Biologia, dal 2D al 3D
Biologia
dal greco βιολογία, composto da βίος, bìos = "vita"
e λόγος, lògos = che significa studio, discorso"
Biologia = studio della vita
o meglio degli esseri viventi, cioè della loro struttura,
funzione, crescita, riproduzione, evoluzione,
distribuzione, tassonomia e
delle loro interazioni.
Scienze Biologiche
Manifesto degli Studi di Scienze Biologiche
I ANNO
ISTITUZIONI di MATEMATICHE
6
FISICA e LABORATORIO di MISURE FISICHE
8
CITOLOGIA ed ISTOLOGIA e LABORATORIO
ZOOLOGIA e LABORATORIO
9
10
CHIMICA GENERALE ed INORGANICA e
LABORATORIO
8
EMBRIOLOGIA, ANATOMIA COMPARATA e
LABORATORIO
BOTANICA e LABORATORIO
9
10
Università degli Studi di Genova
17/25
II ANNO
CHIMICA ORGANICA e LABORATORIO
8
ECOLOGIA
6
INGLESE
4
INFORMATICA
4
IGIENE GENERALE
6
CHIMICA BIOLOGICA e LABORATORIO
9
FISIOLOGIA ANIMALE e LABORATORIO
10
FISIOLOGIA VEGETALE
6
A SCELTA LIBERA
6
III ANNO
BIOLOGIA MOLECOLARE e LABORATORIO
GENETICA
MICROBIOLOGIA e LABORATORIO
FARMACOLOGIA
C.F.U.
9
8
8
6
PATOLOGIA GENERALE, IMMUNOLOGIA
e LABORATORIO
BIOLOGIA dello SVILUPPO e LABORATORIO
A SCELTA LIBERA
TIROCINIO
PROVA FINALE
6
6
6
8
4
Ma chi sono gli esseri viventi?
E come si studiano?
diversi tra loro per aspetto
e dimensione……
…ma simili come struttura e organizzazione
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule;
la cellula rappresenta l’unità fondamentale di tutti
gli esseri viventi (procarioti ed eucarioti); la cellula
è caratterizzata da DNA, RNA e da una membrana
che la delimita
Un essere vivente è un organismo: può essere
unicellulare o pluricellulare
Tutti gli esseri viventi derivano da una cellula
capostipite.
I pluricellulari derivano da una cellula specializzata:
la cellula uovo fecondata
L’informazione contenuta nel
DNA (sequenze di nucleotidi) viene trasferita nel
RNA (sequenze di nucleotidi) che la traduce in
proteine (sequenze di aminoacidi)
Trascrizione
Traduzione
DNA
RNA
Proteina
Replicazione
Ma esiste anche la
transcriptasi inversa!!!!
In un organismo
unicellulare la
dimensione della
cellula dipende
dalla quantità di
DNA
E la cellula uovo?
In un organismo pluricellulare le dimensioni
dipendono dal numero di cellule che lo
costituiscono.
Negli organismi pluricellulari le cellule, pur
avendo lo stesso DNA, hanno forma e
dimensione diversa
dimensioni e forma delle cellule dipendono
dalla loro funzione (Differenziazione)!!!!:
p.e. globulo rosso, neurone, cellula uovo e
spermatozoo
Metodi di Studio
• Metodi Fisici: elettrofisiologia, ultracentrifuga,
spettroscopia etc,
• Metodi chimici: analisi chimica, analisi quantitative
etc.
• Metodi informatici: gestione sequenze DNA, etc.
E infine
• Metodi che utilizzano la
Che sono ovviamente quelli fondamentali per lo
studio delle cellule e delle loro associazioni (tessuti
e organi) e che soddisfano di più il nostro senso
estetico
Lo studio della Biologia ha veramente
inizio con l’invenzione del microscopio e
con la messa a punto dei metodi che ne
hanno permesso l’utilizzo.
HOOKE
1655 Hooke con un
descrive piccole cavità in sezioni di sughero dando loro il
nome di cellule (piccole celle= piccoli spazi delimitati da pareti.
cella)
1674 van Leeuwenhoek mette in evidenza e descrive i
protozoi, batteri , spermatozoi, cellule del sangue....
