Biologia animale 1

CLONAZIONE TERAPEUTICA

Questa tecnica prevede la formazione di un embrione il cui sviluppo viene arrestato allo

STADIO DI BLASTOCISTE dentro la quale sono presenti le CELLULE STAMINALI

EMBRIONALI che in laboratorio possono essere prelevate e fatte duplicare. La tecnica

potrebbe essere impiegata in un programma terapeutico al fine di costituire una fonte di

rifornimento cellulare al paziente da curare. L’impiego di questa tecnica delinea la possibilità di

avere a disposizione linee cellulari pluripotenti direttamente dalle cellule trapiantate dai

pazienti, mediante una sorta di “autotrapianto”. Il trapianto nucleare somatico viene detto

“clonazione terapeutica”, che si differenzia da quella riproduttiva che dà invece origine ad un

intero organismo.

CELLULE STAMINALI: sono tipiche della fase embrionale ma sono presenti anche nell’adulto

in diversi tessuti. Il loro destino non è ancora stato deciso-> sono INDIFFERENZIATE. In

laboratorio ponendole in ambienti diversi posso differenziarle come voglio.

Principalmente hanno due proprietà: si autorinnovano velocemente rimanendo staminali o

originano popolazioni diverse differenziandosi in modo irreversibile.

A seconda della fase di vita di un individuo si dicono:

TOTIPOTENTI: sono staminali embrionali tipiche dell’embrione di 3 giorni. Possono generare

tutti i tessuti di un individuo e gli annessi embrionali.

PLURIPOTENTI: sono STAMINALI EMBRIONALI (ES) tipiche dell’embrione di 1 settimana.

Cellule in grado di dare luogo a tutti i tessuti di un individuo ma non agli annessi embrionali. Sono

pluripotenti le cellule della massa interna della blastocisti

MULTIPOTENTI: cellule staminali che interessano sia l’embrione di 1 mese che l’adulto in alcuni

tessuti (di cui in particolare si parla di cellule emopoietiche e mesenchimali). Sono cellule

maggiormente differenziate rispetto alle precedenti, sono in grado di dare luogo a tutti i tipi

cellulari del tessuto di appartenenza. 4

CELLULE STAMINALI PLURIPOTENTI INDOTTE (iPS)

Esiste un nuovo sistema per ottenere cellule staminali pluripotenti senza aver bisogno di un

embrione da bloccare in stadio di blastocisti. Prendo una cellula somatica già differenziata in

un individuo e attuo una RIPROGRAMMAZIONE GENETICA che consiste nell’aggiungere alcuni

geni tramite virus a DNA alla cellula ottenendone una STAMINALE PLURIPOTENTE, NON

EMBRIONALE, INDOTTTE in coltura dette iPS. È un nuovissimo sistema che si sta studiando

per curare malattie neurodegenerative coltivando iPS dei motoneuroni.

C’è manipolazione genetica spinta

2 modi per ottenere staminali pluripotenti: ES e iPS. 5

LA CELLULA

- Unità fondamentale, strutturale e funzionale di tutti gli organismi viventi unicellulari e

pluricellulari.

- È un piccolo compartimento circondato da una MEMBRANA che separa l’ambiente esterno da

quello interno, riempito di una soluzione acquosa concentrata di composti chimici, il

CITOPLASMA.

-Contiene inoltre sistemi biochimici e molecolari altamente organizzati in grado di

immagazzinare informazioni e utilizzarle nella sintesi di nuove molecole biologiche.

- Utilizza fonti energetiche per supportare la propria attività.

- E’ dotata di movimento.

- Può adattare il proprio metabolismo a cambiamenti dell’ambiente circostante.

-Si duplica in continuazione e trasmette tutte le informazioni ereditarie, i principali sistemi

biochimici e molecolari alla progenie.

Esistono due tipi di cellule:

- PROCARIOTICHE: batteri ->cellula semplice con DNA libero nel citoplasma

- EUCARIOTICHE: DNA nell’INVOLUCRO NUCLEARE (= sistema di 2 membrane con pori

nucleari che consentono gli scambi selettivi tra nucleo e citoplasma).

