Note di studio - Biologia Unitá 1

Elementi principali: $96\%$ della massa è costituita da macroelementi: Carbonio $C$ , Idrogeno $H$ , Ossigeno $O$ , Azoto $N$ (con altri elementi essenziali in minore quantità).
Macro- e microelementi: macroelementi secondari (es. calcio $Ca$ , potassio $K$ , sodio $Na$ , magnesio $Mg$ , fosforo $P$ , zolfo $S$ ), oligodinamici (Fe, Zn, Mn, Cu, I, Se, Mo).
Le basi chimiche della vita includono la composizione della materia vivente e le macromolecole biologiche.

Molecole: interazione tra atomi tramite legami chimici.
Legame ionico: trasferimento di elettroni → ioni di segno opposto (es. $Na^+$ , $Cl^-$ ).
Legame covalente: condivisione di elettroni. Può essere:
- covalente puro o apolare/omopolare: condivisione uguale (es. $C-C$ , legami in disolfuro $S-S$ ).
- covalente polare/eteropolare: condivisione non equa (es. $H_2O$ ).
Legami intermolecolari: legame a idrogeno (H legato a un atomo elettronegativo) e interazioni di van der Waals.

L’acqua è solvente universale e parte cruciale delle reazioni biologiche; la vita nasce in $H_2O$ .
Solventi: la vita in soluzione acquosa; contenuto cellulare ~ $70-95\%$ (varia tra tessuti).
Stati: solido, liquido, gassoso; proprietà fondamentali causate dai legami a idrogeno (coesione, tensione superficiale, stabilizzazione della temperatura, solvente versatile).
Soluzione e idratazione: gli ioni sono idratati; la polarità dell’acqua facilita la solvatazione di composti polari.

Molecole organiche: contenenti carbonio con tendenza a legami covalenti multipli; formano catene carboniose.
MONOMERI e POLIMERI: unità strutturali ripetute che formano polimeri (es. carboidrati, proteine, acidi nucleici, lipidi). Idrolisi vs condensazione (disidratazione) sono vie di demolizione/congiunzione.

Classificazione: monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi.
Formula generale: $(CH<em>2O)</em>n$ , con $n>3$ .
Funzioni: energia immediata, riserva energetica, ruoli strutturali e di riconoscimento.
Esempi chiave:
- Monosaccaridi: glucosio; unità di ripetizione in amido/glicogeno (α/β glucosio).
- Disaccaridi: maltosio (glucosio+glucosio), lattosio (glucosio+galattosio), saccarosio (glucosio+fruttosio).
- Polisaccaridi di riserva: amido (piante) e glicogeno (animali).
- Polisaccaridi strutturali: cellulosa (rete β1→4) nella parete cellulare; differenza tra amidi/glicogeno e cellulosa.
Esempi strutturali: α-D-glucosio e β-D-glucosio come unità di amido e cellulosa.

Classificazione: acidi grassi, triacilgliceroli (trigliceridi), fosfolipidi, sfingolipidi, cere, terpeni/steroidi.
Funzioni principali: energetica, strutturale nelle membrane, regolativa (ormoni).
Acidi grassi: catena idrocarburica idrofoba con gruppo COOH idrofilico; esempi comuni: palmitico (16C), oleico (18C).
Trigliceridi: gocce di grasso nelle cellule adipose; principale deposito energetico.
Fosfolipidi: testa idrofile e code idrofobe; costituenti basilari delle membrane; orientazione a doppio strato (amfipatici).
Colesterolo e steroidi: scheletro a quattro anelli fusionati; funzione strutturale nelle membrane e come precursori di ormoni;
- Ormoni lipidi: progesterone, testosterone, estradiolo, corticosteroidi.
Lipidi insaturi: presenza di doppi legami cis che introducono kink nelle code.

Fosfolipidi: testa polare (idrofila) e code apolari (idrofobe); orientati in bi-strato.
Colesterolo: modulatore di fluidità; presente tra le code idrofobe nelle membrane.
Struttura di membrana: doppio strato lipidico con proteine integrate o peripheral; funzione di barriera selettiva.

Molecole informative: DNA e RNA sono polimeri di nucleotidi; zucchero pentoso, base azotata, gruppo fosfato.
Zucchero: deossiribosio nel DNA; ribosio nell’RNA.
Basi azotate: Purine $A\,, G$ ; Pirimidine $C\,, T$ (DNA) e $U$ (RNA).
Struttura del DNA: doppia elica, basi appaiate, filamenti antiparalleli; complementarietà delle basi: $A-T$ (doppio legame) e $C-G$ (triplo legame).
Origine e funzione: codifica le istruzioni per la sintesi proteica; proteine necessarie per realizzare i programmi genetici.
Caratteristiche strutturali:
- Major e minor groove (cinghie della doppia elica).
- 1 giro della doppia elica = $10\text{ coppie di basi}$ ; lunghezza circa $3.4\ nm$ .
DNA e RNA: differenze chiave (zucchero, basi, funzione).
Notizie storiche:
- Friedrich Miescher (1869): isolazione del DNA (nuclein).
- Griffith (1928): esperimento di trasformazione.
- Avery, MacLeod e McCarty (1944): il DNA è il principio trasformante.
Struttura dei nucleotidi: base azotata + zucchero pentoso + gruppo fosfato; legame fosfodiesterico che collega i nucleotidi.

Idrolisi: demolizione dei polimeri in monomeri.
Condensazione (sintesi per disidratazione): uniscono monomeri in polimeri sottraendo una molecola di acqua.
Monomeri chiave: carboidrati (monosaccaridi), proteine (amminoacidi), acidi nucleici (nucleotidi), lipidi (non sempre polimeri, ma includono glicerolo e acidi grassi).

Dalla chimica organica: carbonio come elemento chiave che permette catene complesse, strutture flessibili e formare legami semplici/doppi/tripli.
Complessità delle macromolecole: variabilità tra organismi, ma unità di base comuni (40-50 tipi di monomeri fondamentali).
Funzione informativa dei polimeri: solo polimeri con monomeri diversi possono avere funzione informativa (es. DNA, RNA, polisaccaridi complessi, lipidi strutturali).

Comprendere differenze tra legami ionici, covalenti (puri vs polari) e interazioni intermolecolari (H bond, van der Waals).
Riconoscere ruolo dell’acqua nelle proprietà chimiche e biologiche: solvente, stabilizzatore termico, partecipante a reazioni biochimiche.
Identificare categorie e funzioni principali di carboidrati, lipidi e acidi nucleici.
Sapere la struttura della membrana basata sui fosfolipidi e il ruolo di colesterolo.
Sapere le basi della complementarietà delle basi nel DNA e la nozione di elica antiparallela.

Monomero, Polimero, Idrolisi, Condensazione, Legame fosfodiesterico, Legame idrogeno, Fosfolipidi, Amminoacidi, Nucleotidi, Zuccheri pentosi, Basi purine e pirimidine, Doppia elica, Antiparallelo, 5' e 3' estremità