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APPUNTI DI BIOLOGIA

A cura di: prof.ssa Lorenza Burattin

TESTO SEMPLIFICATO AD USO DEGLI STUDENTI STRANIERI

...da usare insieme al libro di testo!!!!!!

2

AGLI INSEGNANTI

I moduli semplificati di Biologia sono uno strumento di aiuto allo studio

per gli studenti stranieri del nostro Istituto.

L'utilizzo di tale strumento sarà tanto più efficace quanto più collaborativa

sarà la presenza dell'insegnante, soprattutto nel primo approccio dello

studente con la Biologia.

INDISPENSABILE È L'UTILIZZO DEL LIBRO DI TESTO IN USO per

il riferimento ad immagini, tabelle, grafici.

Di notevole aiuto l'uso di semplici strumenti facilmente reperibili in

Istituto.

Buon lavoro!

Prof.ssa Lorenza Burattin

3

INDICE

1 LA BIOLOGIA _______________________________________ 4

2 CARATTERISTICHE DEGLI ESSERI VIVENTI _____________ 7

2 I COMPOSTI DEI VIVENTI: LE MOLECOLE ORGANICHE __ 13

I CARBOIDRATI _____________________________________ 14

I GRASSI __________________________________________ 16

LE PROTEINE ______________________________________ 18

GLI ACIDI NUCLEICI _________________________________ 20

I SALI MINERALI, L'ACQUA E LE VITAMINE ______________ 24

4 LA CELLULA E LA TEORIA CELLULARE ________________ 27

TEORIA CELLULARE _________________________________ 29

STRUTTURA CELLULARE ____________________________ 30

PROCARIOTI ED EUCARIOTI __________________________ 31

5 L'ORGANIZZAZIONE CELLULARE E GLI ORGANULI (cellula

eucariote) ___________________________________________ 32

6 LA SINTESI DELLE PROTEINE _______________________ 38

TRASCRIZIONE _____________________________________ 40

7 LA RIPRODUZIONE ________________________________ 42

4

1 LA BIOLOGIA

La BIOLOGIA è lo studio degli esseri viventi, delle loro forme, della loro

composizione, del loro funzionamento, del loro ambiente di vita.

I BIOLOGI sono gli scienziati che studiano tutti gli esseri viventi, altri

scienziati in modo più specifico studiano solo i vegetali: sono i BOTANICI.

Gli scienziati che invece studiano in modo approfondito gli animali sono

chiamati ZOOLOGI.

Gli scienziati che studiano i rapporti tra gli esseri viventi animali e vegetali

e il loro ambiente di vita sono chiamati ECOLOGI.

Tutti gli esseri viventi fanno parte della MATERIA VIVENTE.

LA MATERIA È TUTTO CIÒ CHE CI CIRCONDA, anche noi siamo

materia: materia vivente.

Quali sono gli esseri viventi?

Quali sono le caratteristiche degli esseri viventi?

Gli esseri viventi sono le piante, gli animali, gli uomini, gli uccelli, i rettili,

gli insetti, e tanti altri ancora che non riusciamo a vedere ad occhio nudo

perché sono molto piccoli.

=> Tutti gli esseri viventi sono suddivisi in "gruppi" chiamati REGNI.

Gli esseri viventi raggruppati nei singoli "gruppi" hanno caratteristiche

simili: raggruppare gli esseri viventi nei "gruppi " significa fare la

CLASSIFICAZIONE degli esseri viventi.

I moderni sistemi di classificazione sono basati su uno studio accurato di

tutte le caratteristiche essenziali degli organismi come la forma e la

struttura del corpo, la disposizione degli organi interni ecc.

5

=> I REGNI DELLA NATURA SONO CINQUE <=

REGNO delle MONERE

REGNO dei PROTISTI

REGNO dei FUNGHI

REGNO delle PIANTE

REGNO degli ANIMALI

Nel regno delle Monere troviamo organismi invisibili ad occhio nudo: i

BATTERE I batteri vivono dappertutto e ne esistono più di 1000 tipi

diversi. Hanno forme diverse: alcuni sono tondi altri a bastoncino. Alcuni

batteri sono utili all'uomo, altri causano gravi malattie e vengono detti

parassiti.

Nel regno dei Protisti ci sono le microscopiche alghe azzurre che vivono

nei laghetti, negli stagni e sulla terra nei luoghi umidi. I Protisti sono

chiamati anche Protozoi,sono microscopici , vivono nelle acque e ve ne

sono molti tipi:alcuni si nutrono di altri Protisti, altri sono parassiti di

organismi più grandi (dell'uomo o di altri animali) ai quali possono causare

gravi malattie come la malaria e la dissenteria. Altri Protisti contengono la

clorofilla e si nutrono grazie al processo di fotosintesi clorofilliana. Esempi

di Protisti sono:l'ameba, il paramecio, l'euglena.

Nel regno dei Funghi vi sono quelli che comunemente si mangiano e sono

raccolti nei boschi, altri invece sono piccolissimi, altri ancora sono

microscopici come le MUFFE e i LIEVITI. Le muffe si sviluppano sulla

frutta che marcisce oppure sul cibo mal conservato. I lieviti si mettono

sull'impasto per fare il pane o le torte. Ad eccezione dei lieviti, i funghi

sono quasi tutti pluricellulari. Molti funghi e molte muffe sono detti

saprofiti, perché si nutrono di organismi morti. Alcuni funghi causano

malattie.

=>MICROSCOPICO = invisibile ad occhio nudo, si può vedere solo con

uno strumento che può ingrandire gli oggetti: MICROSCOPIO<=

Al Regno delle Piante appartengono molti vegetali diversi tra loro come i

muschi, le felci, le piante con semi, fiori e frutti. Le piante contengono

clorofilla e si fabbricano il cibo per mezzo della fotosintesi clorofilliana.

6

Anche al Regno degli Animali appartengono moltissimi tipi di esseri

viventi diversi tra loro: troviamo gli insetti, i vermi, i molluschi, i ragni e

gli scorpioni, i pesci, gli uccelli, i serpenti e i coccodrilli, i mammiferi

compreso l'uomo.

I VIRUS

I virus non sono considerati veri e propri esseri viventi: nella loro struttura

non vi è un nucleo, né un citoplasma, né una membrana cellulare.

=>I VIRUS NON SONO CELLULE.

=>i virus non hanno una vita autonoma: si riproducono solo all'interno di

una cellula vivente, sia essa un batterio, una cellula animale o una cellula

vegetale.

=>i virus sono formati da un involucro esterno chiamato CAPSIDE formato

da proteine. All'interno del capside si trova una molecola di acido nucleico:

o solo DNA o solo RNA, gli acidi nucleici DNA e RNA non sono mai

presenti insieme.

=>i virus per poter vivere devono entrare in un'altra cellula chiamata

CELLULA OSPITE: l'entrata del virus si dice INFEZIONE VIRALE.

=>i virus sono PARASSITI perché nella cellula ospite si moltiplicano

usando le sostanze di questa cellula, portando gravi danni, fino alla morte

della cellula ospite.

=>i virus si combattono con i VACCINI.

7

2 CARATTERISTICHE DEGLI ESSERI VIVENTI

Tutti gli esseri viventi hanno delle CARATTERISTICHE COMUNI.

Questo significa che non hanno importanza l'aspetto esterno dell'essere

vivente, non ha importanza che sia un animale o una pianta, non ha

importanza che si veda ad "occhio nudo" oppure che ci sia bisogno del

microscopio per osservarlo.

La biologia si occupa degli esseri viventi e grazie ad essa è stato possibile

conoscere alcune caratteristiche della vita, studiando le differenze tra esseri

viventi e non viventi.

È facile distinguere un animale da un sasso: l'animale si muove,mangia,

vede ecc. Queste caratteristiche però non sono comuni a tutti i viventi: le

piante non si spostano come gli animali, non mangiano come gli animali,

non hanno gli occhi: eppure sono vive! Possiamo dire che UN ESSERE

VIVENTE NASCE, SI NUTRE SI ACCRESCE E MUORE.

PERCIÒ:

Le CARATTERISTICHE COMUNI A TUTTI GLI ESSERI VIVENTI

sono le seguenti:

METABOLISMO

RIPRODUZIONE

RISPOSTA AGLI STIMOLI: SENSIBILITÀ

CAPACITÀ DI OMEOSTASI

MOVIMENTO

=>METABOLISMO:

è l'insieme di tutte le trasformazioni eh i miche che avvengono in un

essere vivente. È un termine che ricorre assai spesso in biologia

perché indica la maggior parte dei processi vitali.

