Cosa contiene il formulario di biologia per il semestre filtro?

Include riassunti chiari su cellula, organuli, macromolecole, metabolismo, respirazione cellulare, fotosintesi, acidi nucleici, divisione cellulare, genetica, leggi di Mendel ed enzimi.

È utile per preparare il semestre filtro di Medicina?

Sì. Copre tutti gli argomenti di biologia richiesti in test, esami e simulazioni del semestre filtro, perfetto per ripasso e memorizzazione veloce.

Posso scaricare il formulario gratuitamente?

Sì, il formulario è disponibile gratuitamente in PDF e puoi scaricarlo o visualizzarlo in anteprima.

Com'è strutturato il TOLC-B?

Il TOLC-B prevede 50 quesiti divisi in 4 sezioni: Matematica di base (20 quesiti, 50 minuti), Biologia (10, 20 minuti), Chimica (10, 20 minuti) e Fisica (10, 20 minuti). Alla fine c'è una sezione di inglese con 30 quesiti in 15 minuti, separata dal punteggio principale.

Come si calcola il punteggio del TOLC-B?

In genere: +1 punto per risposta corretta, 0 per non data, −0,25 per errata. La sezione di inglese di solito non ha penalità: +1 corretta, 0 per errata o omessa.

Quando si fa il TOLC-B?

Il TOLC-B è disponibile in più sessioni durante l'anno. Le date cambiano spesso: conviene controllare il calendario CISIA e prenotare appena trovi una finestra comoda.

Quante volte posso rifare il TOLC-B?

Di norma puoi sostenere un TOLC dello stesso tipo una volta al mese. Le regole su "ultimo" o "miglior" punteggio possono variare per ateneo: controlla il bando del corso.

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Formulario di Biologia per il Semestre Filtro

Arturo — Thu, 13 Nov 2025 10:16:29 +0000

Biologia · Semestre Filtro

La biologia è uno dei pilastri del semestre filtro di Medicina e delle Professioni Sanitarie. Per aiutarti nello studio abbiamo creato un formulario completo che raccoglie in modo sintetico e visivo tutti i concetti fondamentali: cellula, organuli, macromolecole, metabolismo, genetica, DNA e RNA, divisione cellulare, enzimi e tanto altro.

Formulario di Biologia – PDF

Cellula, organuli, metabolismo, acidi nucleici, divisione cellulare, genetica.

Scarica il PDF

Cosa trovi nel formulario

La cellula – Modello a mosaico fluido, membrane, differenze tra procarioti ed eucarioti.
Organuli e funzioni – Nucleo, mitocondri, ribosomi, reticolo endoplasmatico, Golgi, lisosomi, perossisomi, citoscheletro.
Macromolecole biologiche – Glucidi, proteine, acidi nucleici, lipidi e rispettive funzioni.
Metabolismo cellulare – Glicolisi, ciclo di Krebs, catena respiratoria, fermentazione.
Fotosintesi – Fase luminosa e ciclo di Calvin.
Acidi nucleici – DNA, RNA, sintesi, replicazione, trascrizione e codice genetico.
Divisione cellulare – Mitosi, meiosi, crossing-over, variabilità genetica.
Genetica – Leggi di Mendel, dominanza completa/incompleta, codominanza, interazioni geniche, epistasi.
Enzimi – Specificità, modello sito attivo, inibizione competitiva e non competitiva, equazione di Michaelis-Menten.

Come usare il formulario per studiare

Il formulario è progettato per un ripasso rapido e funzionale. Ogni sezione è sintetica e collegata agli argomenti più richiesti nei test del semestre filtro.

Suggerimenti:

Ripassa gli argomenti in ordine: cellula → metabolismo → genetica.
Utilizzalo durante le simulazioni per controllare subito formule e definizioni.
Aggiungi note personalizzate direttamente sul PDF per farlo diventare un tuo “taccuino smart”.

FAQ sul Formulario di Biologia

Cosa contiene il formulario di biologia?

Contiene cellula, organuli, metabolismo, acidi nucleici, genetica, divisione cellulare, enzimi e argomenti chiave del semestre filtro.

È utile per Medicina e Professioni Sanitarie?

Sì, il formulario è pensato per il semestre filtro e per i test delle facoltà medico-sanitarie.

Il PDF è gratuito?

Sì, puoi scaricarlo liberamente e usarlo come supporto allo studio.

Scarica il Formulario di Biologia

Ottieni il Formulario di Biologia per il Semestre Filtro in PDF, chiaro e aggiornato secondo il programma 2025/2026.

Scarica il PDF completo

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TOLC-B: guida completa 2026 (struttura, punteggio, argomenti, date)

Arturo — Wed, 10 Sep 2025 14:08:20 +0000

Preparati al TOLC-B con Futura

Se devi fare il TOLC-B per Biologia, Biotecnologie o corsi affini, qui trovi una guida operativa: com’è fatto, come si calcola il punteggio, cosa studiare e come prepararti con metodo (simulazioni incluse).

Struttura

50 quesiti + Inglese (separato)

Punteggio

+1 / 0 / −0,25 (in genere)

Date

Calendario CISIA

tolc b tolc b biologia tolc b biotecnologie punteggio tolc b argomenti tolc b date tolc b

Le regole di ammissione (soglie, graduatorie, OFA, “miglior/ultimo” punteggio) cambiano per ateneo: usa questa guida per prepararti bene e poi verifica sempre il bando della tua università.

In questa guida

Come diventare nutrizionista: guida completa per il percorso di studi e lavoro

Arturo — Thu, 26 Jun 2025 13:38:46 +0000

Vuoi sapere come diventare nutrizionista? Questo articolo ti guiderà attraverso tutti i passaggi necessari: dal percorso di studi accademici, passando per l’abilitazione professionale, fino alle opportunità di lavoro nel settore. Scopri cosa serve per iniziare questa gratificante carriera nella nutrizione.

Chi è il nutrizionista e cosa fa

Il nutrizionista è un professionista della salute specializzato nella scienza della nutrizione e dell’alimentazione. La sua principale responsabilità è elaborare piani alimentari personalizzati basati sulle esigenze specifiche di ciascun individuo, sia che si tratti di persone sane che di pazienti con patologie particolari. Questa figura offre consulenze per il benessere generale e supporta i propri clienti nel modificare le abitudini alimentari e lo stile di vita.

Le competenze del nutrizionista includono la valutazione delle esigenze nutrizionali e l’elaborazione di diete personalizzate. Questo professionista non solo si occupa di nutrizione preventiva, ma gioca anche un ruolo fondamentale nella gestione delle patologie attraverso un’alimentazione adeguata. Tuttavia, è importante notare che il nutrizionista non può fare diagnosi né prescrivere farmaci, compiti che spettano al medico chirurgo.

La differenza tra nutrizionista, dietologo e dietista è sottile ma significativa:

Il dietologo è un medico specializzato in scienze dell’alimentazione, in grado di prescrivere diete e farmaci.
Il dietista opera in ambito sanitario e può elaborare diete su prescrizione medica.
Il nutrizionista può operare sia con persone sane che con pazienti, ma senza prescrivere farmaci né fare diagnosi.

Percorso di studi per diventare nutrizionista

Per diventare nutrizionista, è necessario seguire un percorso di studi specifico che inizia con una laurea triennale in Scienze Biologiche o in corsi affini, e prosegue con una laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana. Questo percorso accademico fornisce le basi teoriche e pratiche indispensabili per esercitare la professione, coprendo argomenti come biochimica, fisiologia, biologia, processi metabolici e caratteristiche nutrizionali degli alimenti.

La laurea triennale in Scienze Biologiche è il primo passo per chi vuole diventare un biologo nutrizionista. Questa fase del percorso include corsi fondamentali di biologia, chimica e fisiologia, che forniscono le basi scientifiche necessarie per proseguire gli studi, inclusi i corsi di laurea e la laurea magistrale in biologia.

Dopo aver completato la laurea triennale, gli studenti possono accedere alla laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana, dove approfondiranno le loro conoscenze nel campo delle scienze dell’alimentazione.

La laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana prepara i futuri nutrizionisti a lavorare professionalmente nel campo della nutrizione. Questo programma di studi, della durata di due anni, include materie come nutrizione clinica e dietetica, fornendo una formazione completa e approfondita.

Laurea triennale in Scienze Biologiche

La laurea triennale in Scienze Biologiche rappresenta un passo fondamentale per chi desidera diventare nutrizionista. Durante questi tre anni, gli studenti seguono:

Corsi di biologia
Corsi di chimica
Corsi di fisiologia Questi corsi forniscono le basi scientifiche necessarie per comprendere i meccanismi biologici alla base della nutrizione umana.

Questo corso di laurea è un prerequisito indispensabile per accedere alla laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana, il passo successivo nel percorso per diventare biologo nutrizionista. La combinazione di teoria e pratica durante la laurea triennale permette agli studenti di sviluppare una solida comprensione della biologia e della chimica, essenziale per il loro futuro professionale.

Laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana

La laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana è un programma di studi di due anni che approfondisce le conoscenze acquisite durante la laurea triennale. Gli studenti seguono corsi avanzati in nutrizione clinica e dietetica, acquisendo competenze specifiche necessarie per elaborare piani alimentari efficaci e personalizzati.

Questo programma prepara i futuri nutrizionisti a lavorare in diverse aree della nutrizione, fornendo loro gli strumenti per affrontare situazioni complesse e per migliorare la salute, il numero del cibo, il benessere, la dieta e il piano dei loro clienti.

La laurea magistrale è fondamentale per chi vuole esercitare professionalmente la professione di nutrizionista.

Abilitazione professionale e iscrizione all’Albo

Per esercitare la professione di nutrizionista in Italia, è necessario superare l’Esame di Stato, che richiede una laurea magistrale in Nutrizione o Biologia. Questo esame è composto da due prove scritte, una prova orale e una prova pratica, e copre argomenti biochimici, legislativi e di risoluzione di problemi. Solo dopo aver superato l’Esame di Stato è possibile iscriversi all’Albo dei Biologi e iniziare a lavorare come nutrizionista.

L’esame di stato è un passaggio cruciale per diventare biologo nutrizionista. Durante l’esame all’esame di stato, gli studenti devono dimostrare la loro competenza in vari argomenti, inclusi la biochimica e la legislazione. La prova pratica, in particolare, valuta la capacità del candidato di risolvere problemi concreti e di analizzare dati, aspetti fondamentali per la professione.

L’iscrizione all’Albo dei Biologi richiede il superamento dell’Esame di Stato e l’invio di una domanda di iscrizione insieme alla documentazione necessaria. Una volta iscritti, i nutrizionisti possono esercitare ufficialmente la loro professione, ma devono anche pagare una quota annuale per mantenere l’iscrizione all’Albo dell’ordine nazionale dei biologi.

Esame di Stato per Biologo Nutrizionista

L’Esame di Stato per diventare biologo nutrizionista è un requisito fondamentale per chi vuole esercitare questa professione. Per accedere all’esame, è necessaria una laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana o in Biologia. L’esame comprende prove scritte su argomenti biochimici e legislativi, oltre a una prova pratica che valuta la capacità di risolvere problemi concreti e di analizzare dati.

Superare l’Esame di Stato è essenziale per dimostrare la competenza e la preparazione necessarie per diventare un professionista della nutrizione. Questo compito rappresenta una verifica delle conoscenze acquisite durante il percorso di studi e un primo passo verso l’esercizio della professione.

