Schemi biologia 3

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Schemi biologia 3

  1. 1. La scoperta delle celluleLa teoria cellulareLa struttura fondamentale delle celluleLa Cellula procarioticaLa Cellula eucariotica Cellule animali e vegetali1-LA TEORIA CELLULARE
  2. 2. Gli esseri viventi sono costituiti dacelluleAntony Van Leeuwenhoek fu l’inventore del microscopio,che consentì l’osservazione oltre il mondo del visibile.Nella seconda metà del Seicento,Hooke osservò al microscopiodelle fettine di sughero e notòche erano costituite da tantepiccole cellette separate tra loro.Egli chiamò queste singoleunità cellule.
  3. 3. La teoria cellulareNella seconda metà del 1800, integrando le conoscenzebiologiche note all’epoca, fu formulata la teoria cellulare dellavita. Questi i punti salienti di tale teoria:•tutti gli organismi viventi sono costituiti da una o più cellule(si dicono UNICELLULARI gli organismi fatti di una sola cellula, PLURICELLULARIse costituiti da più cellule);•la cellula è la più piccola unità di materia vivente;•tutte le cellule derivano da altre cellule;•le cellule contengono le informazioni ereditarie ;•le informazioni si trasmettono dalla cellula madre alle cellulefiglie.
  4. 4. Tutte le cellule hannouna struttura comuneQualsiasi cellula possiede tre strutture fondamentali:• la membrana plasmatica: è l’involucro esterno della cellula,la delimita separandola dalle altre e dall’ambiente circostante;• il citoplasma: è una soluzione acquosa di consistenzagelatinosa nella quale si compiono tutte le funzioni cellulari;• il materiale genetico: rappresenta le informazioni chedefiniscono le caratteristiche della cellula stessa e della suaattività; tali informazione vengono trasmesse alle cellule figlie
  5. 5. Esistono diversi tipi di celluleIn base all’organizzazione del materiale genetico ed allapresenza di compartimenti cellulari distinti, si distinguonodue tipi di cellule: cellule PROCARIOTICHE e celluleEUCARIOTICHE.L’elemento fondamentale che le differenzia è rappresentatodalla assenza della membrana nucleare nei procarioti, alcontrario gli eucarioti hanno da un nucleo delimitato da unadoppia membrana. Tra gli eucarioti si distinguono celluleVEGETALI e cellule ANIMALI-Procarioti privi di nucleo-Eucarioti con nucleoCellule vegetaliCellule animali
  6. 6. La cellula procarioticaLe cellule procariotiche rappresentano il tipo cellulare piùsemplice e primitivo, tipico dei batteri.•Il materiale genetico è rappresentato da una molecola di DNACIRCOLARE, sebbene non sia presente una membrananucleare, il DNA che si localizza in una zonadetta NUCLEOIDE.•Non ci sono organelli nel citoplasma, che pertantorappresenta un unico compartimento.•La membrana cellulare è rivestita spesso da una struttura diprotezione detta PARETE, costituita da zuccheri e proteine.Sulla superficie batterica possono emergere strutture proteicheper l’adesione (i PILI) o per la locomozione (i FLAGELLI)
  7. 7. La parete cellulareè un rivestimento diprotezione rigidoesterno alla membrana.I flagelli, presenti singolarmente oin piccoli gruppi ai poli della cellula,consentono il movimento inambiente acquosoI pili sono piccole struttureproteiche, numerosi rivestonola cellula e servono perlìadesionealle superfici o adaltre cellule.Il DNA è unamolecola circolarenon protetta da unamembrana, che silocalizza in una zonadel citoplasma dettaNUCLEOIDELa cellula procariotica
  8. 8. Le cellule eucarioticheLe cellule eucariotiche posseggono un vero nucleo,circondato da una doppia membrana nucleare. Il materialegenetico è costituito da una o più molecole di DNA LINEARE.Il citoplasma è suddiviso in compartimenti funzionalmente efisicamente distinti, rappresentati dagli ORGANELLI.Gli organelli cellulari sono strutture circondate da membranache svolgono una funzione specificaAlcune strutture sono esclusivedelle cellule animali (centriolo eflagello); altre appartengono soloalle cellule vegetali (cloroplasti,Vacuolo centrale e parete cellulare)
