Temi principali di biologia

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
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APPUNTI DI BIOLOGIA
• I temi della biologia
GERARCHIA BIOLOGICA
1. Molecole
2. Cellule
3. Tessuti
4. Organi
5. Apparati
6. Organismi
7. Comunità
8. Ecosistemi
9. Biosfera
MOLECOLA : fondamentale unità costitutiva dei composti chimici e degli organismi.
PRINCIPALI COMPOSTI:
PROPRIETA’ EMERGENTI: Proprietà che si riscontrano in un sistema ma non nei singoli componenti.
CELLULA : fondamentale unità vivente.

ORGANULI:complesse strutture delimitate da membrane che svolgono particolari funzioni vitali.
+ORGANISMI = SPECIE : gruppo di individui in grado di riprodursi generando una prole fertile.
LA SCALA TEMPORALE
TEMPO FISIOLOGICO= reazioni chimiche o cambiamenti interni.
TEMPO ECOLOGICO= cambiano dimensioni e distribuzione della popolazione.
TEMPO DI MICROEV.= cambiamenti della costituzione genetica della popolazione.
TEMPO DI MACROEV.= cambiamenti più significativi.

LE PRINCIPALI GENERALIZZAZIONI DELLA BIOLOGIA

I CINQUE REGNI

• Gli atomi e le piccole molecole
ISOTOPI: atomi dello stesso elemento con uguale numero atomico ma diverso numero di massa.
RADIOISOTOPI: isotopi in grado di emettere spontaneamente energia o particelle subatomiche.
COVALENTE: compartecipazione di elettroni.
IONICO: attrazione reciproca tra ioni positivi (cationi) e ioni negativi (anioni).
ACQUA: - solvente universale;
ACQUA: - allo stato solido meno densa che allo stato liquido;
ACQUA: - il passaggio da stato liquido allo stato gassoso richiede molto calore;
ACQUA: - serve molto calore per cambiarne la temperatura;
ACQUA: - dissociazione: H2O H+ + OH- (protone + ione ossidrile)
CALCOLO DEL pH: -log10[H+]
ELETTRONEGATIVITA’: tendenza di un atomo ad attirare a sé gli elettroni di legame.
POLARI: la carica elettrica non è distribuita simmetricamente lungo i legami covalenti.
APOLARI: la carica elettrica è distribuita simmetricamente lungo I legami covalenti
LEGAMI AD IDROGENO: nelle molecole polari, la parte leggermente positiva attrae le parti leggermente negative di un’altra molecola.
INTERAZIONI DI VAN DER WAALS: interazioni deboli tra molecole apolari.
• Le macromolecole
MACROMOLECOLE
+ monomeri = polimeri PROCESSI DI POLIMERIZZAZIONE
CONDENSAZIONI O DEIDRATAZIONI = A-H + B-OH A-B + H2O
I LIPIDI
LIPIDI: -solubili unicamente in solventi organici (base=C)
LIPIDI: -la rottura delle molecole genera parecchia energia
membrane

riserve energetiche
TRIGLICERIDI
TRIGLICERIDE = 3 acidi grassi + un glicerolo

SATURI= privi di doppi legami
ACIDI GRASSI INSATURI= presente un doppio legame
POLINSATURI= presenti più doppi legami
GLICEROLO

FOSFOLIPIDE = 2 acidi grassi + 1 glicerolo + molecola contenente fosforo
“testa” contenente fosforo = IDROFILA
FOSFOLIPIDE

“coda” contenente acidi grassi = IDROFOBA
CAROTENOIDI= pigmenti in grado di assorbire la luce solare

ALTRI LIPIDI
Struttura a + anelli fusi con C in comune
STEROIDI
Costituenti di membrane, ormoni
I CARBOIDRATI
Formula base: Cy H2x Ox
Monosaccaridi

Oligosaccaridi
Polisaccaridi

MONOSACCARIDI
DISACCARIDI

POLISACCARIDI
LE PROTEINE
Elementi costitutivi delle proteine = AMINOACIDI (20 tipi) sostanza anfotera
COOH (COO-)

