Biologia applicata:

Biologia 
applicata
Appunti di Zoe Franzoni
Università degli Studi di Brescia
Facoltà: Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea in Infermieristica
Esame: Le basi biologiche e molecolari della vita
Docente: Russo Isabella
A.A. 2020/2021
Tesi
online
A P P U N T I
TesionlineZoe Franzoni – Biologia applicata 
 
1.1 MACROMOLECOLE 
I tessuti viventi contengo il 70% di acqua il restante 30% è composto da macromolecole e una 
piccola percentuale di ioni e molecole. 
In tutti i tessuti viventi sono presenti 4 tipi di macromolecole approssimativamente nelle stesse 
proporzioni reciproche. 
1. PROTEINE (polipeptidi) sono le più abbondanti. 
2. ACIDI NUCLEICI. 
3. CARBOIDRATI (polisaccaridi). 
4. LIPIDI. 
Le macromolecole, tranne i lipidi, sono POLIMERI costituiti da molecole più piccole dette 
MONOMERI uniti tra di loro mediante legami covalenti. 
Ogni macromolecola ha una determinata forma importante nel determinare le proprietà 
biologiche e le sue funzioni. 
1.1.1 CARBOIDRATI 
I carboidrati cioè zuccheri e amidi sono riserve di energie delle cellule. 
I carboidrati contengo C, H e O in rapporto: 1 atomo di C x 2 atomi di H e 1 atomo di O (����
 �� )
 . 
I carboidrati possono essere: 
 MONOSACCARIDI: 1 unità di zucchero. 
 DISACCARIDI: 2 unità di zucchero. 
 POLISACCARIDI: più unità di zuccheri. 
Possono essere isomeri strutturali cioè hanno la stessa formula molecolare ma la disposizione degli 
atomi è diversa (glucosio e fruttosio). 
MONOSACCARIDI 
Caratteristiche: 
1. Contengo da 3 – 7 atomi ci C. 
2. Ogni C è legato ad 1 GRUPPO OSSIDRILICO OH, tranne uno che è legato ad un atomo di O 
mediante doppio legame per formare un GRUPPO CARBONILICO (C = O). 
3. Il grand numero di gruppi OH assieme al gruppo carbonilico C = O conferisce al 
monosaccaride una proprietà IDROFILICA. 
4. Quando il gruppo carbonilico è in posizione terminale viene chiamato ALDEIDE quando è in 
una qualsiasi altra posizione diversa si chiama CHETONE. 
5. GLUCOSIO: monosaccaride più abbondante ed è utilizzato come fonte di energia dalla 
maggior parte degli organismi. 
La struttura tridimensionale è più stabile della forma lineare.  
La formula tridimensionale forma un legame covalente tra il C1 e l’O del C5 tranne per gli 
acetaldeidi.  
Quando il glucosio forma un anello esistono 2 possibili isomeri che differiscono per l’orientamento 
del gruppo OH: 
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1. ∝ glucosio: i 2 gruppi si trovano su lati opposti del piano dell’anello; 
2. �� glucosio: se il gruppo OH del C1 è dalla stessa parte del piano dell’anello rispetto al 
gruppo laterale - ����
 ���� . 
Hanno funzioni diverse e importanti nel momento in cui gli anelli formano i polimeri. 
DISACCARIDE 
I disaccaridi sono formati da 2 anelli monosaccaridici legati tra loro mediante legame glicosidico. 
Il legame glicosidico è costituito da un O centrale covalentemente a 2 atomi di C (uno per anello); 
si forma di solito tra il C1 di una molecola e il C4 della molecola adiacente. 
La rottura del legame glicosidico mediante reazioni di idrolisi (con aggiunta di molecola di �� �� ) 
scinde il disaccaride in 2 molecole di monosaccaride. 
POLISACCARIDE 
È una macromolecole costituita da unità ripetute di monosaccaridi; può essere costituito da una 
catena: 
1. LINEARE: cioè un polimero formato da diverse catene di monosaccaridi 
 CELLULOSA: è una fibra della parete cellulare delle piante ed è un �� – glucosio. 
2. RAMIFICATA:  
 L ’ A MI DO (riserva dei vegetali) ed è un ∝ - glucosio.  
 GLICOGENO: è la forma in cui le subunità di glucosio sono immagazzinate come 
fonte di energia (animale) ed è un ∝ - glucosio 
I polisaccaridi rappresentano riserve di energia (possono essere facilmente scissi nelle loro subunità 
e sono i più adatti per immagazzinare energia). 
