ISTITUTO PROFESSIONALE DI STATO
PER I SERVIZI COMMERCIALI, TURISTICI E SOCIALI "L. MILANI"
MIRC010004 – C F. 83007880152 – www.ipcmeda.it e-mail [email protected]
APPUNTI DI BIOLOGIA
A cura di: prof.ssa Lorenza Burattin
TESTO SEMPLIFICATO AD USO DEGLI STUDENTI STRANIERI
...da usare insieme al libro di testo!!!!!!
SEDE CENTRALE: Via Como, 11 – 20036 MEDA - Tel. 0362/70718-74508 – Tfax
Sede Coordinata: Via De Gasperi, 5 – Seveso – Tel. 0362/507051
Succursale: Via G. Cantore, 4 – Meda – Tel. 0362/340882
ITALIA
Certificato n. 657/06
ISO 9001:2000
0362/340929
AGLI INSEGNANTI
I moduli semplificati di Biologia sono uno strumento di aiuto allo studio
per gli studenti stranieri del nostro Istituto.
L'utilizzo di tale strumento sarà tanto più efficace quanto più collaborativa
sarà la presenza dell'insegnante, soprattutto nel primo approccio dello
studente con la Biologia.
INDISPENSABILE È L'UTILIZZO DEL LIBRO DI TESTO IN USO per
il riferimento ad immagini, tabelle, grafici.
Di notevole aiuto l'uso di semplici strumenti facilmente reperibili in
Istituto.
Buon lavoro!
Prof.ssa Lorenza Burattin
2
INDICE
1 LA BIOLOGIA _______________________________________ 4
2 CARATTERISTICHE DEGLI ESSERI VIVENTI _____________ 7
2 I COMPOSTI DEI VIVENTI: LE MOLECOLE ORGANICHE ___ 13
I CARBOIDRATI _____________________________________ 14
I GRASSI __________________________________________ 16
LE PROTEINE ______________________________________ 18
GLI ACIDI NUCLEICI _________________________________ 20
I SALI MINERALI, L'ACQUA E LE VITAMINE ______________ 24
4 LA CELLULA E LA TEORIA CELLULARE ________________ 27
TEORIA CELLULARE _________________________________ 29
STRUTTURA CELLULARE ____________________________ 30
PROCARIOTI ED EUCARIOTI __________________________ 31
5 L'ORGANIZZAZIONE CELLULARE E GLI ORGANULI (cellula
eucariote) ___________________________________________ 32
6 LA SINTESI DELLE PROTEINE________________________ 38
TRASCRIZIONE _____________________________________ 40
7 LA RIPRODUZIONE _________________________________ 42
3
1
LA BIOLOGIA
La BIOLOGIA è lo studio degli esseri viventi, delle loro forme, della loro
composizione, del loro funzionamento, del loro ambiente di vita.
I BIOLOGI sono gli scienziati che studiano tutti gli esseri viventi, altri
scienziati in modo più specifico studiano solo i vegetali: sono i BOTANICI.
Gli scienziati che invece studiano in modo approfondito gli animali sono
chiamati ZOOLOGI.
Gli scienziati che studiano i rapporti tra gli esseri viventi animali e vegetali
e il loro ambiente di vita sono chiamati ECOLOGI.
Tutti gli esseri viventi fanno parte della MATERIA VIVENTE.
LA MATERIA È TUTTO CIÒ CHE CI CIRCONDA, anche noi siamo
materia: materia vivente.
Quali sono gli esseri viventi?
Quali sono le caratteristiche degli esseri viventi?
Gli esseri viventi sono le piante, gli animali, gli uomini, gli uccelli, i rettili,
gli insetti, e tanti altri ancora che non riusciamo a vedere ad occhio nudo
perché sono molto piccoli.
=> Tutti gli esseri viventi sono suddivisi in "gruppi" chiamati REGNI.
Gli esseri viventi raggruppati nei singoli "gruppi" hanno caratteristiche
simili: raggruppare gli esseri viventi nei "gruppi " significa fare la
CLASSIFICAZIONE degli esseri viventi.
I moderni sistemi di classificazione sono basati su uno studio accurato di
tutte le caratteristiche essenziali degli organismi come la forma e la
struttura del corpo, la disposizione degli organi interni ecc.
4
=>
I REGNI DELLA NATURA SONO CINQUE <=
REGNO delle MONERE
REGNO dei PROTISTI
REGNO dei FUNGHI
REGNO delle PIANTE
REGNO degli ANIMALI
Nel regno delle Monere troviamo organismi invisibili ad occhio nudo: i
BATTERE I batteri vivono dappertutto e ne esistono più di 1000 tipi
diversi. Hanno forme diverse: alcuni sono tondi altri a bastoncino. Alcuni
batteri sono utili all'uomo, altri causano gravi malattie e vengono detti
parassiti.
Nel regno dei Protisti ci sono le microscopiche alghe azzurre che vivono
nei laghetti, negli stagni e sulla terra nei luoghi umidi. I Protisti sono
chiamati anche Protozoi,sono microscopici , vivono nelle acque e ve ne
sono molti tipi:alcuni si nutrono di altri Protisti, altri sono parassiti di
organismi più grandi (dell'uomo o di altri animali) ai quali possono causare
gravi malattie come la malaria e la dissenteria. Altri Protisti contengono la
clorofilla e si nutrono grazie al processo di fotosintesi clorofilliana. Esempi
di Protisti sono:l'ameba, il paramecio, l'euglena.
Nel regno dei Funghi vi sono quelli che comunemente si mangiano e sono
raccolti nei boschi, altri invece sono piccolissimi, altri ancora sono
microscopici come le MUFFE e i LIEVITI. Le muffe si sviluppano sulla
frutta che marcisce oppure sul cibo mal conservato. I lieviti si mettono
sull'impasto per fare il pane o le torte. Ad eccezione dei lieviti, i funghi
sono quasi tutti pluricellulari. Molti funghi e molte muffe sono detti
saprofiti, perché si nutrono di organismi morti. Alcuni funghi causano
malattie.
=>MICROSCOPICO = invisibile ad occhio nudo, si può vedere solo con
uno strumento che può ingrandire gli oggetti: MICROSCOPIO<=
Al Regno delle Piante appartengono molti vegetali diversi tra loro come i
muschi, le felci, le piante con semi, fiori e frutti. Le piante contengono
clorofilla e si fabbricano il cibo per mezzo della fotosintesi clorofilliana.
5
Anche al Regno degli Animali appartengono moltissimi tipi di esseri
viventi diversi tra loro: troviamo gli insetti, i vermi, i molluschi, i ragni e
gli scorpioni, i pesci, gli uccelli, i serpenti e i coccodrilli, i mammiferi
compreso l'uomo.
I VIRUS
I virus non sono considerati veri e propri esseri viventi: nella loro struttura
non vi è un nucleo, né un citoplasma, né una membrana cellulare.
=>I VIRUS NON SONO CELLULE.
=>i virus non hanno una vita autonoma: si riproducono solo all'interno di
una cellula vivente, sia essa un batterio, una cellula animale o una cellula
vegetale.
=>i virus sono formati da un involucro esterno chiamato CAPSIDE formato
da proteine. All'interno del capside si trova una molecola di acido nucleico:
o solo DNA o solo RNA, gli acidi nucleici DNA e RNA non sono mai
presenti insieme.
=>i virus per poter vivere devono entrare in un'altra cellula chiamata
CELLULA OSPITE: l'entrata del virus si dice INFEZIONE VIRALE.
=>i virus sono PARASSITI perché nella cellula ospite si moltiplicano
usando le sostanze di questa cellula, portando gravi danni, fino alla morte
della cellula ospite.
=>i virus si combattono con i VACCINI.
6
2
CARATTERISTICHE DEGLI ESSERI VIVENTI
Tutti gli esseri viventi hanno delle CARATTERISTICHE COMUNI.
Questo significa che non hanno importanza l'aspetto esterno dell'essere
vivente, non ha importanza che sia un animale o una pianta, non ha
importanza che si veda ad "occhio nudo" oppure che ci sia bisogno del
microscopio per osservarlo.
La biologia si occupa degli esseri viventi e grazie ad essa è stato possibile
conoscere alcune caratteristiche della vita, studiando le differenze tra esseri
viventi e non viventi.
È facile distinguere un animale da un sasso: l'animale si muove,mangia,
vede ecc. Queste caratteristiche però non sono comuni a tutti i viventi: le
piante non si spostano come gli animali, non mangiano come gli animali,
non hanno gli occhi: eppure sono vive! Possiamo dire che UN ESSERE
VIVENTE NASCE, SI NUTRE SI ACCRESCE E MUORE.
