Caratteristiche generali dei sistemi viventi
1 Unicità chimica
2 Complessità ed organizzazione gerarchica
3 Metabolismo
4 Interazione ambientale: Regolazione e omeostasi
5 Riproduzione
6 Sviluppo
7 Evoluzione biologica
2 Complessità ed organizzazione gerarchica
LA SPECIE
INDIVIDUO
LA CELLULA: la più
piccola unità vivente
Tutti le essere viventi
sono costituiti da
cellule
La cellula è l’elemento fondamentale della
biologia: rappresenta infatti la più piccola
unità in grado di svolgere tutte le funzioni
necessarie alla vita, e tutti gli esseri viventi
sono quindi costituiti da cellule.
Organismi unicellulari
1cellula=1 individuo
ORGANISMI PLURICELLULARI
Le cellule cono organizzate
gerarchicamente a formare un individuo
La cellula
La cellula è l’elemento fondamentale della biologia: rappresenta
infatti la più piccola unità in grado di svolgere tutte le funzioni
necessarie alla vita, e tutti gli esseri viventi sono quindi costituiti da
cellule.
Le cellule vengono scoperte nel
1665 da Robert Hooke, che
osservando il sughero notò una
struttura composta da piccole
camere, che denominò “cellule”
Antonie van Leeuwenhoek, nello stesso periodo, scoprì gli
spermatozoi ed altri tipi cellulari (microrganismi).
In fine, quasi due secoli dopo (nel biennio 1838-1839), , un botanico ed uno
zoologo Matthias Jacob Schleiden[7] e Theodor Schwann[8], considerati i veri
ideatori della teoria cellulare, identificarono nella cellula l'unità presente in
tutte le piante (Schleiden) e in tuttti gli animali (Schwann). Misero le basi
per la così detta “dottrina cellulare” giungendo alla conclusione che tutti gli
esseri viventi sono costituiti da cellule.
Uso di metodologie e strumenti appropriati
La cellula
Organizzazione :
• Procariotica
• Eucariotica
La cellula procariote
La cellula procariote è esclusiva di organismi
unicellulari noti con il nome di batteri (dal
greco baktérion, "bastoncino“ anche se
possono avere forme diverse). Tutti gli
organismi a cellula procariote sono raggruppati
nel regno dei Monera. I Batteri sono per lo più
microscopici, e misurano da 1 a 10 micrometri
(un micrometro è uguale a 1/1000 di mm) e
hanno sviluppato gli adattamenti più svariati
per ottenere energia e sostanze nutritive.
Si trovano in quasi tutti gli ambienti: nell'aria,
nel suolo, nell'acqua, nel ghiaccio, nelle
sorgenti calde e perfino negli sbocchi
idrotermali delle profondità oceaniche.
Alcuni proliferano sugli alimenti, mentre altri
stabiliscono varie forme di simbiosi con
piante, animali e altri organismi. La disciplina
che studia la classificazione dei batteri e la
prevenzione delle malattie causate da questi
microrganismi prende il nome di
batteriologia.
La cellula procariote ha una struttura estremamente semplice. All'esterno, a ridosso della membrana
plasmatica o plasmalemma, si trova quasi sempre una parete, all'esterno di essa può essere presente un
rivestimento esterno variabile come composizione e che può essere indicato con nomi differenti (capsula,
glicocalice, strato mucoso, ecc.), dalla cellula possono sporgere strutture quali flagelli e pili.
La membrana batterica è anche coinvolta nel processo di divisione cellulare, nella formazione del setto e
nella segregazione dei cromosomi nelle cellule figlie. Questo compito è svolto da una particolare struttura
detta MESOSOMA che è una invaginazione della membrana cellulare alla quale è attaccato il cromosoma.
All'interno del plasmalemma, che può presentare invaginazioni più o meno approfondite, è localizzato il
citoplasma, in cui si trovano il nucleoide (ve ne possono essere anche più di uno) i ribosomi,, enzimi,
sostanze di riserva e diverse molecole (zuccheri, acidi organici ed inorganici, nucleotidi, ioni ecc.).
nucleoide
Il. cromosoma batterico o nucleoide è costituito da un’unica
molecola di DNA a forma circolare. Distesa in tutta la sua
lunghezza la molecola raggiunge la dimensione di 1mm.
