Appunti di Biologia Primo Semestre PDF

BIOLOGIA, TIZIANA ALTIERO Di che cosa si occupa la biologia? La biologia ci riguarda, riguarda le nostre vite. Non possiamo non studiare la biologia, è una responsabilità che abbiamo verso noi stessi e verso la terra. La lotta biologica viene realizzata grazie alle conoscenze biologiche. La lotta bi...

BIOLOGIA, TIZIANA ALTIERO Di che cosa si occupa la biologia? La biologia ci riguarda, riguarda le nostre vite. Non possiamo non studiare la biologia, è una responsabilità che abbiamo verso noi stessi e verso la terra. La lotta biologica viene realizzata grazie alle conoscenze biologiche. La lotta biologica ci consente di non usare sostanze chimiche nocive per la salute delle piante, animali, su di noi... Il simbolo della lotta biologica è la coccinella perché è un predatore e si nutre di altri insetti, tra cui i pidocchi delle piante (afidi), nocivi per altri e quindi diventa un insetto amico del coltivatore. È un modo naturale di utilizzare predatori, al posto di pesticidi. Nella biologia ci sono aspetti teorici e aspetti applicativi: Aspetti teorici: sono importanti per trovare gli aspetti applicativi. La ricerca di base è molto importante perché molte delle applicazioni di oggi derivano dalle ricerche di base effettuate. Le ricerche di base sono lo studio di quella determinata cosa per aumentarne le conoscenze. Studiandone da diversi punti di vista il problema, si possono ricavare molte informazioni nuove e si possono copiare o riprodurre strategie di questi animali per trasformarle in strategie utili anche per l’uomo. se non studiassi con curiosità non farei nuove scoperte, utili anche per l’uomo. La biologia serve per studiare gli esseri viventi. Aspetti applicativi: - salute umana (trovare cure a malattie) - agricoltura - conservazione ambientale - conservazione della biodiversità (panda, orso polare) - aumento della produttività vegetale e animale (allevamenti intensivi, agricoltura) Perché studiare la biologia? Noi abbiamo il 99% del nostro DNA uguale a quello dello scimpanzè. Noi non siamo derivati dalla scimmia, ma con loro condividiamo un antenato comune: una sorta di roditore. Non dobbiamo immaginare mai l’evoluzione dell’uomo come una linea retta semplice. L’evoluzione è come un albero con tanti rami, alcuni dei quali non sono arrivati fino ad oggi, mentre altri si. Il ramo dell’uomo e il ramo dello scimpanzè sono molto vicini → diversità e similarità. Che cos’è un virus? Come si trasmette? La biologia ci aiuta a capire come aiutarci e come prevenire l’insorgenza di determinate malattie. La conoscenza genera un comportamento adeguato. Perché certi animali hanno determinate sfumature di colore? Perché un fungo ha determinati colori? Le vespe hanno queste strisce nere, esse evidenziano la pericolosità dell’animale. Ci sono animali che nell’evoluzione sono diventati simili a quelli che veramente sono pericolosi. Proprietà che consentono di descrivere la vita e che caratterizzano tutti i viventi (dette da un bambino) 1) Si muove: il movimento è uno dei criteri che i bambini usano per distinguere i viventi dai non viventi. Però questo è sbagliato. Cosa diciamo delle piante? Non è un vivente perché non si muove? È giusto dire che le piante non si muovono? L’idea di movimento del bambino è proprio quello di uno spostamento fisico dell’animale-essere viventi. È una delle prime esperienze che fa il bambino però la pianta non si sposta fisicamente. 2) Respira: è un’esperienza che il bambino fa, il bambino sa che per vivere deve respirare. Tutti gli organismi hanno il bisogno di respirare, eccetto gli organismi anaerobi. Le cellule necessitano dell’ossigeno per metabolizzare il cibo che abbiamo ingerito e trarre energia per rimanere vivo. Le cellule sono sempre attive. 3) Mangia: mangiare e respirare sono due punti fondamentali per i viventi perché sono esperienze vitali. Tutti gli organismi hanno bisogno di nutrimenti, di energia. Mangiamo perché dal cibo ricaviamo energia per rimanere vivi.  4) Muore: 5) Cresce: il cibo consente di crescere. Per crescere le cellule devono riprodursi, hanno bisogno di energia che va presa dal cibo. Queste riflessioni vanno fatte anche con i bambini per far capire loro come funziona un essere vivente 6) Si riproduce: se l’organismo è unicellulare, allora l’intercellula si riproduce 7) Attività biologiche: 8) Nasce: non è stata messa dentro l’elenco delle caratteristiche dell’essere vivente, ma se il bambino lo dice lo dobbiamo tenere in considerazione 9) Interagiscono: gli organismi interagiscono: rispondono agli stimoli (scappare), interagiscono coi simili,.. Proprietà che consentono di descrivere la vita e che caratterizzano tutti i viventi (dette dalla biologia) 1. sono formati almeno da una cellula: unicellulari e pluricellulari 2. hanno un’organizzazione complessa e gerarchica (livelli di organizzazione biologica) 3. acquisiscono e trasformano energia: autotrofi (piante) ed eterotrofi (organismi che si nutrono di altri organismi) 4. si riproducono (gli organismi producono prole simile a loro stessi): non sempre i bambini sanno che nella riproduzione nasca un individuo della stessa specie 5. contengono informazione genetica che impone i loro caratteri (ereditarietà dei caratteri): molti confondono il codice genetico (il modo in cui le cellule leggono le informazioni genetiche ed è universale) e le informazioni genetiche. 6. si accrescono e si sviluppano: aumentano di dimensione, cambiano nella forma e nella capacità L’accrescimento è qualcosa che il bambino vive personalmente. 7. rispondono alle variazioni del loro ambiente: stimoli esterni o interni all’organismo 8. svolgono un’ampia varietà di reazioni biochimiche controllate: il metabolismo è l’insieme di tutte le reazioni chimiche che si svolgono all’interno di un organismo (delle sue cellule) 9. hanno meccanismi di autoregolazione per mantenere il loro ambiente interno costante nonostante le variazioni dell’ambiente esterno (omeostasi) 10. le popolazioni si adattano all’ambiente, come conseguenza della selezione naturale, e si evolvono Non c’è scritto quindi che gli organismi nascono e muoiono. Non in tutti gli organismi è facilmente individuabile la nascita e la morte. Che cosa sono gli organismi viventi? 1. Un organismo vivente è un’entità soggetta alle leggi naturali che controllano il resto del mondo fisico, ma tutti gli organismi viventi sono anche controllati dai programmi genetici”. (Ernst Mayr, 2001) Programma genetico non è un bel termine, fa riferimento alla pulizia etnica degli ebrei. Ovviamente questo autore non fa riferimento a questo concetto. Meglio “informazioni genetiche”. 