Questi processi vitali sono reazioni chimiche molto importanti perché

sono alla base di tutte le ATTIVITÀ FISIOLOGICHE (cioè di

FUNZIONAMENTO) dell'essere vivente, come la RESPIRAZIONE,

8

ESCREZIONE e la DIGESTIONE.

II metabolismo si divide in CATABOLISMO e ANABOLISMO.

Catabolismo: processo attraverso il quale sostanze complesse

vengono scomposte in sostanze più semplici con liberazione di

energia. Es: RESPIRAZIONE CELLULARE il glucosio viene

scomposto in biossido di carbonio e acqua con liberazione di energia

utilizzabile per i processi vitali.

Anabolismo: processo che utilizza l'energia liberata dal catabolismo

per produrre sostanze complesse da altre più semplici. Esempio:

reazione di fotosintesi clorofilliana.

Sia i processi di catabolismo che di anabolismo avvengono

contemporaneamente negli esseri viventi. Negli organismi in crescita

l'anabolismo procede ad una velocità più elevata del catabolismo;

mentre negli organismi adulti, i due processi sono più o meno

bilanciati. Anabolismo e catabolismo continuano senza fermarsi sino

alla morte dell'organismo.

Alla base del metabolismo vi sono però, dei processi fondamentali per

la vita e che hanno lo scopo di produrre e utilizzare ENERGIA. Infatti

tutti gli organismi viventi richiedono per poter sopravvivere, un

continuo apporto di energia e di materia dall'esterno: cioè richiedono

una continua NUTRIZIONE.

In base alla modalità di NUTRIZIONE, cioè a come gli esseri viventi

si procurano l'energia necessaria per vivere, si distinguono due gruppi

di esseri viventi: gli AUTOTROFI e gli ETEROTROFI.

AUTOTROFI : esseri viventi capaci di produrre in modo autonomo il

loro nutrimento, sono in genere tutti i VEGETALI, essi sono in grado

di ricavare l'alimentazione necessaria da sostanze semplici: dall'acqua,

da sali minerali sciolti nel terreno e dall'anidride carbonica contenuta

nell'atmosfera. Utilizzando acqua e anidride carbonica, e sfruttando

l'energia della luce solare, i vegetali sono in grado di produrre

attraverso delle reazioni chimiche, molecole altamente energetiche e

quindi in grado di soddisfare i lori fabbisogni energetici. Questo è

possibile perché i vegetali contengono una sostanza particolare, la

CLOROFILLA, che permette lo svolgersi delle reazioni chimiche che

9

insieme formano il processo di FOTOSINTESI CLOROFILLIANA.

Reazione di FOTOSINTESI CLOROFILLIANA:

luce solare

6 CO2 + 6 H2O ==========> 6 C6HI2O6 + 6 O2

clorofilla

questa reazione va letta in questo modo:

sei molecole di anidride carbonica (CO2) più sei molecole di acqua (H20),

formano, per mezzo della luce solare e della clorofilla, sei molecole di

GLUCOSIO (C6H12O6) più sei molecole di ossigeno (O2).

=>IL GLUCOSIO È LA MOLECOLA CHE FORNISCE ENERGIA<=

ETEROTROF1 : sono gli esseri viventi che non sono capaci di

prodursi in modo autonomo il loro nutrimento e vivono a spese di altri

organismi: sono tutti gli ANIMALI. Infatti gli animali non possiedono

la clorofilla e non riescono perciò a svolgere il processo di fotosintesi

clorofilliana, la loro alimentazione avviene grazie all'utilizzo di

materia organica già formata, sia di origine animale che vegetale, cioè

gli animali si nutrono di sostanze organiche già pronte, ed essi non

potrebbero vivere senza i vegetali, senza cioè gli organismi autotrofi.

Un altro importante processo vitale, che va a formare il metabolismo è

la RESPIRAZIONE e la ELIMINAZIONE DEI RIFIUTI prodotti nel

corso dell'alimentazione e della respirazione. La respirazione è una

sequenza di reazioni chimiche, il cui risultato è la liberazione di

energia. Queste reazioni sono indispensabili per lo svolgimento dei

processi vitali. La respirazione consiste nella assunzione di ossigeno

assorbito dall'aria o dall'acqua circostante. L'ossigeno reagisce con le

sostanze introdotte nel corpo con l'alimentazione: si libera energia e

vengono prodotte sostanze di rifiuto come acqua e anidride carbonica.

La maggior parte degli animali prende ossigeno ed elimina anidride

carbonica per mezzo di organi respiratori come le branchie (per i

pesci) o i polmoni. Le piante in genere, si procurano l'ossigeno ed

eliminano anidride carbonica attraverso le foglie. Eliminazione dei

rifiuti viene detta ESCREZIONE. Essa consiste nella rimozione

10

dall'organismo dei prodotti di rifiuto. Il biossido di carbonio (anidride

carbonica) è un prodotto di rifiuto che deve essere escreto, perché il

suo accumulo porterebbe ad un avvelenamento dell'organismo. Molti

animali sono dotati di organi escretori come i reni.

=>RIPRODUZIONE:

la riproduzione permette agli esseri viventi di mantenere la propria

SPECIE nel tempo, cioè permette loro di avere una PROLE, cioè dei

figli. La riproduzione è il mezzo con il quale gli organismi viventi si

assicurano una discendenza; la riproduzione assicura cioè la

continuità della vita. È una legge fondamentale della natura che gli

esseri viventi siano generati solo da altri esseri viventi: cioè ogni

essere vivente deve la sua esistenza ali'attività riproduttiva di altri

viventi.

La riproduzione di un essere vivente è seguita dalla sua CRESCITA e

dal suo SVILUPPO.

La crescita è l'aumento delle dimensioni dell'essere vivente e lo

sviluppo È il cambiamento dell'organismo che segue la crescita.

La maggior parte degli animali cresce fino alla maturità, mentre le

piante crescono sempre e continuamente per tutto il loro ciclo vitale.

La riproduzione si basa sulla capacità di particolari sostanze chimiche,

presenti negli esseri viventi di riprodursi, cioè di produrre copie esatte

di se stesse: proprio questa proprietà ha permesso a TUTTI gli esseri

viventi di riprodursi.

Queste sostanze chimiche sono gli ACIDI NUCLEICI.

Negli esseri viventi la riproduzione non avviene per tutti allo stesso modo:

da un singolo individuo possono avere origine direttamente due o più

organismi simili a lui o, più spesso, la riproduzione avviene a seguito

dell'unione di due diversi componenti: uno maschile e uno femminile. In

ogni caso, alla base della riproduzione c'è sempre la DUPLICAZIONE

DELLE MOLECOLE DEGLI ACIDI NUCLEICI.

11

=>RISPOSTA AGLI STIMOLI: SENSIBILITÀ

Tutti gli esseri viventi RISPONDONO agli stimoli come la luce, il

cibo, il dolore, il caldo e il freddo.

Gli esseri viventi non rispondono agli stimoli in modo uguale :

dipende dalla loro complessità. Ciò vuoi dire che negli organismi più

semplici la risposta agli stimoli sarà altrettanto semplice e poco

diversificata e poco specifica. Organismi semplici come l'ameba

(osserva le immagini sul libro di testo!), che appartiene al Regno dei

Protisti, hanno una sensibilità limitata, mentre gli animali superiori

come l'uomo, possono reagire anche a minimi cambiamenti anche di

luce, suono, tatto, gusto, odore e temperatura ecc.

Per esempio un fiore può rispondere allo stimolo della luce crescendo

in direzione di essa, oppure aprendo o chiudendo le proprie corolle in

funzione della presenza (giorno) o assenza di luce (notte), questo

comportamento prende il nome di fototropismo, oppure alcuni fiori

possono chiudere le corolle anche se vengono solamente toccati.

Negli animali la risposta agli stimoli è più specifica perché il

meccanismo che riceve e permette la risposta è molto più complesso;

infatti vi sono delle parti del corpo che hanno questa funzione

particolare: il SISTEMA NERVOSO serve al compito di registrazione

e di risposta agli stimoli, esso è più o meno complesso a seconda della

specie.

Il sistema nervoso è collegato agli ORGANIDI SENSO che agiscono

grazie ai SENSI: VISTA, UDITO, TATTO, GUSTO, OLFATTO.

Negli animali più evoluti il sistema nervoso è formato da una rete di

nervi che registrano gli stimoli (attraverso gli organi di senso), da una

parte centrale (cervello) alla quale arrivano queste registrazioni e che

vengono poi elaborate in risposte adeguate ai vari stimoli e da una

parte formata ancora da nervi che "metteranno in pratica " i vari tipi di

risposta.

=>CAPACITÀ DI OMEOSTASI

12

è la capacità di un essere vivente di mantenere costante il proprio

ambiente interno anche al variare dell'ambiente esterno.