Mancano i nucleoli. Manca la membrana nucleare che lo separa
dal citoplasma
Cellula batterica Pseudomonas aeruginosa
Citosol
Solvente acquoso
contenente una
serie eterogenea
di soluti: ioni,
piccole molecole
e macromolecole
ribosomi
Polisaccaridi
e fosfolipidi
polisaccaridi
Caratteri condivisi da tutti i procarioti
Strutture specializzate presenti in
alcune cellule procariotiche
Parete cellulare (supporto meccanico)
Membrana plasmatica
Membrana esterna (tossine responsabili di diversi
Nucleoide
Capsula (protezione dal sistema immunitario e
Citoplasma (citosol e le particelle insolubili in
sospensione)
processi patologici)
impedisce la disidradazione)
Membrane fotosintetiche
La cellula eucariotica
Membrana plasmatica
Reticolo endoplaspatico
Citoplasma
citosol
Organuli
citoplasmatici
nucleo
DNA
ribosomi
Golgi
mitocondri
Reticolo endoplasmatico
Centrioli
La membrana citoplasmatica
Spessa soltanto 8 nm è
una barriera altamente
selettiva
La struttura generale di molte membrane biologiche è costituita da un doppio strato
di fosfolipidi. I fosfolipidi contengono sia una parte altamente idrofobica (acido
grasso) che una relativamente idrofila (glicerolo + fosfato); ne esistono molti tipi
diversi, in funzione della varietà di acidi grassi esistenti in natura o dei gruppi fosfato
legati al glicerolo.
In acqua si aggregano a formare strutture a doppio strato, con gli acidi grassi rivolti
verso l’interno a costituire un ambiente idrofobico e le porzioni idrofile esposte verso
il mezzo esterno acquoso.
Classi di Proteine di Membrana
ancorate
periferiche
superfice
extracell.
integrali
Superfice
citosolica
ancorate
Citoplasma
Membrana plasmatica
Il citoplasma
Golgi
nucleo
mitocondri
Centrioli
Organuli
Il citoplasma occupa
circa la metà del
volume totale della
cellula.
E’ costituito da una
matrice acquosa
colloidale. La matrice
liquida è detta più
propriamente citosol , mentre la componendie solida è
costituita dagli organuli citoplasmatici. Il citoplasma è presente
sia nelle cellule eucariote sia in quelle procariote.
Il Nucleo
Involucro perinucleare o carioteca
PORI
La cisterna o involucro perinucleare è costituita da una doppia membrana che separa
Il nucleo dal citoplasma, ma è continua con un organulo citoplasmatico denominato
reticolo endoplasmatico. L’involucro è perforato da numerosissimi pori . Le dimensioni
dei pori impedisco la fuoriuscita del DNA ma consentono il passaggio di altre molecole tra cui
l’RNA.
Contenuto nucleare è formato dal nucleoplasma e dalla cromatina
Nucleoplasma è simile per composizione
al citosol: acqua, ioni e molecole
chimiche più o meno complesse
DNA
La cromatina è costituita da numerose
molecole lineari di DNA e proteine
istone.
Cromosoma=
DNA + proteine
Cromatina - cromosoma
Nucleosomi avvolti a spirale
Nucleosoma
Filamento di DNA + proteine
I RIBOSOMI
I RIBOSOMI sono costituiti da rRNA ribosomale
Alle prime osservazioni tramite microscopio ottico i ribosomi
apparvero come organuli dalla forma tondeggiante e dalla
taglia pressoché costante, particolarmente numerosi nei tessuti
che sintetizzano grandi quantitativi di proteine.
RETICOLO ENDOPLASMATICO
REL
RER
Il reticolo endoplasmatico è una rete di sacchi appiattiti, tubuli e
canali connessi tra loro. Ci sono due tipi di reticolo endoplasmatico:
quello rugoso, con ribosomi attaccati alle cisterne, e quello liscio,
privo di ribosomi.
Reticolo endoplasmatico ruvido
liberi
I ribosomi liberi nel citoplasma
sintetizzano proteine che
devono essere utilizzate
all’interno della cellula
I ribosomi associati
al reticolo
endoplasmatico
ruvido (RER)
sintetizzano
proteine che
debbono essere
trasportate e
rilasciate
all’esterno della
cellula, o
conservate nel
citoplasma
all’interno di
vescicole rivestite
di membrana