-> i VIRUS: NON sono cellule ma PARTICELLE VIRALI. Essi non possono vivere da soli ma

infettano altre cellule (INFEZIONE VIRALE) dove si riproducono sfruttando i loro macchinari

biochimici. Classificazione delle cellule

DOMINI : PROCARIOTI EUCARIOTI

REGNI: 2 -BATTERI (eubatteri) 4 - PROTISTI (per lo più unicellulari

- ARCHEABATTERI (archea= estremofili 4 categorie principali:

vivono in condizioni particolari: PROTOZOI (flagellati, amebe, ciliati)

ambienti salati -> ALOFILI MUFFE, ALGHE UNICELLULARI

alte temperature e ambienti acidi -> TERMOACIDOFILI ALGHE PLURICELLULARI)

FUNGHI

senza O₂ convertendo CO₂ e H₂ in metano-> METANOGENI) -

-PIANTE

-ANIMALI

Secondo una 2° definizione batteri e archeabatteri vengono considerati 2 domini diversi:

si parla quindi di 3 domini diversi: BATTERI – ARCHEABATTERI-EUCARIOTI.

In totale 6 REGNI.

Tutte le cellule hanno un antenato comune: i PROCARIOTI =pro:prima e kàryon:nucleo. 6

Le cellule dei diversi organismi possono essere suddivise in due gruppi principali:

PROCARIOTI:

(pro- «prima» e karyon «nucleo»)

Si sono precocemente separati durante l’evoluzione: Eubatteri ed archeabatteri.

I vari ceppi hanno forme diverse (sferica, bastoncellare o spirale) dalle quali prendono il nome.

La caratterizzazione dei Procarioti avviene in base alla loro

morfologia, alla dimensione e alle strategie nutrizionali:

-fotoautotrofi sono organismi fotosintetici che utilizzano la luce solare e l’anidride carbonica

per formare composti organici.

-chemioautotrofi utilizzano CO2 ed estraggono l’energia da sostanze inorganiche (solfuro di

idrogeno H2S o ammoniaca NH3 )

-fotoeterotrofi utilizzano la luce per generare ATP ma degradando sostanze organiche

-chemioeterotrofi degradano sostanze organiche per ottenere energia e carbonio.

Il diametro è 1-10 micron che è il limite del potere di risoluzione del microscopio ottico.

In queste cellule il sistema di membrane è circoscritto alla sola membrana esterna, la

MEMBRANA PLASMATICA, e ad un sistema relativamente semplice di membrane interne. Non

hanno CITOSCHELETRO. All’interno si trova il CITOPLASMA e la regione nucleare, chiamata

NUCLEOIDE, non ha una membrana che la separa dal citoplasma circostante. I procarioti NON

hanno IL NUCLEO. L’informazione genetica è contenuta in una sola molecola di DNA circolare.

Non hanno organelli [ORGANELLI: strutture rivestite da membrana]. Hanno dei ‘ribosomi’ non

rivestiti da membrana e costituiti da RNA e proteine che sono detti STRUTTURE

CITOPLASMATICHE. Oltre alla membrana possiedono una PARETE CELLULARE che è un

involucro protettivo composto da POLISACCARIDI e PEPTIDI poroso e facilmente penetrabile

da varie molecole. Con la colorazione della parete possono essere suddivisi in GRAM+ o GRAM-.

Si riproducono rapidamente dividendosi in due cellule uguali tra loro ed alla cellula parentale.

Evolvono in fretta e possono acquisire rapidamente la capacità di utilizzare nuove fonti di

sostentamento (o di resistere agli effetti letali di un antibiotico mai incontrato prima). Alcuni

sono aerobi (usano l’ossigeno per ossidare le molecole nutritive), altri sono anaerobi. Ogni cellula

corrisponde ad un individuo. Spesso sono dotati di movimento e presentano un FLAGELLO.