Per esempio tutti i mammiferi hanno il sangue "caldo" in qualsiasi

stagione e con qualsiasi temperatura, vuoi dire che grazie alla capacità

di OMEOSTASI mantengono COSTANTE la temperatura del proprio

corpo.

In base a questa capacità si distinguono gli esseri viventi

ETEROTERMI e gli esseri viventi OMEOTERMI.

OMEOTERMI: tutti gli esseri viventi che mantengono SEMPRE

COSTANTE la loro temperatura interna, essi sono i mammiferi e gli

uccelli.

ETEROTERMI: tutti gli esseri viventi che NON MANTENGONO

COSTANTE la loro temperatura interna, per esempio i rettili.

=>MOVIMENTO

Importante caratteristica dei viventi è il MOVIMENTO

SPONTANEO: gli animali che corrono, gli uccelli che volano.

Gli spostamenti autonomi nell'ambiente sono forme di

LOCOMOZIONE;

Esistono altri tipi di movimento meno evidenti come la circolazione

del sangue o l'assorbimento delle sostanze nutritive da parte delle

radici delle piante, o il movimento di chiusura e apertura dei fiori.

FOTOTROPISMO: movimento delle piante in direzione della

sorgente di luce. Tutte le piante verdi si orientano in direzione della

luce, per esempio le piante di appartamento si incurvano e spostano le

loro foglie verso la finestra in modo da ricevere la maggior quantità

possibile di luce.

13

2 I COMPOSTI DEI VIVENTI: LE MOLECOLE ORGANICHE

Tutti gli esseri viventi hanno una composizione chimica ben distinta da

quella degli oggetti non viventi, infatti le molecole degli esseri viventi sono

molto complesse e voluminose, formate da un gran numero di atomi e le

sostanze complesse che formano gli organismi viventi sono chiamate

SOSTANZE ORGANICHE, mentre quelle più semplici che formano gli

oggetti non viventi, sono dette SOSTANZE INORGANICHE. Le

sostanze organiche sono formate quasi sempre dagli stessi elementi chimici:

carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo.

Tra questi elementi chimici il più importante è il CARBONIO.

La scienza che studia le caratteristiche e il comportamento dei

composti contenenti carbonio si chiama CHIMICA ORGANICA.

La scienza che studia i composti organici che formano gli esseri

viventi si chiama BIOCHIMICA.

Le molecole che formano gli esseri viventi si chiamano MOLECOLE

BIOLOGICHE o MACROMOLECOLE BIOLOGICHE.

Le molecole biologiche sono : i CARBOIDRATI, i LIPIDI, LE

PROTEINE, gli ACIDI NUCLEICI.

Queste molecole sono dei POLIMERI: cioè molecole formate da

lunghe catene date dall'unione di tante parti più piccole e spesso

uguali tra loro, chiamate MONOMERI.

14

I CARBOIDRATI

=> I carboidrati sono anche chiamati ZUCCHERI, essi comprendono

zuccheri "semplici" e zuccheri ''complessi", essi sono presenti nella pasta,

nel riso, nel pane e nelle patate.

=> I CARBOIDRATI FORNISCONO ENERGIA SUBITO

UTILIZZABILE.

Infatti i muscoli per contrarsi, prendono energia dalla combustione dei

carboidrati (che nel nostro organismo "bruciano" grazie all'ossigeno), così

come un'automobile si muove grazie alla combustione della benzina.

Altri nomi dei carboidrati sono: GLUCIDI o POLISACCARIDI.

I carboidrati sono formati dai seguenti elementi: carbonio, idrogeno e

ossigeno.

Queste importanti molecole sono contenute nella pasta, nel pane, nel riso,

ma li troviamo anche nella frutta e nei vegetali. La loro funzione principale

è quella di dare energia.

II tipo più semplice di carboidrato si chiama MONOSACCARIDE.

Esempi di monosaccaridi sono: il GLUCOSIO e il FRUTTOSIO, zuccheri

che si trovano nella frutta e nel miele. Quando due monosaccaridi si

uniscono formano un DISACCARIDE. Esempio il SACCAROSIO, che è

il normale zucchero da tavola.

Quando invece molte molecole di monosaccaride si uniscono si forma un

POLISACCARIDE. Alcuni polisaccaridi contengono migliaia unità di

zuccheri semplici, cioè i monosaccaridi. I principali polisaccaridi sono:

l'AMIDO IL GLICOGENO LA CELLULOSA

AMIDO: prodotto dai vegetali, ed è un polimero formato da tante unità

(monomeri) di GLUCOSIO, che è uno zucchero semplice. 1 vegetali

immagazzinano nutrimento sotto forma di amido.

L'amido è contenuto nella pasta, nel pane, nel riso, nelle patate, è

utilizzabile solo se prima viene cotto.

15

GLICOGENO: è Io zucchero di riserva degli animali, si accumula nel

fegato e nei muscoli: rappresenta una forma di ENERGIA A BREVE

TERMINE. Anche il glicogeno è un polimero formato da tante unità

semplici (monomeri) di glucosio.

CELLULOSA: è un polisaccaride che si trova nei vegetali, serve per dare

SOSTEGNO e PROTEZIONE a tutti i vegetali.

La cellulosa forma la PARETE CELLULARE delle cellule vegetali.

Il nostro organismo non digerisce la cellulosa e perciò quando mangiamo

frutta e verdura, non ricaviamo energia dalla cellulosa ma essa serve solo a

facilitare l'attività del nostro intestino.

Solo gli ERBIVORI (animali che si nutrono solo di vegetali) possono

ricavare energia dalla cellulosa, perché nel loro corpo vivono dei batter!

particolari in grado di svolgere al loro posto questa importante funzione.

Anche la cellulosa è un polimero formato da tante unità semplici

(monomeri) di glucosio.

Un altro tipo di polisaccaride è la CHITINA, che forma lo scheletro esterno

degli insetti.

16

I GRASSI

I grassi servono soprattutto per immagazzinare ENERGIA DI RISERVA A

LUNGO TERMINE, cioè sono una RISERVA di energia per l'organismo:

tutti sanno che se si mangia più del necessario, una parte degli alimenti in

eccesso viene accumulata dall'organismo sotto forma di grasso.

I grassi sono anche importanti perché formano la struttura del corpo degli

organismi viventi.

I grassi possono essere di origine animale o vegetale.

=> i grassi si chiamano anche LIPIDI.

i grassi di origine animale come il burro, lo strutto, il lardo sono solidi e

pastosi a temperatura ambiente (20° C).

I grassi di origine vegetale come l'olio di oliva o l'olio di semi sono liquidi a

temperatura ambiente (20° C).

I grassi di origine animali sono detti SATURI.

I grassi di origine vegetale sono detti INSATURI.

I grassi sono formati da CARBONIO, IDROGENO e OSSIGENO hanno

una FUNZIONE ENERGETICA: in una alimentazione equilibrata danno

circa il 30% dell'energia necessaria.

I grassi più importanti sono:

TRIGLICERIDI: sono il tipo più comune di grassi, sono formati da

carbonio, idrogeno, ossigeno.

I trigliceridi si formano dall'unione di molecole particolari una

molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi.

FOSFOLIPIDI: sono i grassi che formano una parte importante degli

esseri viventi ( la membrana cellulare), contengono fosforo,

17

carbonio, idrogeno, ossigeno.

CERE: sono grassi che si trovano nei vegetali e in alcuni animali, la

loro funzione è di protezione. Nei vegetali formano una sottile

pellicola sulle foglie o sul fusto, che impedisce la perdita di acqua da

parte della pianta. Negli animali, soprattutto in animali che vivono a

contatto con l'acqua (anatre, cigni, castori, lontre) le cere formano un

sottile strato di protezione: infatti se le piume o la pelliccia si

riempisse di acqua, questi animali non potrebbero stare a galla e

affonderebbero.

I lipidi vengono usati dalle cellule per immagazzinare energia. Quando

l'organismo ha bisogno di energia, i lipidi vengono distrutti in molecole più

piccole, le quali possono dare più facilmente energia.

OSSERV9A SUL LIBRO LA FORMULA DI UN TRIGLICERIDE!!!

18

LE PROTEINE

Le proteine sono indispensabili alla crescita e si trovano soprattutto nei cibi

di origine animale.

Le proteine sono anche chiamate PROTIDI o PEPTIDI hanno

prevalentemente una funzione PLASTICA: cioè rappresentano "i mattoni"

necessari per accrescere l'organismo.

Sono fondamentali nella fase di crescita di un essere vivente, ma anche

quando in seguito a un danno, ad una ferita l'organismo deve "riparare" le

parti mancanti.

