Materiale Studio Biologia per Tolc Psi: concetti fondamentali

MATERIALE STUDIO BIOLOGIA per TOLC PSI

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ARGOMENTO 1 - COMPOSIZIONE CHIMICA DEGLI ORGANISMI VIVENTI

CARATTERISTICHE DEGLI ESSERI VIVENTI

Studio degli esseri viventi e del loro funzionamento, secondo una serie di proprietà che li contraddistingue da ciò che è definito non vivente. Vita sulla Terra caratterizzata da un'estrema presenza di organismi che, a loro volta, possono suddividersi tra unicellulari e pluricellulari a seconda della loro organizzazione interna.

• FORMAZIONE DI CELLULE unità strutturali presenti nei viventi ad esclusione dei virus, unità funzionali dotate di organizzazione interna e capacità di svolgere funzioni vitali
• CRESCITA E SVILUPPO ciclo vitale dei propri geni (il cui insieme è definito genoma) -> aumento di dimensioni, cambiamenti strutturali e fisiologici
• REGOLAZIONE METABOLISMO Reazione agli stimoli esterni (organi di senso), interni e creazione di un ambiente, condizione stabile secondo scambio materia ed energia con l'ambiente circostante -> stabilità ambiente interno regolatrice: OMEOSTASI + scambio sostanze con mondo esterno secondo autotrofia o eterotrofia
• RIPRODUZIONE garanzia nella perpetuazione della specie nella trasmissione di geni, distanza tra asessuata e sessuata secondo fecondazione
• RISPOSTA A STIMOLI collegato al concetto di termoregolazione all'attivazione di diversi meccanismi
• INFORMAZIONE GENETICA essenziale nel concetto di evoluzione, informazione relativa alla struttura e al suo funzionamento
• SOGGETTI DI EVOLUZIONE

PAROLA CHIAVE : ORGANIZZAZIONE -> coesistenza di parti diverse in cooperazione per funzioni vitali, sinonimo di ordine e mantenimento delle diverse strutture richiedenti energia -> continue reazioni chimiche per attività fondamentali come la produzione di energia nel movimento muscolare o la digestione di alimenti

PROPRIETA DELL'ACQUA

L'acqua è uno degli elementi più diffusi sul nostro pianeta. Il corpo umano di un adulto è composto da circa il 65% di acqua, mentre quello di un neonato arriva a sfiorare l'80%. L'acqua è un principio alimentare che non produce calorie e che non ha funzioni energetiche, ma è in assoluto il più importante e indispensabile per la vita: basti pensare al fatto che ogni organismo vivente sul pianeta dipende da questo elemento fondamentale del quale non può fare a meno.

Legame a idrogeno H I

Quali sono le caratteristiche dell'acqua?

• L'acqua è un composto chimico di formula molecolare H2O, in cui i due atomi di idrogeno sono legati all'atomo di ossigeno con legame covalente polare. La si può trovare facilmente in ognuno dei tre stati della materia: gassoso, liquido, solido.
• L'acqua non ha colore, però riflette quello degli oggetti: il mare è di colore blu perché riflette il cielo. L'acqua non ha neanche un sapore né un odore. L'acqua si presenta quasi sempre allo stato liquido, perciò non ha una forma propria.
• La sua densità è determinata dalla temperatura, mentre è costante al variare della pressione. Generalmente si prende come riferimento per la densità acqua distillata il valore di 1000 kg/m3 con un atmosfera di pressione e 4° C, temperatura alla quale ha il massimo di densità. La densità dell'acqua, alla temperatura di 4° C, è di 1 g/cm3.
• Il calore specifico dell'acqua è la quantità di energia assorbita (o ceduta) da 1 kg di materiale che provoca un aumento (o una diminuzione) di temperatura di 1 chilogrammo d'acqua. Per alzare o abbassare di 1° C la temperatura di un kg d'acqua è necessaria una quantità di energia pari a 4186 joule.

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Le sue proprietà principali

• La proprietà più importante dell'acqua è che si tratta di un liquido a temperatura ambiente.
• L'acqua è una sostanza polare: in una molecola di acqua (H2O) la carica parziale negativa è presente in prossimità dell'atomo di ossigeno (O) e una carica parziale positiva è presente in prossimità dei due atomi di idrogeno (H). L'acqua ha un'elevata tensione superficiale in quanto le cariche elettriche permettono alle molecole di rimanere unite le une alle altre. In questo modo piccole quantità d'acqua formano delle masse rotonde, le cosiddette gocce.
• Tra le proprietà dell'acqua c'è sicuramente anche quella di essere un ottimo solvente, avendo la capacità di spezzare i legami che tengono unite molte sostanze. È ciò che ad esempio avviene con il cloruro di sodio, il comune sale da cucina che si scioglie rapidamente in acqua perché le molecole polari dell'acqua attraggono gli ioni di carica opposta sino a spezzare il legame ionico del cristallo. Un analogo fenomeno avviene nel processo di mineralizzazione, cioè quando l'acqua, passando attraverso le rocce, ne scioglie una parte arricchendosi di sali minerali.

LEGAME AD IDROGENO: interazione elettrostatica tra un atomo di idrogeno legato con legame covalente a un atomo molto elettronegativo e il doppietto solitario di un atomo molto elettronegativo di una molecole adiacente (intermolecolare) o della stessa molecola (intramolecolare).