Tutto un mondo da
scoprire e disegnare
Limitato però ad
oggetti di piccole
dimensioni e
trasparenti
Ma questo va bene
solo in pochi casi
Spellatura di foglia
Cellule sfaldate mucosa boccale
Lo studio degli organismi
pluricellulari e di grosse
dimensioni è più complicato…
Un po’ come un
libro, se lo volete
leggere dovete
sfogliarlo pagina
dopo
Bisogna prelevare piccole porzioni del
campione (come per biopsie), sezionarlo in
sezioni sottili di pochi micron, colorarlo,
avendo avuto cura che non venga rovinato
da batteri o muffe, e poi osservarlo!
non è facile e non è immediato……
La messa a punto delle tecniche ha richiesto
quasi 200 anni!!!!
da una struttura a tre dimensioni si
ottengono delle sezioni a due
dimensioni.
l’immagine al microscopio di queste
sezioni sarà diversa dall’originale;
ma se cambiamo il piano di sezione,
l’immagine che otteniamo sarà uguale o
diversa?
A metà dell’800 le tecniche sono state messe a
punto e nel 1838 Schleiden e Schwann
propongono la
teoria cellulare
Le cellule sono provviste di nucleo e si dividono
mediante mitosi. Nel 1879 Flemming descrive
con grande chiarezza i cromosomi
E I cromosomi sono responsabili dell’ereditarietà
(1902 Sutton e Boveri)
Inizia quindi, con il novecento, lo studio
della struttura microscopica e della
funzione dei diversi tipi di cellule e
tessuti che vanno a formare gli organi e
gli apparati dei vari organismi.
Nasce l’ISTOLOGIA e la FISIOLOGIA sia
animale che vegetale
Apice radicale di cipolla
Ma come sono disposti i geni nei cromosomi? Le
scoperte avvengono sempre per caso.
L’importante è vedere, osservare e correlare.
Studiando la Drosofila, Morgan nel 1911 mise in
evidenza i cromosomi politenici e così vide che i
geni sono disposti in maniera lineare nei
cromosomi. I caratteri ereditari vengono
trasmessi dai cromosomi Ma i cromosomi sono
costituiti da DNA e Proteine. Chi porta i
caratteri?
IL DNA!!!! nel ’50 Alfred Hershey e Martha Chase
affermarono che era il DNA a trasmettere i
caratteri eraditari prendendo in esame un
Batteriofago. Era il DNA del virus infatti a causare
l’infezione della cellula batterica.
La microscopia ha risolto anche altri problemi riguardanti
i cromosomi: numero, localizzazione, mutazioni, eccesso
di DNA nelle femmine etc.
l’uso della colchicina che blocca le cellule in metafase, ha
definito il numero dei cromosomi e ha permesso di
vedere cellule in mitosi anche in altri tessuti oltre il
testicolo!!!
E se poi si mettono le cellule in soluzione ipotonica i
cromosomi sono più distanziati!!!
1956 Tjio JH and Levan A. The chromosome
number of man. Hereditas, 1956, 42:1-16
46
Il corpo di Barr 1949
Eterocromatina facoltativa
legata al cromosoma X
Minni è un mosaico di
gruppi di cellule in cui
è attivo uno o l'altro
cromosoma X
XBXb (XB=black) (Xb=orange)
Ma negli anni 50 -70 è stato inventato il
microscopio elettronico e il microscopio a
fluorescenza
sono state messe inoltre a punto le tecniche di
autoradiografia, immunoistochimica
ibridazione in situ coltura cellulare, etc
Associazioni tra cellule e controllo secrezione
Tubulo renale di ratto acquaporina verde
ATPasi rossa e dapi. Tipi cellulari diversi
Prenatal
Diagnosis of
Anueploidies by
FISH in interphase
nuclei:
chromosomes 13,
18, 21,
Ruolo di sintesi, rimaneggiamento e smistamento di proteine ,
non destinate al citosol, dimostrato da George Palade nel 1960
al ME. Dopo breve incubazione con AA radioattivo (3-minute
label), l’autoradiografia ha messo in evidenza le proteine appena
sintetizzate nel RER. Dopo ulteriore incubazione con AA non
radioattivo, le proteine sono rintracciabili nel golgi quindi nei
granuli di secrezione
Cellule in coltura, immunofluorescenza actina viola,
tubulina verde, DNA giallo
L’aspetto delle cellule cambia con i due
microscopi, al ME compaiono gli organelli
citoplasmatici e si possono visualizzare sintesi
proteica, trascrizione etc. La risoluzione è
decisamente maggiore e si vedono strutture di
alcuni nanometri
plasmacellula
Ma a cosa serve il RER?
L’uso della
autoradiografia
su sezione sottile
ha messo in
evidenza che il
RER è sede di
sintesi di
proteine!!!
Nel ‘53 la doppia elica
del DNA e dieci anni
dopo la sua
visualizzazione e quella
della trascrizione e
traduzione
E ovviamente
anche negli
eucarioti
Trascrizione di rRNA