Le proteine sono contenute nella carne, nel latte , nei formaggi e nel pesce,

ma anche nei legumi (fagioli, piselli, fave, lenticchie). Le proteine animali

sono le più complete rispetto a quelle vegetali, infatti si dicono NOBILI o

ad alto valore biologico.

Le proteine sono molecole complesse, cioè sono polimeri formati da

molecole più semplici dette monomeri, chiamati a loro volta

AMMINOACIDI, gli elementi chimici che le formano sono: il

CARBONIO, l'IDROGENO, l'AZOTO e l'OSSIGENO.

In generale le proteine sono formate da un numero elevato di atomi. Gli

amminoacidi sono uniti tra loro per formare una proteina, attraverso un

LEGAME CHIMICO chiamato LEGAME PEPTIDICO. Infatti una

proteina si chiama anche POLIPEPTIDE quando è formata da una lunga

catena di amminoacidi legati con legame peptidico.

In natura esistono solamente venti tipi di amminoacidi, ma una

grandissima varietà di proteine. Questo è possibile perché nella formazione

di una proteina è fondamentale l'ordine con cui si legano gli amminoacidi

tra loro: cioè primo, secondo, terzo amminoacido e così via.

=> L'ORDINE CON CUI GLI AMMINOACIDI SI LEGANO TRA

LORO È LA STRUTTURA PRIMARIA DI UNA PROTEINA E

RENDE UNICA LA PROTEINA STESSA <=

19

=>gli amminoacidi sono caratterizzati dalla presenza nella loro struttura di

un gruppo —NH2 (GRUPPO AMMINICO)e da un gruppo —COOH

(GRUPPO CARBOSSILICO). Il legame tra i vari amminoacidi per formare

una proteina, si stabilisce tra il gruppo —NH2 di un amminoacido e il

gruppo —COOH di un altro amminoacido.

Le proteine possono avere altre strutture: la STRUTTURA

SECONDARIA, LA STRUTTURA TERZIARIA, la STRUTTURA

QUATERNARIA.

Gli ENZIMI sono particolari proteine che regolano tutte le reazioni

chimiche che avvengono negli esseri viventi, essi sono importantissimi e la

loro presenza è indispensabile per le normali funzioni vitali.

Gli enzimi regolano quasi tutti i processi vitali: digeriscono il cibo, liberano

energia, aiutano la formazione di nuove molecole, cioè rendono possibile la

vita.

20

GLI ACIDI NUCLEICI

Gli acidi nucleici sono molecole molto complesse e da loro dipendono tutte

le caratteristiche di un essere vivente.

Gli elementi chimici che formano gli acidi nucleici sono: CARBONIO,

OSSIGENO, IDROGENO, FOSFORO; essi sono formati da centinaia di

migliaia di atomi.

Anche gli acidi nucleici, come i carboidrati, i lipidi e le proteine, sono

formati da monomeri.

I monomeri degli acidi nucleici sono i NUCLEOTIDI.

Ogni nucleotide è formato da tre molecole particolari:

quattro BASI AZOTATE

Uno ZUCCHERO

Un GRUPPO FOSFATO

=>Queste molecole possono variare a seconda del tipo di acido nucleico<=

Gli acidi nucleici formano un CODICE che contiene le INFORMAZIONI

necessarie alla vita di ogni singolo essere vivente; ogni cellula usa questo

codice per costruire le proteine, le importanti molecole necessarie per i

processi della vita.

=>esistono solo due tipi di acido nucleico:

DNA = ACIDO DEOSSIRIBONUCLEICO (chiamato anche acido

desossiribonucleico)

RNA = ACIDO RIBONUCLEICO

=> DNA e RNA non sono uguali, però devono essere presenti entrambi

per garantire la vita di ogni essere vivente, dal più piccolo al più grande.

DNA: ACIDO DEOSSIRIBONUCLEICO

II DNA è l'acido nucleico che contiene il CODICE GENETICO, un

21

insieme di molecole organizzate per trasmettere le informazioni

caratteristiche dell'essere vivente, durante la riproduzione di ogni singola

cellula e di tutti i viventi.

È formato da:

quattro basi azotate chiamate :

ADENINA

TIMINA

GUANINA

CITOSINA

uno zucchero chiamato:

DEOSSIRIBOSIO

UN GRUPPO FOSFATO (cioè una molecola che contiene come

elemento chimico il fosforo)

Il DNA è formato da due catene di nucleotidi (polimero) che formano una

lunga molecola a forma di spirale: LA DOPPIA ELICA.

Nella doppia elica le basi azotate sono legate tra loro in modo specifico:

l'adenina si lega sempre e solo con la timina (e viceversa); la citosina si lega

sempre e solo con la guanina (e viceversa): per questo motivo le basi di

dicono COMPLEMENTARI.

OSSERVA SUL LIBRO LA DOPPIA ELICA DEL DNA!!!!

=>IL DNA È L'UNICA MOLECOLA CHE PUÒ DUPLICARSI,

CIOÈ FARE DELLE COPIE IDENTICHE DELLA PROPRIA

MOLECOLA.

La duplicazione del DNA si dice SEMICONSERVATIVA, perché la

molecola "madre" del DNA che si deve duplicare, fa da stampo" alle nuove

22

catene di nucleotidi che si formeranno.

Quindi da una sola molecola di DNA se ne formeranno due, le quali

avranno nella loro doppia elica una catena di nucleotidi della molecola

"madre" e una catena di nucleotidi nuova.

La duplicazione del DNA avviene grazie ad un enzima: la DNA

POLIMERASI; le tappe per la duplicazione del DNA sono le seguenti:

1. La doppia elica del DNA di apre grazie all'enzima DNA polimerasi;

2. Sulle due catene aperte e separate si uniscono nuovi nucleotidi

(arrivano dal citoplasma della cellula) fino a formare le nuove catene;

3. Le due nuove catene si appaiano (cioè si uniscono alle catene "madri"

grazie alle basi complementari e si formano due nuove molecole di

DNA;

4. Ognuna delle due nuove molecole di DNA ha : una catena "nuova" e

una catena "madre";

5. Le informazioni scritte nel DNA sottoforma di codice sono conservate

perché il legame tra le basi azotate è sempre complementare;

6. La duplicazione del DNA avviene nel nucleo della cellula eucariote o

nel citoplasma di una cellula procariote.

RNA: ACIDO RIBONUCLEICO

L'acido ribonucleico o RNA aiuta a trasmettere le informazioni contenute

nel DNA necessaria alla vita.

È formato da:

Quattro basi azotate chiamate:

ADENINA

URACILE

GUANINA

23

CITOSINA

Uno zucchero chiamato:

RIBOSIO

UN GRUPPO FOSFATO (cioè una molecola che contiene come

elemento chimico il fosforo)

L'RNA è formato da una sola catena di nucleotidi, in una cellula eucariote

si trovano tre tipi di RNA: m RNA (RNA messaggero), t RNA (RNA di

trasporto), r RNA (RNA ribosomiale).

24

I SALI MINERALI, L'ACQUA E LE VITAMINE

I sali minerali sono importanti perché aiutano a regolare le funzioni

dell'organismo e forniscono materiali indispensabili per la costruzione di

tutti gli organismi.

Una parte degli organismi è formata da SALI MINERALI, che

contengono i seguenti elementi chimici:

SODIO, CLORO, POTASSIO, MAGNESIO, FERRO e una grande

quantità del peso del corpo umano è dovuta al CALCIO. Tra gli esseri

viventi, l'uomo in particolare ha bisogno di 15 diversi minerali, la maggior

parte dei quali si trova nella carne, nelle uova, nel latte, nei vegetali verdi e

nella frutta.

I minerali non danno energia, ma svolgono importanti funzioni vitali.

PER ESEMPIO:

II cloruro di sodio, cioè il comune sale da cucina, viene perso dal nostro

corpo in maniera costante: attraverso la sudorazione, con le urine e con le

feci.

In un clima temperato (come nella maggior parte dell'Italia) è necessaria

una quantità giornaliera di 4 g di cloruro di sodio per compensare la sua

perdita. La maggior parte di questo sale è contenuta negli alimenti, il resto

deve essere aggiunto se si vuole conservare la buona salute. Una maggior

quantità di sale è necessaria nei giorni caldi, perché in queste condizione

aumenta la sudorazione. Chi svolge una intensa attività fisica (un lavoro

pesante o dello sport) quando fa molto caldo può avere una perdita di sali

così elevata da produrre crampi muscolari o colpi di calore. Bisogna però

tener presente che troppo sale fa male alla salute! Infatti fa alzare la

pressione del sangue.

=> Perché i sali minerali sono importanti:

CLORURO DI SODIO: è importante per la composizione del sangue, è

necessario per la digestione e per la trasmissione dell'impulso nervoso.

