Biochimica
Di cosa parla
- Fondamenti di Biologia Cellulare: La vita ha avuto origine 4 miliardi di anni fa, caratterizzata da complessità chimica, capacità di estrarre energia, funzioni specifiche, risposta all'ambiente, autoriproduzione ed evoluzione. Le cellule possiedono membrana plasmatica, citoplasma, nucleoide o nucleo. Le dimensioni cellulari sono limitate dalla diffusione molecolare. Gli organismi si dividono in Batteri, Archaea ed Eucarioti, con diverse strategie metaboliche. Le cellule eucariotiche sono più grandi e contengono organelli specializzati e un citoscheletro.
- Fondamenti di Chimica: Gli elementi abbondanti (H, O, N, C) sono la base della vita. Il carbonio forma molecole diverse con gruppi funzionali. Il metaboloma comprende le piccole molecole. Le macromolecole (proteine, acidi nucleici, polisaccaridi) sono polimeri informazionali. La struttura tridimensionale è definita da stereoisomeri e conformazioni, con interazioni biomolecolari stereospecifiche.
- Fondamenti di Fisica e Bioenergetica: Gli organismi mantengono uno stato stazionario dinamico con continuo flusso di energia. La termodinamica descrive le reazioni (ΔG, spontaneità), spesso accoppiate in biologia. Gli enzimi catalizzano le reazioni, riducendo l'energia di attivazione e regolando il metabolismo (catabolismo e anabolismo).
- Fondamenti di Genetica ed Evoluzione: Il DNA è il materiale genetico, soggetto a mutazioni che guidano l'evoluzione. L'origine della vita è ipotizzata dalla produzione abiotica di biomolecole. La teoria del "mondo a RNA" suggerisce l'RNA come primo gene e catalizzatore. La genomica funzionale e comparativa permette di studiare l'evoluzione e le relazioni tra organismi.
- L'Acqua e le sue Interazioni: L'acqua è il solvente universale e partecipa a molte reazioni. Le interazioni deboli (legami idrogeno, elettrostatiche, idrofobiche, van der Waals) sono cruciali per la struttura delle macromolecole. I sistemi tampone (fosfato, bicarbonato) sono vitali per mantenere l'omeostasi del pH, che influenza la struttura e l'attività delle biomolecole. L'equazione di Henderson-Hasselbalch è fondamentale per descrivere il comportamento dei tamponi.
- Amminoacidi, Peptidi e Proteine: Le proteine sono polimeri di 20 alfa-amminoacidi, uniti da legami peptidici, tutti con configurazione L. Gli amminoacidi sono classificati in base al gruppo R. Le proteine possono essere coniugate con gruppi prostetici. Tecniche come cromatografia ed elettroforesi sono usate per la purificazione. La spettrometria di massa e la degradazione di Edman sono usate per sequenziare le proteine, fornendo informazioni fondamentali sulla loro funzione, struttura e storia evolutiva.