H2N (H3N+) C H

Residuo o Radicale
Aminoacidi cristallini carichi = ZWITTERIONI
LEGAME PEPTIDICO = Reazione tra il gruppo carbossilico di un aminoacido e quello S amminico di un altro.
POLIPEPTIDE = Gruppo di aminoacidi legati da legami peptidici
Esiste una direzionalità (ex: alanina-glicina diverso da glicina-alanina)
LIVELLI DI STRUTTURA DELLE PROTEINE
STRUTTURA PRIMARIA = Esatta sequenza degli aminoacidi costitutivi
STRUTTURA SECONDARIA = Modalità di ripiegamento regolare delle catene polipetidiche
STRUTTURA TERZIARIA = Forma complessiva della catena polipeptidica
STRUTTURA QUATERNARIA = Modalità di associamento di più catene polipeptidiche.
GLI ACIDI NUCLEICI
DNA = informazioni per la sintesi proteica
RNA = interpreta e trasporta le informazioni codificate dal DNA

pentoso
MONOMERI = nucleotidi gruppo fosfato puriniche = A, G
base azotata
pirimidiniche = T, C
A – T / T- A
APPAIAMENTO
C – G / G - C

• L’organizzazione della cellula
Ogni organismo è formato da cellule
TEORIA CELLULARE Ogni cellula è totipotente
Ogni cellula deriva da una cellula preesistente
PROCARIOTICHE= senza nucleo o organuli
CELLULE
EUCARIOTICHE= con nucleo e organuli
I PROCARIOTI
membrana plasmatica

nucleotide
ELEMENTI PRINCIPALI citoplasma
ribosomi
citosol

parete cellulare
capsula batterica
ALTRI ELEMENTI
flagelli
pili o fimbrie

cocchi
FORME bacilli
spirilli o spirochete
ORGANULI =strutture citoplasmatiche delimitate da membrane dotate di forme e funzioni ciao da Lara peculiari e distintive.
delimitato da due membrane = involucro nucleare
membrana esterna = ribosomi
NUCLEO DNA = cromatina
nucleoli
nucleoplasma = frazione fluida del nucleo
sintesi delle proteine
costituito da due subunità
RIBOSOMI
sul reticolo endoplasmatico

Si trovano nel citoplasma
In alcuni organuli
ATP, respirazione cellulare
interno = matrice mitocondriale
MITOCONDRI
doppia membrana

pieghe = creste

doppia membrana

cloroplasti grana (formata da tilacoidi)

immersi nello stroma
PLASTIDI cromoplasti
leucoplasti: deposito di lipidi
RUGOSO: Con ribosomi che producono proteine destinate a essere esportate, restare in sede intracitoplasmatica in spazi delimitati da membrane
Sintesi proteica
RETICOLO ENDOPLASMATICO

LISCIO: Senza ribosomi
1898: Camillo Golgi
consiste in DITTIOSOMI formati da SACCULI
APPARATO DEL GOLGI sacculo inferiore = prossimale vicino al nucleo
sacculo superiore = distale vicino alla superficie
proteine immagazzinate, modificate e rilasciate
ESOCITOSI: rilascio di materiale nell’ambiente esterno alla cellula mediante incorporamento alla membrana di una vescicola.
TRASFERIMENTI
PINOCITOSI: importazione di liquidi nella cellula
ENDOCITOSI:

FAGOCITOSI: importazione nella cellula di altre cellule o materiale biologico solido
stoccaggio di materiali di rifiuto e materiali tossici
VACUOLI ALIMENTARI: raccolta di particelle alimentari ottenute per endocitosi
singola
membrana
CONTRATTILI: eliminazione dell’eccesso d’acqua
CITOSCHELETRO: insieme di filamenti e strutture tubulari che costituiscono il citoplasma.
MICROTUBULI: strutture cilindriche cave tubulina
Forme ordinate nei vegetali
CITOSCHELETRO FILAMENTI SOTTILI: contrazione cellulare, modifiche di a a forma

