Esame di Stato Biologo cheat sheet

Teoria cellulare: tutti gli organismi sono costituiti da una o più cellule, la cellula è l'unità strutturale e funzionale della vita, e ogni cellula deriva da una cellula preesistente per divisione.

Procarioti vs eucarioti: i procarioti mancano di nucleo delimitato da membrana e di organuli membranosi; i loro ribosomi sono 70S (50S+30S), mentre gli eucarioti citoplasmatici hanno ribosomi 80S (60S+40S).

Endosimbiosi: mitocondri e cloroplasti derivano da batteri endosimbionti; conservano DNA circolare, ribosomi 70S e doppia membrana, e si replicano indipendentemente dal ciclo cellulare.

Ciclo cellulare: interfase (G1, S, G2) più mitosi; i checkpoint G1/S, G2/M e del fuso controllano l'integrità del DNA e il legame dei cromosomi ai microtubuli prima dell'anafase.

Mitosi: profase (condensazione cromosomi), prometafase (rottura dell'involucro nucleare), metafase (allineamento alla piastra), anafase (separazione dei cromatidi), telofase; la citodieresi differisce tra cellule animali (anello contrattile di actina) e vegetali (fragmoplasto).

Meiosi: una replicazione seguita da due divisioni; crossing-over in profase I (pachitene) e assortimento indipendente in metafase I generano variabilità; il risultato sono 4 cellule aploidi.

Trasporto di membrana: diffusione semplice per molecole piccole e apolari; diffusione facilitata e trasporto attivo mediato da proteine; osmosi dipende dal gradiente di potenziale idrico; la Na+/K+-ATPasi espelle 3 Na+ e importa 2 K+ per ATP.

Dogma centrale: DNA → RNA → proteina; trascrizione nel nucleo (eucarioti), maturazione dell'mRNA (capping, poliadenilazione, splicing), traduzione sui ribosomi con codice genetico degenerato ma non ambiguo.

Apoptosi vs necrosi: l'apoptosi è programmata, ATP-dipendente, con attivazione delle caspasi e frammentazione del DNA in unità da 180-200 bp; la necrosi è passiva e provoca infiammazione.

Leggi di Mendel: dominanza (eterozigote mostra il fenotipo dominante), segregazione (i due alleli si separano nella meiosi), assortimento indipendente (geni su cromosomi diversi o molto distanti).

Incrocio diibrido: eterozigoti AaBb × AaBb danno fenotipi 9:3:3:1 se i geni assortiscono indipendentemente; deviazioni indicano linkage o epistasi.

Test del chi-quadro: χ² = Σ (O−E)²/E; gradi di libertà = numero di classi − 1; si rifiuta H0 se χ² supera il valore critico per α scelto (es. 3,84 per α=0,05 con 1 g.l.).

Eredità legata al sesso: geni sul cromosoma X mostrano trasmissione a maschi da madri portatrici; i maschi emizigoti esprimono il fenotipo con una sola copia allelica.

Hardy-Weinberg: p² + 2pq + q² = 1 e p + q = 1; valido in assenza di mutazione, migrazione, selezione, deriva e accoppiamento non casuale; utile per stimare frequenze alleliche da frequenze genotipiche.

PCR: denaturazione (94-95 °C), annealing dei primer (50-65 °C in base a Tm), estensione (72 °C con Taq polimerasi); 30-40 cicli producono amplificazione esponenziale 2^n.

Elettroforesi su gel di agarosio: il DNA migra verso l'anodo per la carica negativa dei fosfati; frammenti più piccoli migrano più velocemente; il bromuro di etidio o SYBR Safe intercalano il DNA per la visualizzazione UV.

CRISPR-Cas9: la guida sgRNA indirizza la nucleasi Cas9 su una sequenza bersaglio adiacente a un motivo PAM (5'-NGG-3' per SpCas9); il taglio a doppio filamento attiva NHEJ (knockout) o HDR (sostituzione precisa con template).

Sequenziamento Sanger: sintesi con ddNTP terminanti marcati, separazione capillare e lettura dei frammenti; adatto a sequenze singole fino a ~1000 bp; il sequenziamento massivo parallelo (NGS) è preferibile per genomi interi e varianti somatiche.

Enzimi: accelerano le reazioni abbassando l'energia di attivazione senza modificare ΔG; l'equazione di Michaelis-Menten v = Vmax[S]/(Km+[S]) descrive la cinetica iperbolica; Km è la [S] a metà Vmax.

Inibizione enzimatica: competitiva aumenta Km apparente senza cambiare Vmax; non competitiva riduce Vmax senza cambiare Km; l'inibizione irreversibile modifica covalentemente l'enzima.