2. È più facile individuare alcune caratteristiche comuni agli organismi viventi, come: - un inizio e una fine; non è stata chiamata nascita e morte, non è sbagliato ma non in tutti gli organismi è facilmente individuabile. Come facciamo a dire che la cellula è morta? Se l’organismo si è riprodotto, come facciamo a dire che è morto? - un metabolismo; riguarda tutti gli esseri viventi - la capacità di riprodursi; - la possibilità di modificarsi nell’arco di diverse generazioni; (E. Boncinelli, 2001) Commenti: - Aggiungere: presenza di materiale genetico, quindi di informazione genetica. - L’inizio e la fine: - Lo zigote può essere considerato una nuova vita? È autonomo? - Quando possiamo considerare morto un individuo? - Implicazioni etiche Tra le caratteristiche dei viventi abbiamo detto che essi hanno diversi livelli di organizzazione biologica. Partiamo dalla molecola, essa non ha vita. L’organulo cellulare (mitocondrio) adempisce ad alcuni compiti all’interno della cellula. La cellula qui rappresentata ha una forma particolare, non è semplicemente una sfera, piatta, … Quando metto insieme diverse cellule dello stesso tipo e che adempiscono allo stesso compito, si viene a creare un tessuto (ganglio). Tessuti simili vanno a costituire un organo (cervello per esempio, formato da tessuto nervoso, cellule nervose). Aumenta il livello di complessità delle funzioni da assolvere. L’organismo è un insieme di apparati e sistemi che lavorano insieme, per far si che le funzioni vitali dell’organismo avvengano. L’organismo pluricellulari ha delle caratteristiche in più rispetto a quelle di un organismo unicellulare. La popolazione è un insieme di organismi della stessa specie. Un insieme di popolazioni simili crea una specie. La comunità mette insieme più popolazioni di specie diverse. Se metto insieme tutte le comunità che ci sono in un ecosistema, non parlo più di comunità ma di ecosistema. Se considero tutti gli ecosistemi, vado a considerare la biosfera. Particelle subatomiche Atomi Molecole (incluse le macromolecole: proteine, lipidi, zuccheri, acidi nucleici) Organuli e citoplasma CELLULA (racchiude tutte le proprietà tipiche di un vivente) - Organismi unicellulari (procarioti; protisti) Tessuto Organo Sistemi di organi Organismo pluricellulare Popolazione (organismi della stessa specie) Comunità (popolazioni di specie diverse che interagiscono tra loro) Ecosistema (comunità insieme all’ambiente abiotico nel quale vivono) Biosfera (insieme di tutti gli ecosistemi esistenti sulla Terra) I temi fondamentali e unificanti (i temi di cui parliamo si riprendono uno con l’altro) della biologia (nuclei principali) sono trasversali nelle discipline: 1. Relazione fra forma e funzione, (pallina di pongo in acqua affonda, pongo a forma di barca affonda?) è una tematica su cui si può lavorare molto alla primaria. 2. Ordine biologico, regolazione e omeostasi, c’è un ordine biologico preciso nelle cose (molecole → biosfera per esempio è un ordine gerarchico e biologico, cioè non basta mettere insieme i pezzi, ma  essi devono essere organizzati in un modo ben preciso). L’ordine è molto importante e gli organismi viventi spendono molte energie per mantenere questo ordine. 3. Trasferimento di energia, l’energia è un concetto che ricorre anche nella chimica (regole di bilanciamento energetico, nelle reazioni), il cibo è fonte di energia. 4. Unità nella diversità, tutti abbiamo una origine comune, nonostante la nostra diversità. Abbiamo traccia di questa origine comune negli organismi. 5. Evoluzione e adattamento, noi possiamo studiare la biologia tenendo presente il processo evolutivo. L’evoluzione è un processo continuo, ancora in corso. L’adattamento non è qualcosa che noi possiamo decidere. È qualcosa di casuale. 6. Trasmissione dell’informazione, grazie al DNA si trasmettono le informazioni di generazione in generazione. FORMA E FUNZIONE È la prima tematica. Tutti i bambini vorrebbero avere le ali. Le ali che conosciamo sono quelle degli uccelli, dei pipistrelli, degli insetti. Esse fanno trapassare l’aria, consentendo all’animale di sollevarsi. Noi abbiamo guardato gli uccelli per costruire gli aerei. Gli uccelli orientano le ali in un modo o nell’altro per alzarsi in volo o per fermarsi a terra. Tra le ali dell’uccello e del pipistrello ci sono parti ossee molto simili (clavicola, sterno, scapola, l’osso del braccio). Quindi stessa struttura che dà spazio all’inserimento delle penne. Il pipistrello è un mammifero. I pipistrelli hanno un corpo piccolo ma una grande apertura alare. I due animali si pensa che siano originariamente derivati da un animale comune. Faccio fatica a trovare delle strutture simili nella libellula: non hanno ossa, ma un esoscheletro. Gli animali non possono vivere senza uno scheletro. Esso c’è sempre, anche quando sembra che non ci sia. Se non c’è uno scheletro, non c’è movimento. Esso può essere fatto di altro. Noi riusciamo a muoverci perché i muscoli si inseriscono nei segnmenti ossei, con ritmi di contrazione. Le libellule non hanno uno scheletro come lo intendiamo noi, ma è l’esoscheletro che crea questi supporti/nervature che sorregge le ali. Tutti gli amimali hanno ali “piatte” e per volare le ali devono essere mosse. Tutte devono trattenere l’aria. Con divverenze evnidenti, le strutture alari sono simili. Le strutture alari dell’uccello e quelle del pipistretto derivano da strutture omologhe. Esse si sono modificate in modo diverso per poi svilupparsi in modo diverso. La struttura alare della libellula è analoga, non ci sono ossa che si sono modificate in modo diverso ma l’origine è proprio diversa, deriva dall’esoscheletro, sempre con la stessa funzione: far alzare l’insetto in volo. La nostra mano è quella che meglio si presta anche nella micromanipolazione. Il cane appoggia solo alcune dita. Queste sono modificazioni a partire da una mano che ha assunto forme diverse. Le stesse ossa hanno forme diverse in diversi animali. Lo struzzo riduce il numero delle dita per correre veloce. Noi abbiamo bisogno di correre sulla punta del piede, non appoggiando tutto il piede. Ci sono animali che naturalmente sono bravi nella corsa (lo struzzo ne ha 2, lo gnu 3). Lo struzzo è originario dell’Africa. Lo struzzo maschio è nero con piume bianche, mentre la femmina è grigia. Il grigio aiuta a confondersi nella savana. Essendo così grande è un uccello che non sa volare. Non sapendo volare sa correre. Il collo lungo permette di controllare se ci sono predatori in giro. Le zampe così lunghe permettono di correre velocemente e di calciare. Questo è un esempio di adattamento. Il gallo cedrone è in una posizione di attacco. Si trova sulle Alpi. Per camminare sulla neve utilizziamo le ciaspole: strumenti che permettono di aumentare la superficie di appoggio e quindi appoggio il mio peso su una superficie maggiore. Sprofondo di meno e cammino meglio sulla neve fresca. Il gallo cedrone ha delle ciaspole naturali. Si muove facilmente sulla neve senza sprofondare. Le forme morfologiche che vediamo oggi nei viventi hanno una ragione d’esistere perché funzionano bene. Le forme che non hanno funzionato oggi non le vediamo più/le togliamo (denti del giudizio/coccige). In un futuro è probabile che alle persone non cresceranno più i denti del giudizio. FLUSSO DI ENERGIA Questo è un esempio di ecosistema preso dall’Africa (acacia, giraffe, savana). La luce del sole trasmette energia alle piante, le piante, con le foglie, fanno la fotosintesi e accumulano il glucosio. L’energia diventa fonte di energia anche per gli animali ed assimila un po’ di energia che deriva dal sole. La giraffa si nutre di foglie e quindi l’energia passa dal produttore (pianta) al consumatore (giraffa). Questa energia è usata per tutte le azioni vitali dell’animale. Nel fare le attività, parte dell’energia viene dispersa nell’ambiente sottoforma di calore. Se arrivasse un branco di leoni, l’energia accumulata nei tessuti della giraffa andrebbe a passarsi nei tessuti dei leoni predatori. Una categoria di esseri, decompositori, sono fondamentali per la restituzione dell’energia all’ambiente. L’avvoltoio si nutre di animali morti e aiuta a rimettere in circolo la materia di cui noi siamo fatti. Esso è il frutto di una eccessiva semplificazione dell’evoluzione. Non è andata così (immagine superiore). Dobbiamo sempre dare l’idea che l’evoluzione sia un albero e in questo albero ci siano rami che abbiano smesso di crescere. Presentando in questo modo, aiuta il bambino ad avere una immagine esatta di qualcosa che magari non capisce subito. Altri disegni vogliono rappresentare l’evoluzione come una girella, nel cui centro c’è la nascita della vita, mentre verso la fine c’è l’uomo. Oggi ci sono l’uomo sapiens e altri organismi di cui bisogna tenere conto. Oggi delle specie Homo ci siamo