Iscrizione all’Albo dei Biologi

L’iscrizione all’Albo dei Biologi è il passo finale per diventare nutrizionista. Dopo aver superato l’Esame di Stato, è necessario:

Inviare una domanda di iscrizione all’Albo, accompagnata dalla documentazione richiesta.
Effettuare il pagamento di una quota annuale.
Presentare certificati che attestano il completamento del percorso di studi e l’abilitazione professionale.

Essere iscritti all’Albo dei Biologi è un requisito indispensabile per esercitare la professione di nutrizionista in Italia. Questo permette di operare legalmente e di essere riconosciuti come professionisti qualificati nel campo della nutrizione.

Specializzazioni e formazione continua

Per rimanere competitivi e aggiornati nel campo della nutrizione, è essenziale che i nutrizionisti si specializzino e seguano una formazione continua. Le specializzazioni in aree come la nutrizione sportiva o clinica possono aumentare le possibilità di guadagno e permettono di rispondere meglio alle esigenze specifiche dei clienti.

La formazione continua è vitale per garantire che i nutrizionisti rimangano aggiornati sulle ultime evidenze scientifiche e pratiche. Questo permette loro di offrire raccomandazioni basate sulle più recenti ricerche e linee guida, mantenendo un alto livello di professionalità e competenza.

Master e corsi di perfezionamento

I master e i corsi di perfezionamento rappresentano un’opportunità fondamentale per i nutrizionisti che desiderano approfondire le loro competenze e specializzarsi in settori specifici. Tra le opzioni disponibili, i master di II livello in Dietologia e Nutrizione offrono:

Un approfondimento specialistico
Competenze avanzate in aree come la nutrizione clinica o sportiva
Miglioramento della preparazione teorica
Competenze pratiche necessarie per affrontare situazioni specifiche nella pratica nutrizionale.

Partecipare a questi corsi permette ai nutrizionisti di rimanere aggiornati sulle ultime scoperte scientifiche e di acquisire nuove tecniche e metodologie. La formazione continua è essenziale per garantire un alto livello di professionalità e per rispondere efficacemente alle esigenze dei clienti.

Formazione continua ECM

La formazione continua ECM (Educazione Continua in Medicina) è un requisito essenziale per i professionisti della nutrizione che desiderano mantenere la loro abilitazione. Attraverso corsi di formazione ECM, i nutrizionisti possono aggiornarsi costantemente sulle ultime evidenze scientifiche e sulle migliori pratiche nel loro campo. Questo tipo di formazione è fondamentale per garantire che le raccomandazioni fornite ai clienti siano basate su dati scientifici attuali e affidabili.

Gli ECM coprono una vasta gamma di argomenti, dalla nutrizione preventiva alle nuove tecniche di valutazione nutrizionale, e aiutano i professionisti a mantenere un alto livello di competenza e professionalità. Partecipare regolarmente a questi corsi è una dimostrazione dell’impegno del nutrizionista verso l’eccellenza professionale e il miglioramento continuo, con molti vantaggi per la carriera.

Sbocchi lavorativi per un nutrizionista

I nutrizionisti hanno numerose opportunità di carriera in vari settori, sia nel pubblico che nel privato. Le possibilità di lavoro includono:

Gestione di studi privati
Collaborazione con palestre
Collaborazione con centri sportivi
Collaborazione con aziende alimentari
Collaborazione con centri medici

La diversificazione delle competenze e le specializzazioni aiutano i nutrizionisti a rispondere meglio alle esigenze specifiche dei clienti, permettendo loro di adattarsi a differenti contesti lavorativi.

Il settore della nutrizione è in continua evoluzione, con nuove scoperte scientifiche e sviluppi che influenzano costantemente le pratiche professionali. Questo rende la professione del nutrizionista estremamente dinamica e offre molte opportunità per chi è disposto a continuare a formarsi e a specializzarsi.

Lavoro in ambito privato

In ambito privato, i nutrizionisti possono avviare un proprio studio e offrire consulenze nutrizionali personalizzate ai clienti. Collaborare con palestre e centri sportivi è un’altra opzione molto comune, dove il nutrizionista può sviluppare programmi nutrizionali specifici per gli sportivi, migliorando le loro performance e il loro benessere generale.

Oltre alle consulenze, i nutrizionisti possono anche svolgere un ruolo di divulgatori, comunicando le loro conoscenze attraverso vari media e contribuendo alla formazione e consapevolezza alimentare del pubblico. Questa attività non solo aumenta la visibilità del professionista, ma contribuisce anche a diffondere informazioni corrette sulla nutrizione.

Lavoro in ambito pubblico

In ambito pubblico, i nutrizionisti possono lavorare in:

Ospedali, dove contribuiscono alla creazione di piani alimentari per pazienti con specifiche necessità mediche, supportando il loro percorso di cura e recupero
Aziende sanitarie locali
Istituti di ricerca

Le aziende sanitarie locali offrono posizioni per nutrizionisti che lavorano nella prevenzione delle malattie e nella promozione della salute presso la comunità. Negli istituti di ricerca, i nutrizionisti possono partecipare a studi scientifici e alla sperimentazione di nuovi prodotti alimentari, garantendo la loro sicurezza ed efficacia.

Guadagni di un nutrizionista

I guadagni di un nutrizionista in Italia possono variare notevolmente in base all’anzianità, alla specializzazione e al tipo di impiego. In media, un nutrizionista guadagna un nutrizionista circa 1.600 euro al mese, con variazioni che vanno da un minimo di 850 euro per i professionisti all’inizio della carriera, fino a oltre 2.500 euro per quelli con maggiore esperienza. La posizione geografica incide significativamente sul reddito, con professionisti che operano in città che tendono a guadagnare di più rispetto a quelli in aree rurali.

Le opportunità di guadagno possono aumentare con l’acquisizione di specializzazioni e con la diversificazione delle attività professionali, come la collaborazione con palestre o la partecipazione a progetti di ricerca, in base alle condizioni del mercato.

La continua formazione e l’aggiornamento professionale sono elementi chiave per migliorare le prospettive di guadagno e la crescita nelle professioni, ti suggeriamo di leggere questo articolo se vuoi sapere di più sui guadagni di un nutrizionista .

Conclusione

Diventare nutrizionista richiede un percorso di studi rigoroso e un impegno costante verso la formazione continua. Dalla laurea triennale in Scienze Biologiche alla laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana, passando per l’Esame di Stato e l’iscrizione all’Albo dei Biologi, ogni fase del percorso è fondamentale per acquisire le competenze necessarie. Le opportunità di specializzazione e la formazione continua ECM sono essenziali per rimanere competitivi e aggiornati nel campo della nutrizione.

Le prospettive di carriera per i nutrizionisti sono ampie e variegate, offrendo possibilità di lavoro sia in ambito privato che pubblico. I guadagni possono variare significativamente, ma con dedizione e specializzazione, è possibile raggiungere livelli di reddito soddisfacenti. Se hai la passione per la scienza della nutrizione e desideri fare la differenza nella vita delle persone, intraprendere questo percorso potrebbe essere la scelta giusta per te.

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Domande Frequenti

Qual è il percorso di studi per diventare nutrizionista?

Per diventare nutrizionista, è necessario conseguire una laurea triennale in Scienze Biologiche, seguita da una laurea magistrale in Scienze della Nutrizione Umana e superare l’Esame di Stato per iscriversi all’Albo dei Biologi.

Cosa fa un nutrizionista?

Un nutrizionista crea piani alimentari personalizzati e fornisce consulenze per migliorare le abitudini alimentari e lo stile di vita, senza prescrivere farmaci o fare diagnosi mediche.

Quanto guadagna un nutrizionista in Italia?

In Italia, un nutrizionista guadagna mediamente circa 1.600 euro al mese, con guadagni che possono variare da 850 euro per chi è all’inizio della carriera fino a oltre 2.500 euro per i professionisti esperti.

Quali sono le opportunità di lavoro per un nutrizionista?

I nutrizionisti hanno diverse opportunità di lavoro in studi privati, palestre, ospedali, aziende alimentari e istituti di ricerca, permettendo una carriera versatile e gratificante. La domanda di professionisti in questo campo continua a crescere.

È necessario iscriversi all’Albo dei Biologi per esercitare la professione?

Sì, è necessario iscriversi all’Albo dei Biologi per esercitare la professione di nutrizionista, dopo aver superato l’Esame di Stato.

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Glicolisi, dal glucosio al piruvato: spiegazione semplice

Serena Fogli — Mon, 16 Dec 2024 13:05:00 +0000

Il nostro viaggio nella bioenergetica continua con la ripetizione della glicolisi. In questo emozionante riassunto andremo a scoprire la differenza fra glicolisi aerobica e anaerobica (ma esiste davvero? Lascio un po’ di suspense), le sue fasi e capiremo meglio qual è il suo bilancio energetico.

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Flessibilità: Scegli quante lezioni fare, dove farle e quando farle. Personalizziamo il programma in base alle tue esigenze
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Siamo come sempre nell’ambito del metabolismo cellulare, che – ricordo – include tutte le reazioni chimiche che avvengono nelle cellule degli esseri viventi col fine di utilizzare o creare energia.

Cos’è la glicolisi

Come sempre parto dall’inizio e comincio col darti una definizione di glicolisi: si tratta di un processo metabolico in cui – in condizioni di anaerobiosi non stretta – il glucosio viene scisso in due molecole di piruvato così da produrre molecole di ATP, la moneta energetica del metabolismo (e altre molecole, come vedremo più avanti) e dare successivamente avvio ad altri processi quali la fermentazione (in condizione di anaerobia) e la respirazione cellulare (in condizione di aerobia).

In alcuni casi (come per alcuni i batteri e le alghe azzurre) la glicolisi rappresenta l’unica forte di respirazione. Per altri, come i mammiferi, si tratta invece del primo passaggio della degradazione degli zuccheri.

Si tratta di una via metabolica molto antica che si è sviluppata con i primi procarioti e si è conservata in migliaia di anni di evoluzione: per intenderci, anche nelle nostre cellule avviene la glicolisi!
Pensa quanta strada ha fatto, sarà quindi sicuramente una cosa importantissima

Come molte reazioni del metabolismo cellulare, anche quella della glicolisi si basa sull’ossidoriduzione. Se non sai di che si tratta o hai bisogno di un ripasso sull’argomento, devi fare uno sforzo in più e andare a leggerti con attenzione il riassunto sull’ossidoriduzione, cosicché tu abbia le basi necessarie per comprendere quanto spiegherò in merito alla glicolisi.

Dove avviene

Ma dove avviene la glicolisi? Cominciamo con l’identificare la parte della struttura della cellula in cui ha luogo questa particolare reazione metabolica di ossidoriduzione.

La glicolisi avviene nel citoplasma di tutte le cellule, siano esse procariote o eucariote.

È proprio in questa parte della cellula che le molecole di glucosio vengono infatti trasformate in piruvato, sintetizzando allo stesso tempo l’ATP.

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La glicolisi è anaerobica o aerobica?

In tanti si chiedono se la glicolisi sia una via metabolica anaerobica o aerobica.

Comincio col dire che di per sé la glicolisi non ha bisogno di ossigeno per funzionare, ma la presenza di ossigeno – una volta terminata la glicolisi – diventa il bivio per due differenti vie metaboliche.

Ogni singola molecola di glucosio utilizzata nel processo della glicolisi dà infatti vita a due molecole di piruvato, ovvero un composto contenente tre atomi di carbonio.