Glicolisi: 10 reazioni, netto 2 ATP e 2 NADH per glucosio; le tappe irreversibili (esochinasi/glucochinasi, fosfofruttochinasi-1, piruvato chinasi) sono i punti di regolazione.

Ciclo di Krebs: 8 reazioni, per acetil-CoA produce 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP/ATP e 2 CO2; avviene nella matrice mitocondriale negli eucarioti.

Fosforilazione ossidativa: la catena di trasporto degli elettroni (complessi I-IV) pompa protoni nello spazio intermembrana; il gradiente alimenta l'ATP sintasi (complessi V) con rapporto ~2,5 ATP per NADH e ~1,5 per FADH2.

Fermentazione: in anaerobiosi il piruvato è ridotto a lattato (fermentazione lattica) o ad acetaldeide/etanolo (alcolica), rigenerando NAD+ per mantenere la glicolisi.

Gluconeogenesi: sintesi di glucosio da lattato, glicerolo e aminoacidi; avviene principalmente nel fegato e nella corteccia renale; le tre tappe irreversibili della glicolisi sono bypassate da enzimi specifici (piruvato carbossilasi, PEPCK, fruttosio-1,6-bisfosfatasi, glucosio-6-fosfatasi).

β-ossidazione: ogni ciclo rimuove 2 atomi di carbonio come acetil-CoA generando 1 FADH2 e 1 NADH; il bilancio energetico dipende dalla lunghezza della catena e dalla saturazione.

Vitamine idrosolubili: le vitamine del gruppo B funzionano come coenzimi (tiamina → TPP nella decarbossilazione; riboflavina → FAD; niacina → NAD; piridossina → PLP nel metabolismo degli aminoacidi); la carenza di tiamina causa beriberi.

Classificazione di Gram: i Gram-positivi trattengono il cristal violetto per lo spesso peptidoglicano e appaiono viola; i Gram-negativi hanno membrana esterna con LPS e appaiono rosa dopo la safranina.

Curva di crescita batterica: latenza, esponenziale, stazionaria e morte; il tempo di generazione g = t/n dove n è il numero di generazioni; in fase esponenziale N = N0 × 2^n.

Sterilizzazione vs disinfezione: la sterilizzazione elimina tutte le forme vitali, incluse le spore; la disinfezione riduce la carica patogena su superfici ma non garantisce l'eliminazione delle spore.

Virus: entità acellulari con genoma a DNA o RNA, capside e talvolta envelope; si replicano solo in cellule ospiti; la classificazione di Baltimore si basa sul tipo di genoma e sul meccanismo di replicazione.

Ciclo litico vs lisogenico: nel litico il fago si replica e lisa la cellula; nel lisogenico il genoma virale si integra nel cromosoma batterico come profago e può essere indotto.

Immunità innata: barriere fisiche e chimiche, fagociti, cellule NK, sistema del complemento; risposta rapida, non specifica, senza memoria immunologica.

Immunità adattativa: linfociti B (immunità umorale, produzione di anticorpi) e linfociti T (CD4+ helper, CD8+ citotossici); memoria e specificità; presentazione antigenica via MHC I (a CD8+) e MHC II (a CD4+).

Classi di immunoglobuline: IgG (più abbondanti, attraversano la placenta), IgM (prima risposta, pentameriche), IgA (mucose, dimeri con componente secretoria), IgE (allergie e parassiti), IgD (recettore dei B naïve).

Test diagnostici: ELISA (ricerca di antigeni o anticorpi), Western blot (conferma proteica), PCR (rilevazione di acidi nucleici); la sensibilità e la specificità dipendono dal contesto clinico e dalla prevalenza.

Classificazione linneana: dominio, regno, phylum, classe, ordine, famiglia, genere, specie; la nomenclatura binomiale usa genere con iniziale maiuscola e epiteto specifico minuscolo, in corsivo.

Piante vascolari: tracheofite con xilema e floema; le angiosperme hanno fiori, frutti e seme protetto dall'ovario; le gimnosperme hanno semi nudi (es. pini).

Fotosintesi: fase luminosa nei tilacoidi (fotosistemi I e II, produzione di ATP e NADPH, fotolisi dell'acqua con rilascio di O2) e ciclo di Calvin nello stroma (fissazione della CO2 da parte della rubisco).

Piante C3, C4 e CAM: C4 separa spazialmente la fissazione (cellule del mesofillo e della guaina del fascio); CAM separa temporalmente (stomi aperti di notte); adattamenti a climi caldi e aridi.

Traspirazione e potenziale idrico: l'acqua risale lo xilema per tensione-coesione; la traspirazione è regolata dagli stomi, che si aprono con luce e bassa CO2 e si chiudono in carenza idrica per azione dell'ABA.