POTASSIO e MAGNESIO: necessari per la contrazione muscolare.

25

CALCIO: il maggior costituente delle ossa e dei denti.

FERRO: il maggior costituente dell'emoglobina del sangue, è importante

per trasportare l'ossigeno nel nostro corpo.

IODIO: necessario per il funzionamento di una ghiandola chiamata tiroide.

=>L'ACQUA<=

L'ACQUA È NECESSARIA ALLA VITA

Tutti gli esseri viventi sono formati per più della metà del loro peso, da

acqua.

Almeno due terzi del corpo umano sono formati da acqua.

L'acqua non da energia, cioè non ha valore di nutrimento, ma è essenziale

per la materia vivente.

L'ACQUA È IMPORTANTE :

è il SOLVENTE UNIVERSALE, cioè in essa si sciolgono tantissime

sostanze e senza di essa queste sostanze non potrebbero svolgere le

loro funzioni( ad esempio dare energia);

in essa avvengono tutte le reazioni chimiche del metabolismo;

l'acqua trasporta sostanze utili e sostanze di rifiuto, che devono essere

eliminate;

l'acqua è il maggior componente del sangue;

l'acqua aiuta a regolare la temperatura interna degli animali

omeotermi;

=>in un clima temperato il corpo umano perde almeno due litri di acqua al

giorno, con l'urina e con il sudore: essa deve essere sostituita bevendo e

mangiando cibi che contengono acqua ( bisogna bere almeno otto bicchieri

di acqua al giorno!).

=>LE VITAMINE<=

Le vitamine sono sostanze essenziali per le attività del nostro corpo: una

loro mancanza o insufficienza può causare disturbi anche molto gravi, a

seconda della vitamina coinvolta. Per esempio una mancanza di vitamina A

porta ad una diminuzione della vista. La vitamina A si trova nel latte, nelle

uova, nel burro.

La vitamina C è presente nella frutta e nella verdura fresca è importante per

26

la difesa dalle malattie. La carenza di vitamina B, può derivare da una

cattiva alimentazione: essa è contenuta nella carne, nelle uova, nel latte e

nel pesce; è importante per la coagulazione del sangue, per l'attività del

sistema nervoso e per la difesa delle malattie.

27

4 LA CELLULA E LA TEORIA CELLULARE

LA CELLULA E L'UNITÀ STRUTTURALE E

FUNZIONALE DI TUTTI GLI ESSERI VIVENTI

Questo significa:

=>UNITÀ STRUTTURALE: tutti gli esseri viventi sono formati da una o

più cellule.

Gli esseri viventi formati solo da una cellula si chiamano organismi

UNICELLULARI.

Gli esseri viventi formati da più cellule, si chiamano organismi

PLURICELLULARI.

=>MUNITÀ FUNZIONALE: le funzioni fondamentali di una sola cellula

sono le stesse di un organismo più "grande"; le caratteristiche degli esseri

viventi (METABOLISMO, RISPOSTA AGLI STIMOLI,

RIPRODUZIONE, CAPACITÀ DI OMEOSTASI, MOVIMENTO) sono le

caratteristiche fondamentali di una singola cellula e perciò della vita.

Le prime cellule furono osservate da uno scienziato inglese nel 1665,

Robert Hooke attraverso uno strumento molto semplice, costruito da lui

stesso: il MICROSCOPIO OTTICO, la cui funzione è quella di ingrandire

le immagini e di poter vedere così parti molto piccole non osservabili ad

occhio "nudo".

OSSERVA SUL LIBRO COME È FATTO UN

MICROSCOPIO OTTICO!!!

=>il microscopio ottico è uno strumento che ingrandisce le immagini grazie

a delle lenti. Una lente è un pezzo ricurvo di materiale trasparente di vetro o

di plastica, che devia i raggi luminosi riuscendo a ingrandire le immagini.

Grazie ad un fabbricante olandese, esperto di lenti: Anton Van

Leeuwenhoek, si devono i miglioramenti nella fabbricazione di microscopi

proprio nell'epoca di Robert Hooke.

Con il passare dei secoli i microscopi diventarono sempre più complessi e

28

di conseguenza anche le osservazioni sulle cellule furono perfezionate, sino

ad arrivare a vedere non solo cellule ma anche parti più piccole interne ad

esse.

Robert Hooke osservò al microscopio ottico delle sottili fette di sughero,

sostanza ricavata dalla corteccia delle piante, egli si accorse che il sughero è

formato da tante piccole scatolette, tutte uguali tra loro: Hooke chiamò

"celle" queste piccole scatolette e da qui nacque il nome di "cellula".

=>questa prima osservazione fu molto importante, perché così nacque l'idea

che gli esseri viventi sono formati da tante unità (le scatolette osservate da

Robert Hooke) separate e non da una materia continua e tutta uguale.

=>il termine cellula usato per la prima volta da Robert Hooke è diventato

fondamentale nel linguaggio della Biologia.

=>negli organismi pluricellulari cellule uguali e con uguale funzione

formano i TESSUTI.

Per esempio il TESSUTO EPITELIALE (un tipo di tessuto epiteliale è la

pelle) è formato da cellule uguali nella forma e nella loro funzione di

rivestimento e protezione dell'organismo. Il TESSUTO MUSCOLARE è

formato da cellule uguali specializzate nelle funzione di contrazione

muscolare.

=>insiemi di tessuti,anche diversi formano gli ORGANI. Per esempio : il

cuore, il fegato, lo stomaco sono degli organi.

=>organi diversi formano gli APPARATI.

Per esempio: l'APPARATO RESPIRATORIO, APPARATO

CIRCOLATORIO, L'APPARATO DIGERENTE.

29

TEORIA CELLULARE

In base agli studi di R: Hooke e di altri scienziati e grazie all'utilizzo di

microscopi sempre più precisi e complessi è stata formulata la TEORIA

CELLULARE:

1. TUTTI GLI ORGANISMI VIVENTI SONO COSTITUITI DA

UNA O PIÙ CELLULE;

2. LA CELLULA È L'UNITÀ FONDAMENTALE

DELL'ORGANIZZAZIONE DEGLI ESSERI VIVENTI;

3. TUTTE LE CELLULE DERIVANO DA ALTRE CELLULE

PREESISTENTI CHE SI SONO RIPRODOTTE;

Negli ultimi anni gli scienziati hanno potuto osservare le cellule con

microscopi sempre più potenti dei microscopi ottici iniziali.

Ad esempio il MICROSCOPIO ELETTRONICO ha permesso ai biologi di

vedere sempre più particolari dell'interno cellulare. Questi particolari nel

loro insieme formano 1' ULTRASTRUTTURA della cellula ,

l'ultrastruttura non comprende solo la struttura interna, ma anche la

superficie della cellula.

OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLA

CELLULA AL MICROSCOPIO OTTICO E AL MICROSCOPIO

ELETTRONICO!

30

STRUTTURA CELLULARE

È importante sapere che TUTTE le cellule hanno la stessa struttura di base,

qualunque sia la loro funzione e qualunque sia l'organismo che

costituiscono.

La cellula di un PROTISTA oppure la cellula di un ANIMALE

pluricellulare, oppure la cellula di una foglia di un VEGETALE hanno delle

caratteristiche in comune, infatti una cellula per essere considerata tale deve

avere le seguenti parti:

Una MEMBRANA CELLULARE o PLASMATICA:

uno speciale "sacchettino" che contiene e circonda tutto il suo materiale.

Il CITOPLASMA: una sostanza formata dalla maggior parte da

acqua, sali minerali, biomolecole, contenuta all'interno della

membrana cellulare.

ACIDI NUCLEICI: DNA e RNA, questi acidi nucleici possono

essere contenuti direttamente nel citoplasma oppure formare un

NUCLEO, che è una struttura ovale all'interno della cellula. Il nucleo

è circondato dalla MEMBRANA NUCLEARE e contiene il DNA.

31

PROCARIOTI ED EUCARIOTI

Le cellule sono divise in due grandi gruppi: cellule PROCARIOTE e

cellule EUCARIOTE e quindi in Natura si trovano organismi procarioti

ed organismi eucarioti, a seconda del tipo di cellule che li formano.

CELLULE PROCARIOTE: sono le cellule più antiche , sono le prima ad

essere comparse sulla Terra milioni di anni fa. La loro principale

caratteristiche è di esser molto semplici,di non avere un nucleo organizzato

e di non avere organuli, inoltre attorno alla membrana cellulare è presente

una PARETE CELLULARE, una struttura rigida formata dal

polisaccaride cellulosa.

Le cellule procariote appartengono al Regno delle Monere: sono i batter i.

