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LiLu2/TT 1 clGli organismi viventi

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Materiali sull’argomento “Gli organismi viventi” LiLu2: I cl. (settembre 2014)

Tiziano Terrani

Liceo di Lugano 2, 6942 SAVOSA


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Che cosa hanno in comune questi organismi?


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Il colore, la forma …?


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Per un biologo …

… la caratteristica essenziale e più

significativa è che sono tutti costituiti di cellule!

Questo fatto sfugge al senso comune (ed è sfuggito all’attenzione degli studiosi fino a inizio 19° secolo) per il semplice motivo che le cellule sono microscopiche!

Le basi della teoria cellulare furono poste verso il 1830: il perfezionamento dei microscopi, in particolare la correzione dell'aberrazione cromatica, permise di trovare analogie fra formazioni diverse come la cartilagine dei tessuti animali e le cellule vegetali. Gli autori che fecero queste osservazioni furono, nel biennio 1838-1839, Matthias Jacob Schleiden e Theodor Schwann, i quali sono considerati i veri ideatori della teoria cellulare per aver identificato nella cellula l'unità presente in tutti gli esseri viventi, piante (Schleiden) o animali (Schwann). Fu infine Rudolf Virchow nel 1858 a concludere che ogni cellula nasce da un'altra cellula preesistente ("Omnis cellula e cellula").

Da Wikipedia (7.7.14) modificato.

Approfondimento

http://it.wikipedia.org/wiki/1830



http://it.wikipedia.org/wiki/Matthias_Jacob_Schleiden

http://it.wikipedia.org/wiki/Theodor_Schwann

http://it.wikipedia.org/wiki/Piante

http://it.wikipedia.org/wiki/Animali

http://it.wikipedia.org/wiki/Rudolf_Virchow


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Le cellule dei vegetali

cellule della foglia

cellula fotosintetica con cloroplasti


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Le cellule degli animali

cellule dell’intestino


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Gli organismi viventi sono fatti di cellule


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La vita si manifesta nelle cellule

La cellula è l’unità strutturale e funzionale della vita!

Approfondimento: cellule eucariotiche e cellule procariotiche


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Gli organismi viventi sono costituiti da una o più cellule!

ORGANISMI VIVENTI

unicellulari (una sola cellula)

pluricellulari

(molte cellule: da poche centinaia a centinaia di migliaia di miliardi)

sono microscopici

sono di regola visibili a occhio nudo: macroscopici


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Come è fatta una cellula?

membrana cellulare

È una soluzione acquosa in cui si trovano (sciolte o in sospensione) molte sostanze inorganiche e organiche

l’informazione genetica (DNA)

Tutte le cellule hanno in comune le seguenti parti fondamentali!

È un involucro che delimita il citoplasma: fa contemporaneamente da confine (barriera) e interfaccia per gli scambi di materiali, energia e informazioni fra l’ambiente interno e l’ambiente esterno.

Contiene tutte le istruzioni riguardanti la struttura ed il funzionamento della cellula

citoplasma


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Come è fatta una cellula?

parete cellulare

È molto più spessa e robusta della membrana cellulare; conferisce alla cellula una forma più stabile; è permeabile alla maggior parte delle sostanze ed è impregnata di acqua.

Quasi tutte le cellule (ad eccezione di quelle animali) posseggono un secondo involucro, esterno alla membrana cellulare!


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Le dimensioni delle cellule

Le cellule sono microscopiche, avendo (di regola) dimensioni inferiori a 0.1 mm

Esistono però due categorie fondamentali di cellule che si caratterizzano anche per le differenti dimensioni:

cellule procariotiche

cellule eucariotiche

mediamente* ca. 1-2 μm (millesimi di millimetro)

mediamente* fra 15 e 100 μm (millesimi di millimetro)

In natura esistono sempre delle eccezioni: alcuni batteri (procariotici) hanno una lunghezza di oltre 10 μm, mentre i globuli rossi umani (eucariotici) hanno un diametro di appena 7.2 μm!

*


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Differenze fra cellule eucariotiche e procariotiche*

Oltre che per le dimensioni, questi due tipi di cellule si differenziano nella loro organizzazione interna: le cellule eucariotiche posseggono una compartimentazione del citoplasma che si realizza con la presenza di membrane interne che delimitano i cosiddetti organelli cellulari.

organelli cellulari

nucleo cellularePuò essere considerato un organello cellulare che delimita il DNA rispetto al citoplasma!

