Biologia applicata

giovedì 15 ottobre 2020

Scoperta della cellula: 17esimo secolo. Primo

osservatore della cellula Robert Hooke.

A quei tempi la biologia era pura osservazione. Lui si domandò come un tappo di

sughero potesse sigillare una bottiglia; così decise di prelevare piccole parti di

sughero e osservarle al microscopio.

Cellula deriva da CELLA

Due secoli dopo si arriva alla teoria cellulare che si basa anche sulle successive

osservazioni di Scheider e Schwann

Negli anni 30 del 1800 vengono esposte le prime 2 teorie:

- Tutti gli organismi sono costituiti da due o più cellule

- La cellula é l’unitá di base di ogni organismo

Ancora pero si domandavano come facevano queste cellule ad organizzarsi e un

tutte le cellule derivano da cellule

altro studioso arrivò alla teoria che

preesistenti. (Anni 50 del 1800)

CELLULA

1) Procariote: cellula batterica, prive di nucleo

2) Eucariote: cellula animali, vegetali, piante, funghi, hanno il nucleo

Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule e possono essere unicellulari o

pluricellulari

Caratteristiche degli esseri viventi

1) Tutti hanno un metabolismo> insieme delle trasformazioni genetiche che

avvengono all’interno dell’organismo. Lo scopo é quello di fornire energia

all’organismo in modo che possa svolgere le sue funzioni

2) Rispondono a stimoli> qualsiasi variazione interna o esterna

Questi due permettono la condizione di omeostasi> mantenimento dei parametri

costante

3) Accrescimento> si ha durante tutta la vita oppure in alcuni momenti e consiste

nell’aumento e/o crescita delle cellule.

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4) Si sviluppano

5) Si evolvono

6) Adattamento

Non c’è vita senza energia. Alcuni organismi, non il nostro, sono in grado di

trasformare l’energia luminosa in chimica

Suddivisione organismi

Gli organismi vengono suddivisi in base al numero delle cellule in unicellulari e

pluricellulari.

L’organismo che sfrutta l’energia luminosa é detto fototrofo

L’organismo che sfrutta l’energia chimica é detto chemiotrofo

Alcuni organismi riescono a vivere solo in presenza di O2 e sono detti

anaerobi,quelli che non ne necessitano sono detti aerobi

Tipo di metabolismo(fonte di C)

- Autotro (CO2)

- Eterotro (composti organici)

Tutti gli organismi sono classi cati secondo la classi cazione binomiale

3 DOMINI:

- Batteri

- Archea

- Eucarioti

Batteri e archea sono relativi a cellule procariote

6 REGNI

Batteri e archea: eubatteri e archeobatteri

Eucarioti: protisti, piante, funghi, animali

Gli organismi che appartengono tutti alla stessa specie hanno funzione, morfologia

e struttura uguale.

Basi chimiche della vita

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fi fi fi fi giovedì 15 ottobre 2020

Il mondo vivente é costituito da elementi chimici. In natura ce ne sono 92, ma negli

esseri viventi ne sono presenti solo 25 di cui solo 4 costituiscono il 96% della

massa:

Ossigeno Il restante 4% é formato da Calcio,

Carbonio. Fosforo, Zolfo, Magnesio, Potassio, Cloro, Sodio.

Idrogeno

Azoto

Ce ne sono altri detti elementi traccia, perché presenti in piccolissime

quantità(0,01%) come Iodio e Selevio.

Ogni elemento é costituito da atomi tutti uguali.

L’atomo é la porzione più piccola di un elemento che ne mantiene le caratteristiche

ed é formato da un nucleo, dove si trovano particelle di protoni e neutroni, intorno al

quale si hanno gli elettroni.

La regione di spazio in cui si trovano gli elettroni è detta Orbitali oppure Livelli

Energetici.

