ARGOMENTO
CONCETTO DI REGOLAZIONE
GENICA
REGOLAZIONE GENICA
PROCARIOTI
REGOLAZIONE GENICA
EUCARIOTI
trascrizione e maturazione RNA
trasporto nucleo-citoplasma
sintesi proteica
via secretiva
traffico di membrana
ENERGETICA
MOTILITÀ CELLULARE
SEGNALI
DIVISIONE CELLULARE
CICLO CELLULARE
APOPTOSI
STRUTTURA CELLULARE
nucleo, cromatina, involucro nucleare
nucleolo
ribosomi
reticolo endoplasmatico
apparato del Golgi
lisosomi
proteasomi
vescicole di secrezione
mitocondri e perossisomi
citoscheletro
membrana plasmatica
cromosomi
Riproduzione molecolare
Riproduzione cellulare
Riproduzione degli organismi
asessuata
sessuata
Gametogenesi
(femminile e maschile)
Fecondazione
BIOLOGIA MOLECOLARE (1944)
ETOLOGIA (1927)
GENETICA (1900)
ECOLOGIA (1866)
BIOLOGIA DELL’EVOLUZIONE (1859)
CITOLOGIA (1839)
EMBRIOLOGIA (1828)
.
.
.
.
FISIOLOGIA
ANATOMIA
STORIA NATURALE
LA BIOLOGIA DEL XXI SECOLO:
GENOMICA
PROTEOMICA
(BIOINFORMATICA)
+ altre “omics”
Trascrittomica
Lipidomica
Glicomica
Interattomica
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IL METODO SCIENTIFICO
1- eseguire le prime osservazioni
2- formulare un’ipotesi verificabile
prendere come
riferimento
le conoscenze
già esistenti
3- progettare un esperimento controllato
4- raccogliere i dati
5- interpretare i risultati
6- ricavare delle conclusioni ragionevoli
IL METODO SCIENTIFICO
CORRETTO DISEGNO SPERIMENTALE
OSSERVAZIONI → IPOTESI → VERIFICHE SPERIMENTALI
TEORIA
LOGICA DEDUTTIVA E LOGICA INDUTTIVA
STABILITÀ
GENETICA
CAMBIAMENTO
EVOLUZIONE
TEORIA SINTETICA DELLA BIOLOGIA
MODERNA
I LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE
ATOMI → MOLECOLE →MACCHINE MOLECOLARI → ORGANULI
CELLULA
LA VITA COME PROPRIETÀ EMERGENTE
(PROPRIETÀ RISULTANTE DALLE INTERAZIONI TRA VARIE
COMPONENTI)
ALCUNE PROPRIETÀ DELLA VITA:
•ORDINE
•RIPRODUZIONE
•CRESCITA E SVILUPPO
•UTILIZZAZIONE DELL’ENERGIA
•RISPOSTA ALL’AMBIENTE
•OMEOSTASI
•ADATTAMENTO EVOLUTIVO
• METABOLISMO
METABOLISMO ED EQUIVALENZA TRA ENERGIA E INFORMAZIONE
CONTROLLO GENETICO DEL METABOLISMO
EREDITARIETÀ DELL’INFORMAZIONE BIOLOGICA
UNITÀ NELLA DIVERSITÀ
TEORIA CELLULARE
MECCANISMI EREDITARI E DEL FLUSSO DI INFORMAZIONE
MOLECOLE BASE DEL METABOLISMO
INTERAZIONE TRA ORGANISMI E AMBIENTE
L’origine della vita:
come è cominciato tutto?
la vita è unitaria:
la vita si evolve:
stesse molecole fondamentali
stessi processi fondamentali
nel flusso metabolico
nel flusso di informazioni
l’ambiente cambia, i viventi si
adattano e si diversificano
http://www.ideacenter.org/contentmgr/showdetails.php/id/838
CONTROLLO GENETICO DEL METABOLISMO
•Il metabolismo è il complesso
delle reazioni di catabolismo e di
anabolismo
•Ogni reazione della cellula è
controllata da un enzima
•Ogni enzima è un prodotto
genico
•L’azione degli enzimi è
coordinata
•Le vie metaboliche sono
evolutivamente conservate
http://fig.cox.miami.edu/~cmallery
/150/makeatp/makeatp.htm
La teoria cellulare
•La cellula è la più piccola unità del vivente
•Tutti gli organismi viventi sono costituiti da
cellule
•Ogni cellula deriva da una cellula pre-esistente
•In base a caratteristiche, quali la presenza di un
nucleo e di strutture intracellulari (organuli),
classifichiamo le cellule in due categorie:
procariotiche ed eucariotiche
La cellula eucariotica differisce per molti aspetti
da quella procariotica
1
2
3
4
5
-4500 milioni
Origine della
terra
8
-3750 milioni
VITA?
9
10
12
11
16
17
18
19
13
14
20
21
-1950 milioni -1800 milioni
respirazione molti batteri
22
23
24
25
29
30
-1500 milioni
Primi
mammiferi
dinosauri
Primi uccelli
Prime piante con fiore
Estinzione dei dinosauri
Primi ominidi
Homo sapiens: 23h 55’
La storia scritta: 23h 59’54”
-1350 milioni
primi eucarioti
26
-750 milioni
primi organismi
multicellulari
7
-3450 milioni
i più antichi
fossili di
procarioti
-2700 milioni
fotosintesi
-3000 milioni
chemioautotrofi
15
65
27
28
-450 milioni
evoluzione
esplosiva di
piante e
animali
-300 milioni
le piante
colonizzano
la terra
primi vertebrati
CALENDARIO DELLA STORIA
DELLA TERRA
L’origine di batteri, archea ed eucarioti
Origine dei mitocondri come endosimbionti
TASSONOMIA (CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI)
La classificazione è
gerarchica
basata su dati
descrittivi
paleotologici
embriologici
biochimici (somiglianze di sequenze)
Come si definisce una specie?
Come si formano nuove specie?
Es.: classificazione dell’uomo
Regno: animale
Phylum: cordati
Classe: mammiferi
Ordine: primati
Famiglia: ominidi
Genere: homo
Specie: homo sapiens
http://nema.cap.ed.ac.uk/teaching/zoo4/top.html
In un organismo pluricellulare le cellule sono specializzate
per svolgere funzioni diverse e la loro morfologia dipende
dalla funzione che svolgono. Gli organuli primari sono tuttavia
presenti in tutte le cellule.
SPECIALIZZAZIONE CELLULARE = DIFFERENZIAMENTO
Le dimensioni in biologia
A dimensioni diverse corrispondono modalità
diverse di visualizzazione e discipline diverse:
anatomia e fisiologia, istologia, biologia
cellulare, embriologia, genetica,
microbiologia, virologia, biochimica e
biologia molecolare, chimica, fisica….
LE DIMENSIONI DELLE CELLULE EUCARIOTICHE (VEGETALI E
ANIMALI) E DELLE CELLULE PROCARIOTICHE
Confronto tra il potere di risoluzione del microscopio
ottico e del microscopio elettronico
Spessore della sezione:
1,5 µm
0,03 µm
Immagini ottenute con il microscopio elettronico a scansione
Il mondo del
nanometro
Il mondo del nanometro: il virus dell’HIV ha un diametro
di circa 100 nm (0,1 µm, ossia 10-4 mm)
