Riassunto esame Biologia umana, prof. Barbieri, libro consigliato La cellula, edizioni Zanichelli

TEORIA CELLULARE

Tutti gli organismi viventi sono composti da cellule, unità elementari

 dotate di proprietà comuni;

La cellula è l’unità morfologica e fisiologica fondamentale nella struttura

 degli organismi viventi, dei quali possiede tutte le proprietà caratteristiche.

Negli organismi viventi molte funzioni complesse sono rese possibili

dall’esistenza di una continua cooperazione tra le diverse cellule.

Ogni cellula deriva da un’altra cellula preesistente

 Nelle cellule l’informazione genetica risiede nel DNA e viene trasmessa

 dalle cellule parentali alle cellule figlie durante la divisione cellulare.

MICROSCOPIA



Il poteri risolutivo è la distanza minima al di sotto della quale non siamo più in grado di

vedere 2 punti come distinti tra loro; quello dell’occhio umano è di circa 1/10 di

millimetro (non siamo in grado di vedere due punti posti a 0,1mm di distanza).

Per poter individuare oggetti le cui dimensioni sono inferiori al potere risolutivo

dell’uomo è stato inventato il microscopio..

MICROSCOPIO OTTICO: dotato di 2 sistemi di lenti: obiettivo e oculare.

L’obiettivo è rivolto verso il campione da esaminare; uno specchio dirige un fascio di

luce attraverso il preparato e l’obiettivo ne proietta un’immagine ingrandita verso

l’oculare, che la ingrandisce a sua volta. (il microscopio può ingrandire l’immagine di

un oggetto fino a circa 2.000 volte)

Permette di vedere le principali strutture cellulari (nucleo, mitocondri e i cromosomi

durante la mitosi). Tali strutture sono comunque difficili da osservare a occhio nudo, x

questo spesso vengono trattate chimicamente e i loro componenti tinti con sostanze

fluorescenti, per renderle più visibili.

Non consente di osservare strutture subcellulari. Gli oggetti più piccoli che si possono

osservare sono batteri.

MICROSOPIO ELETTRONICO: è basato sull’utilizzo al posto della luce visibile, di un

fascio di elettroni. I fasci di elettroni utilizzati sono associati a lunghezze d’onda più

brevi di quelle della luce, quindi permettono di ottenere un più elevato potere di

risoluzione, rendendo possibile l’osservazione delle strutture subcellulari

(esemp. struttura membrana).

MICROSCOPIO ELETRONICO A TRASMISSIONE (TEM): un fascio di elettroni, dopo

aver attraversato l’oggetto da ingrandire, colpisce uno schermo fluorescente sul quale

si forma l’immagine. Ha un potere risolutivo pari a 0,2 nm e permette di

evidenziare la struttura fine delle cellule.

MICROSCOPIO ELETTRONICO A SCANSIONE (SEM): un fascio di elettroni colpisce

il campione, non venendo attraversati ma riflessi dalla sua superficie, formando in

questo modo un’immagine tridimensionale. Ha una risoluzione pari a 10 nm, inferiore

di quello a trasmissione, ma permette di dare rappresentazioni tridimensionali

di cellule e di strutture cellulari.

LA STORIA DELLA VITA



5 miliardi di anni fa  nascita della Terra

4 miliardi di anni fa  LA VITA HA AVUTO ORIGINE DALLA NON VITA,

ATTRAVERSO L’EVOLUZIONE CHIMICA: si ipotizza che le complesse molecole

biologiche, che costituiscono poi gli esseri viventi, siano comparse sulla terra circa 4

miliardi di anni fa. Si ipotizza che la loro origine sia dovuta all’associazione fisica

casuale di sostanze chimiche presenti nell’ambiente.

3,8 miliardi di anni fa  il passaggio che portò alla formazione della prima

cellula capace di replicarsi, circa 3,8miliardi di anni fa, fu dovuto a molecole

biologiche che si racchiusero all’interno di membrane, costituite da lipidi i quali hanno

la proprietà di non legarsi con molecola d’acqua, ciò permise di mantenere le molecole

biologiche vicine tra loro, aumentando la frequenza con cui esse interagivano.

Durante i 2 miliardi successivi (3,8-1,8 miliardi) gli organismi presenti sulla

Terra erano unicellulari (procarioti) e le cellule erano procariote (ancora presenti).

Questi primi procarioti erano confinati negli oceani, dove c’era abbondanza di

molecole complesse che essi potevano usare come fonte di energia. Gli oceani li

riparavano dai raggi ultravioletti, molto intensi a quel tempo in seguito all’assenza di

ossigeno e quindi niente ozono.

2,5 miliardi di anni fa  evoluzione FOTOSINTESI, la quale è un processo

biochimico in cui dall’energia solare si ottiene energia chimica. Si svilupparono infatti

cellule foto sintetiche simili agli odierni cianobatteri (cellule procariote). Tali

organismi diventarono così abbondanti che nell’atmosfera cominciò ad accumularsi

grandi quantità di ossigeno (O2), un sottoprodotto della fotosintesi. L’ossigeno era

velenoso x alcuni procarioti, mentre gli altri che lo tolleravano poterono proliferare e,

essendo il metabolismo basato sul O2 (metabolismo aerobico) più efficiente rispetto a

quello anaerobico che caratterizzava i primi organismi, le cellule poterono crescere in

dimensioni e svilupparsi.

In seguito  il grande quantitativo di ossigeno accumulato nell’atmosfera formarono

uno strato di ozono, il quale intercettava i raggi ultravioletti, permettendo in seguito

agli organismi di abbandonare la protezione dell’oceano e di colonizzare la terraferma.