solo noi. Il concetto di evoluzione convergente fa riferimento al fatto che se un animale deve adattarsi, è perché la spinta ad avere quella forma è l’ambiente. Ci sono animali diversi ma che si assomigliano. La selezione che ha agito su questi animali diversi, li ha fatti adattare ad uno stesso ambiente, l’evoluzione convergente ha fatto si che avessero una forma di corpo simile, per vivere al meglio nell’acqua in questo caso. L’evoluzione divergente è il caso della mano dell’uomo, la zampa del cavallo, del cane, perché questa mano ha funzioni diverse. L’evoluzione a volte fa divergere verso forme diverse, mentre altre volte convergere verso forme simili per assolvere allo stesso problema. Sui libri di testo c’è ancora scritto che i regni degli esseri viventi siano 5, in realtà sono 6. I regni suddividono gli esseri viventi, quindi non ha senso creare un regno minerale. Quando parliamo di classificazione, la facciamo in base a delle regole. Si è arrivato a dire ad un certo punto che i regni fossero 5: 1. Batteri (monera, cellula procarioti) 2. Protisti (organismi unicellulare, con cellula eucarioti) 3. Funghi (cellule eucarioti, sia organismi unicellulari che pluricellulari) 4. Piante 5. Animali, dove i vertebrati sono una piccolissima parte. Non esiste un animale per definizione unicellulare. Ciò non deriva dalla dimensione. Questa classificazione è stata fatta in base al tipo di cellula (procariota, eucariota) e al tipo di alimentazione (autotrofe/eterotrofe). Il fatto che sia collocata sul libro di testo, non vuol dire che sia corretta. Gli scienziati hanno scoperto che il regno delle monere in realtà ne comprendeva due. Ciò è stato scoperto grazie al DNA, quindi all’interno delle monere è stato visto che c’erano due gruppi separati: eubatteri e archeobatteri. Questa è una classificazione che può essere accettata anche dai bambini. I “contenitori” dei regni si chiamano domini. Ad esempio, il dominio degli eucarioti, raccoglie tutti i regni i cui esseri viventi sono formati da cellule eucariote. Gli archeobatteri sono stati messi dentro il dominio dell’archea, il dominio dei batteri contiene il regno degli eubatteri. C’è l’idea che tutti i viventi presenti oggi sulla terra siano derivati da un genitore comune.  Sulla maggior parte dei libri vediamo questo schema - - - - - - - - - - - - - → Questo gruppo di protisti è molto più simile alle piante. Gli animali sono molto più simili ai funghi, che non alle piante. La biologia è una scienza dinamica. Non siamo più fermi ai 5 regni. Linneo decise di latinizzare i nomi. All’epoca la lingua più utilizzata era il latino. La sua idea era di partire dal pensiero che c’è un problema di comunicazione: come chiamo la nuova specie che trovo? Quando non si usa un linguaggio comune si crea confusione ed errori. Bisogna decidere come chiamare le specie e che questo sistema di nomenclatura sia universale e condivisa dalla comunità scientifica. Ha creato la nomenclatura binomia: ad esempio Homo sapiens, homo è il genere, sapiens specifica la specie. Ogni specie viene indicata con due nomi latinizzati, entrambi scritti in corsivo. Il primo nome è quello del genere, il secondo è quello specifico. Es. Homo sapiens è il nome scientifico della nostra specie. Quando viene scoperta una nuova specie deve essere nominata seguendo le regole. Egli ha creato un sistema gerarchico di classificazione: 1. Specie 2. Genere 3. Famiglia 4. Ordine 5. Classe 6. Regno 7. Domini Phylum = tipo Esistono altri phylum, oltre a questo chordata. Il concetto biologico di specie è: “Insieme di popolazioni naturali che possiedono caratteri in comune, i cui membri sono in grado effettivamente o potenzialmente di incrociarsi tra loro e di dare origine a prole fertile” La tassonomia è la tecnica che ci aiuta a classificare i viventi. La sistematica è lo studio delle diversità tra gli esseri viventi e il tentativo di ricostruzione della linea evolutiva. Es: asino (maschio) e cavallo (femmina) sono molto simili tra loro e possono incrociarsi, ma la loro prole, il mulo, è sterile per cui asino e cavallo appartengono a due specie diverse. Il mulo di fatto non è una specie. Se faccio incrociare due specie diverse, la prole che si genera non è fertile. BATTERI (Eubatteri) organismi unicellulari, cellula di tipo procariota, 1 mm di dimensione. Alcuni hanno forma sferica, gli spirilli hanno forma allungata a spirale. I batteri non sono tutti nemici, ma ci sono anche batteri amici di cui abbiamo bisogno. Il virus non è un essere vivente per alcuni, infetta le nostre cellule, usa la struttura della cellula infettata per riprodurre se stesso. ARCHEA Sono particolari perché riescono a vivere dove altri organismi non riescono a vivere. Usano vie metaboliche molto diverse. Vivono in ambienti estremi (sorgenti sulfuree, gaiser). REGNO PROTISTI Chi rientra nel regno dei protisti? Sono degli organismi unicellulari (formati da una cellula sola). Le cellule sono di tipo eucariote (comprendono il nucleo e una certa struttura subcellulare). Hanno forme diverse, legate a gruppi di protisti differenti. Alcuni protisti sono parassiti. A volte il corpo è interamente coperto da ciglia che servono per far muovere la cellula nel mondo acquatico. Alcuni protisti possono essere autotrofi, altri eterotrofi. Immagine a dx: colonia di organismi unicellulari. Ogni colonia (Volvox) può essere fatta da 500 cellule. Ogni sfera contiene altri individui. Il vantaggio è che ci sia un minimo di organizzazione (ricerca/assorbimento cibo, riproduzione, movimento della colonia..). L’Amoeba (parassita) non ha una forma ben stabilita. Ha la capacità di creare prolungamenti citoplasmatici. Nel momento in cui è stata fatta la foto i prolungamenti erano così. Passati alcuni minuti ci potrebbero essere stati altri prolungamenti. È capace di modificare la sua forma in tempi molto rapidi per spostarsi e per nutrirsi. Il plasmodio è un protista, organismo unicellulare eucariota parassita endocellulare → Esso fa scoppiare il globulo rosso. In una certa fase ii riproduce asessualmente, riproduce i suoi individui, il contenitore globulo rosso diventa talmente pieno di questo parassita che si rompe per poi andare ad infettare altri globuli rossi. È grave perché noi abbiamo bisogno dei globuli rossi: essi trasportano l’ossigeno e il nutrimento a tutte le nostre parti del corpo. Se cala drasticamente il numero dei globuli rossi, l’individuo può morire. Il plasmodio entra a contatto con le persone attraverso la zanzara (quando ci punge emette la saliva, se dentro la zanzara c’è il parassita, allora si trasmette nel sangue). Il tripanosoma (parassita) è la causa della malattia del sonno. Non è dentro il globulo rosso, ma rimane esterno nel plasma (ectocellulare-extracellulare). Attraverso il sangue va in giro e se raggiunge il cervello può causare la malattia del sonno. Anche questo parassita arriva all’uomo mediante la mosca Zè Zè. I foraminiferi sono gusci calcarei. L’individuo unicellulare non c’è, è morto. Da ogni foro escono i prolungamenti citoplasmatici. Il guscio è una sorta di protezione. Morto l’individuo i gusci si vanno a depositare sui fondali del mare/spiaggia. Le forme possono essere varie. I FUNGHI Molti insegnanti hanno paura di usare i funghi a lezione. Se vogliamo usare i funghi, vanno controllati accuratamente. Ci sono specie di funghi molto simili che possono essere confusi. I funghi sono costituiti da ife, da cellule allungate. Quando raccogliamo i funghi, non lo stiamo raccogliendo per intero, ma solo la parte riproduttiva (corpo fruttifero) che serve per produrre spore che vanno disperse nell’ambiente. Il resto del suo corpo è nascosto sottoterra, quindi le spore devono essere al di fuori. Con il vento/animali, queste spore vengono disperse nell’ambiente. Il lievito e la muffa sono funghi. Il lievito (organismo unicellulare) ha una modalità particolare di nutrimento: la fermentazione. Si nutrono degli zuccheri presenti nella farina e liberano l’anidride carbonica, un gas responsabile della lievitazione.  