Se la cellula vive in presenza di ossigeno (quindi in una condizione di aerobiosi) il piruvato va incontro a una via metabolica che ha un rendimento energetico molto alto, ovvero la respirazione cellulare che si compone di altre tre vie:

La sintesi dell’Acetil-CoA (enzima Acetil coenzima A)
Il ciclo di Krebs
La fosforilazione ossidativa

Si tratta di una via energetica molto fruttuosa perché da una singola molecola di glucosio si ottengono circa 36 molecole di ATP.

Se una cellula, al contrario, vive in assenza di ossigeno (quindi in una condizione di anerobiosi, come succede per i lieviti o per alcune cellule procariote), il piruvato viene fermentato attraverso la via metabolica della fermentazione (che può essere lattica o alcolica).

La rendita energetica di questi processi è bassa, perché il glucosio iniziale non viene completamente ossidato (proprio perché non c’è ossigeno) e per questo la cellula produce poco ATP.

Avete quindi capito il trucchetto relativo all’aerobiosi e all’anerobiosi?

Ripetiamo tutti insieme: la glicolisi rappresenta lo step iniziale A PRESCINDERE dalle condizioni ambientali in cui si trova la cellula.

QUINDI che sia presente o meno l’ossigeno, TUTTE le cellule – come primo step metabolico di demolizione del glucosio – fanno la glicolisi.

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Le tappe della glicolisi e il suo bilancio energetico

Ora che abbiamo capito che la glicolisi avviene nel citoplasma di tutte le cellule in assenza di ossigeno, possiamo passare a tutte le tappe o reazioni che avvengono durante questo processo metabolico: queste tappe sono 10 e rappresentano tutti i passaggi attraverso i quali il glucosio viene trasformato in altre molecole fino a ottenere il prodotto della glicolisi, che è rappresentato dalle due molecole di piruvato e dall’ATP.

Queste 10 tappe possono essere suddivise in due diverse fasi:

Fase preparatoria (le prime cinque tappe): si chiama così perché, nelle tappe che la compongono, la cellula fa un investimento energetico col fine di portare avanti la glicolisi. Utilizza e consuma infatti due molecole di ATP.
Fase di recupero energetico (le ultime cinque tappe): durante le tappe che compungono questa fase la cellula recupera energia producendo quattro molecole di ATP e due molecole di NADH+ H+, due molecole di piruvato e l’acqua.

Appare chiaro che, avendo utilizzato nella fase preparatoria due molecole di ATP, il guadagno energetico netto della glicolisi è di due molecole di ATP.

Ora che abbiamo chiaro questo punto, possiamo andare a scoprire l’equazione della glicolisi nella sua completezza

Ti prego di non metterti le mani nei capelli perché poi ti spiegherò tutto nel dettaglio passando in rassegna tutte e dieci le tappe della glicolisi.

A sinistra della freccia troviamo i reagenti dell’equazione, mentre a sinistra i prodotti della glicolisi.

Semplificando moltissimo: si parte da una molecola di glucosio, che viene scomposta in due molecole di piruvato, producendo poi in tutto quattro molecole di ATP, due molecole di NADH+ H+ e due molecole di acqua.

A questo punto andiamo a vedere, fase per fase, cosa succede nelle singole tappe della glicolisi.

Fase preparatoria

Qui di fianco trovi le tappe relative alla fase preparatoria della glicolisi. Guardala bene, perché a sinistra potrai leggere i nomi dei diversi composti, mentre a destra trovi la loro struttura chimica. Stai tranquillo, cercherò di rendere la spiegazione molto semplice.

Tappa 1: Il glucosio viene fosforilato, ovvero gli viene aggiunto un gruppo fosfato derivante dall’idrolisi di una molecola di ATP, diventando Glucosio 6-fosfato. L’enzima che catalizza questa reazione è l’Esochinasi
Tappa 2: Il glucosio 6-fosfato viene isomerizzato, ovvero convertito nel fruttosio 6 fosfato grazie al lavoro dell’enzima fosfoesosoisomerasi.
Tappa 3: Il fruttosio 6-fosfato viene ulteriormente fosforilato tramite l’idrolisi di un’altra molecola di ATP diventando fruttosio 1-6 bifosfato grazie al lavoro dell’enzima fosfofruttochinasi 1.
Tappa 4: il fruttosio 1-6 bifosfato è una molecola instabile e per questo si scinde dando vita a tre molecole con 3 atomi di carbonio ciascuna che sono la Gliceraldeide 3-fosfato e la Diidrossiacetone fosfato. L’enzima che consente questa reazione è l’aldolasi.
Tappa 5: si trasforma il Diidrossiacetone fosfato in una molecola di gliceraldeide trifosfato dall’enzima trioso fosfato isomerasi.

Alla fine della fase preparatoria la glicolisi avrà quindi prodotto due molecole di gliceraldeide trifosfato.

Fase di recupero energetico

Terminate le prime cinque tappe preparatorie, il processo della glicolisi affronta poi la fase del rendimento che, come ho già detto poco fa, conta anch’essa di cinque tappe che illustro qui sotto nel dettaglio. Ricorda che d’ora in poi ogni molecola deve essere conteggiata due volte, perché avviene per ogni molecola di gliceraldeide trifosfato che è stata prodotta alla fine della fase preparatoria.

Tappa 6: si parte con le due molecole di gliceraldeide trifosfato che subiscono un processo di ossidazione e fosforilazione grazie al lavoro del coenzima gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi. L’ossidazione del gliceraldeide trifosfato consente infatti l’ossidazione del NAD+, che diventa NADH+ H+ (ne vengono prodotte due molecole in tutto) e due molecole di 1,3- bifosfoglicerato.
Tappa 7: a questo punto il 1,3- bifosfoglicerato viene fosforilato, ovvero gli viene rimosso un gruppo fosfato, che consentirà la produzione di molecole di ATP. Il gruppo fosfato “vagante” andrà infatti a fosforilare l’ADP ottenendo, appunto, ATP. Quindi in questo caso otteniamo due molecole di ATP e due molecole di 3-fosfoglicerato. L’enzima che catalizza questa reazione si chiama fosfogliceratochinasi.
Tappa 8: a questo punto le due molecole di 3-fosfoglicerato vengono trasformate in due molecole di 2fosfoglicerato. Accade quindi che un gruppo fosfato viene spostato: prima era legato al carbonio 3 per poi legarsi al carbonio 2. La molecola insomma non cambia, viene solo cambiata la posizione del gruppo fosfato. L’enzima che catalizza questa reazione si chiama fosfogliceratomutasi.
Tappa 9: le due molecole di fosfoglicerato vengono ora deitratate, ovvero perdono molecole di acqua ottenendo anche due molecole di fosfoenolpiruvato. L’enzima che catalizza questa reazione è l’enolasi.
Tappa 10. Siamo finalmente alla fine , con la sintesi delle altre due molecole di ATP. Il fosfoenolpiruvato viene fosforilato ulteriormente perdendo l’ultimo gruppo fosfato trasformandosi in piruvato, mentre il gruppo fosfato perso consentirà la fosforilazione dell’ADP in ATP. E siccome le molecole di fosfoenolpiruvato sono due, saranno ben due le molecole di ATP a essere prodotte.

A questo punto facciamo il conteggio totale dei prodotti della glicolisi: le due molecole di NADH +H+ si producono durante la sesta reazione, le prime due molecole di ATP durante la settima reazione, le due molecole di acqua durante la nona reazione e le ultime due durante la decima reazione, insieme al piruvato.

Direi che, stando a guardare la formula iniziale evidenziata in arancione… i conti tornano!

La spiegazione sulla glicolisi termina qui, spero di essere stata il più chiara possibile. Sappi che se hai bisogno di una spiegazione completa puoi sempre contare su Futura con esercizi e ripetizioni mirate.

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Reazioni di ossidoriduzione (redox) e bilanciamento: la chiave del metabolismo cellulare

Serena Fogli — Mon, 09 Dec 2024 08:40:00 +0000

Il bilanciamento delle reazioni redox permette di capire al meglio ciò che avviene durante i processi del metabolismo cellulare.

La mia (spero esauriente) spiegazione sul metabolismo cellulare ha introdotto diversi concetti, fra i quali troviamo anche le temute reazioni di ossidoriduzione. Siccome finora le ho spiegate in breve, ho deciso questo sarà l’argomento del ripasso di oggi.

In questo nuovo capitolo dedicato alla biologia e alla bioenergetica ci sarà quindi anche un po’ di chimica.

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Nella prima parte dell’articolo capiremo l’ossidoriduzione nell’ambito del metabolismo cellulare, scoprendo cos’è, come avviene e soprattutto a cosa serve; nella seconda parte affronteremo invece l’ossidoriduzione dal punto di vista chimico, scoprendo proprio come si bilancia una reazione redox.

Cos’è l’ossidoriduzione: come funzionano le redox

Te l’ho detto che partivo dall’inizio: voglio che tutti questi concetti di base ti siano chiari così da darti le basi per comprendere – più avanti – le diverse vie metaboliche, dalla glicolisi alla fermentazione.

Bene, quindi cos’è l’ossidoriduzione o reazione redox? Si tratta di una particolare reazione chimica che avviene fra due composti:

L’agente riducente
L’agente ossidante

L’agente riducente è l’elemento che si ossida, ovvero che perde uno o più elettroni, quindi il suo numero di ossidazione (n.o.) aumenta.
L’agente ossidante è invece l’elemento che si riduce, ovvero che acquista uno o più elettroni, quindi il suo numero di ossidazione (n.o.) diminuisce

Per semplificare, nell’ambito del metabolismo cellulare, invece che pensare all’acquisto o alla perdita di elettroni, possiamo pensare in termini di idrogeno. Ecco che quando un composto (o molecola) si ossida significa che ha perso atomi di idrogeno. Se si riduce, al contrario, significa che ha acquisito atomi di idrogeno.

Spero di non averti perso , perché la presenza di idrogeno/elettroni è di fondamentale importanza all’interno del metabolismo energetico della cellula: tanto più una molecola è ridotta (e quindi ha al suo interno uno o più atomi di idrogeno), maggiore è l’energia che racchiude al suo interno, o meglio fra i legami che la compongono.

L’immagine qui di fianco farà capire meglio come funziona l’ossidoriduzione: le lettere A e B identificano, rispettivamente, l’agente riducente e l’agente ossidante. A si ossida e perde elettroni: questi elettroni vengono ceduti all’agente ossidante B che, riducendosi, acquista elettroni e immagazzina energia.

Schemino per ricordare meglio le reazioni di ossidoriduzione:

Se una molecola ha tanti atomi di idrogeno è ridotta e ha molta energia immagazzinata nei suoi legami
Se una molecola non ha atomi di idrogeno è ossidata e per questo ha liberato energia spezzando gli atomi di idrogeno contenuti al suo interno

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I coenzimi coinvolti nelle reazioni redox nel metabolismo cellulare

Passiamo al livello successivo facendo la conoscenza dei coenzimi coinvolti nelle reazioni di ossidoriduzione. Si tratta di molecole organiche che, lavorando in sinergia con un enzima, permettono le reazioni chimiche. Nell’ambito delle reazioni redox relative al metabolismo cellulare, i coenzimi coinvolti sono:

il coenzima NAD, ovvero il nicotinammide adenin dinucleotide
il coenzima FAD, ovvero il flavin adenin dinucleotide

Questi coenzimi possono presentarsi in forma ossidata o ridotta. Sono molto buona , e per questo ti ho fatto una mini tabella per farti capire meglio:

Nome coenzima	Forma ossidata	Forma ridotta
Coenzima NAD	NAD⁺	NADH + H⁺
Coenzima FAD	FAD⁺	FADH₂

Ricordo che le forme ossidate hanno minore energia, al contrario delle forme ridotte che sono ricche di energia a causa dei legami rappresentati dagli atomi di idrogeno che contengono al loro interno.