PERCIÒ:
Le CARATTERISTICHE COMUNI A TUTTI GLI ESSERI VIVENTI
sono le seguenti:
METABOLISMO
RIPRODUZIONE
RISPOSTA AGLI STIMOLI: SENSIBILITÀ
CAPACITÀ DI OMEOSTASI
MOVIMENTO
=>METABOLISMO:
è l'insieme di tutte le trasformazioni eh i miche che avvengono in un
essere vivente. È un termine che ricorre assai spesso in biologia
perché indica la maggior parte dei processi vitali.
Questi processi vitali sono reazioni chimiche molto importanti perché
sono alla base di tutte le ATTIVITÀ FISIOLOGICHE (cioè di
FUNZIONAMENTO) dell'essere vivente, come la RESPIRAZIONE,
7
ESCREZIONE e la DIGESTIONE.
II metabolismo si divide in CATABOLISMO e ANABOLISMO.
Catabolismo: processo attraverso il quale sostanze complesse
vengono scomposte in sostanze più semplici con liberazione di
energia. Es: RESPIRAZIONE CELLULARE il glucosio viene
scomposto in biossido di carbonio e acqua con liberazione di energia
utilizzabile per i processi vitali.
Anabolismo: processo che utilizza l'energia liberata dal catabolismo
per produrre sostanze complesse da altre più semplici. Esempio:
reazione di fotosintesi clorofilliana.
Sia i processi di catabolismo che di anabolismo avvengono
contemporaneamente negli esseri viventi. Negli organismi in crescita
l'anabolismo procede ad una velocità più elevata del catabolismo;
mentre negli organismi adulti, i due processi sono più o meno
bilanciati. Anabolismo e catabolismo continuano senza fermarsi sino
alla morte dell'organismo.
Alla base del metabolismo vi sono però, dei processi fondamentali per
la vita e che hanno lo scopo di produrre e utilizzare ENERGIA. Infatti
tutti gli organismi viventi richiedono per poter sopravvivere, un
continuo apporto di energia e di materia dall'esterno: cioè richiedono
una continua NUTRIZIONE.
In base alla modalità di NUTRIZIONE, cioè a come gli esseri viventi
si procurano l'energia necessaria per vivere, si distinguono due gruppi
di esseri viventi: gli AUTOTROFI e gli ETEROTROFI.
AUTOTROFI : esseri viventi capaci di produrre in modo autonomo il
loro nutrimento, sono in genere tutti i VEGETALI, essi sono in grado
di ricavare l'alimentazione necessaria da sostanze semplici: dall'acqua,
da sali minerali sciolti nel terreno e dall'anidride carbonica contenuta
nell'atmosfera. Utilizzando acqua e anidride carbonica, e sfruttando
l'energia della luce solare, i vegetali sono in grado di produrre
attraverso delle reazioni chimiche, molecole altamente energetiche e
quindi in grado di soddisfare i lori fabbisogni energetici. Questo è
possibile perché i vegetali contengono una sostanza particolare, la
CLOROFILLA, che permette lo svolgersi delle reazioni chimiche che
8
insieme formano il processo di FOTOSINTESI CLOROFILLIANA.
Reazione di FOTOSINTESI CLOROFILLIANA:
luce solare
6 CO2 + 6 H2O ==========> 6 C6HI2O6 + 6 O2
clorofilla
questa reazione va letta in questo modo:
sei molecole di anidride carbonica (CO2) più sei molecole di acqua (H20),
formano, per mezzo della luce solare e della clorofilla, sei molecole di
GLUCOSIO (C6H12O6) più sei molecole di ossigeno (O2).
=>IL GLUCOSIO È LA MOLECOLA CHE FORNISCE ENERGIA<=
ETEROTROF1 : sono gli esseri viventi che non sono capaci di
prodursi in modo autonomo il loro nutrimento e vivono a spese di altri
organismi: sono tutti gli ANIMALI. Infatti gli animali non possiedono
la clorofilla e non riescono perciò a svolgere il processo di fotosintesi
clorofilliana, la loro alimentazione avviene grazie all'utilizzo di
materia organica già formata, sia di origine animale che vegetale, cioè
gli animali si nutrono di sostanze organiche già pronte, ed essi non
potrebbero vivere senza i vegetali, senza cioè gli organismi autotrofi.
Un altro importante processo vitale, che va a formare il metabolismo è
la RESPIRAZIONE e la ELIMINAZIONE DEI RIFIUTI prodotti nel
corso dell'alimentazione e della respirazione. La respirazione è una
sequenza di reazioni chimiche, il cui risultato è la liberazione di
energia. Queste reazioni sono indispensabili per lo svolgimento dei
processi vitali. La respirazione consiste nella assunzione di ossigeno
assorbito dall'aria o dall'acqua circostante. L'ossigeno reagisce con le
sostanze introdotte nel corpo con l'alimentazione: si libera energia e
vengono prodotte sostanze di rifiuto come acqua e anidride carbonica.
La maggior parte degli animali prende ossigeno ed elimina anidride
carbonica per mezzo di organi respiratori come le branchie (per i
pesci) o i polmoni. Le piante in genere, si procurano l'ossigeno ed
eliminano anidride carbonica attraverso le foglie. Eliminazione dei
rifiuti viene detta ESCREZIONE. Essa consiste nella rimozione
9
dall'organismo dei prodotti di rifiuto. Il biossido di carbonio (anidride
carbonica) è un prodotto di rifiuto che deve essere escreto, perché il
suo accumulo porterebbe ad un avvelenamento dell'organismo. Molti
animali sono dotati di organi escretori come i reni.
=>RIPRODUZIONE:
la riproduzione permette agli esseri viventi di mantenere la propria
SPECIE nel tempo, cioè permette loro di avere una PROLE, cioè dei
figli. La riproduzione è il mezzo con il quale gli organismi viventi si
assicurano una discendenza; la riproduzione assicura cioè la
continuità della vita. È una legge fondamentale della natura che gli
esseri viventi siano generati solo da altri esseri viventi: cioè ogni
essere vivente deve la sua esistenza ali'attività riproduttiva di altri
viventi.
La riproduzione di un essere vivente è seguita dalla sua CRESCITA e
dal suo SVILUPPO.
La crescita è l'aumento delle dimensioni dell'essere vivente e lo
sviluppo È il cambiamento dell'organismo che segue la crescita.
La maggior parte degli animali cresce fino alla maturità, mentre le
piante crescono sempre e continuamente per tutto il loro ciclo vitale.
La riproduzione si basa sulla capacità di particolari sostanze chimiche,
presenti negli esseri viventi di riprodursi, cioè di produrre copie esatte
di se stesse: proprio questa proprietà ha permesso a TUTTI gli esseri
viventi di riprodursi.
Queste sostanze chimiche sono gli ACIDI NUCLEICI.
Negli esseri viventi la riproduzione non avviene per tutti allo stesso modo:
da un singolo individuo possono avere origine direttamente due o più
organismi simili a lui o, più spesso, la riproduzione avviene a seguito
dell'unione di due diversi componenti: uno maschile e uno femminile. In
ogni caso, alla base della riproduzione c'è sempre la DUPLICAZIONE
DELLE MOLECOLE DEGLI ACIDI NUCLEICI.
10
=>RISPOSTA AGLI STIMOLI: SENSIBILITÀ
Tutti gli esseri viventi RISPONDONO agli stimoli come la luce, il
cibo, il dolore, il caldo e il freddo.
Gli esseri viventi non rispondono agli stimoli in modo uguale :
dipende dalla loro complessità. Ciò vuoi dire che negli organismi più
semplici la risposta agli stimoli sarà altrettanto semplice e poco
diversificata e poco specifica. Organismi semplici come l'ameba
(osserva le immagini sul libro di testo!), che appartiene al Regno dei
Protisti, hanno una sensibilità limitata, mentre gli animali superiori
come l'uomo, possono reagire anche a minimi cambiamenti anche di
luce, suono, tatto, gusto, odore e temperatura ecc.
Per esempio un fiore può rispondere allo stimolo della luce crescendo
in direzione di essa, oppure aprendo o chiudendo le proprie corolle in
funzione della presenza (giorno) o assenza di luce (notte), questo
comportamento prende il nome di fototropismo, oppure alcuni fiori
possono chiudere le corolle anche se vengono solamente toccati.
Negli animali la risposta agli stimoli è più specifica perché il
meccanismo che riceve e permette la risposta è molto più complesso;
infatti vi sono delle parti del corpo che hanno questa funzione
particolare: il SISTEMA NERVOSO serve al compito di registrazione
e di risposta agli stimoli, esso è più o meno complesso a seconda della
specie.
Il sistema nervoso è collegato agli ORGANIDI SENSO che agiscono
grazie ai SENSI: VISTA, UDITO, TATTO, GUSTO, OLFATTO.
