Appunti di Biologia applicata

CELLULARE MODERNA:

<tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule

<le cellule si originano da altre cellule

<le reazioni chimihe di un organismo vivente, compresi i meccanismi di

liberazione dell'energia e le reazioni di biosintesi avvengono all'interno delle

cellule

<le cellule contengono le informazioni ereditarie degli organismi di cui fanno

parte, e queste informazioni passano dalla cellula madre alla cellula figlia

LE CELLULE: esistono due tpi di cellule: eucariote e procariote, le prime soo

quelle più complesse e tipiche degli animali e dei vegetali, mentre le seconde

sono le più semplici, tipiche dei batteri e degli archea. Le cellule procariote:

hanno una gradezza di 1-2 micron, sono tipiche degli organismi unicellulari

ovvero fatti da un unica cellula che possiede vita autonoma e possibilità di

movimento autonomo. Esse sono composte da: parete cellulare (fa da scheleto

esterno, ne conferisce la forma e regola l'equilibrio idrico), membrana

citoplasmatica (ha una struttura analoga a quella

delle cellule eucariote), citoplasma (privo di organuli cellulari tranne i

ribosomi, questi ultimi sono privi di membrana e deputati alla sintesi dele

proteine), nucleoide ( è il luogo del citoplasma dove si trova il DNA circolare,

in quanto non esiste un vero e proprio nucleo che lo contenga).

Le cellule eucariote dalla grandezza variabile di 20-30 micron invece sono

tipiche degli organismi pluricellulari, ovvero formati da più cellule specializzate

nelle varie funzioni le quali però non hanno vita autonoma ma sono

costantemente in comunicazione tra loro.

-Quelle animali sono composte da:mitocondrio ( si trova nel citoplasma ed ha

forma di un bastoncello e come compito principale svolge la produzione di ATP

attraverso la respirazione cellulare, nonostante questo può anche sintetizzare il

gruppo EME, sintetizzare steroidi, accumulare Ca, Mg, regolare il metaboliso e

la duplicazione, mantenere il potenziale di membrana e ossidare acidi grassi.

Possiede un suo genoma, un mRNA e un tRNA, perciò potrebbe potenzialmente

fare la sintesi proteica.Ha una dppia membrana. Si riproduce per scissione

binaria e ha sempre origine materna), i ribosomi ( si trovano sia nel citoplasma

che sul reticolo endoplasmatico. Sono fatti da RNA e proteine. Sono composti

da due sub-unità e hanno come funzione quella di sintetizzare polipeptidi,

ovvero le proteine), il citosheletro ( è una rete di filamenti il cui obbiettivo è il

movimento e l'ancoraggio degli organuli, il movimento e l'impalcatura della

cellula, la trasmissione dei segnali. I filamenti che in esso si possono trovare

sono: i microtubuli, i microfilamenti e i filamenti intermedi.

-microtubuli:tubi cavi costituiti da α e β tubulina. Danno supporto strutturale,

spostano gli organuli e la cellua e infine compongono ciglia, flagelli e centrioli

-microfilamenti:sono strutture bastoncellari formati da actina che fungono da

supporto strutturale, spostano orgauli e cellula

-filamenti intermedi: fibre stbili e resistenti formati da polipeptidi. Fungono da

rafforzamento per il citoscheletro e danno forma alla cellula

Quelle vegetali invece risultano essere prive di lisosomi e centrioli, e di avere in

più i vacuoli, i cloroplasti e la parete cellulare. I cloroplasti sono organuli

membranosi a forma di disco piatto all'interno dei quali si svolge il processo

della fotosintesi clorofilliana: l'energia luminosa viene catturata in particolare

dai pigmenti di clorofilla e viene convertita in energia chimica (ATP e

NADPH). Su di esso sono presenti ribosomi.

Tutti gli organuli, con pochissime eccezioni, hanno una membrana permeabile

che permette gli scambi.

LA MEMBRANA CELLULARE: le cellule sono avvolte in un involucro detto:

membrana plasmatica (detta anche membrana cellulare o plasmalemma) il

quale ha come “scopo” quello di isolare l'interno della cellula dall'esterno.

All'interno di essa è presente il citoplasma, ovvero una porzione di cellula in

parte liquida (parte che prende nome di citosol)e in parte fatta da organelli

(ognuno dei quali può essere membranoso o non membranoso). Essa è

semipermeabile e questo è possibile sia dall'esterno all'interno che viceversa.

Questo trasporto può avvenire secondo due tipologie: trasporto attivo e

trasporto passivo. Il primo avviene contro gradiente (ovvero contro il normale

meccanismo di trasporto di una sostanza che va dal luogo più saturo a quello

meno saturo), e perciò abbiamo un dispendio di molta energia. Il secondo

avviene secondo gradiente e perciò non abbiamo consumo di energia. Questa

tipologia di trasporto si suddivide in due, ovvero: diffusione mediata da

La “semplice” avviene per le micromolecole senza l'utilizzo di

proteine e diffusione seplice.

proteine accessorie, ma solamente attraverso la membrana; le velocità di trasporto dipende dal

gradiente di concentrazione. La “mediata” deve farsi aiutare da proteine accessorie (dette anche

proteine carrier) che velocizzano il processo. Essa determina il trasporto di macromolcole sia

dall'interno all'esterno che viceversa a seconda del tipo di trasporto attuato (ovvero endo o esocitosi)

ENDOCITOSI:è il trasporto che va dall'esterno della cellula all'interno. Per funzionare a volte viene

utilizzata una proteina, la Clatrina (in questo caso viene detta cellula Clatrina dipendente altrimenti