  9. 9. La cellula eucariotica animaleNucleoMitocondrioApparato del GolgiReticoloendoplasmaticorugosoCentriolo e flagello sonoesclusivi della cellula animaleFlagelloCentrioloReticolo endoplasmaticoliscio
  10. 10. La cellula eucariotica vegetaleNucleoCloroplastiMitocondriVacuoloParete cellulareCloroplasto, vacuolocentrale e parete cellularesono esclusivi della cellulavegetaleReticolo endoplasmaticorugosoReticolo endoplasmaticoliscio
  11. 11. La membrana cellulare ed il trasporto di sostanzeIl trasporto passivoL’osmosiIl trasporto attivo mediato da proteineIl trasporto attivo mediato da vescicoleLa membrana cellulare ed il trasporto di sostanzeIl trasporto attivoIl trasporto passivo e l’osmosiIl trasporto mediato da vescicole2- LE CELLULE eLE STRUTTURE CELLULARI
  12. 12. La membrana cellulareLa membrana cellulare (detta anche plasmatica) è unabarriera funzionale costituita da tre elementi:•FOSFOLIPIDI disposti in un doppio strato con le codeidrofobiche che si fronteggiano e le teste polari idrofilicherivolte all’esterno ed all’interno della cellula. Tale struttura, perla sua mobilità è descritta come un mosaico fluido•PROTEINE: intrinseche o estrinseche, svolgono moltefunzioni (trasporto, ancoraggio, comunicazione)•COLESTEROLO: regola la fluiditàdella membrana limitandoi movimenti lateralidei fosfolipidi
  13. 13. Il trasporto attraverso la membranaLa membrana è detta semipermeabile o filtro selettivo perché èselettivamente permeabile: può essere attraversata da alcunemolecole ma è impermeabile ad altre.Le sostanze attraversano le membrane in due modi:-Trasporto passivo: tale processo non richiede energia. Lesostanze si muovono secondo il loro GRADIENTE (differenza diconcentrazione ai due lati della membrana): vanno dal lato adalta concentrazione verso quello a bassa concentrazione finchési ottiene la stessa concentrazione ai due lati-Trasporto attivo: tale processo richiede dispendio di energia daparte della cellula. Il trasporto attivo può essere mediato daproteine oppure da vescicole che interessano tutta la membrana
  14. 14. Il trasporto PASSIVO.•Trasporto passivo semplice o diffusione: coinvolgemolecole piccole e apolari (tipicamente i gas respiratori O2 eCO2) che passano velocemente tra le code dei fosfolipidi•diffusione facilitata (figura): coinvolgemolecole più grandi (come il glucosio)che attraversano la membrana passandoattraverso canali proteici.•osmosi: consiste nel PASSAGGIO DI ACQUA attraverso lamembrana, che si verifica nel caso in cui i soluti NON possanoattraversarla.
  15. 15. Il processo di diffusione dell’acqua attraverso una membrana èdetto osmosi e si verifica solo se il soluto non può attraversarela membrana. L’acqua si muove andando a diluire il soluto dovequesto è maggiormente concentrato ed il processo procede finoa che le due concentrazioni ai lati della membrana siequivalgono. Si dice ipotonica la soluzione a concentrazionebassa, da cui l’acqua esce; si dice ipertonica quella ad altaconcentrazione in cui l’acqua entra.L’OSMOSI
  16. 16. Nel globulo rossoentrano tantemolecole di acquaquante ne escono.Globulo rosso postoIn soluzione isotonicaGlobulo rosso postoIn soluzione ipotonica(a bassa concentrazione)Globulo rosso postoIn soluzione ipertonica(ad alta concentrazione)Nel globulo rosso c’èmaggioreconcentrazione disoluti. Le molecole diacqua entrano nellacellula che si gonfia escoppia.All’esterno dellacellula c’è maggioreconcentrazione disoluti.Le molecole diacqua escono dalglobulo rosso che siraggrinzisce.
  17. 17. Il bilancio idrico all’interno dellecellule vegetaliLa cellula vegetale in un ambienteipotonico resta turgida: sebbene l’acquaentri nella cellula, la parete esterna rigidane impedisce l’eccessivo rigonfiamentoIn un ambiente ipertonico, l’acquaesce dalla cellula vegetale cheavvizzisce e la sua membranacellulare si stacca dalla parete.