CELLULA EUCARIOTE: sono le cellule più specializzate, sono

comparse sulla Terra, dopo le cellule procariote. La loro principale

caratteristica è quella di avere un NUCLEO, inoltre nel citoplasma sono

contenuti gli ORGANULI.

Le cellule eucariote appartengono agli organismi dei Regni dei Pratisti, dei

Funghi, dei Vegetali e degli Animali, possono essere organismi unicellulari

oppure organismi pluricellulari.

OSSERVA LE IMMAGINI DI CELLULA EUCARIOTE

E PROCARIOTE SUL LIBRO !!!

32

5 L'ORGANIZZAZIONE CELLULARE E GLI ORGANULI

(cellula eucariote)

Una cellula è racchiusa dalla MEMBRANA CELLULARE o

MEMBRANA PLASMATICA, che forma la parte più esterna della

cellula.

La membrana cellulare divide due ambienti (o zone): l'AMBIENTE

EXTRACELLULARE e l'AMBIENTE INTRACELLULARE.

L'ambiente extracellulare è tutto ciò che è esterno alla cellula: esso può

essere l'acqua se la cellula appartiene ad un essere unicellulare, per esempio

un Protista, che vive nell'acqua; oppure possono essere altre cellule se la

cellula appartiene ad una essere pluricellulare.

La membrana cellulare ha il compito di proteggere la cellula ma anche di

regolare il passaggio di sostanze nutritive (molecole) e di sostanze nocive e

di scarto : cioè la membrana lascia entrare e uscire dalla cellula alcune

sostanze, ma impedisce il passaggio ad altre.

Questa funzione della membrana cellulare si dice di PERMEABILITÀ

SELETTIVA e per questo la membrana cellulare è una membrana

SELETTIVAMENTE PERMEABILE.

La membrana cellulare è formata dalle seguenti molecole: FOSFOLIPIDI

e PROTEINE.

OSSERVA SUL LIBRO COME È FATTA LA

MEMBRANA CELLULARE!!!!

I fosfolipidi sono disposti in modo da formare un doppio strato chiamato

DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO.

Le proteine sono inserite in mezzo a questo doppio strato oppure sono sulla

superficie esterna della membrana e hanno la funzione di regolare il

passaggio delle sostanze in entrata e in uscita dalla cellula.

Nell'interno della cellula si trova il CITOPLASMA.

33

Il citoplasma contiene acqua, enzimi, proteine, granuli di

glicogeno (nelle cellule animali) e granuli di amido (nelle cellule

vegetali) e altre sostanze a seconda del tipo di cellula.

Nel citoplasma avvengono le reazioni chimiche del metabolismo.

Nella parte centrale di una cellula eucariote si trova il NUCLEO, che è

circondato dalla MEMBRANA NUCLEARE. La membrana nucleare ha

dei piccoli fori chiamati PORI NUCLEARI, sono delle piccole aperture

che permettono il passaggio delle molecole.

All’interno del nucleo vi è il DNA.

Nel nucleo di una cellula eucariote vie una zona chiamata NUCLEOLO,

dove vengono fabbricati i RIBOSOMI.

Nel citoplasma di una cellula eucariote si trovano gli ORGANULI.

Gli organuli sono parti specializzate della cellula, ogni parte ha

un compito specifico.

Gli organuli sono circondati da membrane simili alla membrana

cellulare. I nomi degli organuli sono:

MITOCONDRI RIBOSOMI APPARATO DI GOLGI

RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO

RETICOLO ENDOPLASMATICO RUGOSO

CITOSCHELETRO

CLOROPLASTI

CENTRIOLI

VACUOLO

CIGLIA

FLAGELLI

OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DI OGNI

ORGANULO E LA TABELLA A PAGINA SEGUENTE!!!!

34

ORGANULO CELLULA ANIMALE CELLULA VEGETALE FUNZIONE

Mitocondri SI SI Producono molecole che danno energia partendo dal glucosio

Ribosomi SI SI Servono per formare le

proteine Apparato di Golgi SI SI Serve per formare biomolecole

e per trasportarle dentro e fuori la cellula

Reticolo endoplasmatico liscio

SI SI Serve per racchiudere e

formare biomolecole

Reticolo endoplasmatico rugoso

SI SI Serve per formare le proteine

e per contenerle

Citoscheletro SI SI Dà sostegno a tutta la cellula

Cloroplasti NO SI Servono per la fotosintesi clorofilliana

Centriolo SI NO Servono per la riproduzione delle cellule

Vacuolo NO SI Serve per contenere acqua,

sali minerali, biomolecole e dà

sostegno alla cellula

Ciglia e flagelli SI SI Servono per il movimento delle

cellule o dei liquidi intorno

35

=>SI o NO nella tabella precedente si riferiscono alla presenza o assenza

degli organuli nelle cellule animali e vegetali!! <=

NOTA BENE:

I mitocondri hanno la forma (non le dimensioni!) di un fagiolo e sono

formati da due membrane: una MEMBRANA ESTERNA e una

MEMBRANA INTERNA, la membrana interna ha numerose pieghe verso

l'interno, queste pieghe si chiamano CRESTE MITOCONDRIALI. Dentro

ai mitocondri c'è una sostanza, simile al citoplasma, chiamata MATRICE.

Nella matrice sono contenuti: acqua, enzimi, biomolecole in particolare

glucosio. Nei mitocondri avvengono importanti processi per la produzione

di energia, in particolare avvengono le reazioni chimiche della

RESPIRAZIONE CELLUTARE. Con la respirazione cellulare viene usata

una molecola di glucosio per ottenere 36 molecole di ATP. L'ATP è una

molecola altamente energetica (ancora di più del glucosio!) che viene

utilizzata dalla cellula per i propri fabbisogni energetici. ATP vuoi dire

ADENOSINTRIFOSFATO.

Reazione di RESPIRAZIONE CELLULARE:

C6H12O6 + O2 ========> H2O + CO2 + ENERGIA

Si legge: Glucosio più ossigeno forma acqua più anidride carbonica più

energia.

=>L'ENERGIA prodotta viene usata dalla cellula per fabbricare ATP<=

I ribosomi sono fondamentali per la produzione di tutte le proteine di

ogni essere vivente. Sono molto più piccoli rispetto agli altri organuli.

I ribosomi sono formati dall'acido nucleico RNA ribosomiale,

non,sono circondati da membrane e sono costituiti da due parti

chiamate SUBUNITÀ RIBOSOMIALI. Nelle cellule procariote sono

immersi nel citoplasma; nelle cellule eucariote sono attaccati al

reticolo endoplasmatico rugoso.

L'apparato di Golgi prende il nome dallo scienziato che per primo lo

36

scoprì (Camillo Golgi) osservando le cellule al microscopio. È

formato da tanti "sacchettini" di membrane appiattite, chiamati

CISTERNE, dalle cisterne si staccano numerose VESCICOLE

("sacchettini" più piccoli) che trasportano le biomolecole dentro e

fuori la cellula.

Il reticolo endoplasmatico liscio è un insieme di membrane chiuse che

riempie tutta la cellula; all'interno di esso avvengono reazioni

chimiche del metabolismo. Il reticolo endoplasmatico rugoso è simile

al reticolo endoplasmatico liscio, solamente che sulla sue membrane

esterne ha attaccati i ribosomi.

Il citoscheletro è formato da filamenti di proteine e da altre proteine a

forma di tubulo: i filamenti e i tubuli percorrono tutto il citoplasma

dando alla cellula un sostegno.

I cloroplasti sono presenti solo nelle cellule vegetali. Hanno

l'importante compito di svolgere la fotosintesi clorofilliana. I

cloroplasti sono formati da due membrane: una membrana esterna e

una membrana interna; all'interno vi sono diverse parti formate da

membrane che aiutano lo svolgimento della fotosintesi. In mezzo a

tutte queste strutture interne vi è una sostanza simile al citoplasma che

si chiama STROMA. Nello stroma si trovano acqua, enzimi e granuli

di amido.

I centrioli sono presenti solo nelle cellule animali, sono formati da

piccoli tubicini di proteine, il loro compito è quello di aiutare la

divisione cellulare. Il vacuolo è un grosso sacchetto presente in genere

nelle cellule vegetali. Il vacuolo è riempito da acqua e per questo

forma un rigonfiamento che da sostegno alla cellula vegetale.

Nell'acqua del vacuolo sono contenuti enzimi, sostanze necessarie alla

cellula ed anche prodotti di rifiuto. In alcune cellule animali sono

presenti dei vacuoli, molto più piccoli di quelli vegetali.