L’atomo é stabile e in equilibrio quando ha il guscio elettronico più esterno

completo

Tutti gli atomi che non hanno il guscio completo tendono a interagire con gli altri per

completarlo creando dei legami

Covalenti

Ionico

Idrogeno

Interazione idrofobiche( che non reagiscono con acqua)

Legame covalente= si forma tra atomi che mettono in compartecipazione gli

elettroni H—H

L’unione di atomi porta alla formazione di molecole che si dividono in Apolari o

Polari in base al tipo di legame covalente( puro o polare)

Legame a idrogeno= capacità

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dell’’atomo di rilasciare o di attrarre a se elettroni di legami di un altro

atomo=elettronegativitá

Legame ionico= quando atomo

acquista(anione) o perde(catione)

un elettrone si trasforma in uno

ione e l’Unione tra ioni avviene

quando la carica é opposta

Acqua

Polare

ottimo solvente biologico

forma legami a idrogeno

é formata da una parziale carica positiva e una parziale carica negativa

Soluzione: miscuglio omogeneo di 2 o più costituenti. Si fa riferimento a una

soluzione quando un liquido scioglie un solido.

Il liquido é detto solvente, il solido soluto

Tutto ciò che si combina con H2O é detto idro lo.

Chimica organica= chimica del carbonio(C) direttamente legato a H

Il carbonio é un atomo versatile. Per completare il livello energetico esterno forma 4

legami covalenti

Il più semplice é CH4=metano

Le proprietà di una molecola organica dipendono dallo scheletro carbonioso.

Questo scheletro può essere

- Lineare

- Strutture ad anello

Le caratteristiche di una molecola organica derivano anche dai gruppi funzionali o

funzioni che sono importanti perché sono quelli che ci permettono di capire a quale

reazione chimica partecipa quella molecola.

- Gruppo OH= ossidrile o gruppo/funzione alcolica

- Gruppo carbonilico= CO. C legato con 2 legami covalenti a O

- Gruppo carbossilico= COOH

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- Gruppo amminico NH2

- Gruppo fosfato

- Gruppo sul drilico SH

Macromolecole

Sono molecole di grandi dimensioni e tra queste troviamo

- Carboidrati: energia e struttura

- Lipidi: energia e struttura. Molecole idrofobiche

- Proteine: funzioni vitali

- Acidi nucleici: informazione genetica

Le macromolecole sono dei polimeri, ossia rmate da tante molecole più

piccole(monomeri) legate tra loro

I monomeri si uniscono tra loro mediante disidratazione= eliminazione di una

molecola di acqua

Per staccare, invece, un monomero da un polimero ho una reazione di idrolisi=

intervento di una molecola di acqua

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fi fi

CELLULA PROCARIOTA E CELLULA EUCARIOTA

Procariota: cellula batterica in cui il DNA non é racchiuso nel nucleo

Eucariota: DNA racchiuso nel nucleo

Queste cellule hanno caratteristiche in comune:

- Possiedono citoplasma: componente liquida= Citosol in cui troviamo soluti e organelli

- Materiale genetico é il DNA per entrambe

- Entrambe presentano ribosomi

CELLULA PROCARIOTA

Il materiale genetico é rappresentato da una molecola circolare di DNA, disposta nel citoplasma.

nucleoide.

Si dice che la molecola si trova in un’area nucleare e quindi si parla di

Possiede il citoplasma> sono presenti ribosomi

Ha un involucro esterno= parete cellulare, che da la forma ai batteri, li sostiene e impedisce che

assumano troppa acqua

Eubatteri

Classi cazione per morfologia:

• Cocchi

Forma sferica=

• Bacilli

Forma cilindrica=

• Vibrioni

Forma a virgola=

• Spirilli

Forma spirale=

Sono organelli unici che però possono associarsi tra loro

- 2 Cocchi: Diplococchi

- Più cocchi: Streptococchi

- Se si dispongono a grappolo d’uva: Sta lococchi

Classi cazione in base alla temperatura di crescita:

• Termo li: crescono a temperature elevate. Sono batteri amanti del caldo (50-55*. Possono

sopravvivere no a 70*)

• Meso li: temperatura compatibile con la nostra 30/37*. Possono sopravvivere no a 45

• Psicro li o crio li: vivono a basse temperature.

