maturità Flashcards
i polimeri
i polimeri sono molecole ad alto peso molecolare, formate da più monomeri, unità semplici. se un polimero è formato da monomeri tutti uguali è chiamato omopolimero, mentre se è formato da monomeri differenti è detto eteropolimero. sono esempi di polimeri la plastica, che deriva dalla condensazione di molecole di glicole etilenico (1,2 etandiolo); oppure la pellicola, polietilene
le biomolecole
le biomolecole costituiscono il 30% del corpo umano e sono indispensabili dal punto di vista strutturale, energetico e funzionale
il legame a idrogeno
il legame a idrogeno è un legame intermolecolare che avviene tra:
l’H di una molecola di acqua
l’O di un’altra molecola d’acqua
il legame a idrogeno conferisce all’acqua le sue caratteristiche nei diversi stati di aggregazione. senza legami a idrogeno, l’acqua sarebbe allo stato aeriforme a temperatura ambiente.
le biomolecole organiche
la maggior parte delle biomolecole organiche sono polimeri, ovvero molecole ad alto peso molecolare.
i polimeri naturali si ottengono per condensazione, quindi attraverso un legame covalente tra due molecole organiche, con la liberazione di una molecola d’acqua, è una sintesi per disidratazione (?)
la reazione inversa è l’idrolisi, che permette di passare dai polimeri ai monomeri, attraverso la somministrazione di acqua che rompe il legame covalente
le proteine
le proteine sono tra le molecole organiche più importanti. svolgono diverse funzioni:
- funzione strutturale
- aumentalo la velocità delle reazioni chimiche (enzimi)
- trasporto
- difesa.
sono degli eteropolimeri, il loro monomio comune è l’amminoacido.
per formare le proteine vengono usati 20 amminoacidi differenti, combinati tra loro.
la struttura comune è formata da un atomo di carbonio C che lega un gruppo amminico (NH2), un ruppo carbossilico (COOH), un atomo di idrogeno H ed un gruppo R.
gli enzimi
gli enzimi sono proteine ad alto peso molecolare, con la funzione di regolare le funzioni chimiche del nostro organismo ed aumentare la loro velocità. l’energia di attivazione è quella necessaria perché avvenga una reazione chimica, che rompe i legami dei reagenti e consente la formazione di nuovi legami nei prodotti. i catalizzatori sono sostanze che formano un’associazione temporanea con le molecole dei reagenti, abbassando l’energia di attivazione (?)
velocizzano le reazioni abbassando l’energia di attivazione ed hanno funzione di catalizzatori. sono proteine globulari complesse, formate da catene polipeptidiche.
cos’è il metabolismo
il metabolismo è l’insieme delle reazioni che avvengono all’interno dell’organismo.
l’ATP
l’ATP è un nucleotide libero che fornisce energia nelle reazioni anaboliche e la immagazzina nelle reazioni cataboliche.
è chiamato adenosintriforfato. la base azotata è formata da due anelli ciclici (adenina), che legati al ribosio, uno zucchero aldopentoso, formano l’adenosina. l’adenosina si lega poi a tre gruppi fosfato. con un gruppo fosfato si forma l’AMP, con due gruppi l’ADP e con tre gruppi l’ATP.
reazione totale della glicolisi
C 6 H 12 O 6 + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ->
2 acido piruvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
la fermentazione
la fermentazione è il processo che segue la glicolisi nelle cellule in assenza di ossigeno. avviene nel citoplasma ed è un processo anaerobico.
può essere lattica o alcolica
la fermentazione alcolica
la fermentazione alcolica viene mesa in atto dai lieviti, organismi unicellulari eucarioti. è il processo alla base di produzioni industraili come l’alcool, dunque è una biotecnologia. è visibile ad esempio attraverso la polvere bianca sulla buccia della frutta.
avviene attraverso due fasi:
- la decarbossilazione dell’acido piruvico, che libera diossido di carbonio e forma un acetaldeide
- l’acido piruvico viene ridotto ad etanolo grazie all’ossidazione del NADH in NAD
la fermentazione lattica
la fermentazione lattica avviene in molti batteri quando l’ossigeno è scarso o assente. l’acido piruvico viene trasformato in acido lattico con l’ossidazione del NADH.
può avvenire anche nelle cellule muscolari in assenza di ossigeno, durante l’esercizio fisico.