Clatrina indipendente). Se viene utilizzata la proteina però la cellula ha un grosso dispendio

energetico. Quando viene utilizzata la proteina l'endocitosi viene detta: mediata da regolatori,

altrimenti viene detta pinocitosi.Una particolare endocitosi mediata è detta: fagocitosi. Essa ha

come differenza il fatto che invece di internare una proteina viene internata un'altra cellula (per

esempio fagocitosi di un virus da parte dei globuli bianchi)

ESOCITOSI: è il trasporto che va da dentro la cellula a fuori. A sua volta viene suddivisa in due

tipologie; quella costitutiva e quella regolata. Quella costitutiva avviene grazie a vescicole le quali

si muovono naturalmente senza alcun bisogno di stimoli. Quella regolata non è propria di tutte le

cellule, ma solo di alcune ed inoltre ha bisogno di essere innescata da alcuni stimoli specifici.

TEORIA ENDOSIMBIONTICA: essa spiega la comparsa delle cellule

eucariote. I processi che hanno portato alla comparsa delle prime cellule

eucariote sono stati molto lenti; si calcola che siano occorsi circa 2 miliardi di

anni. Gli organismi costituiti da cellule procariote sono stati l’unica forma di

vita sul nostro pianeta prima della comparsa di quelli formati da cellule

eucariote. Secondo questo modello, i mitocondri e i cloroplasti deriverebbero da

antichi procarioti che si sono introdotti in cellule più grandi. Qui i procarioti

avrebbero dato origine a un rapporto di simbiosi, cioè uno scambio reciproco di

favori: la cellula più grande avrebbe fornito biomolecole e sali minerali, mentre

i procarioti avrebbero fornito energia.

SCALA GERARCHICA IN BIOLOGIA: ogni cosa, anche la cellula è formata

da qualcosa di più piccolo a partire dall'atomo che è la base di tutto ciò che

esiste sulla terra. Perciò faremo una scaletta in riferimento alla composizione

della terra, partendo dall'elemento più piccolo.

Atomo>molecola>macromolecola>organello>cellula>tessuto>organo>sistema

di organi>organismo>popolazione (specie1+specie1+specie1..)>comunità

(specie1+specie2/3..)>ecosistema(viventi+ non viventi)>biosfera

Facendo un esempio pratico possiamo osservare una membrana plasmatica e

dire che essa è fatta da proteine che a loro volta sono fatte da amminoacidi;

oppure se osserviamo un cromosoma possiamo dire che esso è fatto da DNA

che a sua volta è fatto da nucleotidi.

ORGANISMI: per dire che qualcosa è un organismo è necessario che questo

risponda a delle caratteristiche ben definite; deve:

-crescere e svilupparsi

-autoregolarsi i propri processi metabolici

-rispondere agli stimoli

-riprodursi

-evolversi e adattarsi all'ambiente

Molto importanti sono i processi metabolici detti anche METABOLISMO

ovvero l'insieme delle reazioni chimiche e le trasformazioni energetiche che

avvengono dentro alle cellule. Il metabolismo si divide in catabolismo e

anabolismo, il primo ha il compito di degradare macromolecole per poterle

trasformare in micromolecole e poterle poi assorbire. Il secondo ha il compito

di costruire macromolecole partendo da micromolecole.

Ovviamente il metabolismo per funzionare ha bisogno di energia che molto

spesso è L' ATP o adenosintrifosfato. Essa viene prodotta e consumata

continuamente dagli organismi dell'ecosistema in quantità più o meno massicce.

Così come tante altre sostanze; per questo nell'ecosistema si vedranno

organismi: produttori (detti autotrofi i quali si producono materiale corporeo

partendo da materiale grezzo es: CO2 e utilizzando la luce come fonte di

energia), decompositori (detti eterotrofi, i quali prendono energia degradando

molecole di scarto prodotte da altri organismi o da organismi morti) e infine

consumatori (detti eterotrofi, dipendono totalemente dai produttori per cibo,

energia e ossigeno. Attraverso la respirazione cellulare ricavano energia).

Dall'immagine vediamo quanto abbiamo appena detto.

È possibile classificare gli organismi sulla base del nr° di cellule da cui sono

composti (unicellulari e pluricellulari), sulla base della tipologia di metabolismo

(autotrofi ed eterotrofi),sulla base della loro dipendenza dall'ossigeno (aerobi e

anaerobi) e sulla base dalla produzione di energia (fototrofi e chemiotrofi).

Unicellulari: formati da una sola cellula

Pluricellulari: formati da più cellule che interagiscono tra loro

Autotrofi:organismo in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche a

partire da sostanze inorganiche e utilizzando energia non derivante da sostanze

organiche assimilate

Eterotrofi: organismo che non è in grado di sintetizzare le proprie molecole

organiche autonomamente a partire da molecole inorganiche

Aerobi: organismi il cui metabolismo è basato sull'utilizzo di ossigeno

Anaerobi: organismi il cui metabolismo non richiede l'utilizzo di ossigeno

Fototrofi:utilizzano l'energia fornita dalla luce del Sole

Chemiotrofi: utilizzano l'energia chimica contenuta nei legami delle molecole

Il MONDO DEI VIVENTI viene suddiviso in regni (6) e domini (3). I domini

sono: batteri, archea ed eucarioti. I regni sono: eubatteri, archeobatteri, protisti,

piante, funghi e animali. È da evidenziare come tutti quanti hanno un

progenitore comune.

L'ACQUA:L'acqua: costituisce gran parte degli organismi, per esem