Negli animali più evoluti il sistema nervoso è formato da una rete di
nervi che registrano gli stimoli (attraverso gli organi di senso), da una
parte centrale (cervello) alla quale arrivano queste registrazioni e che
vengono poi elaborate in risposte adeguate ai vari stimoli e da una
parte formata ancora da nervi che "metteranno in pratica " i vari tipi di
risposta.
=>CAPACITÀ DI OMEOSTASI
11
è la capacità di un essere vivente di mantenere costante il proprio
ambiente interno anche al variare dell'ambiente esterno.
Per esempio tutti i mammiferi hanno il sangue "caldo" in qualsiasi
stagione e con qualsiasi temperatura, vuoi dire che grazie alla capacità
di OMEOSTASI mantengono COSTANTE la temperatura del proprio
corpo.
In base a questa capacità si distinguono gli esseri viventi
ETEROTERMI e gli esseri viventi OMEOTERMI.
OMEOTERMI: tutti gli esseri viventi che mantengono SEMPRE
COSTANTE la loro temperatura interna, essi sono i mammiferi e gli
uccelli.
ETEROTERMI: tutti gli esseri viventi che NON MANTENGONO
COSTANTE la loro temperatura interna, per esempio i rettili.
=>MOVIMENTO
Importante caratteristica dei viventi è il MOVIMENTO
SPONTANEO: gli animali che corrono, gli uccelli che volano.
Gli spostamenti autonomi nell'ambiente sono forme di
LOCOMOZIONE;
Esistono altri tipi di movimento meno evidenti come la circolazione
del sangue o l'assorbimento delle sostanze nutritive da parte delle
radici delle piante, o il movimento di chiusura e apertura dei fiori.
FOTOTROPISMO: movimento delle piante in direzione della
sorgente di luce. Tutte le piante verdi si orientano in direzione della
luce, per esempio le piante di appartamento si incurvano e spostano le
loro foglie verso la finestra in modo da ricevere la maggior quantità
possibile di luce.
12
2
I COMPOSTI DEI VIVENTI: LE MOLECOLE ORGANICHE
Tutti gli esseri viventi hanno una composizione chimica ben distinta da
quella degli oggetti non viventi, infatti le molecole degli esseri viventi sono
molto complesse e voluminose, formate da un gran numero di atomi e le
sostanze complesse che formano gli organismi viventi sono chiamate
SOSTANZE ORGANICHE, mentre quelle più semplici che formano gli
oggetti non viventi, sono dette SOSTANZE INORGANICHE. Le
sostanze organiche sono formate quasi sempre dagli stessi elementi chimici:
carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo.
Tra questi elementi chimici il più importante è il CARBONIO.
La scienza che studia le caratteristiche e il comportamento dei
composti contenenti carbonio si chiama CHIMICA ORGANICA.
La scienza che studia i composti organici che formano gli esseri
viventi si chiama BIOCHIMICA.
Le molecole che formano gli esseri viventi si chiamano MOLECOLE
BIOLOGICHE o MACROMOLECOLE BIOLOGICHE.
Le molecole biologiche sono : i CARBOIDRATI, i LIPIDI, LE
PROTEINE, gli ACIDI NUCLEICI.
Queste molecole sono dei POLIMERI: cioè molecole formate da
lunghe catene date dall'unione di tante parti più piccole e spesso
uguali tra loro, chiamate MONOMERI.
13
I CARBOIDRATI
=> I carboidrati sono anche chiamati ZUCCHERI, essi comprendono
zuccheri "semplici" e zuccheri ''complessi", essi sono presenti nella pasta,
nel riso, nel pane e nelle patate.
=> I CARBOIDRATI FORNISCONO ENERGIA SUBITO
UTILIZZABILE.
Infatti i muscoli per contrarsi, prendono energia dalla combustione dei
carboidrati (che nel nostro organismo "bruciano" grazie all'ossigeno), così
come un'automobile si muove grazie alla combustione della benzina.
Altri nomi dei carboidrati sono: GLUCIDI o POLISACCARIDI.
I carboidrati sono formati dai seguenti elementi: carbonio, idrogeno e
ossigeno.
Queste importanti molecole sono contenute nella pasta, nel pane, nel riso,
ma li troviamo anche nella frutta e nei vegetali. La loro funzione principale
è quella di dare energia.
II tipo più semplice di carboidrato si chiama MONOSACCARIDE.
Esempi di monosaccaridi sono: il GLUCOSIO e il FRUTTOSIO, zuccheri
che si trovano nella frutta e nel miele. Quando due monosaccaridi si
uniscono formano un DISACCARIDE. Esempio il SACCAROSIO, che è
il normale zucchero da tavola.
Quando invece molte molecole di monosaccaride si uniscono si forma un
POLISACCARIDE. Alcuni polisaccaridi contengono migliaia unità di
zuccheri semplici, cioè i monosaccaridi. I principali polisaccaridi sono:
l'AMIDO
IL GLICOGENO
LA CELLULOSA
AMIDO: prodotto dai vegetali, ed è un polimero formato da tante unità
(monomeri) di GLUCOSIO, che è uno zucchero semplice. 1 vegetali
immagazzinano nutrimento sotto forma di amido.
L'amido è contenuto nella pasta, nel pane, nel riso, nelle patate, è
utilizzabile solo se prima viene cotto.
14
GLICOGENO: è Io zucchero di riserva degli animali, si accumula nel
fegato e nei muscoli: rappresenta una forma di ENERGIA A BREVE
TERMINE. Anche il glicogeno è un polimero formato da tante unità
semplici (monomeri) di glucosio.
CELLULOSA: è un polisaccaride che si trova nei vegetali, serve per dare
SOSTEGNO e PROTEZIONE a tutti i vegetali.
La cellulosa forma la PARETE CELLULARE delle cellule vegetali.
Il nostro organismo non digerisce la cellulosa e perciò quando mangiamo
frutta e verdura, non ricaviamo energia dalla cellulosa ma essa serve solo a
facilitare l'attività del nostro intestino.
Solo gli ERBIVORI (animali che si nutrono solo di vegetali) possono
ricavare energia dalla cellulosa, perché nel loro corpo vivono dei batter!
particolari in grado di svolgere al loro posto questa importante funzione.
Anche la cellulosa è un polimero formato da tante unità semplici
(monomeri) di glucosio.
Un altro tipo di polisaccaride è la CHITINA, che forma lo scheletro esterno
degli insetti.
15
I GRASSI
I grassi servono soprattutto per immagazzinare ENERGIA DI RISERVA A
LUNGO TERMINE, cioè sono una RISERVA di energia per l'organismo:
tutti sanno che se si mangia più del necessario, una parte degli alimenti in
eccesso viene accumulata dall'organismo sotto forma di grasso.
I grassi sono anche importanti perché formano la struttura del corpo degli
organismi viventi.
I grassi possono essere di origine animale o vegetale.
=> i grassi si chiamano anche LIPIDI.
i grassi di origine animale come il burro, lo strutto, il lardo sono solidi e
pastosi a temperatura ambiente (20° C).
I grassi di origine vegetale come l'olio di oliva o l'olio di semi sono liquidi a
temperatura ambiente (20° C).
I grassi di origine animali sono detti SATURI.
I grassi di origine vegetale sono detti INSATURI.
I grassi sono formati da CARBONIO, IDROGENO e OSSIGENO hanno
una FUNZIONE ENERGETICA: in una alimentazione equilibrata danno
circa il 30% dell'energia necessaria.
I grassi più importanti sono:
TRIGLICERIDI: sono il tipo più comune di grassi, sono formati da
carbonio, idrogeno, ossigeno.
I trigliceridi si formano dall'unione di molecole particolari una
molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi.
FOSFOLIPIDI: sono i grassi che formano una parte importante degli
esseri viventi ( la membrana cellulare), contengono fosforo,
16
carbonio, idrogeno, ossigeno.
CERE: sono grassi che si trovano nei vegetali e in alcuni animali, la
loro funzione è di protezione. Nei vegetali formano una sottile
pellicola sulle foglie o sul fusto, che impedisce la perdita di acqua da
parte della pianta. Negli animali, soprattutto in animali che vivono a
contatto con l'acqua (anatre, cigni, castori, lontre) le cere formano un
sottile strato di protezione: infatti se le piume o la pelliccia si
riempisse di acqua, questi animali non potrebbero stare a galla e
affonderebbero.
I lipidi vengono usati dalle cellule per immagazzinare energia. Quando
l'organismo ha bisogno di energia, i lipidi vengono distrutti in molecole più
piccole, le quali possono dare più facilmente energia.
OSSERV9A SUL LIBRO LA FORMULA DI UN TRIGLICERIDE!!!
17
LE PROTEINE
Le proteine sono indispensabili alla crescita e si trovano soprattutto nei cibi
di origine animale.