I carboidrati possono essere: 
1. GLICOPROTEINE: carboidrati che si combinano con le proteine. 
2. GLICOLIPIDI: carboidrati che si combinano con i lipidi. 
Questi si presentano sulla superficie cellulare e sono importanti nell’interazione cellulare. 
1.1.2 LIPIDI 
I lipidi non sono polimeri e sono un gruppo di composti definiti dalla loro insolubilità in acqua e sono 
composti essenzialmente da C e H (con poche molecole di O) i quali rendono il composto 
idrofobico. 
I lipidi più importanti sono: 
 GRASSI. 
 FOSFOLIPIDI: compongono la membrana plasmatica. 
 STEROIDI: componenti degli ormoni. 
I lipidi più abbondanti e i principali riserve di energia sono i TRIGLICERIDI: 
 Glicerolo unito a 3 acidi grassi. 
 Formano una catena idrocarburica non ramificata con gruppo carbossilico – COOH 
all’estremità. 
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TRIACILGLIECEROLO: si forma mediante 3 reazioni di condensazione in cui un gruppo di OH del 
glicerolo reagisce con il gruppo carbossilico di un acido grasso formando un legame estere 
covalente. 
���������������������������������� →   ������������������������������ →   ���������������������������������� 
ACIDI GRASSI SATURI 
Gli acidi grassi saturi ad esempio l’acido palmitico: contengono il maggior numero possibile di H. 
I grassi ricchi di acidi grassi saturi a temperatura ambiente sono solidi (forze di van der Waals = forze 
attrattive tra molecole adiacenti che rendono una sostanza più solida). 
ACIDI GRASSI INSATURI 
Gli acidi grassi insaturi possiedono 1 o più coppie di atomi di carbonio adiacenti legati tra loro da 
un doppio legame quindi non sono completamente saturi con H. 
1. ACIDI GRASSI MONOINSATURI: presentano 1 solo doppio legame tra i carboni; 
2. ACIDI GRASSI POLINSATURI: presentano più di 1 doppio legame tra i carboni. 
I grassi contenenti acidi grassi mono – o polinsaturi sono liquidi a temperatura ambiente (doppio 
legame che produce una piega/curva nella catena che limita le intenzioni di van der Waals). 
FOSFOLIPIDI 
I FOSFOLIPIDI sono importanti perché sono il principale costituente della membrana cellulare, 
fanno parte dei lipidi anfipatici caratterizzati da un’estremità idrofilica a e un’estremità idrofobica. 
I fosfolipidi sono costituita da 1 molecola di glicerolo attaccata a 2 acidi grassi e dall’altra parte a 
un gruppo fosfato legato ad un composto organico con azoto (colina). 
 CODA IDROFOBICA: è l’acido grassi che è; 
 TESTA IDROFILICA: è un glicerolo è un gruppo fosfato è composto organico. 
Le caratteristiche anfipatiche di queste molecole lipidiche permettono la formazione in acqua di 
doppi strati lipidici e sono le componenti fondamentali delle membrane. 
1. Coda va dove non è presente acqua; 
2. Testa vanno a contatto con l’acqua (ambiente esterno o citoplasma). 
STEROIDI 
Sono lipidi caratterizzati da uno scheletro carbonio so costituito da 4 anelli carboniosi uniti tra loro e 
i più importanti sono: 
 COLESTEROLO: costituente delle membrane cellulari; 
 ORMONI SESSUALI: testosterone e progesterone; 
 SALI BILIARI: Emulsionano i grassi nell’intestino per permettere l’idrolisi enzimatica. 
1.1.3 ACIDI NUCLEICI 
Gli acidi nucleici possono essere: 
1. DNA: acido desossiribonucleico; 
2. RNA: acido ribonucleico; 
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3. PROTEINE. 
L’RNA contiene le informazioni per la sintesi delle proteine invece il DNA costituisce i geni e 
trasmette il materiale ereditario della cellula. 
Sono dei polimeri composti da nucleotidi: 
 Componente carboidrato: è uno zucchero a 5 atomi di carbonio che può essere: 
1. Ribosio; 
2. Desossiribosio; 
 Basi azotate: pirimidina/purina + ribosio o desossiribosio = nucleoside con base + fosfato = 
nucleotide con base e fosfato. 