Riproduzione> si riproducono secondo una scissione binaria. Uno raddoppia il suo contenuto di

DNA, aumenta di dimensione e poi si divide in 2.

Classi cazione per metabolismo estremamente permeabile (ci passano tanti tipi di soluto)

fi fi

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fi fi fi fi fi

Classi cazione in base alla torlleranza di O2:

• Aerobi: usano O2

• Anaerobi: non usano O2

• Aerobi facoltativi: sono quelli che possono vivere sia in presenza che in assenza di O2

Habitat dei batteri:

I batteri hanno colonizzato sia l’ambiente che gli organi, creando con loro simbiosi.

• Batteri simbionti: entrambi gli organismi hanno vantaggi

• Batteri commensali: batteri che sono ospitati da un altro organismo ma a quest’ultimo non

hanno vantaggi

• Batteri patogeni: causano danno all’organismo creando delle tossine

I batteri importanti per alcune attività umane e sono la base del riciclo dei nutrienti come C, O2 e

zolfo.

Inoltre sono alla base dei prodotti alimentari e vengono impiegati in ambito biotecnologico per la

produzione di farmaci.

Membrana plasmatica

Costituita da fosfolipidi e proteine. É il punto di passaggio delle sostanze tra ambiente esterno ed

interno. All’interno della membrana vengono svolte una serie di reazioni metaboliche che negli

eucarioti avvengono in organi speci ci.

Parete cellulare Gram Positivi Gram negativi.

É esterna alla membrana. Si distinguono organuli unicellulari e

peptidoglicano

In entrambi troviamo il ( o MUREINA) che é formato da una componente

zuccherina e da brevi catene di amminoacidi.

Le catene carboidratiche sono date dalla ripetizione di 2 unità monosaccaridiche.

La parete ha funzione di:

- Dare forma al batterio

- Sostenerlo

- Proteggere

- Regolare l’equilibrio idrico

Gram positivo= la parete é costituita da molti strati di peptidoglicani. La parete appare uniforme

Gram negativi= la parete é sottile e ricoperta da ricoperta da una spessa membrana esterna di

fosfolipidi. La parete ha una struttura più complessa.

Le pareti batteri che si presentano in due forme. Le due tipologie determinano un diverso

comportamento della cellula al trattamento con speci ci coloranti.

- Colorazione> prende il nome dal dottore (1884).

La colorazione é la prima cosa che viene e ettuata per capire quale é Gram positivo e quale

negativo e per poterli studiare.

Si e ettua dopo aver preparato il materiale batterico.

cristal violetto-iodio

Utilizzo il colorante per identi care il

tipo di parete cellulare

• Si ricopre il vetrino con il colorante

• Si lascia agire

• Si ricopre il vetrino con soluzione iodata

• A questo punto tutti i batteri sono viola. Fase

successiva> ricopro il vetrino di alcol. I batteri Gram

positivi rimangono coperti di viola, mentre per

visualizzare quelli negativi vado ad utilizzare un altro

colorante e assumeranno un colorito più roseo

É importante sapere quale batterio é G+ e quale G- per

sapere ad esempio quale antibiotico é da somministrare a

un paziente.