Le ciglia e i flagelli non sono sempre presenti nelle cellule animali e

nelle cellule vegetali: quando sono presenti la loro funzione è quella

di far muovere la singola cellula (organismo unicellulare) oppure tutto

l'organismo (se questo è pluricellulare) o, ancora di muovere i liquidi

intorno alla cellula. Le ciglia sono corte e numerose e sono disposte

37

all'esterno della cellula, i flagelli sono presenti singolarmente o al

massimo se ne trovano due, sono lunghi e hanno un movimento a

"frusta".

38

6 LA SINTESI DELLE PROTEINE

LE PROTEINE SONO LE BIOMOLECOLE CHE

CONTRIBUISCONO ALLA STRUTTURA E AL

FUNZIONAMENTO DI TUTTI GLI ESSERI VIVENTI

=>DNA è l'acido nucleico che porta le informazioni per la produzione, cioè

per la SINTESI di tutte le proteine un essere vivente<=

Le informazioni del DNA sono informazioni di tipo "chimico"e risiedono

lungo tutta la doppia elica del DNA: è la disposizione dei nucleotidi lungo

la doppia elica a formare il CODICE GENETICO.

Dal codice genetico dipendono tutte le caratteristiche di un

essere vivente.

=> LA PARTE DI DNA IN CUI È CONTENUTA L'INFORMAZIONE

PER LA SINTESI DI UNA O PIÙ PROTEINE SI CHIAMA GENE.

=>L'UNITÀ DEL CODICE GENETICO È UNA TRIPLETTA DI

NUCLEOTIDI E SI CHIAMA CODONE.

=>ad ogni tripletta di nucleotidi corrisponde l'informazione per un

amminoacido<=

=>la combinazione delle triplette di nucleotidi del DNA risulta essere di 64

nucleotidi per individuare i 20 amminoacidi necessari per formare le

proteine.

=>La corrispondenza tra le triplette dei nucleotidi e gli amminoacidi prende

il nome di CODICE GENETICO.

=> per formare una o più proteine il codice del DNA deve essere

TRASCRITTO e TRADOTTO.

1) TRASCRITTO: in una cellula eucariote il DNA non si sposta mai dal

nucleo, perciò perché le "informazioni" del DNA siano utili è necessario un

39

meccanismo che possa portare al di fuori del nucleo queste "informazioni".

2) TRADOTTO: quando le "informazioni" sono fuori dal nucleo attraverso

un altro meccanismo, producono la sintesi di una o più proteine.

OSSERVA LA TABELLA DEL CODICE GENETICO

SUL LIBRO!!!

40

TRASCRIZIONE

LA TRASCRIZIONE È IL PROCESSO CHE PRODUCE UNA

MOLECOLA DI RNA MESSAGGERO CON LE STESSE

INFORMAZIONI DEL DNA.

La trascrizione avviene nel nucleo di una cellula eucariota oppure nel

citoplasma di una cellula procariota;

La doppia elica del DNA per essere copiata deve aprirsi e rendere

libere le basi azotate: questo avviene grazie ad un enzima la RNA

POLIMERASI;

I nucleotidi dell'RNA si accoppiano con le basi libere del DNA;

La sequenza di basi azotate dei nucleotidi del DNA viene copiata,

cioè trascritta in un'altra sequenza di basi azotate dei nucleotidi di una

molecola di RNA messaggero;

Infine l’RNA messaggero è pronto per trasferire il codice genetico dal

DNA, conservato nel nucleo, ai ribosomi che si trovano nel

citoplasma;

OSSERVA SUL LIBRO LO SCHEMA DELLA

TRASCRIZIONE!!!!

41

TRADUZIONE

LA TRADUZIONE È IL PROCESSO CON CUI LE

INFORMAZIONI TRASCRITTE NELLA MOLECOLA DI RNA

MESSAGGERO PORTANO ALLA FORMAZIONE DI UNA

PROTEINA

La traduzione avviene nel citoplasma a livello dei ribosomi ;

Nella traduzione interviene l'RNA di trasporto, che trasporta gli

amminoacidi ai ribosomi perché vengano legati per formare la catena

proteica;

L'RNA messaggero si porta a livello dei ribosomi, inserendosi tra le

due subunità ribosomiali.

L'RNA di trasporto riconosce attraverso le proprie basi azotate la

parte dell'RNA messaggero da tradurre, quindi trasporterà

l'amminoacido corrispondente.

Gli amminoacidi si legano con legame peptidico all'interno dei

ribosomi: quando la catena proteica sarà completata uscirà dal

ribosoma e andrà nel citoplasma.

OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLA

TRADUZIONE!!!!!

42

7 LA RIPRODUZIONE

La riproduzione degli esseri viventi non è necessaria al mantenimento in

vita dell'individuo, ma è essenziale alla SOPRAVVIVENZA DELLA

SPECIE.

Ogni essere vivente deve la sua esistenza al fatto che prima di lui altri

organismi della sua stessa specie (i suoi antenati), si sono riprodotti.

Gli esseri viventi si riproducono in due modi: in modo SESSUATO e in

modo ASESSUATO, cioè la riproduzione può essere RIPRODUZIONE

SESSUATA o RIPRODUZIONE ASESSUATA.

=>Riproduzione sessuata o GAMICA: avviene mediante l'unione di cellule

riproduttive speciali i GAMETI; i gameti maschili sono gli

SPERMATOZOI e i gameti femminili sono le CELLULE UOVO.

=>Riproduzione asessuata o AGAMICA: avviene senza l'intervento di

cellule speciali.

La distinzione tra i due modi di riproduzione non è netta perché alcuni

organismi possono riprodursi in entrambi i modi e altri organismi hanno

delle fasi della loro vita in cui si riproducono in modo sessuato e altre fasi

in cui si riproducono in modo asessuato: questi organismi alternano

riproduzione gamica con riproduzione agamica

43

RIPRODUZIONE ASESSUATA

CICLO CELLULARE E MITOSI

La riproduzione asessuata è tipica degli organismi più semplici, come gli

organismi unicellulari procarioti.

In essa è un solo individuo (cellula madre) che produce i figli (cellule

figlie), che sono sempre identici al genitore. Per esempio nell'ameba, nel

paramecio, nei batteri la riproduzione è identica alla MOLTIPLICAZIONE

CELLULARE: in particolare nei batteri si chiama SCISSIONE.

Nei batteri il DNA è un'unica e grande molecola immersa nel citoplasma,

che prima della divisione cellulare, si duplica formando due copie complete

del codice del DNA, successivamente la cellula batterica si divide in due

nuove cellule, ciascuna delle quali contiene una propria copia delle

informazioni del DNA.

La riproduzione cellulare degli organismi eucarioti è più complessa

perché:

Il DNA degli eucarioti è più grande di quello dei procarioti;

Il DNA è unito a delle proteine (chiamate ISTONI);

Il DNA forma delle strutture complesse chiamate CROMOSOMI.

Quindi la riproduzione delle cellule eucariote avviene con un

meccanismo che tiene conto di tali complessità e che si chiama

MITOSI.

Questo meccanismo di riproduzione mantiene le informazioni del codice

del DNA completo durante le fasi della riproduzione cellulare , inoltre

mitosi vuoi dire divisione del nucleo, l'effettiva divisione cellulare si

completa solo quando è terminato il processo altamente organizzato della

mitosi; quindi la mitosi consiste nella distribuzione in ognuna delle nuove

cellule di una serie completa di informazioni genetiche codificate.

44

CICLO CELLULARE E FASI DELLA MITOSI

Il CICLO CELLULARE sono tutti gli eventi che si veriiìcano durante la

vita di una cellula eucariote.

Il CICLO CELLULARE è formato dall'INTERFASE, dalla MITOSI e

dalla CITODIERESI.

INTERFASE

durante questo periodo la cellula cresce, produce nuovi organuli e il proprio

DNA si duplica; i cromosomi durante l'interfase sono in una forma

disordinata e filamentosa chiamata CROMATINA, terminata l'interfase

inizia la MITOSI.

=>MITOSI<=

È formata da quattro momenti: PROFASE, METAFASE, ANAFASE e

TELOFASE.

PROFASE:

la cromatina assume una forma ordinata e si trasforma in cromosomi:

i cromosomi essendo costituiti da DNA risultano duplicati, perché il

DNA ha svolto la duplicazione durante l'interfase.

Le due copie identiche di ogni cromosoma prendono il nome di

CROMATIDI FRATELLI.

I cromatidi fratelli sono uniti tra loro da una struttura (somigliante ad

un "bottone") chiamata CENTROMERO.

Durante la profase il nucleolo e la membrana nucleare scompaiono;

nelle cellule animali compaiono i centrioli alle estremità opposte della

cellula e si forma un'altra importante struttura fatta da filamenti di

proteine: il FUSO MITOTICO. Le estremità opposte del fuso si

chiamano POLI.

