Didattica della Biologia Cellulare A059
Unità didattica
La cellula Procariota e la cellula Eucariota
Modulo
La cellula e il mondo dei viventi
Target
I classe di scuola secondaria di primo grado
Territorio
Napoli
N°lezioni
3 frontali,3Esperimento,
1 verifica finale
Periodo
Ottobre
Modulo: La cellula e il mondo dei viventi
Unità
didattica1:La
cellula
Procariote e la
cellula
Eucariote
Unità
didattica 2: la
cellula si
divide,gli
organismi si
riproducono
Unità didattica
La cellula Procariota e la cellula Eucariota
Prerequisiti
Conoscere la distinzione tra viventi e non
conoscere viventi;conoscere gli elementi
conoscere le macromolecole biologiche
Obiettivi
Conoscere le caratteristiche generali di
una cellula,gli strumenti per l’osservazione
delle cellulele differenze tra cellule
eucarioti e cellule procariote
Finalità
Saper osservare, descrivere in modo ordinato e
relazionare utilizzando il linguaggio specifico le
caratteristiche essenziali di un fenomeno biologico
Saper produrre schemi di sintesi
Saper utilizzare strumenti scientifici
Stimolare la curiosità
Unità didattica
La cellula Procariota e la cellula Eucariota
Strumenti di Valutazione
Quesiti:
Vero o falso
A risposta multipla
Brani da completare
Realizzazione di poster che
descrivano le esperienze
Creare un opuscolo che
illustri la cellula procariota
ed eucariota
Le CARATTERISTICHE dei
VIVENTI
A differenza degli esseri non viventi, gli
esseri
viventi
hanno
le
seguenti
caratteristiche:
NUTRIZIONE, che è la capacità di
assumere cibo per ricavare energia
necessaria per vivere.
RESPIRAZIONE,
processo utile
alla trasformazione del cibo in
energia.
RIPRODUZIONE,
capacità
di
mantenere la specie e quindi di
conservarla.
IRRITABILITA’,
capacità
di
reagire agli stimoli e alle variazioni
ambientali.
La teoria cellulare moderna
le cellule sono le unità strutturali degli
organismi viventi
le cellule sono le unità funzionali degli
organismi viventi
ogni cellula deriva da un’altra cellula
preesistente
La scoperta della cellula
Il nome è legato all'esperienza che
fece Robert Hooke quando, nel 1665,
si trovò ad osservare un pezzo di
sughero, utilizzando un microscopio
da lui inventato. Hooke non vide le
cellule del sughero, ormai morte, ma
le cavità lasciate vuote simili,
appunto, a delle piccole celle.
Quanto sono grandi le cellule?
limite di risoluzione
dell’occhio umano
ORGANULI
CELLULE
Cellula vegetale
(20 x 30 μm)
ATOMI
Batterio
(1 x 2 μm)
MOLECOLE
Cellula animale
(10-20 μm)
limite di risoluzione del
microscopio ottico
limite di risoluzione del
microscopio elettronico
La cellula Procariota e la cellula Eucariota
Il termine procariote deriva dal greco e
significa "prima del nucleo";
il termine eucariote significa "vero nucleo".
I Procaroti hanno forma diversa
Morfologia dei procarioti
- Cocchi, con forma sferica;
- Bacilli, con forma cilindrica;
- Vibrioni - spirilli: con forma
ricurva o a spirale;
-ed in base al modo in cui si
aggregano fra di loro:
- Diplococchi, disposti a due a
due;
- Streptococchi, disposti in
catenelle;
- Stafilococchi, disposti a
grappolo
Purves et al, BIOLOGIA, ZANICHELLI Editore Spa, Copyright 2005
I Procaroti in dettaglio…
Pur essendo dotate di membrana plasmatica ed eventuale parete
cellulare, sono prive di membrana nucleare; la molecola di DNA
circolare si trova, pertanto, libera nel citoplasma, benché fissata
alla membrana cellulare da una struttura detta desmosoma.