LE PIANTE Sono organismi eucarioti, sono autotrofi e pluricellulari. Producono ossigeno. I funghi non producono semi, ma spore che vengono disperse nell’ambiente, quindi devono essere sollevate rispetto al livello del terreno. I muschi disperdono i “semi” nella stessa modalità dei funghi. Le piante producono semi. Le piante a fiori sono angiosperme. Altre sono gimnosperme. È importante che i maestri sappiano di cosa stanno parlando. La parola fiore ha senso solo se parliamo di un certo tipo di pianta. Ci sono altre piante che non producono fiori. La pigna non è il frutto del pino perché il frutto ha una struttura particolare che si può generare dal fiore. REGNO ANIMALE Il regno animale è composto sia da animali di grossa taglia che da animali di piccola taglia. Ci sono animali sia vertebrati (dotati di colonna vertebrale) che invertebrati (tutto ciò che non ha vertebre, insetti, lombrichi, molluschi). Il 97 % delle specie animali sono invertebrati. Il 3 % degli animali sono vertebrati. Sono organismi pluricellulari, con cellule eucariotiche ed eterotrofi. IL METODO SCIENTIFICO Non bisogna escludere la lezione frontale ma le scienze hanno bisogno di un metodo più attivo (osservare, porsi domande, progettare esperimenti, …). In questo modo i bambini costruiscono pezzo dopo pezzo le conoscenze. il bambino osserva, si emoziona e dall’entusiasmo nasce la voglia di imparare. COMPOSIZIONE CHIMICA DEGLI ORGANISMI VIVENTI Tutti gli organismi viventi sono fatti di sostanze chimiche. 1. Acqua, circa 70% 2. Macromolecole, circa 29% 3. Ioni e molecole piccole, circa 1% Le macromolecole sono molecole di grandi dimensioni: 1. Proteine 2. Acidi nucleici (DNA, RNA) 3. Carboidrati (zuccheri) 4. Lipidi (grassi) Noi abbiamo bisogno di tanta acqua, tante proteine, acidi nucleici e in meno quantità carboidrati e lipidi. Gli elementi chimici principali ed essenziali per la vita della maggior parte degli organismi viventi sono: 1. Carbonio (C) 2. Ossigeno (O) 3. Idrogeno (H) 4. Fosforo (P) 5. Azoto (N) 6. Zolfo (S) Altri elementi che non costituiscono le macromolecole organiche sono: 1. Calcio (Ca) 2. Cloro (Cl) 3. Magnesio (Mg): elementi ricchi di Sali minerali 4. Potassio (K): elementi ricchi di Sali minerali 5. Sodio (Na) 6. Ferro (Fe): presente nell’emoglobina, ad esso si lega l’ossigeno 7. Iodio (I): l’ormone della tiroide contiene iodio ACQUA E VITA Degli scienziati hanno scoperto che l’acqua c’è stata anche su Marte. Ciò è importante per capire se c’è stata/c’è/ci sarà vita sul pianeta. La molecola d’acqua è formata da un atomo di ossigeno e due di idrogeno. Questa forma della molecola di acqua per i bambini somiglia alla faccia di Topolino. L’acqua permette la vita. Il nostro corpo è formato dal 70% di acqua. In molluschi (meduse/gamberetto) l’acqua compone il 95% del corpo. Una delle caratteristiche più importanti dell’acqua è il fatto che l’acqua è una molecola polare (esistono molecole polari e apolari) perché sugli atomi di idrogeno e ossigeno si formano delle cariche (parziali cariche). L’ossigeno tende ad attrarre verso di se l’elettrone del legame. L’ossigeno si lega all’idrogeno mediante un legame covalente. Gli atomi mettono in condivisione un elettrone e sono attratti dai nuclei. La polarità è generata dal fatto che possiamo individuare un polo più negativo e un polo più positivo. La vita richiede acqua allo stato liquido. Sulla terra l’acqua si trova allo stato liquido, solido e gassoso. L’acqua è il solvente principale di tutte le reazioni, il metabolismo (reazione) avviene perché nelle cellule c’è acqua. Tutte le reazioni avvengono in soluzioni acquosa (respirazione cellulare, fermentazione alcolica, fotosintesi..)  L’acqua è anche un reagente: viene scomposta la sua molecola e ricomposta, libera elettroni, protoni, ossigeno Noi vediamo l’acqua nei tre stati di aggregazione (in base alle temperature): 1. Solido: la densità diminuisce, le molecole hanno bisogno di più spazio. Le molecole si muovono sempre meno e si instaura una formazione a cristallo. 2. Liquido: le molecole di acqua sono molto vicine tra di loro. Ci sono legami ad idrogeno: interazione, attrazione che si genera tra idrogeno positivo di una molecola di acqua e ossigeno negativo di un’altra molecola di acqua. L’acqua non ha una forma chiara ma assume la forma del contenitore. 3. Gassoso: scaldando l’acqua, i legami a idrogeno si rompono. Tanto più le molecole si allontananno, tanto meno ne risentono della forza attrattiva. Le molecole d’acqua occupano lo spazio che hanno a disposizione. Il gas è qualcosa che noi non vediamo. Diminuisce la densità. Gli insetti pattinatori riescono a rimanere appoggiati sulla superficie dell’acqua. Essi non affondano. Le zampe non sono appoggiate di punta, in questo modo il peso dell’insetto non pesa tanto da rompere la tensione superficiale dell’acqua. Noi non riusciamo a camminare sull’acqua perché il peso rompe la tensione superficiale. Un altro aspetto importante è il calore specifico dell’acqua: per far evaporare un grammo di acqua occorrono 100° C e 500 calorie. Noi quando abbiamo caldo sudiamo: il sudore è liquido. L’acqua bagna la pelle ed evapora. L’evaporazione ha bisogno di calore. Sottrae calore al corpo. Gli animali che non hanno ghiandole per sudare usano altre strategie (l’elefante si bagna, il cade respira velocemente, fa evaposare la saliva). Sotto lo strato ghiacciato di un lago, c’è acqua allo stato liquido, gli animali hanno dovuto adattarsi alle condizioni. In inverno nelle regioni artiche l’acqua che si trova appena al di sotto della superficie del terreno ghiaccia, sollevando il terreno (permafrost). Noi non possiamo sopravvivere a temperature troppo basse. In inverno, in una pozzanghera, in un fiume, in un lago o nel mare il ghiaccio (con densità minore di quella dell’acqua liquida) galleggia sull’acqua sottostante che rimane allo stato liquido. Lo strato di ghiaccio isola contro ulteriori perdite di calore consentendo quindi che l’acqua, o il terreno sotto il ghiaccio, conservino una temperatura adatta alla vita. Se l’acqua congelasse all’interno degli animali o delle piante ne provocherebbe la morte. Alcuni organismi riescono ad evitare la formazione di ghiaccio grazie a meccanismi fisiologici particolari MOLECOLE DI CARBONIO Il carbonio ha delle proprietà tali che può formare 4 legami. Esso ha 4 elettroni. Il carbonio può fare 4 legami con gli ossigeni [ripassare la regola dell’ottetto]. Il carbonio nell’ultima orbita ha 4 elettroni, l’idrogeno ne ha 1. Gli elettroni si muovono tra i tue atomi (più vicini al carbonio perché è l’atomo più grande). Il carbonio piò fare 4 legami. Le cariche uguali si respingono quindi non stanno troppo vicini, in modo tale che le due cariche negative non si continuino a respingere. La forma ideale è il tetraedro. Gli atomi di idrogeno si dispongono ai vertici del tetraedro. L’anidride carbonica può fare sempre 4 legami, ma essi vengono fatti con l’ossigeno. L’ossigeno ha 2 elettroni sull’orbita esterna quindi ogni ossigeno può avere 2 legami. Questi sono doppi legami covalenti. Sono a 180°. Una molecola di carbonio può assumere svariate forme, ciclica, lineare, ramificata [glucosio (zucchero): C6 H12 O6] Ci sono 6 atomi di carbonio. Ogni carbonio può formare 4 legami. I gruppi cerchiati si chiamano gruppi funzionali (gruppo di atomi che ha determinate funzioni chimiche. Quando si lega ad atri atomi trasmette le proprie funzioni