Come starai già immaginando, questi coenzimi hanno la capacità di passare da uno stato ridotto a uno stato ossidato a seconda delle necessità. Se un elemento si ossida, contemporaneamente un altro elemento viene ridotto ed entrambi i prodotti non rimangono ossidati o ridotti per sempre, ma possono tornare alla forma “originaria” grazie al passaggio di elettroni/atomi di idrogeno.

Ricordiamo quindi che ogni ossidazione è accompagnata dalla corrispondente riduzione ed è per questo, fondamentalmente, che l’ossidoriduzione si chiama così! Ecco perché, infine, una reazione di ossidoriduzione si può leggere sia da destra verso sinistra che da sinistra verso destra.

Un esempio di ossidoriduzione con il glucosio

Ok, ma qual è la molecola da cui si parte per dare avvio alle reazioni di ossidoriduzione nel metabolismo cellulare? Ebbene, la maggior parte delle volte si tratta del glucosio, che è la sostanza organica che, proprio attraverso le reazioni redox, produce energia sotto forma di ATP, ovvero l’adenosina trifosfato.

Per un ripasso sul tema (e per non allungare troppo questo articolo) ti consiglio di andare a leggerti la spiegazione sull’ATP, ovvero la vera e propria moneta energetica del metabolismo cellulare.

Ma torniamo al glucosio, che contiene ben 12 atomi di idrogeno: in presenza di ossigeno (l’agente ossidante), il glucosio si ossida e perde elettroni trasformandosi in anidride carbonica (che non ha più atomi di idrogeno).

Ma ricordiamo che se c’è una specie chimica che si ossida, ce n’è un’altra che si riduce perché ossidazione e riduzione avvengono contemporaneamente, E a ridursi è proprio l’ossigeno che quindi acquista atomi di idrogeno e diventa acqua liberando energia sotto forma di ATP.

Queste reazioni di ossidoriduzione, che trovano nel glucosio il loro motore, sono quelle che ad esempio avvengono nella glicolisi e nella respirazione cellulare, che ha il suo culmine nella fosforilazione, che produce moltissima energia sotto forma di ATP.

Bilanciare le reazioni redox

Ok, ma come bilanciare una redox? Non preoccuparti, perché ora ho spiegato a grandi linee le regole dell’ossidoriduzione possiamo passare al paragrafo che fa tremare le gambe anche ai tavoli: il bilanciamento delle redox! Non andare a nasconderti, giuro che proverò a spiegarti il tutto nel modo più semplice possibile.

Come macrotema, qui si passa dalla biologia/bionenergetica alla chimica. Ma ti assicuro che questo paragrafetto ti sarà molto utile anche per capire meglio come funziona il metabolismo cellulare.

Le coppie redox e le semireazioni

Per capire meglio il bilanciamento delle redox partiamo al concetto di coppia redox, perché all’interno di ogni reazione di ossidoriduzione si possono appunto individuare queste coppie. Prendiamo ad esempio questa reazione redox:

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

In questa reazione lo zinco si ossida acquisendo due elettroni, mentre il rame si riduce perdendoli. Per evidenziare il trasferimento di elettroni si divide l’equazione chimica dell’ossidoriduzione in due semireazioni:

Semireazione di ossidazione: Zn → Zn²⁺ + 2e-

Lo zinco, da forma atomica passa da forma ionica e cede due elettroni

Semireazione di riduzione: Cu²⁺ + 2e- → Cu

Il rame in forma ionica acquista i due elettroni dello zinco trasformandosi in rame in forma atomica.

In questo modo abbiamo evidenziato la semireazione di ossidazione (cessione degli elettroni) e la semi reazione di riduzione (acquisizione di due elettroni). In queste reazioni, come dice la definizione stessa di ossidoriduzione, avviene un cambio nel numero di ossidazione della specie coinvolta. Quindi:

Con l’ossidazione aumenta il numero di ossidazione
Con la riduzione diminuisce il numero di ossidazione

Ed ecco che abbiamo individuato le coppie redox , che differiscono appunto per il numero di ossidazione:

Zn/Zn2+
Cu2+/Cu

Individuare queste coppie ci permette di identificare quanti elettroni sono stati coinvolti nelle reazioni redox, e questo ci darà un grandissimo vantaggio quando ci toccherà bilanciarle!

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Come bilanciare le reazioni redox

Inizio col dire che esistono tantissimi modi per bilanciare le reazioni di ossidoriduzione ma, se si conosce il numero di ossidazione, il metodo della variazione dei numeri di ossidazione consente di andare molto più velocemente (soprattutto qualora tu ti stia preparando per il test d’ingresso!)

Ricorda che il numero di ossidazione cambia a seconda della molecola in cui il singolo atomo di trova!

Ecco gli step da seguire illustrati qui sotto su una specifica reazione di ossidoriduzione:

1. Si assegnano i numeri di ossidazione agli atomi coinvolti nella reazione.
In questa reazione illustrata qui sotto sono coinvolti, in ordine di apparizione: l’acido solfidrico e l’acido nitrico, che producono zolfo, monossido di azoto e acqua. In questa formula abbiamo quindi assegnato i numeri di ossidazione ad ogni elemento.

Il numero di ossidazione dello zolfo all’interno della molecola di acido solfidrico è -2
Il numero di ossidazione dell’azoto nella molecola dell’acido nitrico è +5
Il numero di ossidazione dello zolfo in forma atomica è 0
Il numero di ossidazione dell’azoto nel monossido di azoto è +2

2. Si individuano le coppie redox, capendo la specie che si ossida quella che si riduce, collegando entrambe le coppie con le frecce

3. A questo punto, sulle frecce, si scrivono quanti sono gli elettroni acquisiti o ceduti, ovvero la differenza fra questi all’interno della coppia redox. Nella sopracitata formula:

Lo zolfo aumenta il suo numero di ossidazione (passa da – 2 a 0), quindi si ossida acquisendo 2 elettroni
L’azoto diminuisce il suo numero di elettroni (passa da 5 a +2), quindi si riduce perdendo 3 elettroni

4. A questo punto si moltiplica il numero di elettroni scambiati (acquisiti o persi) per i coefficienti, ovvero il minimo comun denominatore fra gli elettroni acquisiti dallo zolfo e quelli persi dall’azoto.

In questo caso i numeri di elettroni acquisiti e persi sono rispettivamente sono 2 e 3: il minimo comun denominatore fra questi due numeri è 6.

Ora bisogna individuare dei fattori che, moltiplicati per 2 (relativo all’ossidazione) e 3 (relativo riduzione), diano come risultato 6. Rispettivamente si tratta dei fattori 3 e 2, come evidenziato qui sotto.

Quindi

3 è il fattore stechiometrico da prendere in considerazione nel caso dell’ossidazione.
2 è il fattore stechiometrico da prendere in considerazione nel caso della riduzione

5. A questo punto si assegnano i fattori stechiometrici all’agente ossidante e all’agente riducente in modo da rendere uguale il numero degli elettroni ceduti e quello degli elettroni acquisiti. Scritto nella formula, risulterà così:

6. Infine si bilancia in modo definitivo la reazione chimica in accordo con la legge di Lavoisier, andando a bilanciare anche le masse degli atomi che non partecipano direttamente alla reazione di ossidoriduzione.

Infatti, mettendo semplicemente i fattori stechiometrici di fronte alle molecole che si sono ossidate e ridotte e facendo la conta degli atomi di ossigeno e idrogeno all’interno della reazione nell’immagine qui sopra, questi ultimi non sarebbero uguali. In particolare:

Nei reagenti, gli atomi di idrogeno sono 8, e ossigeno sono 6
Nei prodotti gli atomi di ossigeno sono 3, e gli atomi di l’idrogeno sono 2.

È quindi necessario bilanciare anche la molecola dell’acqua, mettendo semplicemente il numero 4 davanti alla molecola dell’acqua, come illustrato qui sotto.

Amici, è tempo di stappare lo champagne, la reazione di ossidoriduzione è finalmente bilanciata!

Ossidoriduzione in ambienti acidi e basici

Purtroppo non finisce qui Le reazioni di ossidoriduzione in soluzione acquosa coinvolgono anche gli ioni H+ e ioni OH−, che partecipano allo scambio di elettroni influenzando tutto il processo.

Ne consegue che, per bilanciare correttamente una reazione redox di questo tipo, è necessario specificare in che tipo di ambiente si opera, ovvero se è basico o acido. Come procedere?

In entrambi i casi scriviamo l’equazione redox non bilanciata e separiamo i reagenti che si ossidano da quelli che si riducono.
Dopo, tracciamo le semireazioni di ossidazione e di riduzione ed equilibriamo il numero di atomi e di cariche.
A questo punto moltiplichiamo ogni semireazione per un fattore in modo che il numero di elettroni ceduti sia uguale al numero di elettroni ricevuti.
Sommando le due semireazioni moltiplicate insieme (ed eliminando gli elettroni) possiamo controllare che la carica sia bilanciata e che il numero di atomi sia uguale.

In ambiente acido, possiamo:

aggiungere ioni H+ in modo da bilanciare il numero di atomi di idrogeno;
aggiungere ioni OH– in modo da bilanciare gli ioni H+ e formare acqua.

In ambiente basico, possiamo:

aggiungere ioni OH– in modo da bilanciare gli ioni H+ presenti nell’equazione e formare acqua;
controllare che gli ioni H+ e gli ioni OH– siano bilanciati e aggiungere altri per equilibrare.

Siamo finalmente giunti alla fine! Doppio brindisi!

Spero davvero che questa spiegazione completa sulle reazioni di ossidoriduzione possa esserti utile per capire meglio la chimica, ma anche il metabolismo cellulare in biologia.

Nei prossimi episodi entriamo nel vivo e trattiamo i processi che seguono la produzione e il consumo di ATP. Infatti, incontreremo la glicolisi e i suoi prodotti, la respirazione cellulare con il ciclo di Krebs e molto altro ancora. Non stai nella pelle, vero?

Ricorda, inoltre, che se vuoi ripassare in modo approfondito tutti gli argomenti connessi alla branca della biologia puoi affidarti a Futura, che ti mette a disposizione spiegazioni complete, esercizi e ripetizioni mirate.

In più, se durante lo studio ti sorgono dubbi o domande, non esitare a chiedere spiegazioni o consigli. Unisciti alla nostra pagina Instagram per confrontati con gli altri studenti su qualsiasi altra materia!

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ATP: cos’è e a cosa serve la molecola alla base del metabolismo cellulare

Serena Fogli — Tue, 26 Nov 2024 10:07:00 +0000

Sei pronto a scoprire l’incredibile ruolo dell’ATP nel nostro organismo? Nei prossimi scroll capiamo come fa questa molecola ad avere un ruolo così importante nella biologia e nel funzionamento del nostro organismo.

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Se sei stato attento hai già una piccola infarinatura sul tema, perché dell’adenosina trifosfato (questo il nome completo della molecola di ATP) ne avevo già parlato quando ho fatto il riassunto sul metabolismo cellulare.

Oggi restringo un po’ il campo per spiegarti tutto quello che c’è da sapere sulla cosiddetta moneta energetica del nostro organismo, che fa letteralmente andare avanti tutta la baracca (non sto scherzando!).

Continua a leggere per ripassare in modo semplice cos’è l’ATP in biologia e la sua importanza nella bioenergetica. Non preoccuparti, perché procederò piano e con ordine.