Sono pure assenti i mitocondri, il reticolo endoplasmatico , i
cloroplasti, e l'apparato di Golgi. Benché generalmente non vi siano
strutture interne limitate da membrane, nei cianobatteri si trovano
numerose strutture membranose, chiamate mesosomi.
Batteri gram positivi e gram negativi
Abbiamo due tipi di batteri in base alla composizione
della parete cellulare (gruppo "gram-positivi":
membrana + spesso strato rigido; gruppo "gramnegativi": membrana interna + strato rigido +
membrana esterna), nella figura e’rappresento il tipo
cui appartiene il più studiato dei batteri, l'
Escherichia coli:
Strutture facoltative:
•Capsula: all'esterno della parete cellulare;
conferisce maggiore patogenicità;
•Flagelli o ciglia: sono appendici filiformi: movimento della
cellula.
•Pili o fimbrie: trasferimento di informazioni genetiche da
cellula a cellula
•Spore: forma di resistenza che consente al battere di
sopravvivere anche in un ambiente sfavorevole.
Purves et al, BIOLOGIA, ZANICHELLI Editore Spa, Copyright 2005
I Procaroti buoni…
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus
è un microrganismo termofilo (la temperatura ottimale di
crescita è vicina ai 45°C, non cresce bene a basse
temperature), termotollerante (può resistere a trattamenti
di termizzazione e di pastorizzazione a 62°C per 20-30
min), omofermentante. Viene utilizzato come starter in
molti formaggi prodotti a temperature superiori a 35°C
(inclusi il Gorgonzola e la Mozzarella) e in molti latti
fermentati. E’, insieme a Streptococcus thermophilus, uno
dei due componenti della microflora dello yoghurt. Alcuni
ceppi sono in grado di produrre esopolisaccaridi, che
rendono viscoso il substrato (nella figura sono visibili
filamenti di esopolisaccaridi).
Lb. delbrueckii ssp. lactis appartiene alla stessa specie, ma
viene raramente utilizzato come starter, anche se è
presente nella microflora naturale di formaggi come il
Grana, il Parmigiano Reggiano e l'Emmentaler.
I Procaroti cattivi…
Le salmonelle sono presenti nell'ambiente e possono essere sia commensali
sia patogeni per uomini e per vari animali; alcuni sierotipi lo sono
esclusivamente per l'uomo (es. S.Typhi e S.Paratyphi), altri si adattano
anche ad altri animali (es. S.Typhimurium).
Nell'uomo sono causa di due patologie infettive:
la febbre tifoide
le salmonellosi minori
L'infezione da salmonelle è trasmessa per via oro-fecale attraverso
l'ingestione di cibi o bevande contaminate.
Il periodo di incubazione è molto breve, infatti i sintomi della malattia
possono manifestarsi anche solo dopo 12 ore dall'ingestione del batterio. I
sintomi interessano il tratto gastrointestinale e sono rappresentati da:
Dolore addominale Nausea e vomito Febbre e diarrea.
Osserviamo i lactobacilli....
prelevare una goccia di yogurt
stemperarla su un vetrino portaoggetti
riscaldarla fino a che il vetrino non è completamente
essiccato
aggiungere alcune gocce di “cristal violetto” per
evidenziare i batteri
si lascia agire per alcuni secondi
lavare e mettere qualche goccia di glicerina ed un vetrino
coprioggetti
I nostri batteri hanno assunto il “look” per essere
osservati:
i Lattobacilli appariranno come dei lunghi bastoncini, gli
Streptococchi simili a file di piccole sfere.
CELLULA PROCARIOTE
batteri e alghe azzurre;
dimensioni: 1 e 5 µm
non hanno il nucleo ;
prive di organuli eccetto i
ribosomi
.
CELLULA EUCARIOTE
tutti gli altri organismi viventi;
dimensioni 10 e i 100 µm ma anche più!
nucleo;
hanno organuli.