FILAMENTI INTERMEDI: ruolo statico (cheratina)
microtubuli associati secondo “9+2“ o assonema
movimenti dipendenti dall’ATP
CIGLIA E FLAGELLI
in corrispondenza dell’impianto: CORPUSCOLO BASALE o BLEFAROPLASTO: 9 triplette
CENTRIOLI= organizzano i microtubuli per la ripartizione dei cromosomi nella divisione cellulare
ISOLAMENTO DEGLI ORGANULI
Rottura della cellula
Isolamento degli organuli
CENTRIFUGAZIONE IN CENTRIFUGAZIONE
GRADIENTE DI DENSITA’: FRAZIONATA
Provette con saccarosio in campione in soluzione
gradiente centrifugata a bassa velocità
sopra= supernatante
si aggiunge il campione sotto= pellet
Per essere efficaci
si ripetono più
volte
• Le membrane cellulari
lipidi
membrane proteine
idrati di carbonio (glucidi)
I LIPIDI DI MEMBRANA
testa idrofila
* Costituiti da fosfolipidi
Coda idrofoba
* Costituiscono la componente fondamentale delle membrane cellulari
* La composizione chimica delle membrane dipende dalle proporzioni relative dei vari tipi di fosfolipidi.
LE PROTEINE DI MEMBRANA

INTRINSECHE: all’interno del duplice strato
PROTEINE
ESTRINSECHE: esterne alla membrana, si legano con proteine intrinseche o con le teste dei fosfolipidi
disposte
asimmetricamente
I CARBOIDRATI DI MEMBRANA
glicolipidi: glucide + lipide
CARBOIDRATI
glicoproteina: glucide + proteina
I CONTATTI INTERCELLULARI
MATRICE EXTRACELLULARE: rete di polisaccaridi associati a proteine fibrose (collagene)
* Mantiene unite le cellule
* Interazioni intercellulari
* Polarizzazione
DESMOSOMI (adesione): consentono a cellule adiacenti di aderire
GIUNZIONI GIUNZIONI OCCLUDENTI (sigillo): legame tra le membrane
GIUNZIONI SERRATE (comunicazione): comunicazione chimica o elettrochimica tra le cellule
EQUILIBRIO: situazione di distribuzione uniforme di una sostanza in una soluzione
DIFFUSIONE: processo per raggiungere l’equilibrio
Da concentrazione > a concentrazione a < concentrazione
DIFFUSIONE facilitata (con carrier): diffusione semplice mediata da molecole carrier
trasporto attivo: diffusione contro gradiente con dispendio di ATP
OSMOSI: movimento dell’acqua attraverso membrane biologiche (senza dispendio di ATP)
POTENZIALE OSMOTICO: capacità di un solvente di attraversare una membrana POTENZIALE OSMOTICO: semipermeabile che separa due soluzioni a diversa POTENZIALE OSMOTICO: concentrazione
ISOTONICHE: ugualmente concentrate
SOSTANZE IPOTONICA: meno concentrata di un’altra
IPERTONICA: pù concentrata di un’altra
vegetali
funghi
PARETE CELLULARE
monere
alcuni protisti
• I cromosomi e la divisione cellulare
MITOSI: meccanismo in base al quale il patrimonio genetico viene prima duplicato e poi MITOSI: diviso equamente tra due cellule figlie, che risultano identiche tra loro e alla cellula MITOSI: madre.
MEIOSI: meccanismo di divisione cellulare che rende i figli diversi dai progenitori.
CROMOSOMI: - sede dell’informazione genetica
- unità fondamentale = 1 molecola di DNA + proteine = CROMATINA
- formato da 1 o 2 CROMATIDI
- i cromatidi sono uniti da un CENTROMERO
CARIODIERESI: ripartizione del contenuto del nucleo
CITODIERESI: divisione del citoplasma
ISTONI: - proteine associate al DNA
- 5 classi
- asse molecolare del DNA

