Semestre filtro: Biologia

ORGANISMI

Un organismo vivente è un’entità, unicellulare o pluricellulare che sia dotato di una propria struttura

cellulare specifica e che sia costituito da un’insieme di organi tali da renderlo capace di vivere

(conservare la propria forma e riprodursi).

autonomamente

Si possono sommariamente suddividere in organismi secondo alcune

procarioti ed eucarioti,

classificazioni i due domini della vita.

I tutti possono essere suddivisi in due principali regni: ed

procarioti, unicellulari, Bacteria Archea

(nelle classificazioni più recenti gli Archea sono considerati un dominio anziché un regno).

Gli possono a loro volta essere suddivisi tra organismi e in 4 o 5

eucarioti unicellulari pluricellulari

regni, a seconda della classificazione utilizzata. Alcuni organismi, come diverse muffe melmose (in inglese

Slime mold), gruppo polifiletico comprendente tra gli altri i Myxomycetes, sfuggono a questo genere di

classificazione.

—> ORGANISMI UNICELLULARI:

Possono appartenere al gruppo dei cioè con un

procarioti,

nucleo primitivo (senza membrana nucleare), oppure al gruppo

degli eucarioti, cioè con un nucleo cellulare separato dal

citoplasma. Tra questi due gruppi di organismi unicellulari

esiste una notevole distanza evolutiva, i secondi sono molto più

recenti. È condivisa l'ipotesi che la cellula sia stata

eucariota

originata da una simbiosi tra organismi più semplici. Ad

esempio alcuni organelli (come il mitocondrio e il cloroplasto)

secondo la teoria dell'endosimbionte, derivano da originarie

forme batteriche indipendenti.

- Unicellulari procarioti: (eubatteri). Questi

archèi e batteri

organismi costituiscono la maggior parte della vita

microscopica, comprendono molti patogeni e alcuni

organismi fotosintetici (cianobatteri, o alghe azzurre e altri

phyla).

- Unicellulari eucarioti: gruppo polifiletico che comprende i protozoi, le alghe e alcuni miceti.

protisti,

—> ORGANISMI PLURICELLULARI:

Alcuni di essi sono formati da cellule non differenziate in organi, come le spugne. In quelli con

differenziazione dei diversi tessuti in organi (Animali, Piante e Funghi) la struttura del corpo è organizzata in

modo quindi possiamo distinguere:

gerarchico,

- cellula

- tessuto

- organo

- sistema o apparato

Vengono solitamente suddivisi in regni distinti a seconda delle loro capacità di aggregazione tra cellule:

Organismi che possono essere sia unicellulari che pluricellulari:

- cioè Protozoi ed Alghe.

Protisti

- esistono due differenti suddivisioni una accomuna Eumiceti e Rodofite allo stesso regno, l'altra

Fungi:

pone le Rodofite nel regno vegetale.

Organismi sempre pluricellulari:

- che raccoglie tutti i vegetali fotosintetici pluricellulari dotati di tessuti e vascolarizzati.

Plantae

- suddiviso in due sottoregni: Parazoi costituito esclusivamente dalle spugne, e Metazoi.

Animalia 1 di 17

CARATTERISTICHE COMUNI DEI VIVENTI

Tutti gli organismi sono fatti di cellule

• Le cellule contengono scritte in un linguaggio genetico universale, che

informazioni ereditarie

• trasmettono alla loro discendenza

Le cellule ricavano e nutrienti

dall’ambiente energia

• Gli organismi ai cambiamenti dell’ambiente regolando il proprio ambiente

rispondono esterno

• interno

VITA = organizzata in (atomi —> molecole —> macromolecole —> organuli —

livelli gerarchici

• >cellule —> tessuti —> organi —> sistemi o apparati —> organismi —> popolazioni —> comunità —>

ecosistemi —> biosfera)