la fotosintesi clorofilliana
grazie alla fotosintesi, le cellule vegetali assemblano molecole di carboidrati grazie all’energia solare, all’acqua e al diossido di carbonio.
la fotosintesi si distingue in due fasi:
- la fase luminosa, o luce dipendente, dove la luce viene assorbita dalla clorofilla dei cloroplasti
- la fase oscura, dove viene usata l’energia prodotta nella fase luminosa
i cloroplasti
come i mitocondri, anche i cloroplasti sono organuli cellulari delimitati da due membrane, una interna e una esterna.
nello stroma, una soluzione densa, sono presenti i tilacoidi, membrane specializzate in cui si trova la clorofilla. i tilacoidi sono disposti uno sopra l’altro, impilati a forma di grani.
la clorofilla e gli altri pigmenti sono ammassati in unità dette fotosistemi, collettori di energia solare.
sono formati da
- i pigmenti antenna, che assorbono l’energia solare che colpisce i tilacoidi. l’energia passa tra i pigmenti fino a raggiungere il
- centro di reazione, dove si trova la clorofilla a, che usa l’energia per promuovere gli elettroni a uno stato elettrico eccitato, dove si trova l’accettore primario
fase luminosa
nella membrana del tilacoide si trovano i fotosistemi II e I.
il fotosistema II contiene clorofilla di tipo a detta P680, dalla lunghezza in nanometri dell’onda che può assorbire.
promuove un elettrone al suo acettore a livelli energetici superiori, mentre l’ossigeno dell’acqua si ossida in elettroni, ioni H+ e O2, formando un buco positivo
gli elettroni decadono e viene catturata l’energia per la sintesi di ATP nella catena di trasporto degli elettroni. il processo è detto foto fosforilazione
i due elettroni vanno a colmare il buco positivo del fotosistema I, che contiene clorofilla P700. gli elettroni sono spinti in un altro accettore primario ed infine alla molecola del coenzima NADP+, che si riduce a NADPH. la fotolisi dell’acqua fornisce gli elettroni per colmare il buco positivo del fotosistema II
fase oscura
nel processo di fissazione del carbonio, l’energia viene usata per ridurre il carbonio inorganico e sintetizzare composti organici sotto forma di zuccheri semplici.
nelle piante il CO2 raggiunge le cellule fotosintetiche attraverso gli stomi, delle aperture sulla pagina interiore della foglia.
la chiusura e apertura degli stomi è regolata dalle cellule di guardia, se queste sono turgide, le membrane si avvicinano, mentre se sono morbide, le membrane si allontanano, permettendo il passaggio di gas e vapore acqueo
il ciclo di kalvin
la riduzione del carbonio avviene nello stroma dei cloroplasti. il composto iniziale e finale è una molecola di ribulosio 1-5difosfato RuBP, uno zucchero a 5 atomi di carbonio legao a due gruppi fosfato.
il ciclo inizia quando il diossido di carbonio entrato attraverso gli stomi si lega al RuBP, crea un composto a 6 atomi di carbonio molto instabile
2 il ribulosio difosfato si scinde in due molecole a tre atomi di carbonio, il gliceraldeide di fosfato
sono necessari 6 giri completi del ciclo, con l’introduzione di 6 molecole di CO2 per produrre una molecola di carbonio.
la reazione di fissazione del glucosio è catalizzata dall’enzima rubisco. due molecole vengono usate per formare il glucosio, mentre le 10 rimanenti formano il ribulosio 1-5 difosfato
gli acidi nucleici (DNA e RNA)
il DNA e l’RNA sono le biomolecole depositarie dell’informazione genetica e della trasmissione dei caratteri ereditari. il DNA (acido desossiribonucleico) si trova nel nucleo o nel nucleotide, mentre l’RNA (acido ribonucleico) ha la funzione di tradurre le informazioni riportate sul DNA.
il DNA
il DNA ha una struttura a doppia elica, formato da due filamenti appaiati.
i filamenti sono formati da una successione di gruppi fosfato e desossiribosio .
al desossiribosio è legata una base azotata tramite legame covalente, mentre i filamenti sono tenuti insieme dai legami a idrogeno tra le basi azotate.
i filamenti di DNA si distinguono in estremità 5’, con il gruppo fosfato legato al carbonio in posizione 5’, ed estremità 3’, con un gruppo ossidrile legato al carbonio in posizione 3.
i due filamenti sono antiparalleli, dunque mentre uno si sviluppa in direzione 5’ -> 3’, l’altro di sviluppa in direzione 3’ -> 5’
la duplicazione del DNA
il DNA contiene tutte le informazioni necessarie per duplicarsi nella fase S del ciclo cellulare.
