrana è costituito dal citoplasma.

Tutte le cellule possiedono un proprio materiale genetico.

Tutte le cellule sono delimitate dalla membrana plasmatica.

Pluricellulari

Unicellulari

Le dimensioni della maggior parte delle cellule variano da 1 micrometro ad alcune decine, il che le rende solitamente non identificabili a occhio nudo.

Tra gli organismi esistenti, le cellule più grandi sono i tuorli delle uova di struzzo, delle dimensioni di una palla da baseball, quelle più lunghe sono probabilmente delle cellule nervose presenti nel collo delle giraffe, che possono raggiungere i 3 metri.

I geni contengono le informazioni usate dalla cellula per fabbricare le proteine. Il codice genetico chiarisce come le sequenze di nucleotidi sono tradotte in sequenze di amminoacidi.

Le cellule si riproducono e si sviluppano secondo un progetto archiviato sotto forma di informazione genetica. Ciò è possibile grazie al DNA (composto da due filamenti ciascuno dei quali è una sequenza di nucleotidi uniti fra loro) e le proteine.

TRASCRIZIONE

TRADUZIONE

La membrana plasmatica

La struttura di base delle membrane cellulari è detta modello a mosaico fluido ed è formata da un doppio strato di fosfolipidi in cui sono immerse molecole proteiche.

1. Regione idrofila, ovvero la testa del fosfolipide, che contiene un gruppo fosfato e ha carica elettrica, perciò tende ad associarsi con le molecole polari dell'acqua
2. Regione idrofoba, cioè le code lunghe e apolari degli acidi grassi che tendono ad associarsi con altre sostanze apolari.

Info

La fluidità della membrana

Gli acidi grassi dei fosfolipidi rendono l'interno idrofobico della membrana piuttosto fluido. Ciò consente alle molecole di scorrere lateralmente lungo il piano della membrana.

• acidi grassi insaturi
• bassi livelli di colesterolo
• acidi grassi a catena breve

Le basse temperature diminuiscono la fluidità. Per risolvere il problema alle basse temperature molti organismi modificano opportunamente la composizione lipidica delle membrane. La sopravvivenza invernale delle piante e l'ibernazione degli animali implicano cambiamenti di questo tipo.

Componenti della membrana

I carboidrati sulla membrana

Le funzioni dei carboidrati sono di adesione e riconoscimento.

GLICOPROTEINA

GLICOLIPIDE

• Un carboidrato unito ad un lipide tramite legami covalenti.
• Il carboidrato fuoruesce verso l'esterno e può servire da segnale di riconoscimento tra cellule che devono interagire (ad es. i carboidrati di alcuni lipidi si modificano nella trasformazione cancerosa delle cellule e questo cambiamento consente alle cellule del sistema immunitario di riconoscerle)

• Consiste in una o più catene corte di carboidrato unite a una proteina tramite legami covalenti.
• Costituiscono veri e propri canali di passaggio.

CELLULA PROCARIOTE

I procarioti (dal greco pròtos = primo e kàrion = nucleo, cioè “nucleo primitivo”) sono organismi unicellulari dalla struttura cellulare primitiva e dal funzionamento vitale semplificato rispetto agli altri esseri viventi. I Domini caratterizzati da cellule procariote sono: Bacteria (eubatteri) e Archea (archeobatteri).

Le cellule procariote si differenziano dagli altri organismi per molte caratteristiche, la più importante delle quali riguarda il materiale genetico, organizzato in geni disposti su un filamento ad anello e non racchiuso da una membrana nucleare. Inoltre, mancano molte delle strutture (cloroplasti, mitocondri, flagelli evoluti) che si trovano nelle cellule più evolute.

CELLULA EUCARIOTE

Gli eucarioti sono gli organismi viventi formati da cellule più evolute rispetto a quelle procariote e che possiedono un nucleo racchiuso da una membrana nucleare. Pur essendo diverse nella forma e nelle dimensioni, tutte le cellule eucariote sono costituite fondamentalmente dalle stesse parti: la membrana cellulare, il citoplasma, nel quale troviamo alcuni organuli che svolgono diverse funzioni vitali, e il nucleo.