Gli esseri viventi gli uni con gli altri

interagiscono

• Tutti i viventi sono e a partire da un antenato comune

comparsi per evoluzione

•

—> LE PROPRIETÀ FONDAMENTALI DELLA MATERIA VIVENTE

Si si e si attraverso interazioni con l’ambiente

autosostengono, riproducono, mutano evolvono

TEORIA CELLULARE

La cellula è un’unità fondamentale della materia vivente che ne possiede tutte le proprietà fondamentali. Il

termine cellula fu proposto da in fisico che con un microscopio, anche se molto lontano da quello

Hoover,

che oggi definiamo microscopio, osservò una sezione molto sottile di sughero. Ciò che osservò erano delle

simili a quelli di un alveare, che gli ricordavano delle piccole celle di un

file di celle ben delimitate,

convento o di una prigione: “cellette”, la cui la denominazione cellula.

Nel 1938 i biologi Schleiden e Schwann conclusero che sia i vegetali dia gli animali fossero costituiti dallo

stesso elemento di base: LA CELLULA.

Svilupparono la seguente teoria cellulare:

La cellula è l’unità della materia vivente

fondamentale

• sono formati da cellule

Tutti gli organismi viventi

• Tutte le cellule hanno origine da cellule (dalla loro divisione)

preesistenti

• Tutte sono delimitate dalla (seleziona sostanze in entrata e in uscita)

• membrana plasmatica

Ambiente interno della membrana = acqua e (avvengono reazioni chimiche)

• citoplasma

Tutte possiedono un che contiene le info ereditarie per svilupparsi,

proprio materiale genetico,

• accrescersi e riprodursi 2 di 17

TEORIA DELL’EVOLUZIONE DI DARWIN

La teoria dell’evoluzione afferma che tutti gli organismi viventi discendono da

per selezione naturale

antenati comuni e quindi sono imparentati tra loro. Questa semplice osservazione è alla base del concetto

biologico di un gruppo di organismi che si somigliano.

specie:

Come funziona la selezione in natura?

Darwin ipotizzò che ad agire fosse una diversa probabilità di sopravvivere e riprodursi con successo. Darwin

chiamò questo fenomeno La selezione naturale fa si che una popolazione di adatti

selezione naturale.

all’ambiente: gli adattamenti sono quelle caratteristiche strutturali, fisiologiche o comportamentali che

potenziano la probabilità di sopravvivere e riprodursi nel proprio ambiente.

PRINCIPIO ONE HEALTH

Il principio (traducibile come "Unica Salute" o "Salute Globale") è un approccio integrato che

"One Health"

riconosce tra la Si basa sulla collaborazione tra

l'interconnessione salute umana, animale e ambientale.

diverse discipline e settori per affrontare le sfide sanitarie che non possono essere risolte efficacemente da una sola

prospettiva.

In sostanza, One Health sottolinea che la salute di persone, animali e dell'ambiente sono strettamente legate e che i

problemi di salute in un'area possono avere conseguenze significative nelle altre.

Ecco alcuni punti chiave:

• Interconnessione:

One Health riconosce che la salute umana, animale e ambientale sono strettamente legate e che i problemi di

salute in un'area possono avere conseguenze significative nelle altre.

• Collaborazione:

L'approccio richiede la collaborazione di vari settori, tra cui medicina umana, veterinaria, scienze ambientali, e

altri, per affrontare le sfide sanitarie.

• Prevenzione e controllo:

One Health mira a prevenire e controllare malattie, soprattutto quelle che possono diffondersi tra animali ed

esseri umani (zoonosi) e quelle che emergono da cambiamenti ambientali.

• Sostenibilità:

One Health promuove approcci sostenibili per la salute, considerando gli impatti a lungo termine su persone,

animali ed ecosistemi.

Esempi di applicazione di One Health:

• Malattie zoonotiche:

One Health è fondamentale per la sorveglianza e la prevenzione di malattie come l'influenza aviaria, la SARS,

l'Ebola e la COVID-19, che possono diffondersi tra animali e umani.