chimiche all’altra molecola). L’acqua (sostanza polare) è in grado di sciogliere lo zucchero. L’olio nell’acqua non si riesce a sciogliere. Il grasso e l’olio (apolare) hanno caratteristiche non affini all’acqua. I gruppi funzionali conferiscono alle molecole organiche molte delle loro proprietà chimiche e determinano il tipo di reazione a cui la molecola può partecipare. Il gruppo R non corrisponde ad un atomo, ma al gruppo radicale/generico, cioè il resto della molecola, potrebbe esserci anche una lunghissima catena di CH2, COH,.. Gli amminoacidi sono fatti da un gruppo amminico e un gruppo carbossilico. Nel DNA c’è il gruppo fosfato, un residuo che deriva da un acido (molecola polare, perde H+ quando va in soluzione, ad esempio l’acqua). LE MACRO MOLECOLE BIOLOGICHE Si tratta di molecole organiche, ossia molecole contenenti carbonio e idrogeno, gran parte delle quali costituiscono gli organismi viventi. Tutte queste molecole sono costituite da relativamente pochi elementi (carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo). Possono essere suddivise in quattro categorie di composti: Carboidrati (o zuccheri) Lipidi (o grassi) Protidi (o proteine) Acidi nucleici Sono presenti in tutti gli organismi viventi. Le macromolecole biologiche fondamentalmente sono dei polimeri (posso riconoscere mattoncini) Io ho dei monomeri che reagiscono facilmente tra di loro e possono formare molecole diverse. L’ossigeno che rimane (in quanto una molecola d’acqua) fa da ponte tra i due monomeri. La reazione si chiama condensazione ( si libera una molecola di acqua e l’ossigeno di uno dei due gruppi ossidrili che rimane crea un legame tra i due monomeri). La cellulosa può contenere fino a 10 000 unità di glucosio. La digestione è la demolizione di queste molecole ottenendo molecole semplici per ottenere energia. Per rompere i legami aggiungo acqua. Per aggiungere legami tolgo acqua, per rompere i legami aggiungo acqua. Questo processo si chiama idrolisi. I CARBOIDRATI, POLISACCARIDI, ZUCCHERI I glucidi sono zuccheri, ci riferiamo a zuccheri semplici. Essi sono formati da: 1. Monosaccaridi: glucosio, fruttosio, ribosio, desossiribosio (questi ultimi due sono presenti del DNA e nell’RNA) 2. Disaccaridi: saccarosio (zucchero che normalmente aggiungiamo al caffè), trealosio (legato alla capacità di alcuni animali di disidratarsi), lattosio, maltosio 3. Polisaccaridi: amido, cellulosa, glicogeno, chitina (è uno zucchero, costituisce lo scheletro esterno degli insetti) I monosaccaridi (qua riportati sono 4, ma in natura non sono solo 4!) sono i mattoni per la costruzione dei polisaccaridi e sono fonte di energia per la maggior parte degli organismi. Il glucosio è uno zucchero che viene demolito per ricavare l’energia (con la respirazione cellulare). In molti animali, noi compresi, la sua concentrazione nel sague è regolata in modo molto fine: noi abbiamo un sistema che fa sì che quando mangiamo troppi dolci, arriva un segnale al cervello, parte un segnale e arriva al pancreas e fa attivare il rilascio dell’insulina nel sangue. L’insulina arriva nel fegato. L’insulina è una proteina che ha una funzione ormonale. Il glucosio in eccesso viene trattenuto nel fegato, il quale produce monosaccaridi di riserva. Si va a formare un polisaccaride, che negli animali è il glicogeno (accumulato nel fegato). Se stiamo senza mangiare per un po’ il livello di zucchero scende e quindi viene prodotto un altro ormone (lucagone) che fa l’opposto dell’insulina. Va a rompere i legami e libera il glucosio. Il livello del glucosio rientra nel sangue fino a quando ce n’è. Quando le riserve finiscono bisogna mangiare. La differenza tra glucosio e fruttosio sta nella struttura. La differenza tra il ribosio e il desossiribosio (atomo di ossigeno in meno) sta nel fatto che nel desossiribosio manca un ossigeno. Il gruppo ossidrile (OH) legato al carbonio 2 del ribosio, nel desossiribosio manca di un ossigeno. Sia il ribosio che il desossiribosio hanno solo 5 atomi di carbonio quindi è un pentoso (forma a pentagono). Il glucosio e il fruttosio sono esosi, quindi rappresentati con una forma esagonale. Se metto insieme due molecole di glucosio vado a formare il maltosio. Se io unisco fruttosio e glucosio vado a formare il saccarosio. Il lattosio è formato da glucosio e galattosio. Polisaccaridi L’amido è formato da tante molecole di glucosio unite insieme. Ogni esagono è una molecola di glucosio. La molecola di amido non è lineare ma ramificata. La sua funzione è quella di riserva. Demolendo i legami tra le varie molecole di glucosio libero lo zucchero semplice e si crea energia grazie alla respirazione cellulare. Possibili esperimenti per far vedere l’amido ai bambini a scuola: l’amido reagisce con un colorante/tintura ad olio diventando blu scuro. Se taglio il pane/patata e metto la tintura, c’è un colore blu. Se lo faccio su altre sostanze che non hanno amido la colorazione blu scura non viene. In ogni cellula ci sono altri organuli che accumulano amido per la pianta. L’amido ha forma ramificata. Ogni esagono è un monomero (glucosio). Il glicogeno è l’equivalente dell’amido per gli animali. La differenza con l’amido è che il glicogeno ha una ramificazione ancora più accentuata. Ogni esagono rappresenta una molecola di glucosio. per osservare il glicogeno dobbiamo guardare le cellule del fegato. Le masse più scure (elettrondenso) corrispondono al glicogeno. La cellulosa è formata da fibre (frutta e verdura). Le varie file sono legate da legami che le tengono insieme, è come un intreccio. È rigida e resistente. La singola molecola (monomero) è il glucosio. Le mucche sono erbivore, gli animali (tutti) non digeriscono la cellulosa. Alla fine ci riesce perché ha un adattamento particolare che noi uomini non abbiamo. Le mucche (o erbivori in generale) hanno uno stomaco con 4 camere, una di queste si chiama rumine. Nel rumine sono ospitati dei batteri simbionti che riescono a digerire la cellulosa, se ne nutrono. La masticazione dell’uomo aiuta la rottura delle fibre ma non riusciamo comunque a digerirle. La chitina è un polisaccaride strutturale e lo scheletro esterno degli insetti è fatto da chitina. È uno dei costituenti dell’esoscheletro, non è l’unico (libellula, farfalla,..). Ogni monomero non è più lo zucchero glucosio, ma è formato da un altro zucchero semplice (n-acetilglucosamina). Essi vanno a formare una struttura lineare come quella della cellulosa. La chitina viene usata anche per produrre fili della sala operatoria per fare punti interni. LIPIDI Macromolecole organiche. Non c’è una varietà ampissima di monomeri. È un gruppo eterogeneo (trigliceridi, fosfolipidi, …). La caratteristica comune è che non sono solubili in acqua (idrofobi). Sono solubili in solventi apolari (etere, acetone,..). Formano grandi aggregati. Essi sono: - grassi neutri (trigliceridi) - cere - carotenoidi - fosfolipidi - glicolipidi (costituenti della membrana plasmatica delle cellule) - steroidi (ormoni sessuali, colesterolo,..) Le funzioni principali sono: - riserva energetica (grassi e oli) - funzione strutturale (membrane biologiche, fosfolipidi che, per come sono fatti, si prestano a costituire le membrane plasmatiche) - funzione ormonale (steroidi) I trichechi hanno bisogno di grasso, vivono in zone fredde, avere uno strato di grasso permette di non disperdere l’energia e il calore nell’ambiente. Ogni linea rossa rappresenta la membrana lipidica. Ci sono membrane esterne e interne, fatte più o meno allo stesso modo. I lipidi sono sempre dei fosfolipidi. Grassi e oli La differenza tra grassi e oli sta nella tipologia di acidi grassi che li costituiscono, i trigliceridi. A temperatura ambiente certi composti sono solidi mentre gli oli sono liquidi (perché fatti da acidi grassi insaturi). Gli acidi grassi insaturi sono maggiormente presenti nelle piante, nei vegetali mentre quelli saturi sono più presenti nei composti grassi animali. Quando un prodotto di origine vegetale è solido a temperatura ambiente è perché ha ricevuto dei trattamenti chimici che vanno ad eliminare il doppio legame, trasformandolo in acido saturo. Essi sono fatti da una molecola di glicerolo al quale leghiamo la molecola di acido grasso (R gruppo radicale/generico). La catena a zig zag è una semplificazione della catena fatta da CH2 e CH3 alla fine. Il glicerolo ha tra atomi di carbonio e gruppi ossidrili OH. Per attaccare le catene, devo eliminare 3 molecole di acqua. Lego l’atomo di carbonio all’atomo di ossigeno. Il trigliceride può essere grasso, quindi solido a temperatura ambiente, olio, quindi liquido a temperatura ambiente. Questo dipende dal fatto che le code di acidi grassi sono dritte (in questo caso) quindi è solido. Se le gambine fossero storte, allora è un olio. Queste code hanno una caratteristica di essere idrofobo e apolare. La porzione con i doppi legami ha tendenze più polari quindi affine all’acqua ma in generale prevale la caratteristica di idrofobia. Quando un acido grasso (una catena) ha un doppio legame, allora la catena è piegata e parliamo di acidi grassi insaturi (olio) Fosfolipidi I fosfolipidi sono formati da una testa idrofila (amica dell’acqua) e due code idrofobe (paura dell’acqua). Se io verso dell’olio nell’acqua si formano tante piccole goccioline (micelle). In acqua le code idrofobiche stanno tra di loro, le teste idrofile cercano l’acqua, quindi cercano l’acqua. Se la micella diventasse più grande è difficile non fare entrare l’acqua. Allora si viene a formare una doppia fila di fosfolipidi. All’interno della membrana abbiamo la parte idrofobica. La membrana plasmatica è formata da fosfolipidi con le teste verso l’acqua, sia esternamente che internamente (anche all’interno della cellula è presente l’acqua). Quindi è per questo che abbiamo un doppio strato fosfolipidico. Le membrane delimitano uno spazio interno dallo spazio esterno. Cere Possiamo vedere una testa idrofila e una coda idrofobica. L’alcol è una molecola formato da CH2-CH2, che termina sempre con un gruppo ossidrile (OH). La parte rosa è il nostro gruppo R. quando metto insieme una molecola di acido grasso con l’alcol, si va a formare una molecola con una testa e due code con la relazione di condensazione. Le penne del pennuto sono cosparse di cera, tengono lontane l’acqua per far si che il pennuto non si bagni totalmente. Lo stesso il cerume delle orecchie. Sono presenti anche sulle foglie. Le cere sono sulla superficie della foglia e servono per far si che l’acqua non esca dalla foglia (funzione inversa). Colesterolo Avere un colesterolo alto non fa bene perché può succedere che il vaso sanguigno con all’interno un deposito di grasso all’interno del vaso sanguigno stesso. Questi depositi a lungo andare potrebbero staccarsi e andare nei vari tessuti e chiudere i vasi sanguigni, non facendo arrivare il sangue in determinate zone. Altre volte capita che il vaso sanguigno si chiuda completamente facendo causare un infarto. Il colesterolo può causare questo quando è troppo. È una molecola polare, idrofobica, nella membrava plasmatica si localizza solo nel doppio strato fosfolipidico. Serve per produrre ormoni. Il testosterone è l’ormone sessuale maschile. Gli estrogeni sono gli ormoni sessuali femminili. Le differenze tra i due sono minime ma determinanti. Le differenze degli individui appartenenti ad una stessa specie sono determinate dagli ormoni sessuali. Le differenze vengono indicate con il termine dimorfismo sessuale. Carotenoidi Rimanda alla carote. Sono utili perché dal carotene si ottengono la vitamina A, che fa bene alla vista. Aiutano anche per l’abbronzatura. LE PROTEINE Svolgono un ruolo fondamentale nella chimica della vita grazie alla loro versatilità; Sono specie-specifiche, cioè la loro struttura è diversa da specie a specie, a differenza di zuccheri e lipidi che hanno la stessa struttura in specie diverse; La loro specifica struttura è determinata dalle istruzioni presenti nei geni Le proteine sono fatte di amminoacidi. Gli amminoacidi hanno questa struttura: → Ci sono due gruppi: amminico (ha caratteristiche basiche) e carbossilico (acido), presenti in tutti gli amminoacidi. Quello che cambia tra un amminoacido e un altro è il gruppo R (acido, basico, neutro). Dalle caratteristiche chimiche del gruppo R dipendono le caratterisitche dell’intero amminoacido. Il carbonio centrale è asimmetrico perché ad esso sono legati 4 atomi diversi. Gli amminoacidi sono 20. Quelli con * sono quelli essenziali, di cui noi non possiamo fare a meno, vanno introdotti con l’alimentazione, non riusciamo a sintetizzarli Quello che cambia in ogni amminoacido è il gruppo R. Amminoacidi polari: hanno carica parziale (acqua, è una molecola polare). Quando nel gruppo R troviamo un altro gruppo acido o un altro gruppo basico, allora l’amminoacido si comporterà da acido o da base. Va ad alzare o abbassare il PH della soluzione. Gli animali e noi compresi abbiamo 20 amminoacidi. Possono essere messi insieme per andare a costruire macro molecole. Alcuni amminoacidi non siamo in grado di produrli autonomamente: abbiamo visogno di una dieta varia per nutrirci, introdurre sostanze e produrli. Gli amminoacidi essenziali sono quelli con l’asterisco. Ci sono 4 livelli di struttura di una proteina. Struttura primaria: è una struttura lineare data da amminoacidi che sono legati in sequenza. Devo sapere quanti amminoacidi servono per fare quella catena, quali, l’ordine di legame uno con l’altro. Le altre strutture secondaria, terziaria e quaternaria sono conseguenze della struttura primaria. Per formare un legame tra due monomeri devo eliminare l’acqua. Il legame tra due amminoacidi si chiama legame peptidico. La catena proteica è chiamata anche catena peptidica. [POSSIBILE DOMANDA!]. Struttura secondaria: la catena può assumere la forma di elica, di foglietto ripiegato (beta) o struttura random. La forma a foglietto piegato non è una struttura elastica. I legami peptidici sono orientati con un angolo appena più ampio dell’angolo retto. Questo foglietto piegato è rigido. La struttura ad elica invece è elastica: i legami a idrogeno tra ossigeno e idrogeno possono rompersi. Struttura terziaria: una catena di struttura primaria che ha formato una elica o un foglietto ripiegato, per poi raggomitolarsi su se stesso. Si viene a creare un legame di solfuro (tra due atomi di zolfo). Occorre che ci sia la cisteina, l’amminoacido che contiene lo zolfo. Se non c’è non si può formare il legame. Struttura quaternaria: alcune proteine (per esempio emoglobina) hanno un ultieriore livello di struttura perché sono formate da 2 a 4 catene (emoglobina 4). I legami per la maggior parte sono legami a idrogeno; se scaldo la proteina, rompo i legami quindi denaturo la proteina. A partire da una struttura terziaria, si passa ad una struttura secondaria o anche primaria. Oltre al calore si può verificare anche in presenza di acidi o sostanze con azioni forti. Una volta denaturata, la proteina non funziona più. La proteina funziona solo quando ha la propria struttura di partenza. L’insulina è formata da due catene polipeptidiche. Quindi l’insulia ha una struttura quaternaria con legami di solfuro che tengono legate le due catene. È un ormone che regola la concentrazione di glucosio nel sangue. Viene prodotta dal pancreas. È una proteina molto piccola composta da due catene polipeptidiche. Ogni ovale del diagramma rappresenta un determinato amminoacido. Questa proteina, secreta dal pancreas, è un