Gli organuli più evidenti sono

• i mitocondri (che producono energia),
• il reticolo endoplasmatico liscio (che assembla i lipidi) e quello rugoso (che assembla le proteine).
• l’apparato del Golgi, che prepara le sostanze di scarto
• i lisosomi, serbatoi di enzimi con varie funzioni metaboliche.
• Il materiale genetico della cellula è confinato nel nucleo, separato dal citoplasma dalla membrana nucleare.

DIFFERENZE

BATTERI

Batteri sono microrganismi unicellulari. Sono procarioti, ossia organismi dotati di un nucleo primordiale, non visibile al microscopio perché privo di membrana nucleare

La capsula, uno strato di materiale gelatinoso che circonda all’esterno la parete cellulare; i flagelli, sottili “peli” che permettono il movimento dei batteri che ne sono provvisti.

• i pili e le fimbrie sono simili ai flagelli, ma hanno altre funzioni: i pili permettono il trasferimento di materiale genetico ad altri batteri, mentre le fimbrie sono organi di adesione ad altre strutture;

Forma

COLORAZIONE DI GRAM

Questa tecnica deve il suo nome al proprio inventore, il medico danese Hans Christian Gram, che fu direttore della Clinica di Copenaghen nella seconda metà dell’Ottocento e la mise a punto nel 1884.

La tecnica prevede una colorazione differenziale (si utilizzano due coloranti nel corso della procedura) a seguito della quale, al microscopio ottico, i gram positivi appaiono di colore violetto mentre i gram negativi sono di colore rosa.

Prima si passa sulla fiamma.

Con un'ansa si prendono alcuni batteri dal terreno di cultura molto delicatamente.

PROCEDURA

Prima fase: si tratta il preparato (fissato precedentemente su un vetrino) con colorante al cristalvioletto per 3-5 minuti.

Seconda fase: si elimina il colorante lavando il preparato con soluzione di Iodio e facendolo agire per circa 2 minuti.

Terza fase: si decolora il vetrino con acetone per 5 secondi, avendo cura di risciacquarlo subito con acqua.

PROCEDURA

• Quarta fase: si tratta il vetrino con il secondo colorante di contrasto (safranina) e si lascia agire per 30 secondi, in seguito ai quali si lava il vetrino con acqua e si lascia essiccare all’aria.

PROCEDURA

PROCEDURA

Il primo colorante (cristalvioletto) colora tutte le cellule batteriche indifferentemente in quanto viene inglobato nello strato di peptidoglicano. La decolorazione fa in modo che solo i gram negativi si decolorino in quanto l’acetone attacca le strutture lipopolisaccaridiche della membrana esterna che, disciogliendosi, permettono al colorante di fuoriuscire dal sottile strato di peptidoglicano. A questo punto i gram negativi sono incolore e saranno visibili soltanto con il secondo colorante, che li farà apparire di colore rosa.

THANKS

Chiara Odette Sgroi 2G

Per questo quando si trovano in un ambiente acquoso i fosfolipidi si organizzano a formare un doppio strato: le teste idrofile a contatto con l'acqua, mentre le code idrofobiche si orientano verso l'interno

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

La permanente

La tecnica che permette di creare i riccioli a partire da capelli lisci sfrutta la denaturazione della cheratina dei capelli.

Mentre i capelli sono in posa con i bigodini, viene loro applicato un prodotto alcalino contenente generalmente tioglicolato di ammonio, oppure acido contenente monoesteri glicolici o glicerina e acido tioglicolico che scioglie i legami disolfurici. In seguito si applica una lozione ossidante, detta comunemente "neutralizzante", contenente bromati alcalini o perossidi (di solito acqua ossigenata), che ricompone i legami disolfurici dei capelli, stabilizzando la nuova forma del capello.