• Resistenza agli antibiotici:

La resistenza agli antibiotici è una minaccia globale che richiede un approccio One Health, poiché gli antibiotici

sono usati sia in medicina umana che veterinaria.

• Sicurezza alimentare:

One Health può contribuire a garantire la sicurezza degli alimenti, dalla produzione alla distribuzione, per

prevenire malattie di origine alimentare.

• Cambiamemto climatico e salute:

L'impatto del cambiamento climatico sulla salute umana e animale richiede un approccio integrato, considerando

gli effetti su cibo, acqua, e ambiente.

In sintesi, One Health è un approccio olistico e collaborativo che riconosce l'interdipendenza tra salute umana, animale

e ambientale e promuove azioni integrate per affrontare le sfide sanitarie globali in modo sostenibile.

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I VIRUS

CARATTERISTICHE GENERALI

I virus sono parassiti intracellulari obbligati che infettano cellule ospiti introducendo al loro interno il proprio genoma.

I virus presenti nell’ambiente, chiamati virioni, non sono dotati di movimento ne di un proprio metabolismo; quando

cellula virale incontra la cellula adatta, vi si attacca e vi si introduce all’intero

Struttura:

- Genoma virale : a seconda del tipo di virus, il genoma può essere costituito da

uno a due filamenti di DNA (virus a DNA) o di RNA (virus a RNA), che

contiene le informazioni per la replicazione

- Capside : involucro proteico che protegge il materiale genetico

- Pericapside : membrana esterna, spesso presente, che può contenere lipidi e

proteine, e che aiuta nell’infezione della cellula ospite.

6 classi di virus animali :

- virus a DNA a doppio filamento (dsDNA)

- Virus a DNA a singolo filamento (ssDNA)

- Virus a RNA a doppio filamento (dsRNA)

- Virus a RNA a singolo filamento positivo (ssRNA+)

- Virus a RNA a singolo filamento negativo (ssRNA-)

- Virus a RNA a singolo filamento che utilizzano la strascrittasi inversa e hanno un genoma a DNA (RETROVIRUS)

CICLO LITICO E CICLO LISOGENO

I virus che infettano i batteri sono detti o fagi

batteriofagi

—> ciclo : si svolge in 3 fasi, molto veloce. Momento in cui il virus sfrutta la divisione della cellula ospite per

LITICO

replicarsi, stimolando la replicazione del genoma virale e bloccando la trascrizione della cellula ospite

—> ciclo : Condizione di latenza, in cui il genoma virale permane nella cellula ospite ma senza produrre

LISOGENO

nuovi virioni.

Alternanza delle due fasi richiede una precisa regolazione dell’espressione di specifici geni virali

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CICLO DI UN VIRUS ANIMALE

Il coronavirus è dotato di un genoma a RNA

a singolo filamento. La glicoproteina spike è

responsabile del riconoscimento dei recettori

ACE2. Il virus si fonde con la membrana

cellulare e rilascia il genoma nel citoplasma.

RNA virale viene tradotto in proteine: si

formano 2 poli proteine (pp1a e pp1b).

Proteine servono per la replicazione del

(polarità +) e si forma

genoma iniziale

RNA complementare (-) che funge da stampo

per:

- generare copie del genoma virale

- Produrre RNA subgenomici (diverse

lunghezze) per formazione del proprio

capside e pericapside.

Nuove copie del genoma virale vengono rivestite da capside e per iniziare un

nuovi virioni abbandonano la cellula

ciclo infettivo.

CICLO DI UN RETROVIRUS

Virus HIV responsabile dell’AIDS.

I restrovirus sono virus a RNA con complesso

ciclo replicativo; infettano la cellula utilizzando

una DNA polimerasi particolare (trascrittasi

che converte il loro genoma a RNA

inversa),

a singolo filamento in un provirus a DNA a

doppio filamento.

