Cellule e DNA

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Nella terra e nello spazio
Cellule e DNA
Tutti i viventi sono fatti di cellule. Nelle cellule ci sono dei corpuscoli che hanno
compiti diversi: nutrire la cellula, farla respirare, trasmettere informazioni, trasportare
energia, ecc.
Ogni tessuto è formato prevalentemente da cellule dello stesso tipo vicinissime e unite
tra loro. Il sangue è l’unico tessuto in cui le cellule (globuli rossi e globuli bianchi) non
sono unite tra loro. Il sangue trasporta alle cellule sostanze nutritive e ossigeno. Le
cellule “bruciano” gli zuccheri combinandoli con l’ossigeno e in questo modo
producono energia che poi utilizzano per trasformare le sostanze nutritive in sostanze
che le fanno crescere e poi riprodurre.
Ma non tutte le cellule si riproducono o per lo meno non lo fanno sempre.
Cellule somatiche e cellule germinali
Ogni vivente ha origine da una cellula, anche tu all’inizio eri una cellula. Ma le cellule
che costituiscono il nostro corpo non sono tutte identiche, sono differenziate in base al
compito che devono svolgere, quindi in base al tessuto di cui fanno parte. Nel nostro
organismo esistono più di 200 diversi tipi di cellule.
Queste cellule si chiamano cellule somatiche.
Quando è cresciuta abbastanza, una cellula somatica si divide in due cellule identiche a
quella originale, quindi, dopo la riproduzione, la cellula di partenza non esiste più.
Le cellule germinali sono invece cellule che possono dare origine a cellule non
differenziate, che cioè non presentano ancora alcuna funzione caratteristica.
Appartengono a questa categoria le cellule che compongono un embrione, cioè un
organismo nei primi momenti del suo sviluppo, fino a quando va ad impiantarsi
nell’utero materno.
Nel momento in cui avviene il “differenziamento”, queste cellule si specializzano nello
svolgimento di funzioni specifiche e possono dar luogo solo a determinati tessuti ma
perdono la capacità di riprodursi.
Le cellule come quelle germinali nei primi momenti del loro sviluppo, quando cioè non
è ancora definita la loro specializzazione, vengono chiamate cellule staminali.
Nell’uomo le cellule staminali si trovano nel sangue, nei muscoli e nel midollo osseo.
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La riproduzione delle cellule
Nel nucleo della cellula ci sono dei
corpuscoli a forma di bastoncino: i
cromosomi. Nel genere umano i
cromosomi sono 46, negli altri viventi il
numero cambia, ad esempio nel cane sono
78 e nel grano 42.
Le cellule somatiche dell’organismo si
riproducono attraverso un processo che si
chiama mitosi per cui prima raddoppiano i
loro cromosomi e poi si dividono in due. In
questo modo la cellula figlia è identica alla
cellula madre dalla cui divisione ha avuto
origine.
I cromosomi
raddoppiano
divisione
cellulare
Schema della
mitosi
Gli ovuli e gli spermatozoi, che
unendosi danno origine a una
nuova vita, hanno invece
I cromosomi
origine da un meccanismo
raddoppiano
diverso, la meiosi. Da una
cellula se ne formano quattro,
ma ognuna ha solo metà dei
2° divisione
1° divisione
cellulare
cellulare
cromosomi. Solo quando un
ovulo si unisce a uno
spermatozoo si ricostituisce
l’intero insieme dei cromosomi
e si forma una cellula completa
Schema della
che si chiama zigote: da qui
meiosi
può iniziare la riproduzione
cellulare per mitosi che darà
origine ad un nuovo individuo.
L’ovulo è quindi il prodotto della meiosi avvenuta in un organismo femminile e lo
spermatozoo in un organismo maschile: queste cellule sono “incomplete” perché ognuna
di esse contiene solo metà dei cromosomi, cioè 23.
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Attività
Cerca su Internet immagini e animazioni che ti mostrino le fasi di riproduzione della cellula sia
nella mitosi che nella meiosi, introduci queste parole in un motore di ricerca: cellula, mitosi,
meiosi.
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Aminoacidi e proteine
Le cellule sono fatte di acqua e di sostanze che già conosci: proteine, zuccheri e grassi.
L’emoglobina, ad esempio, è una proteina prodotta dalle cellule del sangue per
trasportare l’ossigeno e l’anidride carbonica; l’actina e la miosina sono le proteine che
fanno contrarre e distendere le cellule dei muscoli; la cheratina costituisce i capelli.
Le proteine però sono sostanze organiche complesse, formate dall’unione di composti
più semplici che si chiamano aminoacidi. Le proteine sono presenti negli alimenti di
origine animale (carne, latte, uova, pesce ecc.) e in quelli di origine vegetale (cereali,
leguminose ecc.). Si conoscono 20 tipi diversi di aminoacidi, che combinati in modi
differenti danno origine ad un’enorme varietà di proteine.
Il nostro organismo è in grado di costruire solo 11 aminoacidi, i rimanenti 9 aminoacidi
"essenziali", che non possono essere prodotti dall'organismo umano, debbono essere
introdotti con la dieta.
Gli animali costruiscono le proteine necessarie al loro organismo in due fasi: con la
digestione trasformano in aminoacidi le proteine assunte con il cibo, con l’assimilazione
li ricombinano costruendo le proteine necessarie alla loro vita.
Attività
Con 20 tipi di aminoacidi, una cellula costruisce decine di migliaia di proteine tutte diverse tra
di loro. Se le proteine fossero delle parole gli aminoacidi sarebbero le lettere che le
compongono.