Ormoni vegetali: auxine (allungamento cellulare, fototropismo), gibberelline (germinazione e allungamento del fusto), citochinine (divisione cellulare), etilene (maturazione dei frutti e abscissione), acido abscissico (chiusura stomi e dormienza).

Zoologia: i vertebrati comprendono pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi; i mammiferi hanno ghiandole mammarie, peli e tre ossicini nell'orecchio medio (martello, incudine, staffa).

Biodiversità: misura la varietà a livello genetico, di specie e di ecosistemi; i punti caldi (hotspot) sono aree con elevata ricchezza di specie endemiche e forte minaccia; la deforestazione e le specie invasive sono tra le principali cause di perdita.

Catene alimentari: produttori (autotrofi) → consumatori primari (erbivori) → consumatori secondari (carnivori); solo circa il 10% dell'energia passa al livello trofico successivo, il resto è dissipato come calore.

Cicli biogeochimici: carbonio (fotosintesi, respirazione, combustione), azoto (fissazione, nitrificazione, denitrificazione), fosforo (ciclo sedimentario, senza fase gassosa significativa).

Successione ecologica: primaria su substrato nudo; secondaria dopo un disturbo che lascia il suolo; culmina in una comunità climax in equilibrio dinamico con il clima locale.

Parametri demografici: tasso di natalità, mortalità, immigrazione ed emigrazione; la curva di crescita esponenziale è N(t) = N0 × e^(rt); la crescita logistica si avvicina alla capacità portante K.

Indicatori di qualità ambientale: l'indice biotico (es. IBE) valuta la comunità di macroinvertebrati per stimare l'inquinamento idrico; le licheni sono bioindicatori della qualità dell'aria.

Inquinanti: i persistenti organici (POP) si bioaccumulano e biomagnificano lungo la catena alimentare; i metalli pesanti (Pb, Hg, Cd) non sono degradabili e persistono nell'ambiente.

Cambiamento climatico: l'aumento dei gas serra (CO2, CH4, N2O) intensifica l'effetto serra; gli scenari IPCC si basano sulle concentrazioni di gas serra e sulle traiettorie socioeconomiche (SSP).

Conservazione: le aree protette (parchi nazionali, riserve) tutelano habitat e specie; la Direttiva Habitat e la Rete Natura 2000 nell'UE coordinano la conservazione della biodiversità.

Potenziale d'azione: depolarizzazione per ingresso di Na+ attraverso canali voltaggio-dipendenti, ripolarizzazione per efflusso di K+, iperpolarizzazione e ritorno al potenziale di riposo (~ −70 mV) per azione della pompa Na+/K+.

Sistema cardiovascolare: gittata cardiaca = frequenza cardiaca × volume sistolico; il sangue scorre da zone ad alta pressione (aorta ~120/80 mmHg) a bassa pressione (vena cava) e il ritorno venoso dipende dalla pompa muscolare e dalla pressione intratoracica.

Respirazione: la ventilazione alveolare dipende dal volume corrente e dallo spazio morto; lo scambio gassoso avviene per diffusione secondo i gradienti parziali; la saturazione dell'emoglobina è descritta dalla curva sigmoide.

Rene: il nefrone filtra il plasma nel glomerulo (ultrafiltrato), riassorbe acqua e soluti nel tubulo prossimale, concentra l'urina nell'ansa di Henle e regola il bilancio idrico con ADH e aldosterone.

Sistema endocrino: l'ipotalamo controlla l'ipofisi; l'ipofisi anteriore secerne TSH, ACTH, FSH, LH, GH e prolattina; l'ipofisi posteriore rilascia ADH e ossitocina sintetizzati nell'ipotalamo.

Metabolismo del glucosio: l'insulina abbassa la glicemia favorendo l'ingresso del glucosio nelle cellule; il glucagone la aumenta stimolando la glicogenolisi epatica; il diabete mellito deriva da deficit di insulina (tipo 1) o resistenza (tipo 2).

Infiammazione: risposta vascolare e cellulare a danno o infezione, con vasodilatazione, aumento della permeabilità capillare, richiamo di leucociti e mediatori (istamina, prostaglandine, citochine); i segni cardinali sono rubor, calor, tumor, dolor e functio laesa.

Neoplasie: la cancerogenesi richiede mutazioni multiple (oncogeni attivati, oncosoppressori inattivati); la classificazione TNM descrive estensione del tumore primario (T), linfonodi (N) e metastasi (M).

Epidemiologia: incidenza = nuovi casi / popolazione a rischio in un periodo; prevalenza = casi esistenti / popolazione totale in un momento o periodo; la prevalenza dipende da incidenza e durata della malattia.