COMPARSA DELLE CELLULE EUCARIOTE  Un altro passo importante, fu la

comparsa di cellule dotate di organelli, capaci di svolgere funzioni cellulari

specializzate.

Uno di questi organelli è il nucleo, il quale racchiude l’info genetica della cellula; le

cellule che svilupparono questo tipo di organello, vennero chiamate eucarioti (eu ->

vero; karyon -> nocciolo), che si distinguevano da quelle procarioti (pro -> prima). Le

cellule eucariote, derivano quindi da quelle procariote.

Si ipotizza poi che certi organelli, derivino dall’inglobamento di cellule più piccole in

cellule più grandi (esemp.  l’organ. che svolge la funzione di fotosintesi: il

cloroplasto, derivi da un procariote fotosintentico che venne ingerito da un

procariote più grande), in quanto rappresentavano il cibo, ma la conseguente

incapacità nel demolirla, portarono alla formazione di una collaborazione tra il

procariote più piccolo inglobato in quello più grande.

COMPARSA DI CELLULE PLURICELLULARI  un altro passo evolutivo venne

compiuto, quando alcuni eucarioti non riuscirono a separarsi durante la

divisione cellulare, rimanendo attaccati gli uni con gli altri. L’associazione di

più cellule portò alla loro specializzazione in determinate funzioni, come ad

esempio: la riproduzione, assorbimento dei nutrienti e la distribuzione a cellule vicine,

ecc. Questa specializzazione, permise agli eucarioti pluricellulari, di crescere di

dimensioni, di divenire più efficienti nell’ accumulo di sostanze nutritive e di adattarsi

meglio agli specifici ambienti.

Tutti gli organismi derivano da un antenato comune, una cellula unicellulare, la quale

poi attraverso diversi eventi ha portato alla nascita di diverse specie di organismi che

oggi popolano la Terra. Tale diversità è dovuta ad un processo di speciazione che è

avvenuto nel corso degli anni e che ha portato alla nascita di specie di organismi

diversi, i quali vengono classificati principalmente in 3 domini: Archaea, Bacteria

ed Eukarya. Gli organismi appartenenti ad ogni dominio, si sono poi evoluti

separatamente nell’arco di miliardi di anni, da quelli appartenenti ad altri domini.

Gli organismi capaci di autoalimentarsi attraverso la fotosintesi, come ad esempio:

batteri, alcuni archei, protisti e la maggior parte delle piante, vengono definiti

autotrofi. Le molecole biologiche che producono, sono importanti x la sopravvivenza

di tutti gli altri organismi viventi, come i funghi, i quali vengono definiti eterotrofi in

quanto si alimentano “da qualcos’altro”, cioè richiedono una fonte di molecole

complesse sintetizzate da altri organismi che essi demoliscono x ottenere energia x i

processi metabolici. Vengono definiti eterotrofi anche gli animali, i quali però si

differiscono dai funghi perché ingeriscono il cibo x demolirlo nel tratto digestivo.

L’EVOLUZIONE SECONDO DARWIN: LA SELEZIONE NATURALE



La teoria Charles Darwin prevedeva che l’evoluzione dell’uomo, dipendesse da un

meccanismo di selezione naturale. Infatti ogni organismo discende da organismi

comuni, tali organismi sono in grado di accoppiarsi x riprodurre nuovi organismi che

avranno caratteristiche simili ai loro genitori, questo meccanismo naturale che ha

determinato l’evoluzione di ogni organismo è caratterizzato da un processo di controllo

che regola la capacità riproduttiva di animali e piante, in maniera tale che non

avvenga in maniera illimitata. Tale processo è basato sulla probabilità di

sopravvivenza, solo una piccola percentuale della prole deve sopravvivere e

riprodursi.

La selezione naturale determina quindi un adattamento della specie all’ambiente

in maniera tale da poter sopravvivere e riprodursi nel proprio ambiente.

L’informazione che determina le caratteristiche di un nuovo organismo, è racchiusa

del DNA, il quale rappresenta l’istruzione delle cellula. La somma di tutte le

molecole di DNA determina il genoma.

INFORMAZIONE GENETICA

L’informazione genetica è determinata dalla sequenza di nucleotidi che compongono

la catena nucleotidica.

Particolari segmenti di DNA chiamati geni (corrisponde ad una sequenza di acidi

nucleici), contengono l’informazione che serve a sintetizzare le proteine, le quali

costituiscono gran parte della struttura di un organismo e sono le molecole che

governano le reazioni chimiche entro le cellule.

Esemp. per analogia con un libro i nucleotidi del DNA sono come le lettere

dell’alfabeto. Le molecole proteiche sono le frasi del discorso. Le combinazioni di

proteine che costituiscono le strutture e controllano i processi biochimici sono i

paragrafi. Le strutture e i processi organizzati in sistemi diversi con specifici compiti

(digestione) sono i capitoli e il libro completo è l’organismo. La selezione naturale è

l’autore e l’editore di tutti i libri nella biblioteca della vita.

Tutte le cellule di un organismo pluricellulare contengono lo stesso genoma (corredo di

cromosomi), eppure cellule diverse svolgono funzioni diverse e formano strutture

diverse.

Il genoma di un organismo consiste in migliaia di geni. Se la sequenza nucleotidica di

un gene viene alterata, è probabile che la proteina sintetizzata sia alterata (le

alterazioni dei geni sono chiamate mutazioni). Le mutazioni avvengono

spontaneamente, o possono essere indotte da fattori esterni (sostanze chimiche,

radiazioni). La maggior parte delle mutazioni è deleteria (provoca gravi danni), ma

occ