Quattro coppie = nucleo centrale = NUCLEOSOMA
ISTONI H1 = disposte esternamente
CICLO CELLULARE= fase mitotica + interfase
CENTROSOMI: regione citoplasmatica contenente i centrioli
MITOSI
PROFASE i nucleoli scompaiono
la cromatina spiralizza
i CENTROSOMI migrano e creano i centri mitotici
alcuni microtubuli formano l’ASTER
altri formano il FUSO MITOTICO
cromosomi con CINETOCORE in corrispondenza del centromero
PROMETAFASE l’involucro nucleare si frantuma
i microtubuli del cinetocore vi si associano
METAFASE i cinetocori si dispongono sulla PIASTRA EQUATORIALE (metafasica)
il centromero si divide
ANAFASE i cromosomi vengono trascinati verso poli opposti
si separano le due metà del fuso
TELOFASE il fuso e l’aster si disaggregano
si creano due involucri nucleari
i due nuclei entrano in interfase
CITODIERESI filamenti di actina e miosina generano un fenomeno contrattile che separa le cellule
RIPRODUZIONE ASESSUALE= cloni
RIPRODUZIONE SESSUALE= diversi organismi figli
combinazione di partimoni genetici aploidi
dei gameti
ZIGOTE: diploide
CARIOTIPO: numero e morfologia dei cromosomi
MEIOSI
da diploide a aploide
funzioni quattro nuclei con corredo cromosomico assortito
diversità genetica delle generazioni
MEIOSI 1
PROFASE sinapsi
i cromosomi omologhi si appaiano (coppie bivalenti)
la cromatina spiralizza
i bivalenti sono uniti da CHIASMI in corrispondenza dei quali avviene il CROSSING OVER
PROMETAFASE involucro nucleare e nucleoli scompaiono
fuso acromatico
i microtubuli si connettono ai cinetocori
METAFASE i cinetocori si dispongono sulla piastra equatoriale
ANAFASE si scindono le coppie di bivalenti
TELOFASE ricomparsa dell’involucro nucleare
INTERCINESI simile all’interfase, ma senza duplicazione del DNA
MEIOSI 2
PROFASE i cromosomi si condensano
METAFASE i cinetocori si allineano sulla piastra equatoriale
ANAFASE i cromosomi si separano e migrano verso i poli opposti del fuso
TELOFASE si formano 4 nuclei e si separano i citoplasmi
SINAPSI= due cromosomi omologhi, uno paterno l’altro materno,si appaiano
da cellule diploidi a cellule aploidi PROCESSO RIDUZIONALE
sinapsi (crossing over)
DIVERSITA’ DELLE
CELLULE NELLA
MEIOSI
attribuzione casuale degli elementi delle coppie omologhe
aploidi
MITOSI diploidi
poliploidi
MEIOSI: corredo cromosomico con cromosomi in numero pari
• Lo sviluppo degli animali
SVILUPPO: processo di cambiamenti progressivi che continua dalla formazionedello zigote SVILUPPO: fino alla morte.
EMBRIONE (GERME): organismo nelle fasi precoci del suo sviluppo, che si alimenta EMBRIONE (GERME): direttamente (PLACENTA) o tramite il DEUTOPLASMA (=sostanze EMBRIONE (GERME): di riserva della cellula uovo).
LARVA: forma immatura di un animale (NUTRIZIONE AUTONOMA)

degenerazione di specifici tessuti

allometria = crescita ineguale di alcune componenti del corpo
MORFOGENESI individuazione degli organi presuntivi
organogenesi
forma e disposizione volumetrico
dei vari tessuti accrescimento
ponderale
SEGMENTAZIONE= formazione dei blastomeri
Riccio di mare: vitello uniforme
otto blastomeri
identici
TOTALE
Rana: vitello al polo vegetativo
micromeri (- vitello)
macromeri (+ vitello)
SCHEMI DI
SEGMENTAZIONE
PARZIALE= Pulcino: vitello abbondante e modesto
citoplasma.
Embrione laminare sul polo animale
A MOSAICO: rimozione di blastomeri= mancato sviluppo della
corrispondetne parte del corpo
SVILUPPO
REGOLATIVO: rimozione di blastomeri= perdita compensata
BLASTULA
Mitosi rapida e senza accrescimento
Sintesi solo di DNA e proteine
Forma invariata
Migrazione dei blastomeri alla periferia
Spazio cavo pieno di liquido = BLASTOCELE
Parete = BLASTODERMA
BLASTULA
RICCIO DI MARE RANA PULCINO
palla cava a lume palla cava a lume Blastocele: lenticolare
sferico eccentrico pavimento sottile
Blastoderma: singolo Tetto: micromeri tetto + spesso
strato cellulare Pavimento: macromeri
Blastoderma: + strati
GASTRULAZIONE
* RICCIO DI MARE
ingressione
1° foglietto: invaginazione del blastoderma
ENTODERMA
(cavità = archenteron)
2° foglietto: componente esterna
ECTODERMA
3° foglietto: formato da mesenchima primario e secondario
MESODERMA
* RANA
Invaginazione del MESODERMA
labbro dorsale
EPIBOLIA
i micromeri si moltiplicano i macromeri scorrono verso
sul polo animale l’interno