La cellula Eucariote animale
La membrana cellulare
Struttura
- strato di fosfolipidi, proteine e
glucidi
-spessore di circa 7 nanometri
Funzioni
-mantiene costante l’ambiente
interno
-agisce come una membrana
selettivamente permeabile
-modifica la sua forma a seconda
delle esigenze della cellula
-fa entrare le sostanze utili e lascia
uscire quelle di scarto
La cellula Eucariote animale
Citoscheletro
Un fitto intreccio di fibre proteiche
che danno forma alla cellula stessa e
attacco agli organuli cellulari.
Le fibre che compongono questa
struttura sono diverse tra loro:
microtubuli - filamenti di actina filamenti intermedi c
La cellula Eucariote animale
Ribosomi
Questi organuli sono costituiti di
RNA e proteine e hanno la funzione
di sintetizzare le nuove proteine. Il
loro numero nella cellula varia da
qualche migliaio nei procarioti fino a
qualche milione negli eucarioti.
Possiamo trovare ribosomi sia legati
alle membrane del reticolo che liberi
nel citoplasma.
La cellula Eucariote animale
Reticolo Endoplasmatico Rugoso
(RER)
è rivestito di particelle sferoidali, i
ribosomi. È in diretto collegamento
con il reticolo endoplasmatico liscio e
con la membrana nucleare. Dal
reticolo endoplasmatico liscio si
staccano delle vescicole di trasporto
che raggiungeranno l'apparato di
Golgi, al cui interno terminerà la
costruzione della molecola proteica.
Svolge un ruolo importante nel
metabolismo del glucosio
regola il movimento di ioni Ca2+
durante la contrazione muscolare
(nelle cellule animali)
La cellula Eucariote animale
Reticolo Endoplasmatico Liscio
(REL)
è costituito da un sistema di
vescicole appiattite
è la sede della sintesi dei fosfolipidi
e delle glicoproteine necessarie per
la costruzione della membrana
svolge un ruolo importante nel
metabolismo del glucosio
regola il movimento di ioni Ca2+
durante la contrazione muscolare
(nelle cellule animali)
La cellula Eucariote animale
Nucleo
Il nucleo è contiene le informazioni
genetiche per il controllo del
metabolismo cellulare. È delimitato
da una doppia membrana sulla cui
superficie sono presenti dei pori che
consentiranno l'uscita dell'RNA ed il
passaggio di numerose altre
sostanze. La membrana del nucleo è
in diretta continuazione con quella
del reticolo endoplasmatico.
All'interno del nucleo è presente il
nucleolo che è incaricato della
sintesi dei ribosomi
Nucleo: Differenza funzionale
La cellula Eucariote animale
Apparato di Golgi
Costituito da lamelle e cisterne
sovrapposte, in cui si accumulano e
vengono ulteriormente lavorate le
sostanze prodotte in altre zone del
citoplasma. Al suo interno vengono
costruite molecole complesse, quali
le glicoproteine.
Sono più abbondanti nelle cellule che
producono secrezioni. Nelle cellule
animali possono essere presenti
alcune decine di strutture di questo
genere, mentre nelle cellule vegetali
arrivano fino a centinaia, in quanto
partecipano alla costruzione della
parete cellulare durante il processo
di divisione cellulare.
La cellula Eucariote animale
Lisosomi
Sono organuli ricchi di enzimi
digestivi, che vengono qui isolati per
non danneggiare il resto della
cellula..
Si formano in seguito al distacco di
vescicole dall'apparato di Golgi.
Versano il loro contenuto all'interno
dei vacuoli alimentari formatisi con
l'endocitosi, dove effettuano la
digestione del materiale
La cellula Eucariote animale
Mitocondri
Sono le centrali energetiche delle
cellule.Sono costituiti da due
membrane, la più interna ripiegata a
formare delle creste mitocondriali,
che aumentano la superficie attiva
del corpuscolo. In questi organuli
avviene la demolizione del glucosio e
la produzione di molecole ricche di
energia utilizzabile dalla cellula. Il
loro numero varia da cellula a cellula;
ad es. nel fegato possono essere tra
1000 e 1600, mentre nell'oocita sono
anche 30.000.