EUCARIOTI

(eu = tipico o vero e karyon = nucleo). Sono compresi in questo gruppo: protisti, funghi, piante

ed animali. Diametro 10-100 micron. Una MEMBRANA PLASMATICA riveste la superficie

cellulare. Un sistema complicato di MEMBRANE INTERNE che suddivide lo spazio intracellulare

in compartimenti distinti, ciascuno con funzioni specializzate

->organelli es: MITOCONDRI E CLOROPLASTI hanno ruoli fondamentali nel metabolismo

energetico: metabolismo ossidativo (demolizione del glucosio in H e CO formando ATP-

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mitocondri) e fotosintesi nei vegetali (processo opposto CO + H ->glucosio- cloroplasti); i

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LISOSOMI E I PEROSSISOMI sono coinvolti rispettivamente nella digestione mitocondriale

e in reazioni ossidative; RETICOLO ENDOPLASMATICO e APPARATO DI GOLGI sono dedicati

allo smistamento e al trasporto delle proteine: nel citoplasma nei ribosomi vengono prodotte le

proteine e ognuna deve raggiungere il loco di funzionamento interno o esterno che sia. In

particolare nel golgi subiscono modificazioni chimica come il loro ripiegamento FOLDING che

se mal riuscito si chiama UNFOLDER. Il NUCLEO, che contiene il materiale genetico, è

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circondato da un doppio sistema di membrane (INVOLUCRO NUCLEARE) che lo separano dal

citoplasma. Le molteplici molecole di DNA ha forma lineare e non circolare. Possiede

CITOSCHELETRO (reticolo di filamenti proteici) fornisce l’impalcatura strutturale della

cellula; quando una cellula è immobile lo è anche il suo citoscheletro, quando la cellula si muove

esso cambia conformazione. È costituito da 3 tipi di microfilamenti dei quali il più importante

per il movimento è l’actina. Nei protisti ogni cellula rappresenta un individuo. Funghi, piante ed

animali sono organismi multicellulari.

ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA: si basa su una gerarchia di livelli strutturali.

Atomo -> molecola -> macromolecola -> organuli -> cellula -> tessuto -> organo -> sistema/apparato

-> organismo.

ORGANIZZAZIONE ECOLOGICA:

° Popolazione: i membri di una stessa specie che vivono in una stessa area geografica.

° Comunità: popolazioni diverse di organismi che vivono in un’area particolare ed interagiscono

tra loro

° Ecosistema: comunità insieme all’ambiente in cui si trova

° Biosfera: insieme di tutti gli ecosistemi esistenti sulla Terra.

Ecologia: studio di come gli organismi di una comunità siano in relazione tra loro e con il loro

ambiente.

COME VENGONO CLASSIFICATI GLI ORGANISMI?

Sistematica: Campo della biologia che studia la diversità degli organismi e le loro correlazioni

evolutive.

Tassonomia: Scienza che studia la nomenclatura e la classificazione degli organismi.

SISTEMA DI NOMENCLATURA BINOMIALE introdotto da Linneo nel 1650: a ciascuna specie

viene assegnato un ‘nome doppio’. La prima parte del nome indica il genere (Homo) e la seconda

il nome specifico (Sapiens).

La classificazione completa comprenderebbe: regno (animale), phylum (cordato), subphylum

(vertebrato), classe (mammifero), ordine (primate), famiglia (ominide), genere (homo), specie

(sapiens). EVOLUZIONE DELLE CELLULE

Teorie attuali:

-Formazione della terra: 4,6 miliardi di anni fa. Fino a 3,9 miliardi di anni fa la terra è stata

bombardata da rocce e per la sua temperatura elevata non poteva ospitare acqua liquida.

-Origine della vita (dimostrazione dell’esistenza delle cellule ancestrali): 3,8 miliardi di anni fa.

-Più antichi fossili di procarioti (microfossili di ‘batteri’): 3,5 miliardi di anni fa – Australia

occidentale. I procarioti dominarono la storia evolutiva da 3.5 a 2 mya.

L’ossigeno iniziò ad accumularsi nell’atmosfera circa 2,7 mya, ad opera di procarioti

fotosintetici.

-Prime cellule eucariote (primi eucarioti unicellulari): 2 miliardi di anni