1 negli organismi procarioti la duplicazione si sviluppa a partire da un solo punto mentre negli eucarioti prende avvio dai diversi PUNTI di ORIGINE della DUPLICAZIONE.
2 nella duplicazione intervengono gli enzimi:
- GIRASI , che distende l’elica, la despiralizza formando due filamenti lineari
- ELICASI, che rompe i legami a idrogeno tra le basi azotate. per evitare che i filamenti tornino ad appaiarsi, intervengono le proteine SSBP, che si legano al singolo filamento.
si formano così le BOLLE di REPLICAZIONE, che si propaga nelle due direzioni formando le FORCELLE di REPLICAZIONE , strutture a Y che si allontanano l’una dall’altra.
- DNA POLIMERASI, che aggiunge nucleotidi, solo in direzione 5’ -> 3’.
questo viene chiamato FILAMENTO GUIDA, mentre quello in direzione 3’ -> 5’ è detto filamento in ritardo, viene moltiplicato a ritroso, sotto forma di singoli filamenti assemblati in direzione 5’ -> 3’
FRAMMENTI DI OKAZAKI
il genoma
al contrario dei batteri, dove viene espresso tutto il genoma, negli eucarioti una grande quantità di DNA è inutile, definito JUNK DNA.
solo meno del 10% del DNA degli eucarioti viene codificato, nell’uomo i geni codificanti sono circa 20 mila, meno del 2% del genoma.
- nella parte non codificante del DNA umano sono stati individuati i traposoni (o geni saltellanti). sono sequenze di DNA capaci di spostarsi nei diversi punti del genoma, associate all’insorgere di malattie e tumori.
- altri geni sono gli pseudogeni, che con l’evoluzione hanno perso la loro funzione
- gli esoni sono intervallati da sequenze non codificanti, gli introni, che regolano l’espressione dei geni
- delle sequenze di basi azotate regolano l’espressione genetica, come i promotori
i cromosomi
il patrimonio generico degli eucarioti si distingue da quello dei procarioti, che è formato da un unico cromosoma circolare che si colloca nel nucleotide.
i vari cromosomi degli eucarioi sono costituiti da un’unica molecola di DNA lineare, con due estremità distinte. ogni cellula diploide contiene 2 metri di DNA, e l’intero corpo umano 20 miliardi di kilometri.
gli eucarioti, rispetto ai procarioti:
- contengono più DNA
- sono associati con proteine con un ruolo di struttura
- numerosi segmenti ripetuti
- più complessi
l’epigenetica
l’epigenetica è lo studio delle modificazioni genetiche che non sono influenzate dalla sequenza nucleotidica, dunque che non sono dovute alla variazione delle basi azotate
ad esempio
- se agli istoni sono aggiunti gruppi metilici in un processo di METILAZIONE, aumenta la loro carica positiva, possono interagire con il DNA più strettamente favorendone la condensazione e il silenziamento genetico
- se agli istoni sono aggiunti gruppi acetilici, nel processo dell’ACETILAZIONE, interagiscono meno strettamente con il DNA e favoriscono la trascrizione
il DNA profiling e fingerprinting
la maggior parte del dna è costituito da sequenze ripetute. queste sequenze comprendono sequenze tandem, delle basi che si ripetono una di seguito all’altra, svariate volte. in base alla lunghezza di queste ripetizioni si distinguono in
- dna microsatelliti, da 3 a 5 basi azotate che si ripetono fino a 100 volte
- dna minisatellite, con sequenze più lunghe se si ripetono migliaia di volte
il dna profiling
le ripetizioni in tandem presentano una grande variabilità nella popolazione, dunque sono usate per distinguere gli individui in base alla lunghezza dei microsatelliti (polimorfismo di ripetizione).
il dna fingerprinting
la variabilità dei gameti rendono ogni individuo dotato di un genotipo specifico. questa specificità è chiamata impronta genetica.
la tecnica si basa sull’utilizzo di enzimi di restizione, che riconoscono solo sequenze specifiche di basi azotate.
per confrontare dei patrimoni genetici si esaminano 13 loci significativi, altamente variabili. sono microsatelliti che si presentano in modo polimorfico