Cos’è l’ATP e a cosa serve

Te l’ho detto che partivo dall’inizio! Eccomi quindi con la definizione di ATP, acronimo di Adenosina Trifosfato. Si tratta di una molecola, o meglio di un nucleotide trifosfato, composto – come dice la parola stessa – da:

Tre gruppi fosfato
Una molecola di ribosio
Una molecola di Adenina

Qui di seguito trovi la formula dell’ATP: visualizzandola capirai meglio la spiegazione che sto per darti sul ruolo dell’ATP nel metabolismo cellulare.

Come potrai notare, i gruppi fosfato sono evidenziati in giallo. Perché cotanta importanza? Semplice, perché sono uniti fra loro da legami ad alta energia.

Questi legami fosfoanidridici, legandosi e spezzandosi attraverso l’idrolisi o la fosforilazione, generano consumano o producono l’energia di cui la cellula ha bisogno per funzionare alla perfezione.

E, in estrema sintesi è a questo che serve l’ATP: siamo di fronte alla molecola energetica per eccellenza, che le cellule sono in grado di produrre e utilizzare per gli scopi più diversi.

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Nell’uso e nella sintesi dell’adenosina trifosfato sono coinvolti tutti i processi metabolici principali (glicolisi, fermentazione e respirazione cellulare).

Si tratta di processi fondamentali che, andando a usare o produrre ATP, forniscono alla cellula l’energia necessaria per svolgere qualsiasi tipo di lavoro biologico (chimico, meccanico o di trasporto), tra cui menzioniamo:

La trasmissione degli impulsi nervosi
La contrazione muscolare
La divisione cellulare
La sintesi dell’RNA

Fin qui ci sei, vero? Spero di non averti ancora perso perché fino a questo momento la spiegazione sull’ATP si è mantenuta sul semplice.

Ora vado un attimo a complicare le cose andando a illustrare come si forma l’ATP.

Utilizzo e produzione di ATP: idrolisi e fosforilazione

Come abbiamo visto, i legami ad alta energia sono quelli che collegano i tre gruppi fosfato all’interno dell’ATP. I processi attraverso i quali questi legami sono scissi o ricomposti prendono il nome di idrolisi e fosforilazione che, in soldoni, sono le vie attraverso le quali l’adenosina trifosfato viene utilizzata e prodotta.

L’idrolisi, in particolare, è il processo attraverso il quale viene spezzato il legame che unisce i gruppi fosfato. Avviene grazie a un particolare enzima chiamato ATPasi che, lavorando insieme a una molecola di acqua, a partire dalla scissione della molecola di ATP ottiene:

L’energia di cui le cellule hanno bisogno per gli scopi più vari
Una molecola di ADP
Un gruppo fosfato

L’idrolisi può essere anche totale: viene spezzato anche l’ultimo legame trifosfato contenuto dall’ADP ottenendo AMP (molecola con un solo gruppo fosfato) e liberando ulteriore energia.

Com’è facile immaginare, la fosforilazione è invece il processo opposto e ha lo scopo di trarre energia e immagazzinarla sotto forma di ATP a partire dall’ADP. Si tratta dell’ultima via metabolica e la tappa finale della respirazione cellulare, processo che avviene dopo la glicolisi in presenza di ossigeno.

Riassumendo:

l’idrolisi è coinvolta nel consumo di ATP, poiché un gruppo fosfato deve essere rimosso da una molecola di di ATP per formare ATP (adenosina difosfato) e liberare energia;
la fosforilazione è coinvolta nella produzione di ATP, poiché un gruppo fosfato deve essere aggiunto a una molecola di ADP per formare ATP.

In questa sede ci interessa più della fosforilazione rispetto all’idrolisi, perché è col primo processo che viene a tutti gli effetti prodotto l’ATP.

La fosforilazione ossidativa

Come abbiamo viso, l’ATP non è una moneta che esiste di per sé nelle nostre cellule, ma (ahinoi!) ogni cellula deve prodursela da sola. Come anticipato, la produzione più ingente di adenosina trifosfato avviene con la fosforilazione, che è l’ultima tappa della respirazione cellulare.

Prima di addentrarci nell’argomento faccio una piccola premessa: le vie metaboliche sono essenzialmente tre e sono tutte coinvolte nella produzione di ATP, anche se in maniera diversa e con rese energetiche differenti (se non nulle). Funzionano attraverso le reazioni di ossidoriduzione (redox per gli amici) che sono attivate dal carburante chimico del metabolismo cellulare, il glucosio.

Queste vie metaboliche sono la glicolisi, la fermentazione, e la respirazione e funzionano in maniera diversa a seconda che sia presente o meno l’ossigeno. Se quello che sto dicendo è arabo, ti consiglio di leggere (prima di proseguire), gli approfondimenti dedicati proprio alle reazioni redox, alla glicolisi, alla fermentazione e alla respirazione cellulare (con il suo celebre ciclo di Krebs).

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La fosforilazione ossidativa è l‘ultimissima tappa dell’ultimo processo metabolico (la respirazione) e segue la sintesi dell’Acetil-CoA e il già nominato ciclo di Krebs. Si tratta del livello gold del metabolismo cellulare perché avviene in tutti gli organismi in presenza di ossigeno col fine di produrre enormi quantità di ATP.

Questa avviene a livello dei mitocondri e si realizza grazie a degli speciali complessi enzimatici che, localizzati all’interno delle creste mitocondriali, rappresentano una vera e propria catena di trasporto degli elettroni. Questi speciali complessi enzimatici consentono l‘ossidazione dei coenzimi ridotti (NADH e FADH2, prodotti durante il ciclo di Krebs) strappandogli di dosso (letteralmente) gli elettroni. Questi ultimi vengono fatti viaggiare all’interno della cellula fino ad essere accettati dall’ossigeno che, riducendosi in acqua, dà vita a un gradiente protonico che consente infine la sintesi dell’ATP.

Le diverse fasi

Se non ti è abbastanza chiaro quanto spiegato poco sopra, te lo illustro nuovamente e in modo più approfondito nell’elenco puntato che trovi qui sotto.

Troverai, infatti, la lista di tutte le azioni che avvengono durante la fosforilazione ossidativa per la sintesi di enormi quantità di ATP.

I coenzimi ridotti (NADH e FADH2) prodotti durante il ciclo di Krebs si trovano nella matrice mitocondriale, dove avviene la loro ossidazione: vengono trasformati in NAD+ e FAD.
La loro ossidazione libera elettroni che, viaggiando lungo la preposta catena enzimatica di trasporto, arrivano fino all’ossigeno.
L’ossigeno accetta gli elettroni, diventando acqua.
Il passaggio degli elettroni lungo questa catena enzimatica libera energia, che questi stessi enzimi utilizzano per pompare nello spazio intermembrana gli ioni H+, ovvero i protoni, che derivano dalla precedente ossidazione dei coenzimi.
Man mano che gli ioni H+ si accumulano nello spazio intermembrana, si genera il cosiddetto gradiente protonico, ovvero un’elevata concentrazione di H+ nello spazio intermembrana della cellula rispetto a quelli contenuti nella matrice mitocondriale.
A causa del gradiente protonico, tutti gli ioni H+ vorrebbero tornare nella matrice mitocondriale ma, essendo particelle cariche, da soli non riescono ad attraversare la membrana interna dei mitocondri.
Per attraversarla devono passare per forza attraverso un enzima chiamato ATP sintasi, composto dalla sub-unità F0 e F1.
Gli ioni H+ passano nella sub-unità F0 facendola ruotare, e questo movimento attiva la sub-unità F1.
La sub unità F1 sfrutta l’energia cinetica per fosforilare l’ADP, ovvero dargli un gruppo fosfato per ottenere (finalmente!!!!!) l’ATP.

Dì la verità, hai sudato freddo per capire come viene prodotta la molecola di ATP! Spero che i concetti siano chiari e che possa farli tuoi. A pensarci bene questa storia è anche piuttosto avvincente, non trovi?

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Metabolismo cellulare: riassunto e spiegazione semplice

Serena Fogli — Thu, 21 Nov 2024 15:34:00 +0000

Cominciamo questo favoloso viaggio nel mondo della biologia e della bioenergetica affrontando il temuto argomento del metabolismo cellulare.

Perché fra processi anabolici e catabolici, ATP e metabolismo autotrofo ed eterotrofo potresti avere un bella confusione in testa.

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Se stai cercando un riassunto sul metabolismo cellulare sei nel posto giusto! Non perdo altro tempo e mi metto subito all'opera per darti una spiegazione semplice sul tema.

Cos'è il metabolismo cellulare?

Prima di capire cos'è il metabolismo cellulare è bene orientarsi all'interno della materia cominciando a fare - almeno mentalmente - una mappa concettuale e uno schema mentale dell'argomento.

Stiamo infatti per affrontare uno dei tanti rami della ben più ampia bioenergetica, ovvero la scienza che studia tutti i processi con cui le cellule utilizzano, immagazzinano e scambiano energia.

Col termine metabolismo energetico si intendono proprio tutte le reazioni chimiche che avvengono nelle cellule degli esseri viventi. Queste ultime (affamate come te dopo tre spritz all'aperitivo) assimilano i nutrienti di cui hanno bisogno per poi scomporli in forme utilizzabili e utili alla creazione di energia.

In estrema sintesi, è proprio questa la definizione di metabolismo cellulare!

Ma magari fosse così semplice Queste reazioni sono infatti composte da una complessa rete di processi che, a loro volta, si suddividono nel catabolismo e nell'anabolismo. E, a loro volta, questi processi non potrebbero esistere senza un vettore chimico fondamentale.

Ne avrai sicuramente sentito parlare, perché mi sto riferendo alla celebre molecola di ATP, l'adenosina trifosfato. Senza l'ATP non avverrebbero infatti le reazioni di ossidoriduzione (redox per gli amici) che permettono il trasferimento di elettroni fra due molecole alimentando così lo scambio di energia.

Ma attenzione, la produzione di ATP è differente da cellula a cellula e proprio da questa diversità dipende il modo in cui gli organismi producono e conservano le molecole di ATP.

Ci sono ad esempio gli organismi autotrofi, che bastano a sé stessi e utilizzano composti inorganici per produrre i nutrienti e immagazzinare ATP; ci sono poi gli organismi eterotrofi, che producono ATP partendo da composti organici che devono reperire nutrendosi.

Ti sei già perso? Niente paura. So che c'è tanta carne al fuoco e per questo - dopo questa densa premessa - ti faccio uno schema qui sotto.

A brevissimo andrò a spiegare ogni singolo punto nominato in questo paragrafo, ovvero:

La definizione di metabolismo cellulare
La differenza fra anabolico e catabolico
Il ruolo dell'ATP nel metabolismo energetico
Le reazioni di ossidoriduzione

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Se poi hai ancora qualche dubbio in merito, puoi sempre dare un'occhiata alla nostra fantastica playlist su Youtube in cui illustriamo per filo e per segno tutti gli argomenti correlati a questa tematica.

Non ci resta che addentrarci nell'argomento!

La differenza fra anabolico e catabolico

Cominciamo dal primo punto, fondamentale per capire al meglio il metabolismo cellulare: la differenza fra le reazione anaboliche e cataboliche.

Il catabolismo riguarda le reazioni di demolizione delle macromolecole organiche in sostanze più semplici da assimilare e per liberare energia. Quest'energia viene poi utilizzata dalla cellula per sintetizzare la famosa ATP. Queste reazioni vengono anche definite esoergoniche. Alcuni esempi di catabolismo sono la glicolisi, l'idrolisi delle macromolecole e la respirazione cellulare.