Il potere di risoluzione indica la capacità di distinguere come separati due punti molto vicini

Questo strumento ha un potere di risoluzione di circa 1000 volte superiore rispetto all'occhio umano e permette di vedere la dimensione e la forma delle cellule e alcune strutture intracellulari.

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

PROTEINE INTEGRALI

• immerse nello strato fosfolipidico
• presentano sia regioni idrofile (le estremità idrofile sporgono ai lati della membrana) e idrofobiche (le lunghe porzioni ad alfa elica attraversano la parte centrale del doppio strato)
• Le proteine sono distribuite in modo asimmetrico sulla membrana

PROTEINE TRANSMEMBRANA: sporgono all'esterno e all'interno esponendo due estremità diverse

VS

Lipidi insapofinicabili

Lipidi saponificabili

Non subiscono il processo di saponificazione.

Contengono una funzione esterea e possono subire il processo di saponificazione.

1. steroidi 2. vitamine iposolubili

1. gliceridi 2. fosfolipidi 3. cere

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

Proteine periferiche

Non presentano regioni idrofobiche. Interagiscono con le estremità polari delle molecole di fosfolipidi. Le proteine periferiche possono trovarsi solo su un lato della membrana , ma non su entrambu. Questo conferisce proprietà diverse.

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

Prima fase che riscrie l'informazione contenuta nel DNA di un gene nella struttura di un'altra molecola ancora più piccola, l'RNA (acido ribonucleico)

Il glicerolo è una molecola con tre gruppi ossidrilici (un polialcolo). Un acido grasso è formato da una lunga catena apolare (che contiene al minimo 12 atomi di carbonio) che termina con un gruppo carbossilico.

La traduzione, guidata attivamente dall'RNA è la sintesi di una proteina.

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

L’atomo di C-α (Carbonio α), essendo legato a quattro gruppi atomici diversi, è uno stereocentro. Pertanto, tutti gli α-amminoacidi, fatta eccezione per la glicina, sono molecole chirali , ossia molecole che sono l’una l’immagine speculare dell’altra e non sovrapponibili (come le mani, in greco χείρ letto CHEIR, da cui la parola "chirale")

Una molecola come questa, con un'estremità idrofila e una lunga coda idrofila si definisce anfipatica.

La presenza del colesterolo aumenta la resistenza della membrana. Può rappresentare fino al 15% del contenuto lipidico.

18 ATOMI DI CARBONIO

Il legame a idrogeno (o legame a ponte di idrogeno) è un particolare tipo di legame dipolare, ossia un legame che coinvolge due specie chimiche caratterizzate dalla presenza di addensamenti di carica elettrica di segno opposto

Gli acidi grassi omega-6 (chiamati anche n−6 o acidi grassi ω−6), sono una famiglia di acidi grassi polinsaturi, di origine vegetale, aventi il primo doppio legame C=C sul sesto atomo di carbonio contando dal fondo dell'acido grasso, il cui ultimo atomo è, appunto, definito carbonio ω

La serie omega

I Gram positivi hanno una parete batterica ricca di peptidoglicano; al contrario i Gram negativi hanno una parete batterica contenente solo il 20% circa di peptidoglicano. Inoltre i Gram positivi presentano una membrana esterna ricca di fosfolipidi.

Come si può notare dalle caratteristiche chimiche del gruppo carbossilico e del gruppo amminico, questi due gruppi sono rispettivamente un gruppo acido e un gruppo basico e a pH fisiologico sono dei gruppi ionizzabili, quindi presentano rispettivamente la carica negativa sul gruppo carbossilico (avendo carattere acido tende a deprotonarsi cedendo il protone) e la carica positiva sul gruppo amminico (a pH fisiologico presenta un protone in più, quindi una carica positiva).

Serina (polare)

Carica negativa

Fenilanina

Alanina (apolare)