Le proteine sono anche chiamate PROTIDI o PEPTIDI hanno
prevalentemente una funzione PLASTICA: cioè rappresentano "i mattoni"
necessari per accrescere l'organismo.
Sono fondamentali nella fase di crescita di un essere vivente, ma anche
quando in seguito a un danno, ad una ferita l'organismo deve "riparare" le
parti mancanti.
Le proteine sono contenute nella carne, nel latte , nei formaggi e nel pesce,
ma anche nei legumi (fagioli, piselli, fave, lenticchie). Le proteine animali
sono le più complete rispetto a quelle vegetali, infatti si dicono NOBILI o
ad alto valore biologico.
Le proteine sono molecole complesse, cioè sono polimeri formati da
molecole più semplici dette monomeri, chiamati a loro volta
AMMINOACIDI, gli elementi chimici che le formano sono: il
CARBONIO, l'IDROGENO, l'AZOTO e l'OSSIGENO.
In generale le proteine sono formate da un numero elevato di atomi. Gli
amminoacidi sono uniti tra loro per formare una proteina, attraverso un
LEGAME CHIMICO chiamato LEGAME PEPTIDICO. Infatti una
proteina si chiama anche POLIPEPTIDE quando è formata da una lunga
catena di amminoacidi legati con legame peptidico.
In natura esistono solamente venti tipi di amminoacidi, ma una
grandissima varietà di proteine. Questo è possibile perché nella formazione
di una proteina è fondamentale l'ordine con cui si legano gli amminoacidi
tra loro: cioè primo, secondo, terzo amminoacido e così via.
=> L'ORDINE CON CUI GLI AMMINOACIDI SI LEGANO TRA
LORO È LA STRUTTURA PRIMARIA DI UNA PROTEINA E
RENDE UNICA LA PROTEINA STESSA <=
18
=>gli amminoacidi sono caratterizzati dalla presenza nella loro struttura di
un gruppo —NH2 (GRUPPO AMMINICO)e da un gruppo —COOH
(GRUPPO CARBOSSILICO). Il legame tra i vari amminoacidi per formare
una proteina, si stabilisce tra il gruppo —NH2 di un amminoacido e il
gruppo —COOH di un altro amminoacido.
Le proteine possono avere altre strutture: la STRUTTURA
SECONDARIA, LA STRUTTURA TERZIARIA, la STRUTTURA
QUATERNARIA.
Gli ENZIMI sono particolari proteine che regolano tutte le reazioni
chimiche che avvengono negli esseri viventi, essi sono importantissimi e la
loro presenza è indispensabile per le normali funzioni vitali.
Gli enzimi regolano quasi tutti i processi vitali: digeriscono il cibo, liberano
energia, aiutano la formazione di nuove molecole, cioè rendono possibile la
vita.
19
GLI ACIDI NUCLEICI
Gli acidi nucleici sono molecole molto complesse e da loro dipendono tutte
le caratteristiche di un essere vivente.
Gli elementi chimici che formano gli acidi nucleici sono: CARBONIO,
OSSIGENO, IDROGENO, FOSFORO; essi sono formati da centinaia di
migliaia di atomi.
Anche gli acidi nucleici, come i carboidrati, i lipidi e le proteine, sono
formati da monomeri.
I monomeri degli acidi nucleici sono i NUCLEOTIDI.
Ogni nucleotide è formato da tre molecole particolari:
quattro BASI AZOTATE
Uno ZUCCHERO
Un GRUPPO FOSFATO
=>Queste molecole possono variare a seconda del tipo di acido nucleico<=
Gli acidi nucleici formano un CODICE che contiene le INFORMAZIONI
necessarie alla vita di ogni singolo essere vivente; ogni cellula usa questo
codice per costruire le proteine, le importanti molecole necessarie per i
processi della vita.
=>esistono solo due tipi di acido nucleico:
DNA = ACIDO DEOSSIRIBONUCLEICO (chiamato anche acido
desossiribonucleico)
RNA = ACIDO RIBONUCLEICO
=> DNA e RNA non sono uguali, però devono essere presenti entrambi
per garantire la vita di ogni essere vivente, dal più piccolo al più grande.
DNA: ACIDO DEOSSIRIBONUCLEICO
II DNA è l'acido nucleico che contiene il CODICE GENETICO, un
20
insieme di molecole organizzate per trasmettere le informazioni
caratteristiche dell'essere vivente, durante la riproduzione di ogni singola
cellula e di tutti i viventi.
È formato da:
quattro basi azotate chiamate :
ADENINA
TIMINA
GUANINA
CITOSINA
uno zucchero chiamato:
DEOSSIRIBOSIO
UN GRUPPO FOSFATO (cioè una molecola che contiene come
elemento chimico il fosforo)
Il DNA è formato da due catene di nucleotidi (polimero) che formano una
lunga molecola a forma di spirale: LA DOPPIA ELICA.
Nella doppia elica le basi azotate sono legate tra loro in modo specifico:
l'adenina si lega sempre e solo con la timina (e viceversa); la citosina si lega
sempre e solo con la guanina (e viceversa): per questo motivo le basi di
dicono COMPLEMENTARI.
OSSERVA SUL LIBRO LA DOPPIA ELICA DEL DNA!!!!
=>IL DNA È L'UNICA MOLECOLA CHE PUÒ DUPLICARSI,
CIOÈ FARE DELLE COPIE IDENTICHE DELLA PROPRIA
MOLECOLA.
La duplicazione del DNA si dice SEMICONSERVATIVA, perché la
molecola "madre" del DNA che si deve duplicare, fa da stampo" alle nuove
21
catene di nucleotidi che si formeranno.
Quindi da una sola molecola di DNA se ne formeranno due, le quali
avranno nella loro doppia elica una catena di nucleotidi della molecola
"madre" e una catena di nucleotidi nuova.
La duplicazione del DNA avviene grazie ad un enzima: la DNA
POLIMERASI; le tappe per la duplicazione del DNA sono le seguenti:
1. La doppia elica del DNA di apre grazie all'enzima DNA polimerasi;
2. Sulle due catene aperte e separate si uniscono nuovi nucleotidi
(arrivano dal citoplasma della cellula) fino a formare le nuove catene;
3. Le due nuove catene si appaiano (cioè si uniscono alle catene "madri"
grazie alle basi complementari e si formano due nuove molecole di
DNA;
4. Ognuna delle due nuove molecole di DNA ha : una catena "nuova" e
una catena "madre";
5. Le informazioni scritte nel DNA sottoforma di codice sono conservate
perché il legame tra le basi azotate è sempre complementare;
6. La duplicazione del DNA avviene nel nucleo della cellula eucariote o
nel citoplasma di una cellula procariote.
RNA: ACIDO RIBONUCLEICO
L'acido ribonucleico o RNA aiuta a trasmettere le informazioni contenute
nel DNA necessaria alla vita.
È formato da:
Quattro basi azotate chiamate:
ADENINA
URACILE
GUANINA
22
CITOSINA
Uno zucchero chiamato:
RIBOSIO
UN GRUPPO FOSFATO (cioè una molecola che contiene come
elemento chimico il fosforo)
L'RNA è formato da una sola catena di nucleotidi, in una cellula eucariote
si trovano tre tipi di RNA: m RNA (RNA messaggero), t RNA (RNA di
trasporto), r RNA (RNA ribosomiale).
23
I SALI MINERALI, L'ACQUA E LE VITAMINE
I sali minerali sono importanti perché aiutano a regolare le funzioni
dell'organismo e forniscono materiali indispensabili per la costruzione di
tutti gli organismi.
Una parte degli organismi è formata da SALI MINERALI, che
contengono i seguenti elementi chimici:
SODIO, CLORO, POTASSIO, MAGNESIO, FERRO e una grande
quantità del peso del corpo umano è dovuta al CALCIO. Tra gli esseri
viventi, l'uomo in particolare ha bisogno di 15 diversi minerali, la maggior
parte dei quali si trova nella carne, nelle uova, nel latte, nei vegetali verdi e
nella frutta.
I minerali non danno energia, ma svolgono importanti funzioni vitali.
PER ESEMPIO:
II cloruro di sodio, cioè il comune sale da cucina, viene perso dal nostro
corpo in maniera costante: attraverso la sudorazione, con le urine e con le
feci.
In un clima temperato (come nella maggior parte dell'Italia) è necessaria
una quantità giornaliera di 4 g di cloruro di sodio per compensare la sua
perdita. La maggior parte di questo sale è contenuta negli alimenti, il resto
deve essere aggiunto se si vuole conservare la buona salute. Una maggior
quantità di sale è necessaria nei giorni caldi, perché in queste condizione
aumenta la sudorazione. Chi svolge una intensa attività fisica (un lavoro
pesante o dello sport) quando fa molto caldo può avere una perdita di sali
così elevata da produrre crampi muscolari o colpi di calore. Bisogna però
tener presente che troppo sale fa male alla salute! Infatti fa alzare la
pressione del sangue.