  18. 18. Il trasporto attivo mediato daproteine di membranaUn tipo di trasporto attivo, che richiede pertanto dispendio dienergia, viene attuato attraverso proteine di membrana. Siverifica in due casi•Se il soluto è GRANDE al punto di non poter passarepassivamente attraverso i canali, le proteine che attuano iltrasporto si dicono TRASPORTATORI•se il soluto deve essere trasportato CONTRO il proprioGRADIENTE, cioè forzatamente verso il lato dellamembrana dove la concentrazione di soluto è già più alta; intal caso le proteine che attuano il trasporto si dicono POMPEdi membrana
  19. 19. Un tipo di trasporto attivo coinvolge l’intera struttura dellamembrana, che forma delle fossette sulla sua superficie chepoi si distaccano formando delle vescicole. Il processo è detto:Il trasporto attivo mediato davescicole di membranaEndocitosi se materiale èprelevato dall’esterno eportato dentro la cellula.Esocitosi se materialeall’interno è portato versol’esterno della cellula.Fagocitosi: se sono inglobategrandi strutture (es virus)endocitosiesocitosi
  20. 20. Il nucleo e il nucleoloIl nucleo ha la funzione di proteggere e propagare l’informazionegenetica. Esso è circondato da una doppia membranaattraversata da pori che permettono il passaggio di sostanze emacromolecole quali RNAIl materiale genetico è detto CROMATINA per il suo aspettogranulare. Le zone più compatte (eterocromatina) rappresentanomateriale genetico inattivo. Il nucleolo, pur essendocompatto, ècostituito dal DNAche produce i ribosomi.nucleolocromatinaporo
  21. 21. Il reticolo endoplasmatico (RE)ribosomiIl RE RUGOSOsintetizza le proteineÈ costituito da una serie di sacchetti e tubuli membranosi collegati traloro. Vi si producono e si accumulano sostanze di varia natura, chevengono poi dirette nei vari comparti cellulari attraverso vescicole. diribosomi.Il reticolo può essere LISCIOoppure RUGOSO: in tal caso lasuperficie è costellata diribosomi. I RIBOSOMI sonopiccole strutture che servono allaproduzione di tutte le proteinecellulari.Le proteine prodotte dairibosomi si accumulano nelreticolo, di qui vengono destinateall’esterno o in altri siti perulteriori modifiche.Il RE LISCIOsintetizza fosfolipidie steroidi.
  22. 22. L’apparato del GolgiVescicola proveniente dal REL’apparato del Golgi modifica le molecole prodotte dal reticoloendoplasmatico. L’apparato del Golgi è costituito da alcunisacchetti membranosi che ricevono vescicole provenienti dalRE
  23. 23. I vacuoli possono immagazzinaresostanze nutritiveI vacuoli sono delle cavitàcircondate da membrana eripiene di liquido. I vacuolidelle cellule vegetalirappresentano le riserveidriche e nutritive dellacellula.
  24. 24. I mitocondriSono la centrale energetica della cellula: vi si svolge larespirazione cellulare che consente di ottenere energiatrasformando il glucosio in CO2 e H2Omatricecrestemembrana internamembrana esternaIl mitocondrio è costituitoda due membrane: unaesterna liscia ed unainterna rugosa ripiegatain creste. Lo spazio piùinterno è riempita damateriale denso dettoMATRICE in cui si trovauna molecola di DNACIRCOLARE
  25. 25. I CloroplastiAttuano la fotosintesi clorofilliana: impiegandol’energia luminosa trasformano CO2 e H2O inGLUCOSIO, con concomitante rilascio di O2 .granotilacoide I cloroplasti sono circondati da unadoppia membrana: una esterna liscia euna interna ripiegata in dischettisovrapposti detti tilacoidi.I cloroplasti sono generalmente verdiperché ricchi di clorofilla.Si dicono cromoplasti se ricchi di pigmenticolorati (nei fiori) o amiloplasti se pieni diamido (come riserva nei semi)
  26. 26. IL CITOSCHELETROIl citoscheletro è formato da un sistema di proteine di formaallungata che costituiscono lo scheletro e il sostegno dellacellula.I microfilamenti sono costituiti da una proteina (actina)capace di contrarsi e dunque di muovere le strutturecitoplasmatiche.I microtubuli sono formati daproteine associate a formare uncilindro cavo che conferisce rigidità.Microtubulomicrofilamento