L'anabolismo, al contrario, riguarda tutte quelle reazioni di sintesi che sono preposte a creare macromolecole a partire da elementi più semplici, quindi si tratta dell'esatto contrario del catabolismo: per fare questo viene consumato ATP. Le reazioni anaboliche sono anche chiamate reazioni endoergoniche, ovvero che necessitano del consumo di energia. Un esempio di anabolismo è la fotosintesi clorofilliana.

Quindi, riassumendo in modo estremo: il catabolismo produce energia che viene poi utilizzata, l'anabolismo consuma energia per creare molecole più complesse.

E il primo punto l'abbiamo sfangato. Ora tocca alla molecola dell'ATP, la temutissima adenosina trifosfato.

ATP e metabolismo cellulare

Bene, a questo punto possiamo parlare dell'ATP, per esteso adenosina trifosfato. Come abbiamo appena visto è essenziale per alimentare i processi del metabolismo cellulare. Potremmo quasi immaginarla come una moneta energetica che le cellule producono e o utilizzano per ottenere altro.

Ma come viene prodotta l'ATP e, visto che è una moneta, è possibile rubarla chiudendosi nella zecca di stato delle cellule per poi ridarla al popolo e vivere costantemente energizzati? Ovviamente no!!

Ma non perdiamoci d'animo, perché ora sto per spiegare meglio cos'è l'ATP in biologia e il suo ruolo nella vastissima branca della bioenergetica.

Dal punto di vista strutturale siamo di fronte a un nucleotide trifosfato la cui particolarità sta proprio nel legame chimico che c'è fra i tre diversi gruppi fosfato che la compongono.

I legami che uniscono i gruppi fosfato sono infatti ad alta energia (legami fosfoanidridici). Infatti, quando i legami consentono l'unione dei diversi gruppi fosfato, in essi è potenzialmente racchiusa molta energia.

Quindi, se la cellula ha bisogno di recuperare energia, può spezzare questi legami, idrolizzandoli. A questo punto l'energia può essere usata dalla cellula per compiere altre fondamentali funzioni.

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L'idrolisi dell'ATP e il suo contrario

Ecco quindi comparire un concetto che bisogna tenere bene a mente, quindi appuntatelo : l'idrolisi dell'ATP, ovvero il processo di demolizione che consente la rottura del legame fosfoanidridico, il conseguente distacco del gruppo fosfato e la liberazione di energia. Facile no?

Ma cosa succede quando l'ATP viene idrolizzato? Semplice, si crea un altro nucleotide che prende il nome di ADP (che contiene solo due gruppi fosfato), che può essere a sua volta idrolizzato creando a sua volta l'AMP (con un solo gruppo fosfato) liberando ulteriore energia.

Ma la cellula, oltre a consumare ATP idrolizzandolo, può anche produrlo, sintetizzandolo con le reazioni cataboliche. Il processo è esattamente il contrario dell'idrolisi: la cellula, utilizzando uno specifico enzima, utilizza energia per unire l'ADP a un grippo fosfato, sintetizzando ancora una volta l'ATP.

Se non hai capito bene questo concetto rileggilo più volte e fallo tuo, perché è F-O-N-D-A-M-E-N-T-A-L-E per comprendere il metabolismo cellulare.

Metabolismo autotrofo ed eterotrofo

Entriamo un po' nel vivo del discorso parlando degli organismi autotrofi ed eterotrofi che, come vedremo, hanno un metabolismo energetico molto diverso fra loro.

Partendo dal presupposto che una cellula può degradare composti organici (come il glucosio) per ricavare energia, questi composti organici devono essere pur sintetizzati in qualche modo per essere utilizzati in questo importante processo energetico.

E, in base al meccanismo attraverso il quale gli organismi si procurano le sostanze organiche, si differenziano in autotrofi ed eterotrofi.

Gli organismi autotrofi riescono a sintetizzare in maniera autonoma i composti organici di cui hanno bisogno partendo da composti inorganici. Vuoi un esempio concreto?

Fanno parte di questo gruppo gli organismi foto-autotrofi come le piante, che a partire da acqua e anidride carbonica (attraverso la fotosintesi) utilizzano la luce solare per sintetizzare il glucosio che poi servirà loro per tutti i loro processi energetici.

Gli organismi eterotrofi al contrario non sono in grado di sintetizzate autonomamente i composti organici di cui hanno bisogno a partire dalla materia inorganica, e per questo devono ricavare le molecole organiche dall'ambiente circostante per dare alle cellule quello di cui hanno bisogno per funzionare. Come? Nutrendosi ovviamente!

Come avrai capito, tutti gli animali (ma anche i funghi e i procarioti) fanno parte di questo nutrito gruppo, compresi noi esseri umani.

Ora che hai capito cos'è il metabolismo cellulare, cos'è l'ATP e come funziona, e le diverse tipologie di metabolismo energetico hai guadagnato abbastanza punti esperienza per passare al livello successivo e affrontare le reazioni del metabolismo cellulare e la temutissima ossidoriduzione!

Le reazioni del metabolismo cellulare e l'ossidoriduzione

Ma come funziona il metabolismo energetico della cellula dal punto di vista chimico? Semplice, attraverso specifiche reazioni che, la maggior parte delle volte, sono di ossidoriduzione. L'ossidoriduzione è una particolare reazione chimica che avviene attraverso due specie chimiche:

Il riducente, ovvero l'elemento che si ossida perdendo elettroni, o meglio atomi di idrogeno (ossidazione)
L'ossidante, ovvero l'elemento che si riduce acquisendo elettroni, o meglio atomi di idrogeno (riduzione)

Tanto più una molecola è ridotta, tanto più è l'energia contenuta all'interno dei suoi legami, che poi la cellula può utilizzare per creare ATP (ecco finalmente tornare l'adenosina trifosfato!): come potrai immaginare, abbiamo quasi finito perché stiamo finalmente per chiudere il cerchio del metabolismo cellulare, quindi tieni duro!

Il glucosio quindi rappresenta il substrato fondamentale per la creazione di energia all'interno della cellula: è proprio attraverso il processo di ossidoriduzione che il glucosio assunto dalle cellule viene completamente ossidato per trasformarsi in anidride carbonica. Quello che rimane è l'ossigeno, che si riduce dando origine alle molecole di acqua, liberando energia. Questo è quello che avviene, durante tutte le reazioni metaboliche e la creazione dell'ATP.

I processi metabolici più importanti utilizzati dalla cellula per ossidare il glucosio e sfruttare l’energia ricavata sono:

la glicolisi
la respirazione cellulare
la fermentazione

La glicolisi

Spieghiamo meglio cos'è la glicolisi, una reazione anaerobica che quindi avviene in assenza di ossigeno nel citoplasma di tutte le cellule. La glicolisi è un processo metabolico con cui una molecola di glucosio viene scissa in due molecole di piruvato così da generare ulteriore molecole con più energia, ovvero quattro molecole di ATP e due molecola di NADH per ogni molecola di glucosio utilizzata.

Si suddivide in due parti che contano cinque reazioni (o tappe) ciascuna, tutte consecutive: le due parti sono la fase preparatoria e la fase di recupero energetico.

Nella fase preparatoria la cellula, attraverso cinque reazioni, fa un investimento energetico e consuma due molecole di ATP. Nella fase di recupero, con le ultime cinque reazioni, la cellula recupera invece energia producendo quattro molecole di ATP e due molecole di NADH H+ (anch'esse ricche di energie), e due molecole di acqua. Com'è facile immaginare, quindi, la resa energetica di questo processo metabolico è limitata perché, utilizzando due molecole di ATP si ha un guadagno netto di sole 2 molecole di ATP, più le altre molecole sopra elencate.

La fermentazione

La fermentazione è anch'essa un processo metabolico che si realizza nel citoplasma di una cellula e segue la glicolisi nelle cellule eucariotiche e procariotiche che vivono in assenza di ossigeno (processo anaerobico).

Si suddivide a sua volta nella fermentazione lattica (che produce molecole di acido lattico) e nella fermentazione alcolica (che produce molecole di etanolo). Nessuno di questi processi contribuisce a produrre ATP, quindi la resa energetica di questo processo è nulla.

A cosa serve quindi la fermentazione? In parole povere, essendo successiva alla glicolisi, ha il compito di ossidare ossidare il NADH H+, ritrasformalo nella sua forma ossidata NAD+, affinché poi possa avvenire una nuova glicolisi.

La respirazione cellulare

Eccoci arrivati (finalmente!) all'ultimo processo metabolico. Cos'è la respirazione cellulare? Te ne darò una spiegazione semplice e stringata. Come si può facilmente intuire dalla presenza della parola "respirazione", si tratta di una via metabolica che, per funzionare, necessita della presenza dell'ossigeno. Si realizza, all'interno delle cellule eucariotiche, nei mitocondri.

Attraverso la respirazione, il famoso piruvato che è stato prodotto dalla glicolisi viene modificato per produrre tante molecole di ATP. Le vie metaboliche della respirazione cellulare sono:

La sintesi dell'Acetil-CoA
Il ciclo di Krebs
Fosforilazione ossidativa

La fosforilazione ossidativa è il processo livello gold del metabolismo cellulare perché avviene in modo ubiquitario in tutti gli organismi aerobi (cioè quelli che usano l’ossigeno per produrre energia) per produrre enormi quantità di ATP, fondamentali per far funzionare tutta la baracca.

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Bene, abbiamo finito! Hai sudato vero? Un po' anche io! Non è facile rendere chiari questi processi tanto basilari per il funzionamento degli esseri viventi quanto complessi e articolati.

Sappi, comunque che questo riassunto sul metabolismo cellulare ti sarà utilissimo per comprendere meglio tutta la biologia e soprattutto per superare con successo interrogazioni, compiti in classe e test di ammissione.

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L'articolo Metabolismo cellulare: riassunto e spiegazione semplice proviene da Futura Blog.

Al centro della vita: come avviene la replicazione del DNA

Francesco Tritto — Mon, 18 Mar 2024 06:45:00 +0000

La replicazione del DNA è un processo fondamentale nella vita di una cellula e per tutti quei meccanismi che riguardano l’ereditarietà. Per comprendere l’importanza di questo tema, ti basta pensare che il genoma non sarebbe trasmissibile da una cellula all’altra, o da un genitore a un figlio, se il DNA non avesse la capacità di replicarsi

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Nei prossimi scroll vediamo i processi e i protagonisti coinvolti nel processo di replicazione del DNA, in modo da comprendere come tale condizione si verifichi grazie a una serie di enzimi… Cominciamo

Cos’è il DNA: le caratteristiche principali

Prima di entrare nel vivo del processo di replicazione del DNA, è fondamentale iniziare introducendo alcune informazioni molto importanti che riguardano questo polimero organico a doppia catena.

Il DNA è una molecola formata da due filamenti, caratterizzati da una sequenza di nucleotidi.
La disposizione di questi filamenti dà vita a una doppia elica che gira verso destra (destrogira) ed è antiparallela.
Abbiamo accennato al nucleotide. Ma di cosa si tratta? In poche parole, è un elemento composto da un gruppo fosfato e da un nucleoside. Quest’ultimo, a sua volta, è caratterizzato da:

zucchero pentoso
base azotata (come la Citosina, la Guanina, la Timina o l’Adenina)
desossiribosio

Se osserviamo da vicino il nucleotide è possibile notare un legame fosfodiestere che si genera fra il desossiribosio e il gruppo fosfato (a livello del carbonio 5) e un ulteriore legame fra il carbonio 3 dello zucchero e il gruppo fosfato del successivo nucleotide.