=> Perché i sali minerali sono importanti:
CLORURO DI SODIO: è importante per la composizione del sangue, è
necessario per la digestione e per la trasmissione dell'impulso nervoso.
POTASSIO e MAGNESIO: necessari per la contrazione muscolare.
24
CALCIO: il maggior costituente delle ossa e dei denti.
FERRO: il maggior costituente dell'emoglobina del sangue, è importante
per trasportare l'ossigeno nel nostro corpo.
IODIO: necessario per il funzionamento di una ghiandola chiamata tiroide.
=>L'ACQUA<=
L'ACQUA È NECESSARIA ALLA VITA
Tutti gli esseri viventi sono formati per più della metà del loro peso, da
acqua.
Almeno due terzi del corpo umano sono formati da acqua.
L'acqua non da energia, cioè non ha valore di nutrimento, ma è essenziale
per la materia vivente.
L'ACQUA È IMPORTANTE :
è il SOLVENTE UNIVERSALE, cioè in essa si sciolgono tantissime
sostanze e senza di essa queste sostanze non potrebbero svolgere le
loro funzioni( ad esempio dare energia);
in essa avvengono tutte le reazioni chimiche del metabolismo;
l'acqua trasporta sostanze utili e sostanze di rifiuto, che devono essere
eliminate;
l'acqua è il maggior componente del sangue;
l'acqua aiuta a regolare la temperatura interna degli animali
omeotermi;
=>in un clima temperato il corpo umano perde almeno due litri di acqua al
giorno, con l'urina e con il sudore: essa deve essere sostituita bevendo e
mangiando cibi che contengono acqua ( bisogna bere almeno otto bicchieri
di acqua al giorno!).
=>LE VITAMINE<=
Le vitamine sono sostanze essenziali per le attività del nostro corpo: una
loro mancanza o insufficienza può causare disturbi anche molto gravi, a
seconda della vitamina coinvolta. Per esempio una mancanza di vitamina A
porta ad una diminuzione della vista. La vitamina A si trova nel latte, nelle
uova, nel burro.
La vitamina C è presente nella frutta e nella verdura fresca è importante per
25
la difesa dalle malattie. La carenza di vitamina B, può derivare da una
cattiva alimentazione: essa è contenuta nella carne, nelle uova, nel latte e
nel pesce; è importante per la coagulazione del sangue, per l'attività del
sistema nervoso e per la difesa delle malattie.
26
4
LA CELLULA E LA TEORIA CELLULARE
LA CELLULA E L'UNITÀ STRUTTURALE E
FUNZIONALE DI TUTTI GLI ESSERI VIVENTI
Questo significa:
=>UNITÀ STRUTTURALE: tutti gli esseri viventi sono formati da una o
più cellule.
Gli esseri viventi formati solo da una cellula si chiamano organismi
UNICELLULARI.
Gli esseri viventi formati da più cellule, si chiamano organismi
PLURICELLULARI.
=>MUNITÀ FUNZIONALE: le funzioni fondamentali di una sola cellula
sono le stesse di un organismo più "grande"; le caratteristiche degli esseri
viventi (METABOLISMO, RISPOSTA AGLI STIMOLI,
RIPRODUZIONE, CAPACITÀ DI OMEOSTASI, MOVIMENTO) sono le
caratteristiche fondamentali di una singola cellula e perciò della vita.
Le prime cellule furono osservate da uno scienziato inglese nel 1665,
Robert Hooke attraverso uno strumento molto semplice, costruito da lui
stesso: il MICROSCOPIO OTTICO, la cui funzione è quella di ingrandire
le immagini e di poter vedere così parti molto piccole non osservabili ad
occhio "nudo".
OSSERVA SUL LIBRO COME È FATTO UN
MICROSCOPIO OTTICO!!!
=>il microscopio ottico è uno strumento che ingrandisce le immagini grazie
a delle lenti. Una lente è un pezzo ricurvo di materiale trasparente di vetro o
di plastica, che devia i raggi luminosi riuscendo a ingrandire le immagini.
Grazie ad un fabbricante olandese, esperto di lenti: Anton Van
Leeuwenhoek, si devono i miglioramenti nella fabbricazione di microscopi
proprio nell'epoca di Robert Hooke.
27
Con il passare dei secoli i microscopi diventarono sempre più complessi e
di conseguenza anche le osservazioni sulle cellule furono perfezionate, sino
ad arrivare a vedere non solo cellule ma anche parti più piccole interne ad
esse.
Robert Hooke osservò al microscopio ottico delle sottili fette di sughero,
sostanza ricavata dalla corteccia delle piante, egli si accorse che il sughero è
formato da tante piccole scatolette, tutte uguali tra loro: Hooke chiamò
"celle" queste piccole scatolette e da qui nacque il nome di "cellula".
=>questa prima osservazione fu molto importante, perché così nacque l'idea
che gli esseri viventi sono formati da tante unità (le scatolette osservate da
Robert Hooke) separate e non da una materia continua e tutta uguale.
=>il termine cellula usato per la prima volta da Robert Hooke è diventato
fondamentale nel linguaggio della Biologia.
=>negli organismi pluricellulari cellule uguali e con uguale funzione
formano i TESSUTI.
Per esempio il TESSUTO EPITELIALE (un tipo di tessuto epiteliale è la
pelle) è formato da cellule uguali nella forma e nella loro funzione di
rivestimento e protezione dell'organismo. Il TESSUTO MUSCOLARE è
formato da cellule uguali specializzate nelle funzione di contrazione
muscolare.
=>insiemi di tessuti,anche diversi formano gli ORGANI. Per esempio : il
cuore, il fegato, lo stomaco sono degli organi.
=>organi diversi formano gli APPARATI.
Per esempio: l'APPARATO RESPIRATORIO, APPARATO
CIRCOLATORIO, L'APPARATO DIGERENTE.
28
TEORIA CELLULARE
In base agli studi di R: Hooke e di altri scienziati e grazie all'utilizzo di
microscopi sempre più precisi e complessi è stata formulata la TEORIA
CELLULARE:
1. TUTTI GLI ORGANISMI VIVENTI SONO COSTITUITI DA
UNA O PIÙ CELLULE;
2. LA CELLULA È L'UNITÀ FONDAMENTALE
DELL'ORGANIZZAZIONE DEGLI ESSERI VIVENTI;
3. TUTTE LE CELLULE DERIVANO DA ALTRE CELLULE
PREESISTENTI CHE SI SONO RIPRODOTTE;
Negli ultimi anni gli scienziati hanno potuto osservare le cellule con
microscopi sempre più potenti dei microscopi ottici iniziali.
Ad esempio il MICROSCOPIO ELETTRONICO ha permesso ai biologi di
vedere sempre più particolari dell'interno cellulare. Questi particolari nel
loro insieme formano 1' ULTRASTRUTTURA della cellula ,
l'ultrastruttura non comprende solo la struttura interna, ma anche la
superficie della cellula.
OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLA
CELLULA AL MICROSCOPIO OTTICO E AL MICROSCOPIO
ELETTRONICO!
29
STRUTTURA CELLULARE
È importante sapere che TUTTE le cellule hanno la stessa struttura di base,
qualunque sia la loro funzione e qualunque sia l'organismo che
costituiscono.
La cellula di un PROTISTA oppure la cellula di un ANIMALE
pluricellulare, oppure la cellula di una foglia di un VEGETALE hanno delle
caratteristiche in comune, infatti una cellula per essere considerata tale deve
avere le seguenti parti:
Una MEMBRANA CELLULARE o PLASMATICA:
uno speciale "sacchettino" che contiene e circonda tutto il suo materiale.
Il CITOPLASMA: una sostanza formata dalla maggior parte da
acqua, sali minerali, biomolecole, contenuta all'interno della
membrana cellulare.
ACIDI NUCLEICI: DNA e RNA, questi acidi nucleici possono
essere contenuti direttamente nel citoplasma oppure formare un
NUCLEO, che è una struttura ovale all'interno della cellula. Il nucleo
è circondato dalla MEMBRANA NUCLEARE e contiene il DNA.
30
PROCARIOTI ED EUCARIOTI
Le cellule sono divise in due grandi gruppi: cellule PROCARIOTE e
cellule EUCARIOTE e quindi in Natura si trovano organismi procarioti
ed organismi eucarioti, a seconda del tipo di cellule che li formano.
CELLULE PROCARIOTE: sono le cellule più antiche , sono le prima ad
essere comparse sulla Terra milioni di anni fa. La loro principale
caratteristiche è di esser molto semplici,di non avere un nucleo organizzato
e di non avere organuli, inoltre attorno alla membrana cellulare è presente
una PARETE CELLULARE, una struttura rigida formata dal
polisaccaride cellulosa.