La cellula Eucariote animale
Mitocondri
Questi organuli contengono, al loro
interno, un filamento di DNA a
forma circolare e piccoli ribosomi
che servono per la sintesi di
proteine specifiche del metabolismo
degli zuccheri
Le cellule eucariote dei mammiferi
Rispetto al modello
cellulare illustrato, tra
gli eucarioti si possono
riscontrare diversità
nel numero e
nell'effettiva presenza
di tutti gli organuli: ad
esempio, molte cellule
fungine, così come le
fibre muscolari umane,
possiedono numerosi
nuclei; cellule dotate di
mobilità, come molti
protisti e gameti, sono
dotate di flagelli e
ciglia;
CELLULE NERVOS
GLOBULI ROSSI
La cellula Eucariote vegetale
Cloroplasto
È responsabile della
Fotosintesi clorofilliana
Parete
Rivestimento esterno
rigido costituito da
cellulosa
Vacuolo
Contiene Sali ed altre
sostanze;mantiene la
parete cellulare rigida e
il corpo deella pianta
eretto
Origine delle cellule Eucariote
origine per endosimbiosi: al alcuni piccoli procarioti furono fagocitati da
cellule eterotrofe più grandi, con e quali si instaurarono rapporti
matura cooperazione: una simbiosi. Ma resta la domanda:
CHE COSA HA PORTATO ALLA FORMAZIONE DELLA CELLULA
EUCARIOTE? Secondo le prime testimonianze fossili, le prime cellule
eucariote risalgono ad almeno 2,1 miliardi di anni fa. Sembra certo che
circa due miliardi e mezzo di anni fa sulla terra si sia verificata una
glaciazione, che produsse una spessa copertura di ghiacci sugli oceani e
su parte delle terre emerse (snow ball). Nel corso di questi eventi si
accumularono sui ghiacciai polveri di minerali ferrosi e di magnesio,
prodotta dall’erosione di rocce rimaste esposte agli agenti atmosferici.
Quando la glaciazione regredì e la superficie degli oceani ridivenne
liquida, queste polveri minerali si disciolsero nelle acque e funzionarono
da fertilizzanti: così i batteri fotosintetici che si trovarono nel
fitoplacton proliferarono in modo straordinario. Per la prima volta
l’ossigeno si accumulò in misura apprezzabile nell’atmosfera e questo
gas, essendo assai tossico, pose gli organismi di fronte una drammatica
alternativa: adattarsi o morire, e probabilmente molte delle specie di
allora si estinsero. L’endosimbiosi sembra quindi essere stata una
risposta adatta a queste nuove condizioni.
Osserviamo il catafillo di cipolla...
STRUMENTI E MATERIALI:
Microscopio
Vetrini portaoggetti e coprioggetti
Pipetta pasteur o contagocce
Cipolla
Bisturi
Pinzetta
Coltello
Acqua distillata
Blu di metile
Procedimento:Separare tra loro alcuni strati di bulbo
di cipolla e prelevare con le pinzette un pezzo della
sottile pellicola che si trova tra uno strato e
l’altro.Immergerlo in acqua distillata aggiungendo
gocce di blu di metile o tintura di iodio.Dopo averlo
estratto e risciacquato distenderlo sul vetrino e
osservarlo .
Osserviamo i cloroplasti di
Elodea....
Strumenti:Microscopio Foglioline di
Elodea canadensis Vetrini
portaoggetti e coprioggetti Pipetta
Pinzetta Acqua distillata
PROCEDIMENTO:
Stacca con una pinzetta una fogliolina
apicale di Elodea e immergila in una
goccia d’acqua su un vetrino
portaoggetti.
Completa l’allestimento con un vetrino
coprioggetti
Osserva al microscopio a diversi
ingrandimenti,
Lascia per qualche minuto il preparato
sul piano del microscopio con la luce
accesa e poi ritorna ad osservare in
particolare i cloroplasti
Osserviamo le nostre cellule
Si sfrega con una spatola la
parete interna della bocca; si
colloca su di un vetrino
portaoggetti il materiale raccolto.
Si versa una goccia di blu di
metilene e si copre con un
vetrino coprioggetti.
Si osserva al microscopio