Ecco quali sono le condizioni che permettono la creazione di uno scheletro caratterizzato da un insieme di fosfato e zucchero. Queste sono informazioni necessarie per poter comprendere, in modo chiaro, come avviene la replicazione del DNA, di cui adesso possiamo parlare nel dettaglio.

Il processo di replicazione del DNA: partiamo dal principio

Iniziamo con il chiarire sin da subito che per ottenere una copia del DNA bisogna riuscire ad accedere alla sequenza di basi azotate e alla doppia elica. Questo perché lo scopo di tale procedimento è quello di creare due coppie di eliche che abbiano al loro interno la medesima sequenza di nucleotidi.

Per poterci riuscire, è necessario aprire la doppia elica. In questo modo, sarà possibile utilizzare i due filamenti come una sorta di stampo che consente di dar vita a due filamenti complementari.

Ecco perché si dice, in gergo, che la replicazione è semi-conservativa: ogni elica, infatti, serve da stampo per sintetizzare il filamento complementare, così da ottenere due molecole di DNA composte, rispettivamente, da un filamento complementare e da uno stampo

Il tutto avviene rispettando la regola della complementarietà, cioè la Timina lega l’Adenina e la Guanina unisce la Citosina. Sicuramente, ti starai chiedendo come avviene l’apertura della doppia elica.

Ti rispondiamo subito dicendoti che a tal fine serve l’intervento di un particolare enzima, noto come DNA elicasi, che ha la funzione di inserirsi all’interno della doppia elica e di spezzare i legami idrogeno che consentono di tenere insieme le basi azotate complementari.

Per poter assolvere tale funzione, il DNA elicasi necessita di energia, che ottiene tramite l’idrolisi dell’ATP (Adenosina Trifosfato), considerata la più importante molecola energetica all’interno della cellula.

A proposito di questo enzima, ti diamo un’informazione piuttosto curiosa. È, infatti, composto da più pezzi, che vengono chiamati sub-unità. Alcune di queste servono a idrolizzare ATP, così da fare in modo che avvenga la modifica di conformazione della proteina. Quest’ultima, quando cambia forma, rompe i ponti di idrogeno.

È in questo modo che si riesce ad aprire l’elica e vengono esposte le basi azotate, che poi saranno appaiate insieme alle relative complementari

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Elicasi: l’enzima fondamentale per la replicazione del DNA

Prima di addentrarci sempre più nel processo di replicazione del DNA, è bene chiarire ancora più a fondo la funzione dell’elicasi.

Considera che un solo filamento di DNA ha una lunghezza pari a circa 1 metro e 20 centimetri. Sorge spontaneo chiedersi dove vada a piazzarsi l’elicasi

Questo enzima si potrebbe posizionare nelle sezioni estreme della molecola, ma ciò non sarebbe proprio conveniente dato che sarebbe possibile replicare solo in due direzioni. Ecco perché si pone al centro della molecola, posizione che consente di ottenere più origini di duplicazione.

Dopo essersi piazzata, l’elicasi comincia a svolgere la doppia elica e forma quelle che viene conosciuta come bolla di duplicazione, che contiene al suo interno due direzioni verso le quali è possibile duplicare il DNA. La forcella è il punto in cui iniziano queste due differenti direzioni (considerando che si sono due forcelle, chiariamo ogni dubbio sottolineandoti che l’elicasi si dispone su entrambe).

Adesso, dunque, abbiamo due elicasi, che aprono l’elica nelle due forcelle di duplicazione. Considerando che svolgono la medesima azione, è sufficiente concentrarci solamente su una delle due.

Dopo l’apertura della doppia elica, ora è necessario che i due filamenti, che sono complementari e tanto vicini fra loro, non si uniscono nuovamente.
A evitare che ciò accada ci pensano delle specifiche proteine, chiamate Single Strend Binding Proteins (SSB Proteins). Quest’ultime evitano la chiusura della doppia elica.

Un binomio perfetto: topoisomerasi ed elicasi

A questo punto della nostra analisi sulla replicazione del DNA, ci troviamo di fronte a una problematica da risolvere. Mentre l’elicasi avanza dà vita a degli aggrovigliamenti all’interno della molecola, che non riesce a risolvere.

Quando ciò avviene e l’elicasi continua ad andare avanti, cercando di aprire l’elica la tensione meccanica potrebbe provocare la rottura della molecola.

Per farti comprendere meglio questo concetto, fai un semplice esperimento: prendi un elastico, attorciglialo dando la forma di un filamento di DNA e aprilo nella sezione centrale. Vedrai che si formeranno dei grandi avvolgimenti nelle parti laterali dell’elastico.
Ecco, questo è quello che avviene nei filamenti di DNA.

Per poter risolvere questa problematica, è necessario l’intervento di un enzima, chiamato topoisomerasi. Dopo aver posto rimedio alle difficoltà generate dall’elicasi, è possibile iniziare nel concreto la replicazione del DNA.

Come funziona la replicazione del DNA

Nell’azione di replicazione del DNA entra in gioco un enzima fondamentale per questo processo, chiamato DNA polimerasi, che sintetizza il nuovo filamento in direzione 5’-3’.

Cosa vuol dire? Che posiziona un nucleotide in maniera che si leghi a un nucleotide già piazzato, che presenta l’estremità sul 3’ libera.

La polimerasi legge il nucleotide proprio sulla catena stampo e procede posizionando il complementare, così da dar vita a dei legami fosfodiestere generati fra il nucleotide che fa già parte della catena e il nuovo che deve aggiungere.
Non dimenticare che questo legame che si forma è tra fosfato e zucchero

Precisiamo, inoltre, che la DNA polimerasi svolge una doppia funzione. Infatti, può accadere che commetta un errore nel sistemare un nucleotide per discolpare l’enzima e succede che posizioni un nucleotide sbagliato che, a causa di alcuni processi, può essere mutato.

In questi casi, viene effettuata una correzione, conosciuta come attività di proofreading, che consiste nel tornare al passo precedente sostituendo il nucleotide che è stato inserito per errore. Tale attività è conosciuta con il nome di esonucleasica.

L’intervento del primer e il problema della DNA polimerasi

In questo processo che abbiamo descritto, sorge un problema. La DNA polimerasi non può cominciare l’attacco dei nucleotidi partendo da zero, ma deve agganciarsi a una sequenza precedentemente sintetizzata. Ma perché tutto ciò è necessario?

Immagina, per assurdo, il caso in cui la polimerasi inizi totalmente da zero; piazza il primo nucleotide e se questo fosse errato attraverso l’attività esonucleasica lo può togliere. Così facendo, però, rimarrebbe senza niente. Ecco che dovrebbe partire usando un enzima che non abbia un’attività esonucleasica, ovvero una RNA polimerasi (enzima che aggiunge ribonucleotidi).

La piccola parte di nucleotidi che vengono aggiunti appartengono a una sequenza conosciuta come primer, al quale la DNA polimerasi si legherà per poter sintetizzare nuovo DNA.

In tutto questo processo, però, scaturisce una problematica. La DNA polimerasi, come ormai sai bene, sintetizza in direzione 5’-3’. Questo vuol dire che solamente una delle due polimerasi andrà a seguire la direzione di apertura della molecola, ovvero quella dell’elicasi.

L’altra, invece, considerando che deve necessariamente sintetizzare sempre in 5’-3’, deve andare nella direzione opposta all’elicasi. E qual è la conseguenza di tutto ciò?

La prima DNA polimerasi, quella che segue l’elicasi, ha la possibilità di sintetizzare senza nessuna problematica e in maniera rapida e continua. L’altra, invece, si troverà di fronte a delle difficoltà. Per prima cosa, dirigendosi in direzione opposta all’elicasi sarà in ritardo. Infatti, parte e va nella direzione opposta rispetto alla forcella di replicazione, per poi essere costretta a tornare indietro e a sintetizzare la parte di DNA che è rimasta.

Il risultato è che la DNA polimerasi sintetizzerà in maniera discontinua e, ovviamente, meno veloce.

In più, ogni qual volta che la DNA polimerasi va indietro, non riesce a trovare un nucleotide che abbia un estremo 3’ a cui attaccarsi. A questo punto, deve obbligatoriamente entrare in gioco la RNA polimerasi, che deve sintetizzare un primer.

A questi due modi differenti di lavorare da parte dei filamenti è stato attribuito, dagli scienziati, un nome specifico. Il filamento sintetizzato in modo continuo viene chiamato filamento veloce o leading strand, l’altro è conosciuto come filamento lento o lagging strend.

Replicazione del DNA: ripasso completo con ADT

Come puoi vedere, conoscere i processi e i protagonisti dei processi di replicazione del DNA ti aiuta a capire meglio la biologia e a ragionare sull’argomento senza difficoltà

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Mappa concettuale di biologia: ripassa il sistema linfatico in una sola pagina

Francesco Tritto — Tue, 09 Jan 2024 15:59:46 +0000

La sezione del test di medicina con il peso maggiore e con più domande è biologia. Per impostare lo il tuo studio per il test di medicina 2024 è molto utile conoscere quali sono gli argomenti per il test di medicina e odontoiatria (validi anche per veterinaria)
Proprio per questo, abbiamo realizzato una mappa concettuale di biologia con gli argomenti da fissare per bene per affrontare la prova di ammissione senza troppo stress

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La biologia, con le sue complessità e dettagli, può essere una sfida affascinante. Tra i vari argomenti, il sistema linfatico rappresenta un capitolo fondamentale, essenziale per comprendere il funzionamento del corpo umano.
Scopri di più continuando a scrollare

Mappa concettuale sul sistema linfatico

Il sistema linfatico gioca un ruolo vitale nella regolazione del sistema immunitario e nella gestione dei fluidi corporei. Esso infatti facilita l’eliminazione delle scorie metaboliche e svolge anche un ruolo critico nel difendere l’organismo da virus e agenti esterni pericolosi.

Per assisterti nel ripasso e nello studio di questo tema, abbiamo sviluppato una mappa concettuale dettagliata, progettata per semplificarti un po’ lo studio.

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Basta perdere tempo a cercare tra libri e appunti sparsi. Questa mappa concettuale sulla biologia è uno strumento prezioso per ripassare ed è progettata per fornire una visione d’insieme immediata, che evidenzia relazioni e concetti chiave in modo intuitivo

Cos’è e a cosa serve il sistema linfatico?

Il sistema linfatico è un insieme di vasi al cui interno scorre il fluido noto come linfa e a cui sono associati diversi organi suddivisibili in:

Organi linfatici primari – midollo osseo e timo. Sono così chiamati poiché fondamentali per la maturazione dei linfociti (cellula prodotta dal tessuto linfoide)
Organi linfatici secondari – linfonodi, milza, tonsille, placche del Peyer e appendice vermiforme. In essi si realizzano, per esempio, il contatto tra antigene e linfociti oppure la fagocitosi di microrganismi estranei

La linfa scorre all’interno dei vasi linfatici, dotati di valvole come i vasi venosi, ed ha numerose funzioni:

recupero dei fluidi in eccesso presenti nel liquido extracellulare
trasporto nel sangue dei lipidi assorbiti dai vasi chiliferi
trasporto ai linfonodi di microrganismi, sostanza estranee e cellule tumorali

Il principale vaso linfatico è il dotto toracico e gioca un ruolo fondamentale nel regolare i meccanismi di difesa del sistema immunitario.

