Caratteristiche generali dei sistemi viventi

1 Unicità chimica

2 Complessità ed organizzazione gerarchica

5 Riproduzione

3 Metabolismo

6 Sviluppo

4 Interazione ambientale: Regolazione e omeostasi

7 Evoluzione biologica

LA SPECIE

LA CELLULA: la più piccola unità vivente

INDIVIDUO

2 Complessità ed organizzazione gerarchica

La cellula è l’elemento fondamentale della biologia: rappresenta infatti la più piccola unità in grado di svolgere tutte le funzioni necessarie alla vita, e tutti gli esseri viventi

sono quindi costituiti da cellule.

Tutti le essere viventi sono costituiti da

cellule

1cellula=1 individuo

Organismi unicellulari

ORGANISMI PLURICELLULARI Le cellule cono organizzate

gerarchicamente a formare un individuo

Le cellule vengono scoperte nel 1665 da Robert Hooke, che osservando il sughero notò una struttura composta da piccole camere, che denominò “cellule”

La cellula

Antonie van Leeuwenhoek, nello stesso periodo, scoprì gli spermatozoi ed altri tipi cellulari (microrganismi).

In fine, quasi due secoli dopo (nel biennio 1838-1839), , un botanico ed uno zoologo Matthias Jacob Schleiden[7] e Theodor Schwann[8], considerati i veri ideatori della teoria cellulare, identificarono nella cellula l'unità presente in tutte le piante (Schleiden) e in tuttti gli animali (Schwann). Misero le basi per la così detta “dottrina cellulare” giungendo alla conclusione che tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule.

La cellula è l’elemento fondamentale della biologia: rappresenta infatti la più piccola unità in grado di svolgere tutte le funzioni necessarie alla vita, e tutti gli esseri viventi sono quindi costituiti da cellule.

Uso di metodologie e strumenti appropriati

La cellula

Organizzazione :

• Procariotica

• Eucariotica

La cellula procariote è esclusiva di organismi unicellulari noti con il nome di batteri (dal greco baktérion, "bastoncino“ anche se possono avere forme diverse). Tutti gli organismi a cellula procariote sono raggruppati nel regno dei Monera. I Batteri sono per lo più microscopici, e misurano da 1 a 10 micrometri (un micrometro è uguale a 1/1000 di mm) e hanno sviluppato gli adattamenti più svariati per ottenere energia e sostanze nutritive.

La cellula procariote

Si trovano in quasi tutti gli ambienti: nell'aria, nel suolo, nell'acqua, nel ghiaccio, nelle sorgenti calde e perfino negli sbocchi idrotermali delle profondità oceaniche. Alcuni proliferano sugli alimenti, mentre altri stabiliscono varie forme di simbiosi con piante, animali e altri organismi. La disciplina che studia la classificazione dei batteri e la prevenzione delle malattie causate da questi microrganismi prende il nome di batteriologia.

La cellula procariote ha una struttura estremamente semplice. All'esterno, a ridosso della membrana plasmatica o plasmalemma, si trova quasi sempre una parete, all'esterno di essa può essere presente un rivestimento esterno variabile come composizione e che può essere indicato con nomi differenti (capsula, glicocalice, strato mucoso, ecc.), dalla cellula possono sporgere strutture quali flagelli e pili. La membrana batterica è anche coinvolta nel processo di divisione cellulare, nella formazione del setto e nella segregazione dei cromosomi nelle cellule figlie. Questo compito è svolto da una particolare struttura detta MESOSOMA che è una invaginazione della membrana cellulare alla quale è attaccato il cromosoma. All'interno del plasmalemma, che può presentare invaginazioni più o meno approfondite, è localizzato il citoplasma, in cui si trovano il nucleoide (ve ne possono essere anche più di uno) i ribosomi,, enzimi, sostanze di riserva e diverse molecole (zuccheri, acidi organici ed inorganici, nucleotidi, ioni ecc.).

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nucleoide

Il cromosoma batterico o nucleoide è costituito da un’unica

molecola di DNA a forma circolare. Distesa in tutta la sua

lunghezza la molecola raggiunge la dimensione di 1mm.