45

METAFASE:

durante la metafase i cromatidi fratelli si uniscono al fuso mitotico e si

dispongono sulla "metà" della cellula. (La metà della cellula si dice

PIANO EQUATORIALE.)

ANAFASE:

i centromeri di tutti i cromatidi si dividono e i cromatidi fratelli si

separano uno dall'altro

=>i cromatidi fratelli sono copie esatte di un cromosoma!!<=

ogni cromatidio fratello si sposta ai poli opposti della cellula grazie al

movimento delle fibre del fuso mitotico.

TELOFASE:

i cromatidi fratelli indipendenti sono chiamati ora cromosomi;

i cromosomi sono all'estremità opposte della cellula;

le libre del fuso mitotico scompaiono;

attorno ai due gruppi separati di cromosomi si formano due membrane

nucleari;

i cromosomi si trasformano nuovamente in cromatina;

inizia a formarsi una "strozzatura" centrale;

CITODIERESI

La CITODIERESI è l'ultima parte del ciclo cellulare : la strozzatura

centrale iniziata durante la telofase, si completa fino a formare due cellule

indipendenti e completamente identiche alla cellula madre che le ha

generate.

=>Nelle cellule vegetali pluricellulari la citodieresi non separa

completamente le due cellule figlie. Tra le due cellule figlie si forma la

PIASTRA CELLULARE composta da cellulosa , che mantiene unite le

46

due cellule anche se esse sono indipendenti perché restano separate dalle

loro membrane cellulari<=

Negli organismi unicellulari il ciclo cellulare e la mitosi sono quindi una

forma di riproduzione per gli organismi pluricellulari, la mitosi rappresenta

una forma di accrescimento e di riparazione di alcuni parti dell'organismo

pluricellulare.

OSSERVA SUL LIBRO LE IMMAGINI DELLE FASI

DELLA MITOSI!!!

47

RIPRODUZIONE SESSUATA e MEIOSI

La maggior parte degli organismi pluricellulari si riproduce mediante

riproduzione sessuata.

Riproduzione sessuata o GAMICA: avviene mediante l'unione di cellule

riproduttive speciali i GAMETI; i gameti maschili sono gli

SPERMATOZOI e i gameti femminili sono le CELLULE UOVO.

I gameti vengono prodotti nelle parti del corpo dell'organismo pluricellulare

chiamate GONADI o ORGANI SESSUALI. Nel sesso maschile le gonadi

sono i TESTICOLI, nel sesso femminile le gonadi sono le OVAIE.

Il nuovo essere vivente si ottiene con la FECONDAZIONE.

=>FECONDAZIONE: unione del gamete maschile con il gamete

femminile, cioè unione dello spermatozoo con la cellula uovo.

Tutte le altre cellule del corpo sono chiamate CELLULE SOMATICHE.

Ogni specie è caratterizzata da un numero costante di cromosomi, cioè la

quantità di informazioni del DNA è sempre costante negli organismi della

stessa specie e si tramanda dai genitori ai figli.

Per esempio nella specie umana il numero di cromosomi è di 46. Il numero

46 dei cromosomi è riferito alle cellule somatiche, perché nei gameti il

numero di cromosomi è sempre la metà. Quindi negli spermatozoi e nelle

cellule uovo della specie umana il numero di cromosomi è 23.

II numero di cromosomi nelle cellule somatiche si dice DIPLOIDE e

si indica con 2n e ogni cromosoma è presente a coppia;

Nelle cellule somatiche le coppie di cromosomi si dicono

CROMOSOMI OMOLOGHI;

I cromosomi omologhi contengono lo stesso tipo di informazioni, i

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cromosomi omologhi derivano metà dal gamete maschile (quindi dal

padre) e metà dal gamete femminile;

II numero di cromosomi nei gameti si dice APLOIDE e si indica con

n;

In ogni gamete è contenuto un solo membro per ogni coppia di

omologhi;

Ogni cromosoma omologo è formato da due CROMATIDI

FRATELLI identici;

ESEMPIO:

le cellule somatiche della specie umana hanno 23 COPPIE DI

CROMOSOMI OMOLOGHI, cioè i 46 cromosomi caratteristi ci della

specie umana.

I gameti della specie umana hanno un solo membro per ogni coppia di

omologhi, cioè 23 cromosomi.

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=>LA MEIOSI<=

I gameti vengono prodotti attraverso un particolare tipo di divisione

cellulare chiamato MEIOSI.

La meiosi porta al dimezzamento del numero di cromosomi nei

gameti;

La meiosi avviene nelle cellule degli organi riproduttivi, cioè nelle

gonadi;

La meiosi ha delle fasi simili alle fasi della mitosi;

La meiosi è formata da DUE DIVISONI DEL NUCLEO, cioè si ha la

MEIOSI 1 e la MEIOSI 2.

MEIOSI 1

Nella meiosi 1 i cromosomi di ciascuna coppia di omologhi si

separano e si portano in due nuove cellule.

Questa prima divisione si dice RIDUZIONALE , perché il numero di

cromosomi di dimezza diventando aploide;

nella meiosi 1 (in particolare nella PROFASE 1) avviene un

fenomeno molto importante: il CROSSING OVER;

alla fine della meiosi 1 si sono separati i componenti delle coppie di

cromosomi omologhi e si ottengono due cellule sessuali aploidi, ma

non ancora pronte per la fecondazione;

=>CROSSING OVER: i cromosomi di ogni coppia di omologhi si

avvicinano e si scambiano "pezzetti" di DNA

MEIOSI 2

all'inizio della meiosi 2 ogni cromosoma omologo ha ancora due

cromatidi fratelli uniti dal centromero;

nella meiosi due si separano i cromatidi fratelli;

il risultato della meiosi 2 sono quattro gameti aploidi;

I CROMOSOMI SESSUALI

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Una particolare coppia di cromosomi è nota come coppia di

CROMOSOMI SESSUALI, cioè quelli che determinano il sesso di un

individuo;

I cromosomi sessuali si indicano con una X e con una Y;

Nella specie umana il cromosoma femminile è indicato con una X:

tutte le femmine hanno una coppia di cromosomi X uno ereditato dal

padre e uno ereditato dalla madre; i maschi hanno un unico

cromosoma X, ereditato dalla madre, e un cromosoma Y ereditato dal

padre;

I gameti maschili possono avere o il cromosoma Y o il cromosoma X;

I gameti femminili possono avere solo il cromosoma X;

Il sesso di un nuovo individuo è determinato dal padre al momento

della fecondazione: se lo spermatozoo che feconda l'ovulo contiene il

cromosoma X , il nuovo individuo sarà una femmina, perché l'ovulo

contiene solo il cromosoma X. Se lo spermatozoo che feconda l'ovulo

che contiene un cromosoma Y, il nuovo individuo sarà un maschio;

genotipo femminile: XX;

genotipo maschile: XY;

GENOTIPO: composizione dei caratteri ereditari situati nei GENI di un

individuo: si forma quando i cromosomi di uno spermatozoo si uniscono

con i cromosomi di una cellula uovo durante la fecondazione.

=>dopo la fecondazione si ha l'unione dei cromosomi maschili con i

cromosomi femminili e la condizione diploide è subito ripristinata : la

cellula che si ha subito dopo la fecondazione si chiama ZIGOTE.

Lo zigote subisce lo SVILUPPO EMBRIONALE passando attraverso

numerose trasformazioni caratteristiche a seconda della specie di

appartenenza prima di diventare un nuovo individuo.

=>La fecondazione nella specie umana è data dall'entrata di un solo

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spermatozoo nella cellula uovo. Infatti subito dopo la penetrazione della

testa dello spermatozoo, la membrana della cellula uovo diventa

impermeabile ad altri spermatozoi. Il corredo cromosomico tipico della

specie umana è ristabilito: 23 cromosomi portano i caratteri materni e 23

cromosomi quelli paterni: in totale 46 cromosomi presenti nello zigote.

=> dopo poche ore dalla fecondazione, lo zigote inizia la

SEGMENTAZIONE, cioè si divide per mitosi, senza aumentare di volume,

in 2-4-8-16-32-64 ..... cellule e passa attraverso vari stadi; nello stesso

tempo questa massa di cellule si sposta lungo l'ovidutto per arrivare fino

all'utero materno dove si anniderà (ANNIDAMENTO), prendendo il

nutrimento per la sua crescita.

=>lo sviluppo embrionale dura circa due mesi; negli altri sette mesi

(PERIODO FETALE), le varie parti del nuovo organismo assumono forma

definitiva e alcune iniziano le loro funzioni.

=>ovidutto: parte dell'apparato riproduttore femminile