Quest’ultimo si basa su due tipi di risposte immunitarie: innata e adattativa

L’immunità innata rappresenta la prima linea di difesa del nostro corpo. Tale risposta immunitaria è immediata, aspecifica e priva di memoria. Dunque, quando un agente patogeno supera queste barriere, l’immunità innata si attiva e i fagociti agiscono inglobandolo e distruggendolo

Al contrario, l’immunità adattativa (o acquisita o specifica) si distingue per la sua specificità. Questo tipo di risposta immunitaria è più lenta rispetto a quella innata, ma è dotata di memoria immunologica.

Grazie alla varietà di recettori sui linfociti B e T, il nostro organismo può rispondere a circa 10 milioni di diversi antigeni. Questa incredibile capacità ci consente di adattarci e combattere efficacemente un’ampia gamma di minacce esterne

Comprendere il sistema linfatico apre la porta a un mondo più ampio di argomenti biologici essenziali per il test di ingresso a medicina. Questo argomento è un tassello fondamentale nel puzzle della biologia, che comprende molti altri temi cruciali per la prova di ammissione.

Argomenti di biologia per il test di medicina

Con questa panoramica e la mappa concettuale a portata di mano hai una visione più chiara del sistema linfatico. Tuttavia, come abbiamo detto, esso è solo una parte di ciò che potresti ripassare perché la biologia copre un’ampia varietà di argomenti

Allora quali sono i principali concetti che bisogna padroneggiare per il test?

Eccoli qui di seguito:

Chimica dei viventi – comprendi l’acqua e le sue proprietà, le molecole biologiche, i carboidrati (da monosaccaridi a polisaccaridi), i lipidi, e le proteine nelle loro diverse strutture
Acidi Nucleici – approfondisci la tua conoscenza di DNA e RNA
Organizzazione cellulare – conosci le differenze tra cellule procariotiche e eucariotiche, e la struttura della cellula eucariotica.
Fondamenti di genetica – ripassa gli argomenti dalla genetica mendeliana alla genetica umana, coprendo aspetti come la trasmissione dei caratteri e le malattie ereditarie
Mitosi e Meiosi – studia la divisione cellulare e le prime fasi dello sviluppo
Anatomia e fisiologia – impara le strutture e funzioni dei principali sistemi e apparati del corpo umano
Bioenergetica e biotecnologie – esplora i flussi energetici nelle cellule, le biotecnologie tradizionali e innovative
Biodiversità ed evoluzione – comprendi la biodiversità tra Bacteria, Archaea ed Eukarya, e i meccanismi dell’evoluzione
Elementi di ecologia – studia le interazioni degli organismi tra loro e con ambiente

Il syllabus di biologia offre una panoramica completa di ciò che ti aspetta nel test di medicina. Approfondire queste aree ti metterà sulla strada giusta per una preparazione efficace e completa.

Con la mappa concettuale di biologia sul sistema linfatico hai uno strumento di studio facile da consultare e utile per strutturare degli schemi mentali anche di altri argomenti

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Ecco a cosa servono i reni e perché dovresti prendertene cura

Francesco Tritto — Fri, 10 Nov 2023 11:55:00 +0000

L’apparato escretore è un sistema del corpo umano responsabile della rimozione dei rifiuti e delle sostanze in eccesso. Tra le strutture che collaborano alla funzione di escrezione ci sono i reni, che sono gli organi principali di questo apparato e producono l’urina come prodotto finale della loro funzione di filtrazione
Ma oltre a ciò, a cos’altro servono i reni?

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Questi organi filtrano il sangue rimuovendo sostanze tossiche, rifiuti e liquidi in eccesso. In più, sono coinvolti nella produzione di ormoni, nella regolazione della pressione sanguigna e in tanti altri processi biologici

Si sa, talvolta gli studi di ordine medico possono essere i più complessi. Nozioni, specifiche, competenze e conoscenze tecniche, non tutti durante il proprio percorso universitario riescono a stare al passo con un programma estremamente fitto

Nei prossimi scroll approfondiamo l’apparato escretore e i reni per fare una introduzione generale all’organismo umano.

I reni: gli organi che servono al corretto funzionamento dell’organismo umano

Prima di entrare nello specifico è necessario introdurre in maniera più dettagliata informazioni relative a questi organi.

I reni si caratterizzano per dimensioni non eccessivamente ampie e si collocano ai lati della colonna vertebrale, precisamente tra l’undicesima vertebra toracica e la seconda-terza vertebra lombare.

Lunghi circa 12 centimetri, questi organi presentano una forma simile a quella di un fagiolo e, proprio in virtù della modesta grandezza, non superano i 130 grammi di peso.

Sono avvolti da una capsula solida composta da tessuto fibroso. All’interno, troviamo:

Il parenchima renale
I vasi sanguigni del rene
Le vie di escrezione interne

La principale funzione del rene è la produzione di urina e questa attività avviene principalmente nella porzione midollare. Qui, i calici renali raccolgono le sostanze di scarto e le indirizzano verso l’uretere.

Inoltre, i reni servono al corpo anche per la secrezione dell’eritropoietina, ormone che regola la produzione dei globuli rossi da parte del midollo osseo (processo chiamato eritropoiesi)

Anche la secrezione della renina è un processo importante svolto dai reni. Essi infatti sono adibiti a produrre l’enzima responsabile della regolazione della pressione arteriosa e operante nei processi fisiologici che inducono l’ipertensione arteriosa.

Infine, i reni servono anche a elaborare la vitamina D nella sua forma attiva, il calcitriolo, che aiuta a mantenere l’equilibrio del calcio per ossa e denti sani e a far funzionare correttamente muscoli e nervi

Nefrone: l’unità biologica dei reni

Il nefrone è l’unità fondamentale del rene dal punto di vista sia anatomico, sia funzionale.
È composto da cinque parti principali:

Glomerulo
Tubulo contorto prossimale
Ansa di Henle
Tubulo contorto distale
Dotto collettore

Il nefrone ha il compito di formare l’urina, e questo processo avviene in tre fasi:

Filtrazione
Riassorbimento
Secrezione

Ogni nefrone può eseguire questi tre processi autonomamente, filtrando, riassorbendo e secernendo le sostanze

Il processo di pulizia dell’organismo per cui servono i reni inizia quando il sangue ad alta pressione entra nel glomerulo attraverso l’arteria renale.
Qui viene “filtrato”, ma non attraverso un meccanismo attivo perché è la pressione del sangue stesso che spinge le sostanze attraverso i capillari glomerulari, che sono come piccoli filtri

Questi ultimi lasciano passare molte sostanze, ma ci sono delle “barriere” chiamate podociti che bloccano le molecole più grandi, come le proteine
Quindi, ciò che esce da questi capillari ed entra nella capsula di Bowman è simile al plasma sanguigno, ma senza proteine e altre grosse molecole.

Dopo questa filtrazione, la maggior parte (circa il 98%) di ciò che è stato filtrato viene riassorbito dal tubulo renale e ritorna nel sangue. Questo processo avviene attraverso meccanismi sia attivi che passivi e coinvolge anche:

Acqua
Glucosio
Amminoacidi
Alcuni ioni come Na+ e Cl-

La parte principale di questo lavoro avviene nel tubulo contorto prossimale, dove le cellule usano l’energia per riassorbire queste sostanze.

Infine, c’è un processo chiamato secrezione, che funziona in modo contrario rispetto al riassorbimento. Durante la secrezione, alcune sostanze passano dal sangue al tubulo renale.
Questo è il modo in cui il corpo elimina rapidamente sostanze indesiderate, come i farmaci o le molecole in eccesso

In sintesi, i reni lavorano continuamente per mantenere il sangue pulito, bilanciando attentamente ciò che viene filtrato, riassorbito e secreto.

Malfunzionamento dei reni: le problematiche che ne possono derivare

Abbiamo visto a quanti processi fisiologici servono i reni, quindi in caso di un malfunzionamento si potrebbero manifestare problemi di salute più o meno gravi.

Nella maggior parte dei casi, tale defezione prende il nome di malattia o insufficienza renale cronica.

Tale patologia può portare a vari problemi di salute, fra i quali:

Ritenzione di acqua e sale, che può causare alta pressione
Gonfiore alle braccia e alle gambe
Edema polmonare e un aumento del potassio nel sangue (iperkaliemia), che può portare a soffrire di aritmie cardiache
Debolezza ossea
Anemia
Riduzione della libido
Impotenza
Problemi cognitivi
Neuropatia periferica
Sistema immunitario indebolito
Complicanze durante la gravidanza
Pericardite

Ovviamente queste conseguenze non si manifestano senza prima provocare nell’organismo dei sintomi di allarme.

Dunque, i reni servono a filtrare e purificare il sangue, rimuovendo le sostanze tossiche e i rifiuti attraverso l’urina.
Quando non funzionano correttamente, potrebbe crearsi un elevato livello di tossine nel sangue e vari problemi di salute:

Problemi con la pressione arteriosa
Squilibri elettrolitici
Anomalie nell’urina per problemi nello smaltimento delle proteine
Problemi della pelle
Cambiamenti nella minzione (si avverte la necessità di urinare più spesso)
Gonfiore di viso, caviglie e piedi a causa della ritenzione di acqua e sodio
Difficoltà nel riposo e stanchezza persistente con perdita di appetito

Complessivamente, i reni sono essenziali per mantenere l’equilibrio dei fluidi e delle sostanze chimiche nel corpo e qualsiasi disfunzione può avere ripercussioni significative sulla salute generale.

Mantenere i reni in salute

Nonostante la medicina abbia fatto passi da gigante in materia, la malattia renale cronica rappresenta ancora un problema per la salute
Proprio a causa della grande varietà di sintomi che può comportare e del rischio di peggiorare situazioni preesistenti, come diabete e ipertensione, la diagnosi di questa patologia è ancora complessa

Proprio a causa della sua pericolosità, i professionisti consigliano alcune abitudini in grado di mantenere elevata l’efficienza dei reni, tra cui:

Controllo della pressione sanguigna – soprattutto nei soggetti che hanno raggiunto i quarant’anni di età o in quelli che presentano malattie cardiovascolari, ipertensione, malattie renali o diabete

Controllo della creatininemia e delle urine – la presenza di tale composto eterociclico nel sangue o nelle urine rappresenta, con ogni probabilità, il segnale di allarme più evidente

Attenzione alla forma fisica – una dieta salutare e svolgere con frequenza attività fisica permettono di ridurre o abolire i fattori di rischio cardiovascolare e tenere sotto controllo la pressione arteriosa

Queste erano tutte le principali informazioni sui reni. Ovviamente, organi complessi come questi necessitano di un maggiore approfondimento, pertanto quella appena letta non va che considerata un’introduzione all’argomento

Ripassa a cosa servono i reni e gli altri organi dell’apparato escretore

Come abbiamo discusso, i reni filtrano il sangue rimuovendo sostanze tossiche, rifiuti e liquidi in eccesso. Sono gli organi principali dell’apparato escretore e producono l’urina come prodotto finale della loro funzione di filtrazione.

Mentre altri sistemi dell’apparato escretore, come le ghiandole sudoripare, contribuiscono all’escrezione in modi diversi, i reni sono essenziali per la regolazione e l’omeostasi dei fluidi corporei.

Tuttavia, la biologia è una materia molto vasta. Se ti stai preparando ai test di ammissione per l’università, dalle priorità e fai attenzione a programmare lo studio al meglio

Iniziare a prepararsi con anticipo non è solo un modo per gestire meglio il tempo, ma fa parte di una strategia ben ponderata. Cominciando prima, puoi adattare il tuo percorso di studio alle tue necessità, tenendo conto anche degli imprevisti che potrebbero sorgere

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