Quando HIV non è latente inizia il ciclo

litico:

- RNA polimerasi trascrive genoma virale e

genera un unico trascritto primario,

necessario per generare due mRNA (Tat =

aumenta l’efficienza della trascrizione; Rev

= regola trascrizione del virus).

Per completare il ciclo, l’HIV deve produrre diversi tipi di RNA:

Quelli (sequenze non codificanti) e quelli (corrispondente a intero genoma, codificanti).

privi di introni con introni

Nel nucleo della cellula eucariote i controlli dello splicing fanno si che le molecole con introni non escano dal nucleo per

non replicarsi. Il virus attraverso Rev riesce a mascherare RNA codificanti. I trascritti che non hanno subito Splicing

escono dal nucleo per essere assembrati in nuovi virioni, che escono dalla cellula per gemmazione.

Cosa è lo SPLICING?

È un processo biologico, in particolare una modifica post- trascrizionale del pre-mRNA che avviene nelle cellule

eucariotiche. Consiste nell’eliminazione degli introni per conservare quelli che permettono la diversità proteica.

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VIRUS ONCOGENI

I virus oncogeni, sia a DNA che a RNA, possono indurre lo sviluppo di tumori. I virus a DNA, come papillomavirus ed

epatite B, possono integrare il loro alterando la sua espressione e causando

DNA nel genoma della cellula ospite,

trasformazione neoplastica. I retrovirus, che sono virus a RNA, possono inserire una copia di DNA nel genoma

tramite la trascrittasi inversa, portando a trasformazione oncogenica.

cellulare

Virus oncogeni a DNA:

- Meccanismo:

Questi virus integrano il loro DNA nel genoma della cellula ospite, alterandone il normale funzionamento.

- Oncogeni virali:

Alcuni virus a DNA codificano per proteine virali che interagiscono con i regolatori del ciclo cellulare, come Rb e

p53, bloccandone l'azione e promuovendo la proliferazione cellulare incontrollata.

- Esempi:

Papillomavirus umani (HPV), virus dell'epatite B (HBV), virus di Epstein-Barr (EBV).

Virus oncogeni a RNA:

- I retrovirus, a differenza dei virus a DNA, utilizzano la trascrittasi inversa per trascrivere il loro RNA

Meccanismo:

in DNA e integrarlo nel genoma cellulare.

- Oncogeni cellulari: Alcuni retrovirus trasportano oncogeni cellulari, geni che regolano la crescita e la divisione

cellulare.

- Esempio: che possono causare leucemie e sarcomi.

Retrovirus,

In sintesi: Sia i virus a DNA che a RNA possono indurre trasformazione neoplastica, ma attraverso meccanismi diversi.

I virus a DNA integrano il loro genoma, mentre i retrovirus utilizzano la trascrittasi inversa per incorporare una copia di

DNA nel genoma cellulare. Entrambi i tipi di virus possono del ciclo

alterare i normali meccanismi di controllo

cellulare, portando alla crescita incontrollata delle cellule e allo sviluppo di tumori.

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CELLULA PROCARIOTICA

- composta da un doppio strato di molecole di

membrana plasmatica:

fosfolipidi. Mantiene costanti ambiente interno e agisce da barriera

semipermeabile

- rigida, fornisce sostengo alla cellula e ne determina la

Parete cellulare :

forma

-

Membrana esterna

- : non presente in tutti i batteri, protegge i batteri da attacchi di altri

Capsula

organismi,

- servono a far aderire un batterio ad un altro per lo scambio di

Fimbrie e pili:

materiale genetico

- : ruotano come un elica, spingendo in avanti la cellula

Flagelli

- : fornisce le informazioni

Nucleoide e DNA

- materiale semifluido in cui avvengono tutte le reazioni

Citoplasma:

chimiche

- Nel citoplasma sono presenti i aggregati di RNA e proteine

ribosomi,

I batteri si definiscono così poichè rimangono colorati di blu o viola dopo aver subito la colorazione di

Gram-positivi

Gram.