Mancano i nucleoli. Manca la membrana nucleare che lo separa

dal citoplasma

Cellula batterica Pseudomonas aeruginosa

Membrana plasmatica

Nucleoide

Citoplasma (citosol e le particelle insolubili in sospensione)

Caratteri condivisi da tutti i procarioti

Strutture specializzate presenti in alcune cellule procariotiche

Parete cellulare (supporto meccanico)

Membrana esterna (tossine responsabili di diversi

processi patologici)

Capsula (protezione dal sistema immunitario e

impedisce la disidradazione)

Membrane fotosintetiche

Citosol Solvente acquoso contenente una serie eterogenea di soluti: ioni, piccole molecole e macromolecole

ribosomi

Polisaccaridi e fosfolipidi

polisaccaridi

La cellula eucariotica Membrana plasmatica

nucleo

DNA

Citoplasma

citosol

Organuli citoplasmatici

mitocondri

Golgi

Centrioli

Reticolo endoplasmatico

Reticolo endoplaspatico

ribosomi

La struttura generale di molte membrane biologiche è costituita da un doppio strato di fosfolipidi. I fosfolipidi contengono sia una parte altamente idrofobica (acido

grasso) che una relativamente idrofila (glicerolo + fosfato); ne esistono molti tipi diversi, in funzione della varietà di acidi grassi esistenti in natura o dei gruppi fosfato

legati al glicerolo. In acqua si aggregano a formare strutture a doppio strato, con gli acidi grassi rivolti

verso l’interno a costituire un ambiente idrofobico e le porzioni idrofile esposte verso il mezzo esterno acquoso.

Spessa soltanto 8 nm è una barriera altamente selettiva

La membrana citoplasmatica

Classi di Proteine di Membrana

periferiche

integrali

superfice extracell.

Superfice citosolica ancorate

ancorate

Membrana plasmatica

nucleo

Citoplasma

Organuli

mitocondri

Golgi

Centrioli

Il citoplasma occupa circa la metà del volume totale della cellula.

E’ costituito da una matrice acquosa colloidale. La matrice liquida è detta più

propriamente citosol , mentre la componendie solida è costituita dagli organuli citoplasmatici. Il citoplasma è presente sia nelle cellule eucariote sia in quelle procariote.

Il citoplasma

Involucro perinucleare o carioteca

PORI

La cisterna o involucro perinucleare è costituita da una doppia membrana che separa Il nucleo dal citoplasma, ma è continua con un organulo citoplasmatico denominato reticolo endoplasmatico. L’involucro è perforato da numerosissimi pori . Le dimensioni dei pori impedisco la fuoriuscita del DNA ma consentono il passaggio di altre molecole tra cui l’RNA.

Il Nucleo

Contenuto nucleare è formato dal nucleoplasma e dalla cromatina

La cromatina è costituita da numerose molecole lineari di DNA e proteine istone.

Nucleoplasma è simile per composizione al citosol: acqua, ioni e molecole chimiche più o meno complesse

DNA Cromosoma= DNA + proteine

Filamento di DNA + proteine Nucleosoma Nucleosomi avvolti a spirale

Cromatina - cromosoma

I RIBOSOMI

Alle prime osservazioni tramite microscopio ottico i ribosomi apparvero come organuli dalla forma tondeggiante e dalla taglia pressoché costante, particolarmente numerosi nei tessuti che sintetizzano grandi quantitativi di proteine.

I RIBOSOMI sono costituiti da rRNA ribosomale

Il reticolo endoplasmatico è una rete di sacchi appiattiti, tubuli e canali connessi tra loro. Ci sono due tipi di reticolo endoplasmatico: quello rugoso, con ribosomi attaccati alle cisterne, e quello liscio, privo di ribosomi.

REL

RER

RETICOLO ENDOPLASMATICO

I ribosomi associati al reticolo endoplasmatico ruvido (RER) sintetizzano proteine che debbono essere trasportate e rilasciate all’esterno della cellula, o conservate nel citoplasma all’interno di vescicole rivestite di membrana

liberi

I ribosomi liberi nel citoplasma sintetizzano proteine che devono essere utilizzate all’interno della cellula

Reticolo endoplasmatico ruvido