INVOLUZIONE
le cellule del polo animale del labbro dorsale ENTODERMA
si invaginano nel blastocele
il labbro dorsale del blastoporo
si chiude a cerchio (TAPPO VITELLINO)
* PULCINO
discoblastula
migrazione di blastomeri verso la LINEA PRIMITIVA
= ECTODERMA
i blastomeri del blastocele migrano versoi margini
= MESODERMA
interno= ENDODERMA
NEURULAZONE = formazione del sistema nervoso
Ex: rana
Ispessimento dell’ ectoderma sul
versante dorsale=
PLACCA NEURALE
lungo i margini della placca si innalzano le
CRESTE NEURALI
sulla linea mediana si forma una concavità=
DOCCIA NEURALE
l’embrione si allunga e le due creste si saldano=
TUBO NEURALE
l’ectoderma residuo, più fine, è la matrice
della futura epidermide=
EPIBLASTO
SVILUPPO POSTEMBRIONALE = accrescimento
incremento dimensionale irreversibile
che inizia dai primi processi di
alimentazione
RAPPRESENTATO CON CURVE A “S” DISCONTINUO

incremento lento nelle fasi di muta lo
sviluppo è accentuato
crescita rapida
sviluppo rallentato
SVILUPPO LARVALE E METAMORFOSI
COMPLETA: larva drasticamente diversa dall’ organismo adulto
metamorfosi
ninfa
GRADUALE: larva
naiade (acquatica)
SVILUPPO PROSPETTICO E POTENZIALITA’ PROSPETTICA
GASTRULA PRECOCE GASTRULA INCIPIENTE
la potenzialità prospettica le cellule sono determinate:
supera il destino prospettico la potenzialità prospettica
coincide con il destino prospettico
DIFFERENZIAMENTO
L’espressione del genoma viene regolata con modalità di tipo RESTRITTIVO
ZIGOTE= totipotente
CELLULA “ADULTA”= differenziata
DETERMINAZIONE TRAMITE SEGREGAZIONE CITOPLASMATICA
segregazione
Destino di componenti embrionali
interazione
POLARITÀ: differenze agli estremi di un asse morfo-funzionale
ASIMMETRIA DI FATTORI CITOPLASMATICI: importanti per lo sviluppo embrionale
(Horstadius e Spemann)
INDUZIONE EMBRIONALE
INDUZIONE EMBRIONALE: fenomeno in base al quale un tessuto determina l’evoluzione di un
altro tessuto, purchè limitrofo, secondo una determinata direttrice
ISTRUTTIVA: una matrice embrionale viene “istruita”
INDUZIONE ?
PERMISSIVA: un meccanismo viene innescato

LA DEFINIZIONE DEI PIANI ORGANIZZATIVI
DEFINIZIONE DEI PIANI ORGANIZZATIVI: programmazione dello sviluppo di organi
costituiti da cellule e da tessuti associati
secondo un preciso ordinamento
ex: Drosophila Melanogaster
ORGANIZZAZIONE SEGMENTALE DEL CORPO= corpo modulare
GENI RESPONSABILI DELLA SEGMENTALITÀ
numero e polarità morfo-funzionale dei
segmenti
MUTAZIONI OMEOTICHE
stesso numero di
segmenti, in luogo di GENI OMEOTICI
una porzione destino ultimo di ogni segmento
corporea una struttura
caratteristica di un
diverso segmento
L’INFORMAZIONE POSIZIONALE NEL CORSO DELLO SVILUPPO DELL’ARTO
ex: pulcino
piano organizzativo dell’asse anteriore-posteriore: ZPA
piano organizzativo dell’asse prossimale-distale: cresta epiblastica apicale
• Gli scambi respiratori negli animali
SCAMBI RESPIRATORI= diffusione
fattori condizionanti:

forma appiattita cellule distanti dall’
esterno non più di
1 mm
ampia cavità centrale