Si contrappongono ai batteri che invece subiscono la decolorazione

Gram-negativi,

• = comprendono tutti i batteri. Presentano una grande varietà di forme: cocchi (sferiche), bacilli

Eubatteri o batteri

(a bastoncino), spirilli (elicoidali) e vibrioni (a virgola). Si muovono attraverso flagelli.

Utilizzano diversi processi metabolici: fotoautotrofi (piante), chemioeterotrofi (animali e funghi), fotoeterotrofi (usano

fonte di luce), chemio autotrofi (usano CO2).

Parete cellulare spessa = grazie al peptidoglicano (polisaccaridi+ proteine)

• = hanno quantità maggiore di DNA rispetto ai batteri. Non presentano il peptidoglicano e hanno

Archeobatteri

componente lipidica nella membrana plasmatica. Resistenti al calore (termofili) e ad ambienti acidi (acidofili), alcuni

producono metano (metanogeni), altri vivono nelle saline (alofili estremi)

MECCANISMI DI TRASFERIMENTO GENICO ORIZZONTALI (HGT)

(Assenza di riproduzione sessuale)

Permette ai procarioti, anche di specie differenti, di scambiarsi parte del loro DNA, permettendo così l’acquisizione di

caratteri che permettono una migliore sopravvivenza, come ad esempio la resistenza ad antibiotici o la possibilità di

usare particolari sostanze chimiche come fonte di energia.

Ovviamente, una volta che il trasferimento è avvenuto, il materiale genetico acquisito verrà trasmesso alle cellule figlie

(VGT, vertical gene transfer).

Vi sono cui avviene il trasferimento orizzontale:

tre modalità principali con

avviene tra una cellula dotata di una porzione di DNA circolare chiamata plasmide F e una che ne è

Coniugazione:

priva. Si forma un collegamento, attraverso un pilus, tra le due cellule, e il plasmide F si replica e una copia

viene traslata attraverso il pilus nella cellula ricevente. Questo plasmide (di cui quello F è il più comune, ma ne

esistono altri), oltre ai geni necessari per la replicazione e per la formazione del ponte, può contenere altri geni

utili all’adattamento in un particolare ambiente. A volte il plasmide si integra nel cromosoma principale del

batterio: in questo caso viene trasferito l’intero cromosoma e la cellula donatrice è detta HFR, high frequency

of recombination.

vi sono dei virus, detti batteriofagi, o più brevemente fagi,

Trasduzione:

che infettano i batteri lisandone il DNA e riducendolo in

frammenti. Alcuni di questi frammenti possono restare dentro i

nuovi fagi formati durante l’infezione e passare in altri batteri

infettati. Nel caso in cui i fagi perdono la loro capacità di

distruggere le cellule infettate, il DNA trasdotto si ingloba nella

cellula ricevente.

i batteri possono anche assorbire frammenti di DNA

Trasformazione:

o RNA direttamente dall’ambiente esterno, talvolta incorporandolo nel cromosoma o in un plasmide, e acquisendo così

nuove funzionalità. 7 di 17

CELLULA EUCARIOTICA

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IL SISTEMA DELLE ENDOMENBRANE

Nelle cellule eucariotiche c’è una rete di membrane interne coinvolte nel trasporto di sostanze all’interno della cellula. I

componenti del sistema si scambiano materiali sia mediante contatto diretto che mediante l’uso di vescicole. I materiali

si muovono verso la membrana plasmatica da dove possono venire scaricati dalla cellula.

- : sintetizza membrane e I ribosomi sono responsabili della

reticolo endoplasmatico ruvido (RER) proteine.

sintesi delle proteine di secrezione

- sito di produzione di lipidi per le membrane di tutti gli organelli

Reticolo endoplasmatico liscio (REL):

(mitocondri, perossisomi, cloroplasti). Non ha ribosomi collegati. È coinvolto: nel metabolismo del colesterolo e

ormoni steroidei, nella sintesi dei fosfolipidi delle membrane, nella sintesi e immagazzinamento del glicogeno.