Le cellule procariote appartengono al Regno delle Monere: sono i batter i.
CELLULA EUCARIOTE: sono le cellule più specializzate, sono
comparse sulla Terra, dopo le cellule procariote. La loro principale
caratteristica è quella di avere un NUCLEO, inoltre nel citoplasma sono
contenuti gli ORGANULI.
Le cellule eucariote appartengono agli organismi dei Regni dei Pratisti, dei
Funghi, dei Vegetali e degli Animali, possono essere organismi unicellulari
oppure organismi pluricellulari.
OSSERVA LE IMMAGINI DI CELLULA EUCARIOTE
E PROCARIOTE SUL LIBRO !!!
31
5
L'ORGANIZZAZIONE CELLULARE E GLI ORGANULI (cellula
eucariote)
Una cellula è racchiusa dalla MEMBRANA CELLULARE o
MEMBRANA PLASMATICA, che forma la parte più esterna della
cellula.
La membrana cellulare divide due ambienti (o zone): l'AMBIENTE
EXTRACELLULARE e l'AMBIENTE INTRACELLULARE.
L'ambiente extracellulare è tutto ciò che è esterno alla cellula: esso può
essere l'acqua se la cellula appartiene ad un essere unicellulare, per esempio
un Protista, che vive nell'acqua; oppure possono essere altre cellule se la
cellula appartiene ad una essere pluricellulare.
La membrana cellulare ha il compito di proteggere la cellula ma anche di
regolare il passaggio di sostanze nutritive (molecole) e di sostanze nocive e
di scarto : cioè la membrana lascia entrare e uscire dalla cellula alcune
sostanze, ma impedisce il passaggio ad altre.
Questa funzione della membrana cellulare si dice di PERMEABILITÀ
SELETTIVA e per questo la membrana cellulare è una membrana
SELETTIVAMENTE PERMEABILE.
La membrana cellulare è formata dalle seguenti molecole: FOSFOLIPIDI
e PROTEINE.
OSSERVA SUL LIBRO COME È FATTA LA
MEMBRANA CELLULARE!!!!
I fosfolipidi sono disposti in modo da formare un doppio strato chiamato
DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO.
Le proteine sono inserite in mezzo a questo doppio strato oppure sono sulla
superficie esterna della membrana e hanno la funzione di regolare il
passaggio delle sostanze in entrata e in uscita dalla cellula.
32
Nell'interno della cellula si trova il CITOPLASMA.
Il citoplasma contiene acqua, enzimi, proteine, granuli di
glicogeno (nelle cellule animali) e granuli di amido (nelle cellule
vegetali) e altre sostanze a seconda del tipo di cellula.
Nel citoplasma avvengono le reazioni chimiche del metabolismo.
Nella parte centrale di una cellula eucariote si trova il NUCLEO, che è
circondato dalla MEMBRANA NUCLEARE. La membrana nucleare ha
dei piccoli fori chiamati PORI NUCLEARI, sono delle piccole aperture
che permettono il passaggio delle molecole.
All’interno del nucleo vi è il DNA.
Nel nucleo di una cellula eucariote vie una zona chiamata NUCLEOLO,
dove vengono fabbricati i RIBOSOMI.
Nel citoplasma di una cellula eucariote si trovano gli ORGANULI.
Gli organuli sono parti specializzate della cellula, ogni parte ha
un compito specifico.
Gli organuli sono circondati da membrane simili alla membrana
cellulare. I nomi degli organuli sono:
MITOCONDRI
RIBOSOMI
APPARATO DI GOLGI
RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO
RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO
CITOSCHELETRO
CLOROPLASTI
CENTRIOLI
VACUOLO
CIGLIA
FLAGELLI
OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DI OGNI
ORGANULO E LA TABELLA A PAGINA SEGUENTE!!!!
33
ORGANULO
Mitocondri
CELLULA ANIMALE
SI
CELLULA VEGETALE
SI
Ribosomi
SI
SI
Apparato di Golgi
SI
SI
Reticolo endoplasmatico
liscio
Reticolo endoplasmatico
rugoso
Citoscheletro
Cloroplasti
SI
SI
SI
SI
SI
NO
SI
SI
Centriolo
SI
NO
Vacuolo
NO
SI
SI
SI
Ciglia e flagelli
FUNZIONE
Producono molecole che danno
energia partendo dal glucosio
Servono per formare le
proteine
Serve per formare biomolecole
e per trasportarle dentro e
fuori la cellula
Serve per racchiudere e
formare biomolecole
Serve per formare le proteine
e per contenerle
Dà sostegno a tutta la cellula
Servono per la fotosintesi
clorofilliana
Servono per la riproduzione
delle cellule
Serve per contenere acqua,
sali minerali, biomolecole e dà
sostegno alla cellula
Servono per il movimento delle
cellule o dei liquidi intorno
34
=>SI o NO nella tabella precedente si riferiscono alla presenza o assenza
degli organuli nelle cellule animali e vegetali!! <=
NOTA BENE:
I mitocondri hanno la forma (non le dimensioni!) di un fagiolo e sono
formati da due membrane: una MEMBRANA ESTERNA e una
MEMBRANA INTERNA, la membrana interna ha numerose pieghe verso
l'interno, queste pieghe si chiamano CRESTE MITOCONDRIALI. Dentro
ai mitocondri c'è una sostanza, simile al citoplasma, chiamata MATRICE.
Nella matrice sono contenuti: acqua, enzimi, biomolecole in particolare
glucosio. Nei mitocondri avvengono importanti processi per la produzione
di energia, in particolare avvengono le reazioni chimiche della
RESPIRAZIONE CELLUTARE. Con la respirazione cellulare viene usata
una molecola di glucosio per ottenere 36 molecole di ATP. L'ATP è una
molecola altamente energetica (ancora di più del glucosio!) che viene
utilizzata dalla cellula per i propri fabbisogni energetici. ATP vuoi dire
ADENOSINTRIFOSFATO.
Reazione di RESPIRAZIONE CELLULARE:
C6H12O6 + O2 ========> H2O + CO2 + ENERGIA
Si legge: Glucosio più ossigeno forma acqua più anidride carbonica più
energia.
=>L'ENERGIA prodotta viene usata dalla cellula per fabbricare ATP<=
I ribosomi sono fondamentali per la produzione di tutte le proteine di
ogni essere vivente. Sono molto più piccoli rispetto agli altri organuli.
I ribosomi sono formati dall'acido nucleico RNA ribosomiale,
non,sono circondati da membrane e sono costituiti da due parti
chiamate SUBUNITÀ RIBOSOMIALI. Nelle cellule procariote sono
immersi nel citoplasma; nelle cellule eucariote sono attaccati al
reticolo endoplasmatico rugoso.
L'apparato di Golgi prende il nome dallo scienziato che per primo lo
35
scoprì (Camillo Golgi) osservando le cellule al microscopio. È
formato da tanti "sacchettini" di membrane appiattite, chiamati
CISTERNE, dalle cisterne si staccano numerose VESCICOLE
("sacchettini" più piccoli) che trasportano le biomolecole dentro e
fuori la cellula.
Il reticolo endoplasmatico liscio è un insieme di membrane chiuse che
riempie tutta la cellula; all'interno di esso avvengono reazioni
chimiche del metabolismo. Il reticolo endoplasmatico rugoso è simile
al reticolo endoplasmatico liscio, solamente che sulla sue membrane
esterne ha attaccati i ribosomi.
Il citoscheletro è formato da filamenti di proteine e da altre proteine a
forma di tubulo: i filamenti e i tubuli percorrono tutto il citoplasma
dando alla cellula un sostegno.
I cloroplasti sono presenti solo nelle cellule vegetali. Hanno
l'importante compito di svolgere la fotosintesi clorofilliana. I
cloroplasti sono formati da due membrane: una membrana esterna e
una membrana interna; all'interno vi sono diverse parti formate da
membrane che aiutano lo svolgimento della fotosintesi. In mezzo a
tutte queste strutture interne vi è una sostanza simile al citoplasma che
si chiama STROMA. Nello stroma si trovano acqua, enzimi e granuli
di amido.
I centrioli sono presenti solo nelle cellule animali, sono formati da
piccoli tubicini di proteine, il loro compito è quello di aiutare la
divisione cellulare. Il vacuolo è un grosso sacchetto presente in genere
nelle cellule vegetali. Il vacuolo è riempito da acqua e per questo
forma un rigonfiamento che da sostegno alla cellula vegetale.
Nell'acqua del vacuolo sono contenuti enzimi, sostanze necessarie alla
cellula ed anche prodotti di rifiuto. In alcune cellule animali sono
presenti dei vacuoli, molto più piccoli di quelli vegetali.
