L’origine della vita
• La vita ha preso l’avvio da sistemi non
viventi
• Da sostanze semplici si passa a
macromolecole complesse tramite
l’interazione tra molecole.
• Macromolecole si ritrovano segregate in
membrane chiuse.
• Si originano le prime cellule
• L’inizio della vita si fa risalire a circa 4
miliardi di anni fa
Sintesi di molecole prebiotiche
In un’atmosfera ricreata
Dopo l’origine delle prime cellule, l’ossigeno prodotto da queste cellule
determinò profondi cambiamenti nell’atmosfera terrestre. Questa è una
fotografia di un cianobatterio
M
E
T
A
Z
O
I
L’analisi
comparativa
di
sequenze di DNA indica una
notevole
divergenza
tra
eubatteri
e
archei,
paragonabile alla divergenza
esistente tra procarioti ed
eucarioti.
La pluricellularità ha
portato ad un alto grado
di
differenziamento
cellulare
Progenitore comune
Organismi
unicellulari
con
alto
grado
di
complessità anatomica,
di comportamento e di
adattamento ambientale
Il microscopio per lo studio delle cellule
Utilizza I fotoni della luce ma
ha limiti nella definizione dei
particolari
Utilizza come fonte luminosa
raggi di elettroni anzichè
fotoni estendendo la capacità
di vedere I dettagli più fini.
Il campione rivestito di un velo
sottilissimo di metallo pesante,
viene esplorato da un pennello
di elettroni focheggiato da
elettromagneti
Perchè le cellule
sono di piccole dimensioni?
Mano a mano che un corpo si accresce dimensionalmente, il suo volume aumenta
più rapidamente della sua superficie. Per garantire un adeguato metabolismo, è
indispensabile che il rapporto tra superficie e volume sia elevato: ciò spiega
perché le cellule che costituiscono gli organismi debbano essere numerosissime e
minuscole piuttosto che poche e voluminose.
Caratteristiche della materia vivente
1. Complessità specificatamente definita nel tempo e nello spazio: la stessa
complessità appare in tempi diversi (generazioni successive) e in luoghi diversi
negli individui di una data specie. L’informazione che definisce tale complessità
rappresenta l’informazione genetica ed è registrata nel DNA. L’insieme delle
molecole di DNA contenenti l’informazione genetica di un organismo ne
costituisce il genoma.
2. Capacità di accrescersi trasformando energia e composti inorganici in
composti organici. Ciò è il risultato della capacità di far avvenire al proprio
interno un gran numero di reazioni chimiche, ciascuna catalizzata da uno
specifico enzima.
3. Capacità di auto-riprodursi: ciò è reso possibile dal fatto che, prima di ogni
generazione, il genoma (DNA) va incontro a replicazione e viene precisamente
ripartito tra i nuovi individui.
4. Adattamento all’ambiente: è il risultato dell’ evoluzione per selezione naturale,
nel quale il verificarsi di mutazioni casuali porta alla comparsa di individui con
nuove caratteristiche, la cui sopravvivenza e diffusione sono condizionate
dall’ambiente nel quale essi vengono a trovarsi.
LA CELLULA
È una porzione di soluzione acquosa (citoplasma) delimitata da una membrana a
doppio strato lipidico (membrana plasmatica)
Cellule procariotiche
Cellula eucariotiche
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule. Ogni cellula
deriva dalla divisione di una cellula preesistente e tutte le cellule si
moltiplicano per divisione binaria
Elementi comuni:
- l’informazione genetica è racchiusa nel DNA e trascritta sotto forma di
molecole di RNA, che nelle sue tre forme (mRNA, tRNA e rRNA) serve per la
sintesi di proteine
- Utilizzo di processi metabolici comuni per acquisire energia dal mondo
esterno e trasformarla in energia chimica biologicamente utilizzabile, sotto
forma di ATP o altre molecole simili contenti legami fosfato altamente
energetici.
La cellula eucariotica e i
suoi compartimenti
La cellula eucariotica
Gli eucarioti possiedono cellule generalmente più grandi (tra 10 e
100um) e, ad eccezione dei protozoi, che sono unicellulari, sono
pluricellulari.
La cellula eucariotica è organizzata in compartimenti che
permettono di segregare in zone diverse della cellula, collegate
funzionalmente tra loro, i complessi enzimatici che presiedono i
vari processi biochimici.
Teoria dell’endosimbiosi
La cellula
Eucariotica
Ospita nel citoplasma vari
organelli delimitati da una
membrane biologica ed una
struttura
intracellulare
organizzata
a
moduli
componibili, il citoscheletro che
conferisce alla cellula forma e
resistenza agli stress di natura
fisico-meccanica.
Lo sviluppo umano
Negli organismi pluricellulari (metazoi) gruppi di cellule sviluppano
caratteristiche morfologiche e funzionali diverse, dando origine a
tessuti e organi
trofoectoderma
blastocele
Il corpo umano è composto
da tanti differenti tipi cellulari
LE CELLULE STAMINALI:
sono le unità organizzative responsabili dello sviluppo e
della rigenerazione di tessuti e organi.
Sono cellule clonogeniche ovvero cellule in grado sia di
proliferare autonomamente sia di differenziarsi in varie
popolazioni cellulari
Caratteristiche di
una cellula staminale
•
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•
Le cellule staminali sono cellule non specializzate
Hanno grande potenziale proliferativo
Sono capaci di autorinnovamento
Possono dare origine a cellule specializzate
Sono presenti in tutti gli stadi di sviluppo:
– Embrionale (ESC)
– Fetale (FSC)
– Adulto (ASC)
• Provvedono:
– allo sviluppo embrionale e fetale
– alla rigenerazione ed all’omeostasi di organi adulti
cellula staminale
AUTO-RINNOVAMENTO
(replica)
cellula staminale
DIFFERENZIAMENTO
(specializzazione)
cellula specializzata
(es. cellule muscolari, nervose)
Perchè auto-rigenerarsi e differenziare?
1 cellula staminale
1 cellula
staminale
Auto-rinnovamento:
mantiene la riserva di
cellule staminali
4 cellule specializzate
Differenziamento: sostituisce le cellule
danneggiate o morte durante tutta la vita
Classificazione cellule staminali
Totipotente
Pluripotente
Multipotente
Differenziate