ormone in quanto contribuisce a regolare la quantità di glucosio nel sangue. La cheratina è una proteina fibrosa. La sua struttura è secondaria ad elica alfa. La cheratina può essere allungata. Noi possiamo stirare i capelli, fatti di cheratina. Con il calore denaturiamo la cheratina. Con l’umidità il capello perde pian piano e si riformano i capelli ricci. Il corno del rinoceronte è fatto da cheratina, è coperto da peli. Le penne sono fatte di cheratina. Anche le unghie, i becchi degli uccelli, gli zoccoli, lana, capelli, corna. La seta contiene una proteina che ci siama setaina. È una proteina di struttura secondaria a foglietto beta, quindi non è elastica. Il ragno produce il filo di seta che è rigida ma gli fornisce un po’ di elasticità. Quindi si creano dei punti dove ci sono i fili raggrumati, quando arriva la mosca il filo si allunga. La seta è prodotta anche dal baco da seta. L’emoglobina ha una struttura quaternaria. La sua struttura funzionale è quella quaternaria. Ogni unità è una catena peptidica. Si legano insieme 4 globine, uguali a due a due per formare questa struttura quaternaria. Trasporta ossigeno e anidride carbonica nel sangue, dai polmoni a tutto il resto del corpo. La proteina in se non è grado di legare l’ossigeno. Ci riesce perché ogni catena polipeptidiche ha un gruppo (nel disegno rosso) eme che contiene ferro. C’è una reazione di ossidazione e grazie ad esso il ferro riesce a legare con l’ossigeno in determinate condizioni di PH. Nelle condizioni di PH a livello periferico nel nostro corpo, il livello di legame è più debole. Il ferro lega principalmente l’ossigeno a livello polmonare, mentre il ferro ha una affinità con l’anidride carbonica a livello periferico. L’emoglobina si trova nei globuli rossi. Quanti acidi nucleici conosciamo? Due, il DNA e l’RNA. Gli acidi nucleici sono costituidi da monomeri, i nucleotidi. I nucleotidi sono formati da tre molecole: un gruppo fosfato (il suo simbolo è P), uno zucchero pentoso (ha 5 atomi di carbonio. La differenza tra lo zucchero ribosio e desossiribosio sta in una H) e una base azotata ciclica. Il gruppo fostato è rappresentato con una lettera P. Lo zucchero nel DNA è sempre quello, idem per l’RNA. La base azotata è osservabile in 5 modi diverse. SLe basi azotate si chiamano così perché contengono azoto N (in chimica dove non c’è scritto nulla è presente un atomo di carbonio). Nel DNA ci sono 4 tipi di basi azotate: - adenina: ha due anelli, uno legato all’altro (purina). È più grande - guanina: (purina) - citosina: formata da un anello più stretto (pirimidina) - timina: presente nel DNA (pirimidina) [- uracile: presente nell’RNA (pirimidina) ] Il DNA è un acido nucleico costituito da un doppio filamento di nucleotidi, costituiti da un gruppo fosfato, uno zucchero pentoso (desossiribosio) e una base azotata (tra le quattro disponibili). I due filamenti tra loro si uniscono, ciò è stato scoperto da Watson e Crick. Essi capirono che la doppia elica è avvolta a spirale e sono legati tra di loro per avere una struttura tra di loro stabile. I nucleotidi si legano tra di loro mediante legami a idrogeno. Non sono legami covalenti (più deboli) ma a idrogeno. La timina si lega sempre con l’adenina e la guanina si lega sempre con la citosina. Le basi sono complementari. Queste regole devono essere sempre rispettate. I filamenti sono antiparalleli, uno scorre in verso 5’ 3’, l’altro 3’ 5’. Orientando i filamenti in questo modo le basi con i loro atomi possono legarsi tra di loro andando a formare legami a idrogeno. La parte esterna è la sequenza zucchero, gruppo fostato. Le basi azotate sono interne e si legano internamente. Il modo in cui un nucleotine si lega al successivo implica una reazione di condensazione quindi la perdita di una molecola d’acqua. Sono legami che si creano grazie ad enzimi, il dna polomerasi. Agiscono enzimi (DNA  polimerasi che generano una molecola) che va a rendere possibile il legame. Watson e Crick hanno effettuato esperimenti per capire le dimensioni del DNA. Lo spessore della molecola è di 2 nm. Le pirimidine (C T) sono più corte e più piccole rispetto le purine (A T). Un giro completo di elica misura 3,3 nm. Le differenze tra DNA e RNA: 1. Il DNA ha 2 filamenti, l’RNA ha un filamento soltanto 2. L’RNA funge da copia di una porzione di DNA. È una molecola più piccola del DNA. È un singolo filamento. Viene prodotto quando c’è bisogno di produrre una determinata proteina. Serve per tradurre in messaggio genetico la produzione di una proteina. Il DNA è depositario del messaggio genetico. Tutte le infromazioni sono divise in unità, chiamate GENI. Le informazioni vengono trasmesse da genitore a figlio. LA CELLULA Robert Hooke, utilizzando un microscopio costruito da sé, ha preso delle fette di corteccia da sughero e le ha osservate a microscopio. Ha intuito che queste celle erano unità che andavano a costruire un tessuto. Ha capito che tutto è composto da cellule. I microscopi di oggi sono di diverse tipologie. Quelli che possiamo usare noi oggi anche a scuola sono quelli ottici, cioè quelli che sfruttano un fascio di luce: la luce attraversa un oggetto che voglio osservare, ci sono lenti che focalizzano e ingrandiscono l’oggetto. Un microscopio di questo tipo può ingrandire fino a 100 volte più grande, con altri ancora di più. Il microscopio elettronico non sfutta il fascio di luce ma un fascio di elettroni. Ci sono due tipi di microscopi elettronici: - il microscopio a scansione: scansiona, evidenzia la forma utilizzando un fascio di elettroni. Posso vedere l’aspetto esterno dell’oggetto - il microscopio a trasmissione: gli elettroni vengono focalizzati sull’oggetto, viene portato sul pc e visualizzato Per vedere l’interno della cellula devo usare un microscopio a trasmissione. Le sezioni dell’oggetto vanno posizionate una accando all’altra su un vetrino. Il microscopio ottico mi permette di vedere come è fatta una cellula, la sua struttura esterna,.. LA TEORIA CELLULARE La teoria cellulare è frutto di tante menti illuminate che nel passato hanno avuto intuizioni e che oggi troviamo sui nostri libri di testo. Dietro una frase semplice si nasconde l’ingegno della persona. I bambini iniziano ad essere attratti dalle storie dei grandi personaggi; sono affascinati dalle storie concrete di persone che sono state come supereroi. Raccontare le storie di scienziati che sono arrivati a conclusioni importanti è un ottimo metodo per approcciare alle scienze i bambini della scuola primaria. Non bisogna sottovalutare gli scienziati che con il loro approccio (metodo scientifico) sono arrivati ad una conoscenza. Teoria cellulare: 1. Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule (organismi unicellulari/organismi pluricellulari) 2. Le reazioni chimiche di un organismo vivente, compresi i meccanismi di liberazione dell’energia e le reazioni di biosintesi, avvengono all’interno delle cellule. Reazione di biosintesi è una reazione che va a produrre qualcosa (produzione di molecole, di prodotti biologici) 3. Le cellule si originano solo da altre cellule. Per un bambino non è scontato, per un bambino potrebbe essere magia. Per renderlo “meno magico” bisogna far si che si pongano delle domande, o l’insegnante stesso deve porre le domande. I bambini devono capire che la vita non può generarsi dal nulla, dai cadaveri (erano diffuse alcune credenze),.. L’unico modo per l’origine di una cellula è che ci sia un’altra cellula. Per arrivare a queste conclusioni sono stati fatti tanti esperimenti. 