  27. 27. Le cigliaCiglia sono appendici di natura proteicache servono per la propulsione el’ancoraggio delle cellula.Le appendici più corte e numerose sono leciglia. Nei batteri funzionano come i remidi una barca che battono l’acqua in modosincrono, imprimendo alla cellula unmovimento rapido. In molti animalipossono muovere il liquido che ricopre lacellula: per esempio le cellule dell’epiteliobronchiale sono dotate di ciglia cheCellule ciliate dell’epitelio bronchialemuovono la soluzione mucosa che ricopre le vie aeree,eliminando così le particelle estranee
  28. 28. I flagelliI flagelli sono lunghe appendici proteiche, presentisingolarmente o in numero limitato, che servono per il motodella cellula. Nei batteri la rotazione delflagelloproduce la propulsione inavantiNegli eucarioti il flagello è costituito di numerosi microtubuliche scorrono gli uni rispetto agli altri,di conseguenza il flagello ondeggiaCome un serpente determinando ilmoto cellulareMicrotubuli nel flagello eucariotico
  29. 29. ABIOGENESI- A partire dai tempi di Arisotele (400 a.C.) e fino al1600 circa, gli studiosi pensavano che la vita fosse insita nella materiastessa e quando le condizioni erano favorevoli emergevaspontaneamente, dunque anche gli oggetti inanimati sarebbero dotatidi uno «spirito vitale» che consente di creare la vita.Nel XVII secolo iniziarono i primi esperimenti per provare la teoria dellagenerazione spontanea e il medico Jean Baptiste Van Helmontdichiarò di aver condotto un particolarissimo esperimento: mise unacamicia sporca a contatto con dei chicchi di frumento e secondo loscienziato dopo 21 giorni sarebbero nati dei topi. A parere del medico ilsudore di cui era impregnata la camicia sarebbe stato il principio attivograzie al quale la materia inerte si sarebbe trasformata in materiavivente.Teorie relative all’origine della vita
  30. 30. BIOGENESI- Intorno al 1668 Francesco Redi, applicando il metodoscientifico sperimentale, osservò che la vita deriva solo da vitapreesistente, mise così in crisi la teoria della generazione spontanea:dimostrò che dalla carne in putrefazione non nascevano vermi se, conopportune coperture, si impediva alle mosche di posarvisi sopra.L’invenzione del microscopio e l’osservazione dei microrganismi hadato nuovo impulso alla teoria della generazione spontanea: alcuniconsideravano i microrganismi, detti “infusori”, la prova dellagenerazione spontanea della vita.Gli esperimenti di Pasteur (1860) dimostrarono inconfutabilmente chei microrganismi non sono frutto di generazione spontanea ma sonoorganismi presenti ovunque e vengono trasportati dall’ariaTeorie relative all’origine della vita
  31. 31. Stabilita con certezza la validità della BIOGENESI, gli scienziatihanno tentato di spiegare in che modo si è originata la vita sullaTerra, comparsa circa 3,5 miliardi di anni fa.IPOTESI EXTRATERRESTRE detta PANSPERMIA: osservandomolecole organiche in materiale interstellare, alcuni ritengono che lavita sarebbe venuta dall’ambiente extraterrestre.IPOTESI di OPARIN (dell’ evoluzione prebiotica). Secondo Oparin(1838) all’inizio della vita del pianeta un’atmosfera ricca di CH4,CO2, NH3 e H2O avrebbe favorito la formazione di molecoleorganiche che, in un “brodo primordiale” avrebbero interagito traloro per formare i primi semplici aggregati cellulari. Tale ipotesisarebbe stata verificata sperimentalmente da Miller nel 1953La comparsa della vita sulla Terra
  32. 32. Secondo gli studiosi i primi organismi sviluppatisi sulla terraerano procarioti (comparsi 3,5 miliardi di anni fa). Gli eucariotisi sarebbero sviluppati dopo circa 2 miliardi di anni a seguito diun processo noto come ENDOSIMBIOSI. Cellule procarioticheavrebbero fagocitato altri procarioti, che sarebbero poi divenuti«organelli» all’interno della cellula ospite, divenuta cosìeucariotica.Origine degli eucarioti:l’ENDOSIMBIOSI
  33. 33. Si ritiene che un grande procariote anaerobio ed eterotrofo, introflettendola membrana plasmatica, avrebbe potuto formare compartimenti cellulariinterni con funzioni specializzate (es.: reticolo endoplasmatico, Golgi).Avrebbe anche fagocitato, e non digerito, organismi procarioti conmetabolismo aerobio, che sarebbero poi diventati i mitocondri; sisvilupparono così i primi eucarioti. In un secondo momento, inglobandoorganismi autotrofi fotosintetici, si sarebbero ottenuti i cloroplasti e dunquele cellule eucariotiche vegetali.

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