Es. penicillina> G+; va a interferire con la sintesi del Didascalia

peptidoglicano.

ff fi fi ff fi fi

Organuli interni della cellula procariote

No nucleo. Cromosomi immersi nel citoplasma

DNA nel nucleolo.

plasmidi>

Si trovano anche danno resistenza ad alcuni antibiotici

ribosomi>

Gli unici organelli sono i sintetizzano proteine. Sono costituiti da 2 subunitá, 1 minore e

1 maggiore, ed ognuna é costituita da proteine e RNA (RNA ribosomiale)

Struttura

• Capsula: esterna alla parete cellulare é costituita da polisaccaridi. Strutta gelatinosa e permette

l’adesione batterica alla super cie. Non si trova in tutti i batteri

• Flagelli: lunga proiezione proteica che permette il movimento della cellula. Costituiti dalla

agellina.

proteina

• Pili o Fimbrie: si trovano sulla super cie e hanno natura proteica; hanno il compito di favore

l’interazione tra i batteri e tra i batteri e la super cie

• Spore: forma di resistenza che permette la sopravvivenza al batterio in un ambiente sfavorevole

• Plasmidi: piccole molecole di DNA circolare

Archeobatteri

Sono anaerobi obbligati e vivono e si chiamano così perché vivono in habitat estremi

Si dividono in:

• Termo li estremi: amanti del caldo; temperature > 55* a pH molto bassi (0.9,2.0). Si parla quindi

termo-acido li

di batteri

• Metanogeni: capaci di produrre metano; vivono nelle paludi e nei tratti d’intestino degli animali

• Alo li: amanti dei sali; habitat estremamente salati.

CELLULA EUCARIOTA

Costituisce i protisti, funghi, animali e piante

Sono cellule che hanno il nucleo e hanno dimensioni più grandi delle eucariote

Eu= vero Karyon= nucleo

Nucleo

Racchiude il materiale genetico e lo fa in quanto é costituito da due membrane.

cromatina=

All’interno troviamo la DNA associato a proteina. pori nucleari:

Le due membrane che circondano il nucleo si uniscono in dei punti, chiamati

strutture proteiche per permettono il passaggio di materiale

• Citoplasma

Racchiuso dal nucleo= nucleoplasma

• Nucleolo

Si trova all’interno del nucleo e ha struttura tondeggiante. É il luogo dove vengono assembrati i

ribosomi.

• Ribosomi

Costituiti da 2 subunitá, una minore e una maggiore, costituite da proteine e RNA diversi da quelli

degli eucarioti.

All’interno della cellula eucariote troviamo degli organelli di natura membranosa, tutti in contatto

gli uni con gli altri. C’è comunicazione e passaggio di materiale

endomembranoso

Si dice che c’è un sistema (organelli che si scambiano materiale)

fi fi fl fi fi fi fi

• Reticolo endoplasmatico

Può essere

- Liscio (REL)

- Ruvido (RER)

Queste due porzione svolgono funzioni di erenti

REL: sede del metabolismo (sintesi) lipidica, ormoni steroidei (messaggeri chimici prodotti a

ormoni,

partire dal colesterolo ed in grado, come tutti gli altri di in uenzare l'attività di gruppi più

o meno ampi di cellule bersaglio)

Svolge il ruolo di detossi cazione dei farmaci: la molecola della sostanza viene resa idro la in

modo che l’organismo possa eliminarlo tramite urina

RER: così chiamato perché sul versante citoplasmatico della membrana sono adesi alcuni

ribosomi

Concorre al metabolismo delle proteine; non le sintetizza ma concorre alla loro modi cazione.

• Complesso di Golgi

Dove avviene la modi cazione delle glicoproteine dei glicolipidi e dei fosfolipidi, tra cui

s ngolipide che può essere visto come il nastro trasportatore o la sede dell’imballaggio del

prodotto cellulare.

Nel complesso di Golgi troviamo:

- Lisosomi: il valore del pH é intorno a 5 ed é il pH ottimale per il funzionamento degli enzimi.

Contengono enzimi litici e hanno il compito di degradare le molecole

Possono riciclare i componenti degli organelli danneggiati

Sono coinvolti nelle funzioni digestive e di difesa della cellula; importanti nel rimodellare embrione:

La perdita della funzione di idrolisi all’interno dei lisosomi porta a condizioni gravissime, anche alla

morte pediatrica.

- Mitocondri: sono il centro energetico delle cellule eucariote. Sono organelli di