Scrivi la parola ELICOTTERO su un cartoncino poi taglia le lettere una per una. Ora cerca di
comporre nuove parole usando queste lettere.
Di che cosa ti accorgi?
E L I
L
I
C O T
R E
C
T
E
O T
R
O
T O
E
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Il DNA
I cromosomi contenuti nel nucleo di ogni cellula sono formati da una sostanza che si
chiama DNA (leggi: di-enne-a), abbreviazione del nome di un composto chimico molto
complesso. Gli essere viventi sono fatti essenzialmente di proteine e il DNA contiene le
formule per costruire proteine, nel DNA quindi è contenuta la formula per costruire ogni
singolo essere vivente.
Ogni DNA è leggermente diverso da tutti gli altri, circa il 99,5% del DNA è uguale per
tutti gli altri esseri umani, lo 0,5% li rende diversi perché contiene informazioni come il
colore degli occhi o dei capelli, i lineamenti del viso e così via.
Le proteine, che sono uno dei principi nutritivi contenuti nei cibi, con la digestione,
vengono ridotte in parti più piccole, gli aminoacidi. Le cellule prendono gli aminoacidi
ricavati dal cibo per costruire le proteine che servono al nostro corpo. Per costruirle
devono però avere la formula esatta e il DNA ha proprio il compito di trasmetterla.
Il DNA è costituito da due filamenti avvolti in modo da formare una doppia elica.
Ecco la prima rappresentazione grafica della doppia elica del DNA.
Il disegno, realizzato da Odile Crick, la moglie dello scienziato Francis
Crick, è stato pubblicato per la prima volta su una rivista scientifica il
25 Aprile 1953.
Questa però non è una fotografia del DNA, è solo un modello, non ci
dice come è fatto realmente, serve solo a rappresentare la sua struttura
per poter fare dei ragionamenti.
Le formule contenute nel DNA sono tutte formate da 4 sostanze che si
chiamano Adenina, Timina, Citosina, Guanina (A, T, C, G) ma in ogni
formula cambia l’ordine in cui sono messe A, T, C e G.
Immaginiamo di distendere la doppia elica ed esaminiamo la sua
composizione.
A, T, C, G nella doppia elica sono collegati e formano sempre una
coppia con questa regola:
A T
T A
C G
G C
cioè ad ogni A corrisponde sempre una T, ad ogni T una A, ad ogni C una G e ad ogni G
una C.
Per far vivere e crescere un essere umano le cellule devono continuamente produrre
nuovo DNA e quindi devono copiare esattamente quello contenuto nei cromosomi per
essere sicure di produrre “proteine di bambino” e non proteine di altri viventi.
Il lavoro di ri-costruzione, partendo da una specie di stampo prodotto sempre dalla
cellula, avviene dentro i ribosomi, organuli che si trovano nel citoplasma. Ecco come
questo avviene.
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Questo è un pezzo di
DNA con la formula di
una proteina.
T
T
C
A
C
T
A
G
C
A
A
A
A
G
T
G
A
T
C
G
T
T
T
T
C
A
C
T
A
G
C
A
A
A
A
G
T
G
A
T
C
G
T
T
T
T
C
A
C
T
A
G
C
A
A
A
A
G
U
G
A
U
C
G
U
U
Il filamento di DNA si
apre come una cerniera.
Il filamento viene copiato:
nella copia ad ogni A
corrisponde una U, cioè
una sostanza che si chiama
uracile, anziché una T.
La copia entra nel
ribosoma che prende gli
aminoacidi che si trovano
sparsi nella cellula e li
riordina seguendo le
informazioni della copia.
T
T
G
C
A
A
G
U
G
A
U
C
G
U
A
C
G
G
C
A
T
A
U
RIBOSOMA
T
T
C
A
C
T
A
G
C
A
A
A
A
G
T
G
A
T
C
G
T
T
Dal ribosoma esce un
filamento uguale a quello
di partenza.
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Come hai visto, quando il ribosoma ha finito il suo lavoro si è formato un filo di DNA
uguale a quello di partenza.
Facciamo un esempio concreto: i tuoi capelli sono fatti di una proteina che si chiama
cheratina. Le cellule dei capelli si sono specializzate a riconoscere e copiare il
filamento del tuo DNA che contiene la formula per fare la cheratina, la copia del
filamento entra nei ribosomi e alla fine la cellula ha costruito nuova cheratina. Così tu
vedi crescere i tuoi capelli.
In base al tipo di proteina che si è specializzata a costruire, ogni cellula si differenzia
dalle altre sia nella forma che nel colore.
Quindi il DNA serve a costruire proteine, le proteine formano le cellule e le cellule
formano il tuo corpo.1
Attività
Costruisci con il cartoncino colorato i modelli di Adenina, Guanina, Timina e Citosina che
costituiscono il DNA e uniscile tra di loro con una cordicella e dei fermacampioni.
Gioca con i tuoi compagni a costruire DNA seguendo le regole che ti sono state indicate.
Usa una scatola senza coperchio per fare il RIBOSOMA: un bambino smonta il DNA nei due
filamenti e produce la copia con le U al posto delle T, un altro bambino usa i cartoncini che
entrano dentro la scatola e ricostruisce quel pezzo di DNA usando la copia come modello.
U
T C
cordicella
C
T
A G
fori per
fermacampioni
G
C
T
A
C
G
A
RIBOSOMA
1
Vai a visitare il sito http://www.ticaebio.it/home/default.htm: è un sito creato per i bambini e contiene attività, materiali,
giochi sulla genetica, le biotecnologie e il DNA. Se questo non è disponibile, cercane altri inserendo le voci adatte in un
motore di ricerca (DNA, genetica, cellule…)
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