Le ciglia e i flagelli non sono sempre presenti nelle cellule animali e
nelle cellule vegetali: quando sono presenti la loro funzione è quella
di far muovere la singola cellula (organismo unicellulare) oppure tutto
l'organismo (se questo è pluricellulare) o, ancora di muovere i liquidi
intorno alla cellula. Le ciglia sono corte e numerose e sono disposte
36
all'esterno della cellula, i flagelli sono presenti singolarmente o al
massimo se ne trovano due, sono lunghi e hanno un movimento a
"frusta".
37
6
LA SINTESI DELLE PROTEINE
LE PROTEINE SONO LE BIOMOLECOLE CHE
CONTRIBUISCONO ALLA STRUTTURA E AL
FUNZIONAMENTO DI TUTTI GLI ESSERI VIVENTI
=>DNA è l'acido nucleico che porta le informazioni per la produzione, cioè
per la SINTESI di tutte le proteine un essere vivente<=
Le informazioni del DNA sono informazioni di tipo "chimico"e risiedono
lungo tutta la doppia elica del DNA: è la disposizione dei nucleotidi lungo
la doppia elica a formare il CODICE GENETICO.
Dal codice genetico dipendono tutte le caratteristiche di un
essere vivente.
=> LA PARTE DI DNA IN CUI È CONTENUTA L'INFORMAZIONE
PER LA SINTESI DI UNA O PIÙ PROTEINE SI CHIAMA GENE.
=>L'UNITÀ DEL CODICE GENETICO È UNA TRIPLETTA DI
NUCLEOTIDI E SI CHIAMA CODONE.
=>ad ogni tripletta di nucleotidi corrisponde l'informazione per un
amminoacido<=
=>la combinazione delle triplette di nucleotidi del DNA risulta essere di 64
nucleotidi per individuare i 20 amminoacidi necessari per formare le
proteine.
=>La corrispondenza tra le triplette dei nucleotidi e gli amminoacidi prende
il nome di CODICE GENETICO.
=> per formare una o più proteine il codice del DNA deve essere
TRASCRITTO e TRADOTTO.
1) TRASCRITTO: in una cellula eucariote il DNA non si sposta mai dal
38
nucleo, perciò perché le "informazioni" del DNA siano utili è necessario un
meccanismo che possa portare al di fuori del nucleo queste "informazioni".
2) TRADOTTO: quando le "informazioni" sono fuori dal nucleo attraverso
un altro meccanismo, producono la sintesi di una o più proteine.
OSSERVA LA TABELLA DEL CODICE GENETICO
SUL LIBRO!!!
39
TRASCRIZIONE
LA TRASCRIZIONE È IL PROCESSO CHE PRODUCE UNA
MOLECOLA DI RNA MESSAGGERO CON LE STESSE
INFORMAZIONI DEL DNA.
La trascrizione avviene nel nucleo di una cellula eucariota oppure nel
citoplasma di una cellula procariota;
La doppia elica del DNA per essere copiata deve aprirsi e rendere
libere le basi azotate: questo avviene grazie ad un enzima la RNA
POLIMERASI;
I nucleotidi dell'RNA si accoppiano con le basi libere del DNA;
La sequenza di basi azotate dei nucleotidi del DNA viene copiata,
cioè trascritta in un'altra sequenza di basi azotate dei nucleotidi di una
molecola di RNA messaggero;
Infine l’RNA messaggero è pronto per trasferire il codice genetico dal
DNA, conservato nel nucleo, ai ribosomi che si trovano nel
citoplasma;
OSSERVA SUL LIBRO LO SCHEMA DELLA
TRASCRIZIONE!!!!
40
TRADUZIONE
LA TRADUZIONE È IL PROCESSO CON CUI LE
INFORMAZIONI TRASCRITTE NELLA MOLECOLA DI RNA
MESSAGGERO PORTANO ALLA FORMAZIONE DI UNA
PROTEINA
La traduzione avviene nel citoplasma a livello dei ribosomi ;
Nella traduzione interviene l'RNA di trasporto, che trasporta gli
amminoacidi ai ribosomi perché vengano legati per formare la catena
proteica;
L'RNA messaggero si porta a livello dei ribosomi, inserendosi tra le
due subunità ribosomiali.
L'RNA di trasporto riconosce attraverso le proprie basi azotate la
parte dell'RNA messaggero da tradurre, quindi trasporterà
l'amminoacido corrispondente.
Gli amminoacidi si legano con legame peptidico all'interno dei
ribosomi: quando la catena proteica sarà completata uscirà dal
ribosoma e andrà nel citoplasma.
OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLA
TRADUZIONE!!!!!
41
7
LA RIPRODUZIONE
La riproduzione degli esseri viventi non è necessaria al mantenimento in
vita dell'individuo, ma è essenziale alla SOPRAVVIVENZA DELLA
SPECIE.
Ogni essere vivente deve la sua esistenza al fatto che prima di lui altri
organismi della sua stessa specie (i suoi antenati), si sono riprodotti.
Gli esseri viventi si riproducono in due modi: in modo SESSUATO e in
modo ASESSUATO, cioè la riproduzione può essere RIPRODUZIONE
SESSUATA o RIPRODUZIONE ASESSUATA.
=>Riproduzione sessuata o GAMICA: avviene mediante l'unione di cellule
riproduttive speciali i GAMETI; i gameti maschili sono gli
SPERMATOZOI e i gameti femminili sono le CELLULE UOVO.
=>Riproduzione asessuata o AGAMICA: avviene senza l'intervento di
cellule speciali.
La distinzione tra i due modi di riproduzione non è netta perché alcuni
organismi possono riprodursi in entrambi i modi e altri organismi hanno
delle fasi della loro vita in cui si riproducono in modo sessuato e altre fasi
in cui si riproducono in modo asessuato: questi organismi alternano
riproduzione gamica con riproduzione agamica
42
RIPRODUZIONE ASESSUATA
CICLO CELLULARE E MITOSI
La riproduzione asessuata è tipica degli organismi più semplici, come gli
organismi unicellulari procarioti.
In essa è un solo individuo (cellula madre) che produce i figli (cellule
figlie), che sono sempre identici al genitore. Per esempio nell'ameba, nel
paramecio, nei batteri la riproduzione è identica alla MOLTIPLICAZIONE
CELLULARE: in particolare nei batteri si chiama SCISSIONE.
Nei batteri il DNA è un'unica e grande molecola immersa nel citoplasma,
che prima della divisione cellulare, si duplica formando due copie complete
del codice del DNA, successivamente la cellula batterica si divide in due
nuove cellule, ciascuna delle quali contiene una propria copia delle
informazioni del DNA.
La riproduzione cellulare degli organismi eucarioti è più complessa
perché:
Il DNA degli eucarioti è più grande di quello dei procarioti;
Il DNA è unito a delle proteine (chiamate ISTONI);
Il DNA forma delle strutture complesse chiamate CROMOSOMI.
Quindi la riproduzione delle cellule eucariote avviene con un
meccanismo che tiene conto di tali complessità e che si chiama
MITOSI.
Questo meccanismo di riproduzione mantiene le informazioni del codice
del DNA completo durante le fasi della riproduzione cellulare , inoltre
mitosi vuoi dire divisione del nucleo, l'effettiva divisione cellulare si
completa solo quando è terminato il processo altamente organizzato della
mitosi; quindi la mitosi consiste nella distribuzione in ognuna delle nuove
cellule di una serie completa di informazioni genetiche codificate.
43
CICLO CELLULARE E FASI DELLA MITOSI
Il CICLO CELLULARE sono tutti gli eventi che si veriiìcano durante la
vita di una cellula eucariote.
Il CICLO CELLULARE è formato dall'INTERFASE, dalla MITOSI e
dalla CITODIERESI.
INTERFASE
durante questo periodo la cellula cresce, produce nuovi organuli e il proprio
DNA si duplica; i cromosomi durante l'interfase sono in una forma
disordinata e filamentosa chiamata CROMATINA, terminata l'interfase
inizia la MITOSI.
=>MITOSI<=
È formata da quattro momenti: PROFASE, METAFASE, ANAFASE e
TELOFASE.
PROFASE:
la cromatina assume una forma ordinata e si trasforma in cromosomi:
i cromosomi essendo costituiti da DNA risultano duplicati, perché il
DNA ha svolto la duplicazione durante l'interfase.
Le due copie identiche di ogni cromosoma prendono il nome di
CROMATIDI FRATELLI.
I cromatidi fratelli sono uniti tra loro da una struttura (somigliante ad
un "bottone") chiamata CENTROMERO.