• Massima densità acqua a 4°C
• Aumento di volume da liquido a solido
• Temperatura ambiente: stato liquido

BIOELEMENTI

Esistenza in natura di circa 92 elementi chimici naturali classificati secondo Sistema Periodico -> esseri viventi caratterizzati da una ventina di quest'ultimi -> composti essenziali della nostra vita che essenzialmente ruotano attorno 4 elementi: CARBONIO,ossigeno, idrogeno e azoto con una percentuale del 95%.

Tracce troviamo anche di calcio, fosforo, cloro, zolfo, potassio, sodio, magnesio, iodio e ferro + rame, manganese, zinco, fluoro.

Tutto va a collaborare nella creazione di composti chimici in grado di trasformare, utilizzare e sintetizzare moltissime sostanze -> creazione delle biomolecole - composti organici di elevato peso molecolare fondamentali per il concetto di vita

FOCUS SU CARBONIO

In comunanza la presenza dell'atomo di carbonio -> caratteristiche dell'elemento del 14 gruppo, 2 periodo del Sistema Periodico -> presenza di 6 elettroni, di cui 4 presenti sullo strato esterno + necessità, per raggiungere configurazione stabile, di creare quattro legami covalenti con altri atomi di carbonio o diversi

Possibilità di legami doppi/tripli mettendo in comune con un altro atomo due o tre dei suoi elettroni

MOLECOLE E MACROMOLECOLE DI INTERESSE BIOLOGICO - DISCORSO GENERALE

Macromolecole: unione di diverse piccole unità dette monomeri, uguali o simili tra loro, prendendo poi il nome di polimeri -> reazioni di condensazione, mentre distacco attraverso processo di idrolisi

BIOMOLECOLE quattro classi principali: carboidrati, proteine, acidi nucleici e lipidi.

CARBOIDRATI

CARBOIDRATI comunemente definiti zuccheri, disaccaridi o glucidi -> principale fonte di energia degli esseri viventi + costituenti di strutture cellulari

• Composti ternari contenenti carbonio, ossigeno e idrogeno + gruppi alcolici e un gruppo aldeidico o chetonico
• Desinenza in -osio e -oso
• Costituzione di circa 80% del pelo secco dei vegetali, mentre solo 1% tessuti umani ma grande importanza come fonte energetica e fornitura calorie totali nell'alimentazione umana
• Suddivisione secondo struttura

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• 1. MONOSACCARIDI zuccheri semplici costituiti da una sola molecola, non possono essere ulteriormente idrolizzati per zuccheri più semplici - glucosio e fruttosio, galattosio - rappresentazione dei monomeri di base
• 2. DISACCARIDI fornitura attraverso idrologici di due monosaccaridi -> saccarosio = glucosio + fruttosio, lattosio = glucosio + galattosio
• 3. POLISACCARIDI polimeri dati dall'unione di più unità monosaccaridi, numero superiore a 100 - amido + glicogeno + chitina + cellulosa (non fonte di energia per il nostro organismo in quanto incapaci di digerire, ma parte della nostra "alimentazione")

LIPIDI

LIPIDI sostanze piuttosto eterogenee tra loro dal punto di vista chimico, accomunate soprattutto da somiglianza fisica come insolubilità in acqua e solubili nei solventi organici non polari + differenza nella non presenza di polimeri

Molecole organiche composte da carbonio, idrogeno e ossigeno -> proporzioni diverse in quelli che sono componenti strutturali energetiche (energia doppia rispetto allo zucchero, immagazzinamento in uno spazio ristretto) e messaggeri chimici del nostro corpo

• FOSFOLIPIDI molecole anfipatiche secondo estremità idrofila ed estremità idrofobica -> componenti membrane cellulari nella creazione di un tessuto mobile e interattivo
• TRIGLICERIDI E CERE
• STEROIDI struttura diversa caratterizzata dalla presenza di vari anelli di atomi di carbonio collegati tra loro, importanza nei processi fisiologici come il colesterolo e gli ormoni

AMMINOACIDI E PROTEINE

H H O 1 - H-N-C-C-OH Amino Group I Carboxyl Group R - Amminoacidi: monomero formato da una struttura di atomi di carbonio a cui si legano un gruppo amminico - NH2, un gruppo carbossilico -COOH e una catena laterale denominata gruppo R radicale variabile -> composti bifunzionali, 20 presenti nelle proteine del nostro corpo umane di cui siamo capaci di sintetizzare solamente 10 definiti perciò essenziali e introdotti con l'alimentazione

Side Chain - Unione nella formazione di lunghe catene -> legame peptidico per dare origine alle proteine attraverso reazioni di condensazione tra amminoacidi successivi secondo migliaia di combinazioni differenti -> combinazioni in catene polipeptidiche

• Proteine: polimeri biologici, grosse molecole di grande importanza la cui sintesi è controllata direttamente dal DNA -> enzimi di controllo del metabolismo, ormoni, anticorpi, emoglobina, fibrille dei muscoli per contrazione ... mentre PEPTIDI risultano più semplici solo composizione decina amminoacidi
• 4 livelli strutturali
• 1. Struttura primaria: sequenza di amminoacidi della catena polipeptidica, forma lineare
• 2. 3. Ripiegamenti e avvolgimenti della catena secondo conformazione tridimensionale (spiralizzata)
• 4. Unione di due o più (struttura dell'emoglobina)

NUCLEOTIDI E ACIDI NUCLEICI

• Nucleotide: monomero formato da una base eterociclica azotata legata a uno zucchero pentoso (ribosio o desossiribosio), legato a sua volta a una molecola di acido fosforico (elementi: carbonio - idrogeno - ossigeno - azoto - fosforo)

NH2 BASE PHOSPHATE N 0 N 0 0-P-O-CH2 "0 SUGAR OH

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