* Il termine eucariotico significa, letteralmente, con un nucleo evidente, ben formato (da eu = bene e karion = nucleo)


16LiLu2, TT/04 Cellula 16

Cfr. tra cellule eucariotiche e cellule procariotiche

batteri sulla superficie di una

cellula della mucosa boccale

Fotografia dal microscopio ottico (I.O. = 1000 x)


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Gli unici organismi con cellule procariotiche sono i batteri

ORGANISMI VIVENTI

unicellulari

pluricellulari le loro cellule sono eucariotiche

batteri

protozoi, alghe unicellulari, funghi unicellulari, …

piante, animali e funghi

la loro cellula è eucariotica

la loro cellula è procariotica


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Organismi unicellulari


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Esempio (modello) di cellula eucariotica animale

Collegamento a La cellula


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Esempio (modello) di cellula eucariotica vegetale



Modello di cellula batterica (procariotica)


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L’ambiente esterno di una cellula

ambiente esterno

per poter essere metabolicamente attiva, una cellula deve essere immersa in

una soluzione acquosa

Tenuto conto delle loro dimensioni microscopiche delle cellule, è evidente che bastano piccolissime quantità di acqua per rendere possibile la vita delle cellule!

Un batterio immerso in uno strato di acqua di 0.1 mm è paragonabile ad un uomo immerso in un lago profondo 50 m!

È per questa ragione che nel suolo possono vivere miliardi di microrganismi!


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Come funziona una cellula?

Nella cellula la maggior parte della massa è rappresentata dall’acqua (il “solvente della vita”). Una piccola percentuale è data dai sali minerali e altri composti inorganici, mentre il resto è formato da composti organici, principalmente:

PROTEINE

GRASSI

CARBOIDRATI

ACIDI NUCLEICI (DNA, RNA)

Fondamentalmente una cellula deve mantenere integre le sue componenti, ricostruendo quelle difettose o consumate, in certe fasi della sua esistenza aumenta il proprio volume e a dipendenza della sua specializzazione svolge determinate funzioni (cellule contrattili, cellule ghiandolari, cellule nervose, …) e naturalmente si riproduce. Per fare tutto ciò al suo interno avvengono innumerevoli reazioni chimiche che trasformano il cibo che la cellula ha assorbito nei materiali cellulari e in quelli necessari a svolgere la sua funzione. Naturalmente la cellula ha anche costantemente bisogno di energia che si procura nell’ambiente esterno. L’insieme delle reazioni chimiche che avvengono nel citoplasma è chiamato metabolismo. L’incessante lavorìo chimico produce anche materiali di scarto che la cellula deve espellere nell’ambiente esterno.


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materiali

energia

informazioni

Come funziona una cellula?

cibo, ossigeno e stimoli ambientali

materiali

energia

informazioni

scarti metabolici, calore e segnali per

altre cellule

trasformazioni chimiche =

metabolismo

l’informazione genetica dice quali trasformazioni devono

essere fatte!

Fondamentalmente le cellule devono ricevere materiali, energia e informazioni dall’ambiente esterno per poter funzionare.

Possiamo considerare cibo (nutrimento) tutto ciò che entra nelle cellule allo scopo di consentire il mantenimento della struttura cellulare e la sua funzionalità.


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Vivere?

Vivere significa far giungere alle cellule tutto ciò che occorre per mantenere la loro struttura (come sono fatte) e per farle funzionare (trasformano al loro interno molte sostanze e ne costruiscono di nuove, soprattutto proteine: metabolismo cellulare) e per permettere loro di riprodursi.

RIPRODUZIONE CELLULARE

ACCRESCIMENTO CELLULARE


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Virus?

NON hanno struttura cellulare!



ca. 30 μm

Cellule eucariotiche, procariotiche e virus

cellula umana(eucariotica)

cellula batterica(procariotica)

virus

ca. 1-2 μm

0.1- 0.2 μm


28TT/2011-2012 Corpo umano: introduzione e generalità 28

Composizione chimica degli organismi viventi?

carboidrati (zuccheri o glucidi)proteinegrassi (lipidi)acidi nucleicivitamine, …

acqua, sali minerali vari ed elementi in traccia sostanze inorganiche

sostanze organiche

= « composti del carbonio »


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Confronto fra le dimensioni cellulari e quelle molecolari

una molecola di acqua è lunga ca. 0.4 nm

una cellula intestinale è lunga ca. 30 μm

ingrandendo 50 milioni di volte (x 5.107) la molecola di acqua si otterrebbe un modello dove la molecola è lunga 2 cm

0 1 2

ingrandendo 50 milioni di volte (x 5.107) la cellula intestinale si otterrebbe un modello dove la cellula è alta 1.5 km!

Cellula intestinale ingrandita 50 milioni

di volte

Golfo di Agno

1 km

0 1 2

cm

Molecola d’acqua ingrandita 50 milioni

di volte

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