Durante la profase il nucleolo e la membrana nucleare scompaiono;
nelle cellule animali compaiono i centrioli alle estremità opposte della
cellula e si forma un'altra importante struttura fatta da filamenti di
proteine: il FUSO MITOTICO. Le estremità opposte del fuso si
chiamano POLI.
44
METAFASE:
durante la metafase i cromatidi fratelli si uniscono al fuso mitotico e si
dispongono sulla "metà" della cellula. (La metà della cellula si dice
PIANO EQUATORIALE.)
ANAFASE:
i centromeri di tutti i cromatidi si dividono e i cromatidi fratelli si
separano uno dall'altro
=>i cromatidi fratelli sono copie esatte di un cromosoma!!<=
ogni cromatidio fratello si sposta ai poli opposti della cellula grazie al
movimento delle fibre del fuso mitotico.
TELOFASE:
i cromatidi fratelli indipendenti sono chiamati ora cromosomi;
i cromosomi sono all'estremità opposte della cellula;
le libre del fuso mitotico scompaiono;
attorno ai due gruppi separati di cromosomi si formano due membrane
nucleari;
i cromosomi si trasformano nuovamente in cromatina;
inizia a formarsi una "strozzatura" centrale;
CITODIERESI
La CITODIERESI è l'ultima parte del ciclo cellulare : la strozzatura
centrale iniziata durante la telofase, si completa fino a formare due cellule
indipendenti e completamente identiche alla cellula madre che le ha
generate.
=>Nelle cellule vegetali pluricellulari la citodieresi non separa
completamente le due cellule figlie. Tra le due cellule figlie si forma la
PIASTRA CELLULARE composta da cellulosa , che mantiene unite le
45
due cellule anche se esse sono indipendenti perché restano separate dalle
loro membrane cellulari<=
Negli organismi unicellulari il ciclo cellulare e la mitosi sono quindi una
forma di riproduzione per gli organismi pluricellulari, la mitosi rappresenta
una forma di accrescimento e di riparazione di alcuni parti dell'organismo
pluricellulare.
OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLE FASI
DELLA MITOSI!!!
46
RIPRODUZIONE SESSUATA e MEIOSI
La maggior parte degli organismi pluricellulari si riproduce mediante
riproduzione sessuata.
Riproduzione sessuata o GAMICA: avviene mediante l'unione di cellule
riproduttive speciali i GAMETI; i gameti maschili sono gli
SPERMATOZOI e i gameti femminili sono le CELLULE UOVO.
I gameti vengono prodotti nelle parti del corpo dell'organismo pluricellulare
chiamate GONADI o ORGANI SESSUALI. Nel sesso maschile le gonadi
sono i TESTICOLI, nel sesso femminile le gonadi sono le OVAIE.
Il nuovo essere vivente si ottiene con la FECONDAZIONE.
=>FECONDAZIONE: unione del gamete maschile con il gamete
femminile, cioè unione dello spermatozoo con la cellula uovo.
Tutte le altre cellule del corpo sono chiamate CELLULE SOMATICHE.
Ogni specie è caratterizzata da un numero costante di cromosomi, cioè la
quantità di informazioni del DNA è sempre costante negli organismi della
stessa specie e si tramanda dai genitori ai figli.
Per esempio nella specie umana il numero di cromosomi è di 46. Il numero
46 dei cromosomi è riferito alle cellule somatiche, perché nei gameti il
numero di cromosomi è sempre la metà. Quindi negli spermatozoi e nelle
cellule uovo della specie umana il numero di cromosomi è 23.
II numero di cromosomi nelle cellule somatiche si dice DIPLOIDE e
si indica con 2n e ogni cromosoma è presente a coppia;
Nelle cellule somatiche le coppie di cromosomi si dicono
CROMOSOMI OMOLOGHI;
I cromosomi omologhi contengono lo stesso tipo di informazioni, i
47
cromosomi omologhi derivano metà dal gamete maschile (quindi dal
padre) e metà dal gamete femminile;
II numero di cromosomi nei gameti si dice APLOIDE e si indica con
n;
In ogni gamete è contenuto un solo membro per ogni coppia di
omologhi;
Ogni cromosoma omologo è formato da due CROMATIDI
FRATELLI identici;
ESEMPIO:
le cellule somatiche della specie umana hanno 23 COPPIE DI
CROMOSOMI OMOLOGHI, cioè i 46 cromosomi caratteristi ci della
specie umana.
I gameti della specie umana hanno un solo membro per ogni coppia di
omologhi, cioè 23 cromosomi.
48
=>LA MEIOSI<=
I gameti vengono prodotti attraverso un particolare tipo di divisione
cellulare chiamato MEIOSI.
La meiosi porta al dimezzamento del numero di cromosomi nei
gameti;
La meiosi avviene nelle cellule degli organi riproduttivi, cioè nelle
gonadi;
La meiosi ha delle fasi simili alle fasi della mitosi;
La meiosi è formata da DUE DIVISONI DEL NUCLEO, cioè si ha la
MEIOSI 1 e la MEIOSI 2.
MEIOSI 1
Nella meiosi 1 i cromosomi di ciascuna coppia di omologhi si
separano e si portano in due nuove cellule.
Questa prima divisione si dice RIDUZIONALE , perché il numero di
cromosomi di dimezza diventando aploide;
nella meiosi 1 (in particolare nella PROFASE 1) avviene un
fenomeno molto importante: il CROSSING OVER;
alla fine della meiosi 1 si sono separati i componenti delle coppie di
cromosomi omologhi e si ottengono due cellule sessuali aploidi, ma
non ancora pronte per la fecondazione;
=>CROSSING OVER: i cromosomi di ogni coppia di omologhi si
avvicinano e si scambiano "pezzetti" di DNA
MEIOSI 2
all'inizio della meiosi 2 ogni cromosoma omologo ha ancora due
cromatidi fratelli uniti dal centromero;
nella meiosi due si separano i cromatidi fratelli;
il risultato della meiosi 2 sono quattro gameti aploidi;
I CROMOSOMI SESSUALI
49
Una particolare coppia di cromosomi è nota come coppia di
CROMOSOMI SESSUALI, cioè quelli che determinano il sesso di un
individuo;
I cromosomi sessuali si indicano con una X e con una Y;
Nella specie umana il cromosoma femminile è indicato con una X:
tutte le femmine hanno una coppia di cromosomi X uno ereditato dal
padre e uno ereditato dalla madre; i maschi hanno un unico
cromosoma X, ereditato dalla madre, e un cromosoma Y ereditato dal
padre;
I gameti maschili possono avere o il cromosoma Y o il cromosoma X;
I gameti femminili possono avere solo il cromosoma X;
Il sesso di un nuovo individuo è determinato dal padre al momento
della fecondazione: se lo spermatozoo che feconda l'ovulo contiene il
cromosoma X , il nuovo individuo sarà una femmina, perché l'ovulo
contiene solo il cromosoma X. Se lo spermatozoo che feconda l'ovulo
che contiene un cromosoma Y, il nuovo individuo sarà un maschio;
genotipo femminile: XX;
genotipo maschile: XY;
GENOTIPO: composizione dei caratteri ereditari situati nei GENI di un
individuo: si forma quando i cromosomi di uno spermatozoo si uniscono
con i cromosomi di una cellula uovo durante la fecondazione.
=>dopo la fecondazione si ha l'unione dei cromosomi maschili con i
cromosomi femminili e la condizione diploide è subito ripristinata : la
cellula che si ha subito dopo la fecondazione si chiama ZIGOTE.
Lo zigote subisce lo SVILUPPO EMBRIONALE passando attraverso
numerose trasformazioni caratteristiche a seconda della specie di
appartenenza prima di diventare un nuovo individuo.
=>La fecondazione nella specie umana è data dall'entrata di un solo
50
spermatozoo nella cellula uovo. Infatti subito dopo la penetrazione della
testa dello spermatozoo, la membrana della cellula uovo diventa
impermeabile ad altri spermatozoi. Il corredo cromosomico tipico della
specie umana è ristabilito: 23 cromosomi portano i caratteri materni e 23
cromosomi quelli paterni: in totale 46 cromosomi presenti nello zigote.
=> dopo poche ore dalla fecondazione, lo zigote inizia la
SEGMENTAZIONE, cioè si divide per mitosi, senza aumentare di volume,
in 2-4-8-16-32-64 ..... cellule e passa attraverso vari stadi; nello stesso
tempo questa massa di cellule si sposta lungo l'ovidutto per arrivare fino
all'utero materno dove si anniderà (ANNIDAMENTO), prendendo il
nutrimento per la sua crescita.
=>lo sviluppo embrionale dura circa due mesi; negli altri sette mesi
(PERIODO FETALE), le varie parti del nuovo organismo assumono forma
definitiva e alcune iniziano le loro funzioni.
=>ovidutto: parte dell'apparato riproduttore femminile
51