Misure di associazione: rischio relativo (RR) per studi di coorte; odds ratio (OR) per studi caso-controllo; RR = 1 indica assenza di associazione.

Screening: un test di screening deve avere elevata sensibilità per non trascurare i casi; la specificità elevata riduce i falsi positivi; il valore predittivo positivo dipende dalla prevalenza della malattia.

Prevenzione: primaria (riduzione dell'esposizione e fattori di rischio), secondaria (diagnosi precoce, screening), terziaria (riabilitazione e riduzione delle complicanze).

Igiene degli alimenti: il sistema HACCP identifica i pericoli biologici, chimici e fisici e stabilisce punti critici di controllo; la catena del freddo va mantenuta per limitare la crescita microbica.

Vaccinazioni: l'immunità di gregge protegge gli individui non vaccinati quando una quota sufficiente della popolazione è immune; la soglia dipende da R0 (per R0=5 serve ~80% di immunità).

Legislazione professionale: l'Ordine dei Biologi è disciplinato dalla legge 24 maggio 1967, n. 396 e successive modifiche; l'esame di Stato abilita all'esercizio professionale e all'iscrizione all'Ordine.

Codice deontologico: il biologo deve operare con diligenza, competenza e indipendenza, rispettare il segreto professionale e informare il paziente/cliente in modo chiaro; la pubblicità professionale deve essere informativa e non comparativa.

Spettrofotometria UV-Vis: assorbanza A = ε × l × c (legge di Lambert-Beer); la misura è lineare solo in un intervallo di concentrazione e l'assorbanza ottimale è tra 0,1 e 1,0.

Cromatografia: la separazione dipende dalla ripartizione differenziale tra fase mobile e fase stazionaria; HPLC con colonne a fase inversa (C18) è comune per molecole organiche; GC per composti volatili.

Centrifugazione: la velocità di sedimentazione dipende da dimensione, forma e densità della particella e dalla viscosità del mezzo; si esprime in g relativi (RCF) e non solo in rpm.

Microscopia: il potere di risoluzione dipende dalla lunghezza d'onda e dall'apertura numerica dell'obiettivo; il microscopio ottico raggiunge ~0,2 µm, l'elettronico a trasmissione risolve fino a livello atomico.

Sterilità e contaminazione: cappa a flusso laminare per colture cellulari; autoclavaggio a 121 °C per 15-20 minuti a 1 atm per sterilizzare strumenti e terreni; filtrazione su membrana 0,22 µm per liquidi termolabili.

Sicurezza chimica: le schede di sicurezza (SDS) riportano pericoli, manipolazione e smaltimento; i rifiuti chimici vanno separati per categoria e mai smaltiti in fognatura.

Sicurezza biologica: i laboratori sono classificati in livelli di contenimento da 1 a 4; il livello 4 è riservato ad agenti altamente patogeni senza terapia disponibile.

Buone pratiche di laboratorio: registrazione puntuale dei dati su quaderno di laboratorio, calibratura degli strumenti, uso dei DPI e gestione separata dei rifiuti a rischio infettivo (contenitori rigidi per aghi).

Esame di Stato: consta di prove scritte e orali; il superamento abilita all'esercizio della professione di biologo e all'iscrizione all'Ordine, previa domanda e versamento dei contributi.

Ordine dei Biologi: l'iscrizione è obbligatoria per l'esercizio della professione; l'Ordine vigila sulla deontologia e può adottare provvedimenti disciplinari (avvertimento, censura, sospensione, radiazione).

Segreto professionale: il biologo non può divulgare notizie apprese nell'esercizio della professione senza giustificato motivo; la violazione può integrare reato (art. 622 c.p.) e illecito deontologico.

Consenso informato: il professionista deve fornire informazioni comprensibili su natura, rischi, benefici e alternative dell'intervento; il consenso è valido se espresso da persona capace e libero da coercizione.

Conflitto di interessi: il biologo deve dichiarare eventuali interessi economici o personali che possano influenzare il giudizio professionale e astenersi quando il conflitto è concreto.

Pubblicità e informazione: la comunicazione professionale deve essere veritiera, trasparente e non elogiativa; sono vietati i confronti denigratori e la promessa di risultati garantiti.

Formazione continua: l'aggiornamento professionale è un obbligo deontologico; il biologo deve mantenere competenze adeguate al settore in cui opera (clinico, ambientale, industriale, ricerca).

Responsabilità professionale: il biologo risponde per colpa lieve, grave o dolo; la perizia e la diligenza sono valutate secondo le linee guida e le buone pratiche riconosciute dalla comunità scientifica.

Collaborazione con altri professionisti: il biologo opera in équipe con medici, veterinari, chimici e altri professionisti sanitari, nel rispetto delle rispettive competenze e della normativa vigente.