Citologia: la cellula

IL MICROSCOPIO ELETTRONICO

la microscopia ottica è comunque soggetta al limite di risoluzione imposto dalla lunghezza

d’onda della luce. Anche con l’uso di radiazioni ultraviolette, di lunghezza d’onda più corta,

la risoluzione migliora solo di un fattore due. Un netto miglioramento si ottiene col

microscopio elettronico , inventato in Germania da Max Knoll ed Ernst Ruska.

Invece della luce visibile e di lenti ottiche, il m.e. utilizza un raggio di elettroni che viene

deviato e messo a fuoco da un campo elettromagnetico. Poichè la lunghezza d’onda degli

elettroni è molto più corta di quella dei fotoni della luce visibile, il limite di risoluzione del

m.e. è estremamente migliore, circa 0,1-0,2 nm. Anche l’ingrandimento è maggiore, fino a

100.000x.

La maggior parte dei m.e. si basano su una di queste due tipologie: il microscopio

elettronico a trasmissione (TEM) e il microscopio elettronico a scansione (SEM).

Entrambi si servono di un fascio di elettroni, ma hanno meccanismi diversi per la

formazione dell’immagine:

-il TEM forma le immagini tramite gli elettroni che vendono trasmetti attraverso il campione

-il SEM effettua una scansione della superficie del campione e forma le immagini mediante

la rivelazione degli elettroni che vengono deviati dalla superficie esterna del campione

stesso (fornisce molta profondità alle strutture biologiche) .

Esistono diverse tecniche per preparare i campioni alla microscopia elettronica a

trasmissione:

• freeze fracturing (frattura da congelamento

• shadowing (ombreggiatura)

• negative staining (colorazione negativa)

• freeze etching (criodecapaggio)

sono tutti utili mezzi per la visualizzazione tridimensionale del campione.

Citologia

Nella microscopia stereo-elettronica il campione viene fotografato da due angolazioni

leggermente diverse per avere un’immagine tridimensionale.

La microscopia a effetto tunnel permette di vedere un singolo atomo (sviluppata a inizi

anni’80). Lo sviluppo di nuove tecniche è in continua evoluzione...

Il microscopio elettronico a scansione e trasmissione è stato sviluppato del 2009 . Anzichè

usare il vuoto (come i m.e. convenzionali, permette di visualizzare cellule in liquidi , e può

essere usato su cellule intere.

Il microscopio a risonanza magnetica permette di vedere virus e grandi macromolecole

LA BIOCHIMICA SI OCCUPA DELLA CHIMICA DELLE FUNZIONI DELLE STRUTTURE

BIOLOGICHE

• 1828: “inizio della biochimica” con il chimico tedesco Friedrich Wohler . Rivoluzionò

la concezione della biologia e della chimica dimostrando che l’urea poteva essere

sintetizzata in laboratorio partendo da un composto inorganico, il cianato

d’ammonio. Dimostrò che un composto prodotto da organismi viventi poteva essere

sintetizzato in laboratorio.

• 40 anni dopo : Louis Pasteur ,chimico e biologo francese, dimostrò che le cellule

del lievito vive erano necessarie per la fermentazione (trasformare lo zucchero in

alcol).

• 1897: Eduard e Hans Buchner , (batteriologi tedeschi), dimostrarono che la

fermentazione poteva avvenire anche con estratti delle cellule del lieviti, e che

l’integrità cellulare non era indispensabile. Gli agenti attivi negli estratti erano

catalizzatori biologici che da allora furono detti enzimi (dal greco zyme = lievito)

• primi anni ‘30: descrizione dei passaggi enzimatici del processo di Hembden-

Meyerhorf della glicolisi

• poco tempo dopo: ciclo di Krebs (detto anche ciclo TCA)

• Fritz Lipman identifica il composto ad alta energia adenosin trifosfato (ATP) come la

principale molecola utilizzata dalla maggior parte delle cellule per immagazzinare

energia.

• Progresso nello studio delle vie biochimiche quando si iniziarono a usare isotopi

radioattivi

• Il chimico americano Melvin Calvin e colleghi :seguendo il destino della CO2

marcata con carbonio 14 nelle alghe( che in presenza di luce svolgono fotosintesi)

• fine anni ‘40 – primi anni ‘50 : il lavoro di Calvin porta alla descrizione del ciclo di

Calvin , il maggior processo del metabolismo fotosintetico del carbonio. È stato il

primo processo metabolico a essere chiarito con l’utilizzo di un radioisotopo.

• Ulteriore sviluppo della biochimica grazie alla centrifugazione come mezzo per

separare le strutture cellulari e le macromolecole sulla base di peso, forma e

densità: il processo è detto frazionamento cellulare.

Tra le tecniche:

- centrifugazione differenziale

- centrifugazione in gradiente di densità

- centrifugazione all’equilibrio di densità

• fine anni ‘20 : Theodor Svedberg sviluppa l’ultracentrifuga,che è molto utile per la

risoluzione di piccoli organuli e macromolecole. Raggiunge altissime velocità (oltre

100.000 rpm ,può sottoporre i campioni a forze che superano di 500.000 volte la

forza di gravità .Fu sviluppata circa nello stesso periodo del microscopio.