1. DNA: PIRIMIDINE (citosina, timina) e PURINE (adenina, guanina); 
2. RNA: PIRIMIDINE (citosina, uracile) e PURINE (adenina, guanina). 
 Acido fosforico (PO4 =). 
LEGAME FOSFODIESTERICO 
Il LEGAME FOSFODIESTERICO è il legame covalente tra il gruppo fosfato di un nucleotide e lo 
zucchero del nucleotide adiacente. 
Con questi legami si forma la CATENA NUCLEOTIDICA che è un polimero di nucleotidi unità da 
legami fosfodiesterici. 
Le molecole di acidi nucleici sono costituite da catene lineare di nucleotidi: 
1. RNA: catena singola; 
2. DNA: 2 catene unite da legami H e avvolte l’una sull’altra formando una doppia elica. 
Una catena ha sempre all’estremità un gruppo fosfato e un’ossidrilico libero che permette di 
continuare a formare la catena; ogni catena ha una direzione 5’ e 3’. 
DNA 
Il DNA è composta da 2 catene polinucleotidiche avvolte ad elica e l’andamento, di queste 
catene, è antiparallelo: 
 Un’elica direzione 5’ a 3’; 
 L’altra elica direzione 3’ a 5’. 
Gli scheletri di desossiribosio fosfato sono esposti all’esterno della struttura cioè all’estremità della 
doppia elica. 
Le basi azotate sono rivolte verso l’interno della struttura e: 
1. Adenina si lega con la timida: mediante 2 legami H (AT); 
2. Guanina si lega con la citosina: mediante 3 legami H (GC). 
Questo permette che la struttura del DNA ha larghezza precisa e costante di 2 nanometri che è 
determinato dal legame delle basi azotate di 1 purina con 1 pirimidina. 
PROTEINE 
Le proteine sono macromolecole costituite da aminoacidi (aa) e contengono una serie di 
amminoacidi legati in una catena. 
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È sempre formato da: 
 1 carbonio alfa legato all’H, ad un gruppo amminico che è legato ad un gruppo 
carbossilico. 
 Catena laterale che differenzia da amminoacido ad amminoacido e hanno proprietà 
chimiche diverse e si distinguono in: 
1. NON POLARI: relativamente idrofobi; 
2. POLARI: relativamente idrofili; 
3. ELETTRICAMENTE CARICHI A PH CELLULARE: sono i gruppi amminici carbossilici. 
AMINOACIDI ESSENZIALI 
Le cellule animali possono sintetizzare 20 aminoacidi ma alcuni, come gli AMINOACIDI ESSENZIALI, 
non riesce a sintetizzarli e che si devono assumere con la dieta: 
 Isoleucina; 
 Leucina; 
 Lisina; 
 Metionina; 
 Fenilalanina; 
 Treonina; 
 Triptofano; 
 Valina; 
 Istidina. 
Per i bambini anche l’arginina è un amminoacido essenziale ed è molto importante per la crescita. 
LEGAME PEPTIDICO: è il legame tra più aminoacidi e questo genera un peptide o “proteina”; si 
forma tra un gruppo carbossilico di un gruppo amminico dell’altro e ogni catena ha all’estremità 
un gruppo amminico e carbossilico libero. 
La combinazione di diversi aminoacidi forma un numero illimitato di proteine con diversa 
sequenza, funzione e distribuzione cellulare questo permette di creare una serie illimitata di 
proteine che hanno una propria lunghezza e una propria caratteristica. 
FUNZIONI DELLE PROTEINE 
Le funzioni delle proteine sono: 
1. CATALISI enzimatica; 
2. TRASPORTO e DEPOSITO (emoglobina); 
3. MOVIMENTO coordinato (actina – miosina); 
4. Sostegno MECCANICO (collagene); 
5. Protezione IMMUNITARIA (anticorpi); 
6. Produzione e trasmissione di IMPULSI NERVOSI (recettori); 
7. Controllo della CRESCITA CELLULARE e del differenziamento (ormoni e fattori di crescita). 
STRUTTURE DELLE CELLULE 
La struttura della proteina è diversa: 
 STRUTTURA PRIMARIA: composizione dell’aminoacido; 
 STRUTTURA SECONDARIA: può essere: 
1. ALFA ELICA: è un avvolgimento elicoidale, è determinata da legami H tra 1 ossigeno 
(-) e 1 idrogeno (+) dell’aminoacido che si trova a 4 aminoacidi di distanza.  