INSETTI TRACHEE si aprono verso l’esterno tramite STIGMI
si ramificano fino a diventare TRACHEOLE
sono rivestite da CUTICOLA (per evitare il collasso dei pori)
BRANCHIE INTERNE
4 archi scheletrici lamelle di primo lamelle di secondo
branchiali ordine ordine
coperte da un una serie anteriore contatto molto stretto tra H2O
opercolo e una posteriore e superficie respiratoria
SCAMBIATORE IN Direzioni invertite dell’H2O e del sangue che irrora
CONTROCORRENTE le lamelle
POLMONI (vertebrati)
Dipnoi= SACCHI POLMONARI = estroflessioni ventrali del canale alimentare
Pesci ossei= VESCICA NATATORIA = struttura dorsale con funzione di organo idrostatico
Anfibi= POLMONI SACCIFORMI = simili ai sacchi polmonari
Rettili= ALBERO BRONCHIALE = sistema di condotti + complicato
Loricati= POLMONI SEMIPARENCHIMATOSI = consistenza spugnosa
Uccelli/Mammiferi= POLMONI PARENCHIMATOSI = complessità massima
POLMONI DEGLI UCCELLI
mesobronco = bronco principale
parabronchi = condotti aerei secondari
sacchi aerei
1. L’aria inspirata raggiunge i sacchi posteriori;
2. Viene esalata e convogliata nei capillari respiratori;
3. L’aria scambia O2 con CO2 e penetra nei sacchi aerei cefalici;
4. Nuova aria occupa i sacchi caudali;
5. L’aria della prima fase ritorna all’esterno;
6. L’aria della seconda fase passa nell’albero respiratorio.
POLMONI DEI MAMMIFERI
bronchi ramificati dicotomicamente sino a microcamere a fondo cieco = ALVEOLI POLMONARI
DIFFERENZE TRA SITEMA RESPIRATORIO DEGLI UCCELLI E DEI MAMMIFERI:
* uccelli = flusso unidirezionale
* mammiferi = strutture muscolari devolute alla compressione e dilatazione del polmone
* mammiferi = diaframma
* mammiferi = palato secondario (divide il cavo orale dalle vie respiratorie)

• I dispositivi di trasporto interno degli animali
CAVITA’ GASTROVASCOLARE: comparto sacculare a fondo chiuso con funzioni digerenti e
di trasporto
molto ramificata= sostanze anche a tessuti lontani tramite diffusione

SISTEMI
CIRCOLATORI
VERTEBRATI = sistema circolatorio chiuso
cuore concamerato con valvole
PICCOLO CIRCOLO = polmonare (nei sistemi circolatori doppi)
SISTEMA
CIRCOLATORIO
GRANDE CIRCOLO = sistemico (scambi gassosi con i tessuti)
SISTEMA CIRCOLATORIO DEGLI OSTEITTI E DEI CONDROITTI
atrio = parete muscolare sottile
CUORE
ventricolo = parete miocardica spessa
PESCI
atrio ventricolo branchie aorta dorsale vasi arteriosi vene cardinali
vasi venosi
DIPNOI
2 sacche polmonari in caso di scarsità di ossigeno in H2O

SISTEMA CIRCOLATORIO DEGLI ANFIBI
Ventricolo = indiviso, con CRIPTE
CO2 a O2 ai
polmoni tessuti
e cute
SISTEMA CIRCOLATORIO DEI RETTILI
CUORE= 3 camere
setto interventricolare imperfetto (LORICATI = quasi perfetto grazie a polmoni più efficenti)
1 arco aortico con sangue misto per evitare il collasso polmonare
SISTEMA CIRCOLATORIO DEGLI UCCELLI E DEI MAMMIFERI
CUORE= quadripartito
separazione totale tra piccolo e grande circolo
+ O2 nel sangue
VANTAGGI
funzione dei polmoni ottimizzata

VASI
LINFA = acqua e piccole molecole proteiche
spessore mediocre cuori o
SISTEMA LINFATICO = vasi linfatici gangli
poche fibre muscolari ed elastiche
plasma acqua, sali
SANGUE eritrociti
elementi figurati leucociti
trombociti o piastrine