Responsabile della trasformazione chimica di sostanze tossiche. Immagazzina ioni calcio (Ca2+)

- riceve proteine dal RER, smista le proteine dentro e fuori la cellula, sintetizza polisaccaridi per

Apparato di Golgi:

parete cellulare delle cellule vegetali

- : sono vescicole formate dal RE e dall’APPARATO DI GOLGI. Digeriscono materiali di scarto per

Lisosomi

fagocitosi. Digerisce anche i propri materiali di scarto (autofagia)

- e : perossiomi sono piccoli organuli capaci di digerire i perossidi tossici. I vacuoli (presenti

Perossiomi vacuoli

soprattutto nelle piante) sono circondati da una membrana e pieni di soluzioni acquose. Svolgono funzione di:

accumulo di sottoprodotti tossici o di scarto, sostegno alla pianta, riproduzione perchè contengono pigmenti che

attirano animali, digestione poichè contengono enzimi che scindono proteine in monomeri.

GENERAZIONE DEL NUCLEO

Durante la nelle cellule eucariotiche:

mitosi

La si disgrega nella fase

membrana nucleare prometafase.

Il si separa nei due poli opposti della cellula (anafase).

DNA condensato

Alla fine (telofase), attorno ai cromosomi figli, formando

si riassembla una nuova membrana nucleare due

nuovi nuclei.

- Questa riorganizzazione avviene a partire da vescicole e frammenti della vecchia membrana nucleare.

- Le e la si riformano per ricostruire la struttura nucleare completa.

pori nucleari lamina nucleare

❌ Questo processo si chiama o riformazione del nucleo.

ricostituzione nucleare

Un’altra prospettiva è l’evoluzione del nucleo cellulare:

Le cellule eucariotiche deriverebbero da (senza nucleo) che, nel corso dell’evoluzione,

cellule procariotiche

avrebbero sviluppato una intorno al DNA.

membrana interna

Questo avrebbe separato il materiale genetico dal resto della cellula, portando alla formazione del nucleo.

Anche se meno definito rispetto alla teoria mitocondriale, si pensa che questa compartimentalizzazione sia stata favorita

da invaginazioni della membrana plasmatica. 9 di 17

ENDOSIMBIOSI PER LA GENERAZIONE DEI MITOCONDRI

La teoria dell’endosimbiosi spiega l’origine dei mitocondri come segue:

1. Circa 1,5 miliardi di anni fa, un proto-eucariote (probabilmente un archeobatterio dotato di membrana flessibile,

inglobò un batterio aerobio

EUCARIOTE ANCESTRALE)

2. = Invece di digerirlo, la cellula ospite

Inizio della simbiosi

stabiliscono il batterio una relazione simbiotica: il batterio ospite

forniva ATP ottenuto dalla respirazione aerobica; in cambio, godeva

di un ambiente stabile e risorse nutrizionali protette

3. = Con l’evolvere della

Integrazione e trasferimento genico

simbiosi : il simbionti perse molti geni inutili, trasferendone altre nel

nucleo della cellula ospite; divenne dipendente dal controllo

eucariotico per replicazione, divisione, e trasporto proteico;

mantenne solo quei geni essenziali per la produzione di energia,

retaggio della sua origine batterica.

4. Si vennero a formare cosi i fornirono un enorme

mitocondri;

disponibilità di energia (ATP), abilitando la comparsa di strutture

complesse negli eucarioti (citoscheletro, nucleo, apparati membranosi)

5. Successivamente, l’endosimbiosi dei cianobatteri portò alla comparsa dei nelle piante e nelle alghe.

cloroplasti

DAGLI ORGANISMI UNICELLULARI A QUELLI PLURICELLULARI

La transizione da organismi unicellulari a pluricellulari complessi è un passaggio evolutivo fondamentale, avvenuto

attraverso diverse fasi. Inizialmente, la vita sulla terra era rappresentata da semplici organismi unicellulari, come batteri<