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2. FOGLIETTO BETA RIPIEGATO: è determinata da legami H tra regioni diverse di una 
stessa catena ripiegate su se stessa. 
 STRUTTURA TERZIARIA: dipende dalle interazioni tra le catene R (interazioni deboli o 
covalenti) lungo la stessa catena polipeptidica e possono essere: 
1. LEGAMI A IDROGENO; 
2. LEGAMI IONICI: tra gruppi R carichi + e quelli carichi -; 
3. LEGAMI IDROFOBICI: dovuto a gruppi R di aminoacidi apolari che si dispongono 
internamente alla struttura e lontano dall’acqua; 
4. LEGAMI COVALENTI – PONTI DI SOLFURO: legame covalente che lega 2 atomi di 
azoto di 2 cisteine. 
 STRUTTURA QUATERNARIA: dipende dalle interazioni (interazioni deboli o covalenti) tra le 
diverse catene polipeptidiche che interagiscono per dare una molecola biologicamente 
attiva (non avvengono nella stessa catena). 
Un’anticorpi funzionale è costituito da 4 catene polipeptidiche unite da ponti di solfuro. 
  
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LA CELLULA 
2.1 TEORIA CELLULARE 
2.1.1 ROBERT HOOKE (1635 – 1703) 
Descrisse per la prima volta la struttura di una cellula utilizzando un microscopio ottico costruito da 
lui (1665). 
2.1.2 ANTON VAN LEEUWENHOEK  
Descrisse in dettaglio le cellule viventi (1670). 
La cellula rappresenta l’unità vivente fondamentale di funzione e organizzazione per tutti gli esseri 
viventi. 
La cellula è: 
1. UNITÀ MORFOLOGICA degli esseri viventi; la stragrande maggioranza degli esseri viventi è 
formata da molte cellule (esseri pluricellulari) mentre altro, più semplici, sono unicellulari. 
2. UNITÀ FUNZIONALE degli esseri viventi e ciò significa che tutte le funzioni vitali di un 
organismo avvengono nella cellula; pertanto l’essere vivente pluricellulare non è meno 
agglomerato di cellule ma bensì il risultato dell’attività coordinata di tutte quante le cellule. 
2.1.3 RUDOLF VIRCHOW’S (1821 – 1902) 
Tutte le cellule vengono da cellule preesistenti (anticipa la divisione cellulare ed il 
differenziamento)“Omnis cellula e cellula” 
UNITÀ ORIGINARIA: tutte le cellule che compongono un essere vivente provengono a loro volta 
da altre cellule quindi le cellule si riproducono per divisioni successive. 
Numero di cellule nel corpo umano: 3,72 x 10
 ������ è 37.2000.000.000.000. 
2.2 DIMENSIONI CELLULARI 
Le cellule vanno da 10 a 100 micron e per poterla vedere si utilizzano microscopio ottico ed 
elettronici che permettono di visualizzare le componenti delle cellule. 
2.2.1 PERCHÉ UNA CELLULA È COSÌ PICCOLA? 
L’organizzazione delle cellule e delle loro dimensioni sono proprietà critiche che permettono di 
mantenere in equilibrio l’ambiente intracellulare per consentire il funzionamento corretto dei 
processi biochimici. 
La cellula deve assumere nutrimento e altri materiali e deve liberarsi dei prodotti di rifiuto generati 
dalle reazione metaboliche. 
Molecole assunte devono raggiungere siti della cellula dove vengono trasformate quindi le 
distanze percorse sono relativamente piccole e le molecole sono rapidamente disponibili per 
l’attività cellulare. 
2.3 DIVERSI TIPI DI CELLULE 
La forma della cellula è adatta alla propria funzione. 
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2.4 MICROSCOPIO 
Proprietà del microscopio: 
 INGRANDIMENTO: rapporto tra le dimensioni dell’immagine vista al microscopio e la 
dimensione effettiva dell’oggetto; 
 RISOLUZIONE: capacità del microscopio di distinguere anche i più piccoli dettagli 
dell’oggetto. 
È definita come distanza minima tra 2 punti alla quale questi possono essere percepiti 
distinti invece che un’unica massa. 
C’è la fonte di luce che passa attraverso il campione che deve essere osservato e viene rifratta 
dalle lenti dell’obiettivo ingrandendo così l’immagine agli oculari. 
  
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