4. Le cellule contengono le informazioni ereditarie dell’organismo di cui fanno parte; queste informazioni passano dalla cellula madre alla cellula figlia. Questo punto è stato aggiunto dopo la scoperta del DNA (1953). Le sequenze di DNA racchiudono tutti gli aspetti ereditari del singolo. Le informazioni ereditarie sono trasmesse ai nostri figli, di generazione in generazione, con qualche modifica (gemelli monozigoti: quelli che si somigliano, un’unica cellula è stata fecondata). Questo è anche un modo per trasmettere le informazioni per garantire continuità alla specie umana. Ci sono almeno 3 zone principali della cellula: Membrana plasmatica: una sorta di contenitore (il bambino ha idea di cosa sia un contenitore, anche quando era nel pancione della mamma era dentro un contenitore, lui sa che cos’è), che separa l’interno dall’esterno della cellula. È presente in tutte le cellule, qualunque esse siano, anche le cellule vegetali. Per qualcuno le cellule vegetali hanno la parete cellulare e non la membrana plasmatica, ma è un errore! Citoplasma: la nostra idea è quella di gelatina, albume, yogurt. È una sostanza con acqua ma più densa. Comprende anche alcuni organuli che forniscono questa caratteristica. Ci sono acqua, Sali minerali, enzimi, ribosomi e solo nella cellula eucariotica anche organuli. Nucleo cellulare: solo nelle cellule eucariotiche, un organulo speciale Le dimensioni di una cellula procariota è di qualche micron (la millesima parte del millimetro). Non serve la lente di ingrandimento per vedere un batterio, ma un microscopio ottico professionale. La cellula eucariota (globulo rosso) è facilmente visibile. Un globulo rosso è più grande del batterio. Le cellule eucarioti sono più grandi delle procariote di circa 10 volte. Le cellule epiteliali sono circa 50 micron. La cellula umana ovocita è circa 200/300 micron. La cellula nervosa più avere prolungamenti quasi di 1 metro; l’assone può essere molto lungo. Le cellule hanno dimensioni molto piccole. Perché l’evoluzione non ha fatto diventare le cellule più grandi ma le ha fatte aggregare, creando organismi pluricellulari? Nella cellula avvengono tutte le reazioni metaboliche che in un organismo devono avvenire dentro l’organismo; avvengono dentro le cellule. Quindi la cellula deve avere delle proporzioni particolari. Quello che avviene, cioè la sintesi di un prodotto, deve raggiungere un particolare organulo, deve raggiungere un particolare scompartimento della cellula. Più la cellula è grande e più i luoghi sono lontani quindi i tempi per il raggiungimento di una sostanza in un determinato luogo sono lunghi e questo ne fa diminuire l’efficienza. Più la comunicazione è veloce e più è efficace. La cellula comunica con delle molecole che trasmettono i messaggi da un reparto all’altro. Per avere una comunicazione efficace la cellula non deve essere troppo ampia. Quindi devo avere un ottimo rapporto superficie-volume tale da garantire un lavoro cellulare efficiente. La cellula deve lavorare continuamente per mantenere l’omeostasi. Fino a quando la cellula è piccola riesco ad ottenere una proporzione ottimale. Quando la cellula è grande, il lavoro cellulare non è più efficace. In questo modo si sono originate piante, funghi, animali,.. Quando una cellula diventa grande, il rapporto superficie/volume è sempre vantaggioso. Se invece fosse troppo grande questo equilibrio non sarebbe più efficiente. L’intestino ha cellule con una membrana plasmatica aggrovigliata, affinché l’assorbimento delle sostanze nutritive sia efficace e il più ampia possibile. Ci sono due tipi di cellule: Cellule procariote (batteri e archeobatteri) Cellule eucariote (altri organismi noti) Il DNA delle cellule procariote è diverso dal DNA delle cellule eucariote: Nelle cellule procariote il DNA è circolare, è una sola molecola di DNA chiusa, non ha un inizio e una fine; nelle cellule eucariote il DNA è una molecola lineare Nell’uomo è di circa 2 metri, c’è un modo particolare di avvolgimento del DNA per essere così compatto e stare dentro al cromosoma di una cellula. Negli eucarioti le molecole di DNA sono almeno 2. Nell’uomo un cromosoma contiene una molecola di DNA. Noi abbiamo 46 molecole di DNA, in ogni cellula di cui noi siamo fatti. Nei gameti ne troveremo 23. I procarioti hanno solo 1 molecola di DNA. Agli eucarioti sono legate delle proteine, gli istoni (consentono al DNA di occupare uno spazio più ridotto) e altre che si attaccano e staccano nel momento di bisogno. CELLULA PROCARIOTA È priva di organuli quindi non troviamo un nucleo ma una regione del nucleoide (qui si sta raddoppiando). È una molecola lunga, deve associarsi a proteine/enzimi per occupare il minor spazio possibile nel citoplasma. I puntini rossi sono i ribosomi, non sono organuli cellulari, ma sono molecole di RNA che va a costituire i ribosomi. Questo RNA servirà per facilitare la sintesi delle proteine (produzione di proteine, attività molto importante perché la cellula lavora attraverso le proteine che sintetizza). Questa sintesi avviene sui ribosomi. Dentro non c’è molto altro. La linea rossa è la membrana plasmatica (fatta di cellulosa), più interna. Dopo c’è la parete cellulare (gialla) fatta di zuccheri legati a delle proteine. Qualche volta esternamente i batteri sono i flagelli per il movimento (locomozione). I pili sono come peli che servono per l’adesione, i batteri sono anche patogeni (spesso) e hanno bisogno di aderire ad un altro organismo per infettarlo (tutte le cellule li hanno). Spesso hanno anche una capsula esterna (questa è la specie peggiore perché sono più difficili da combattere). CELLULA EUCARIOTA Cellula animale La prima cosa che notiamo è che non c’è la parete cellulare, ma c’è comunque un confine, la membrana plasmatica/cellulare (quella arancione). Dentro c’è il citoplasma, che comprende il citosol, la parte semiliquida/semisolida, e organuli con funzioni precise, molecole come ribosomi (non avvolti da membrana). Il nucleo ha una membrana nucleare doppia che lo delimita, all’interno c’è il nucleolo che è la parte che raccoglie porzioni di DNA particolare che producono un certo tipo di RNA. I filini bianchi sono i cromosomi, definiti cromatina. Il nucleo non è isolato dal citoplasma ma ci sono fori di passaggio attraverso la membrana nucleare, che mette in comunicazione quello che c’è all’esterno con quello che c’è all’interno. Nel citoplasma ci sono membrane (marroncine), il reticolo endoplasmatico (un sistema di membrane interno alla cellula). Sulla parete del reticolo plasmatica ci sono palline rosse, che erano presenti anche nei procarioti; sono i ribosomi, coinvolti nella sintesi delle proteine. Anche il reticolo endoplasmatico è coinvolto con la sintesi delle proteine. Alcune parti di questa membrana non comprendono i ribosomi, quindi è un reticolo endoplasmatico liscio (non ha nulla a che fare con la sintesi delle proteine). Le membrane lisce, più siamo intossicati e più lavorano perché devono porre rimedio alle sostanze tossiche che devono essere demolite. L’apparato del Golgi è una sorta di magazzino + spedizione, arrivano delle molecole prodotte nel reticolo endoplasmatico rugoso, arrivano qui, il contenuto viene riversato nell’apparato del Golgi, subisce qualche altra modificazione e viene definita la destinazione di quella molecola, che potrebbe essere fuori da quella cellula o in un altro scompartimento di quella cellula stessa. Il lisosoma è un corpo all’interno del quale ci sono enzimi litici cioè digestibili, contrario di sintesi (formazione-costruzione). Sono una sorta di pattumiera ecologica. La cellula è un sistema sostenibile. Dentro la cellula ci sono i perossisomi che servono per eliminare i radicali liberi che possono generare i tumori. Dentro il citoplasma c’è una fitta rete, il cito scheletro (scheletro della cellula). Cellula vegetale La troviamo in tutte le piante che sono organismo autotrofi. In comune con la cellula animale c’è: - la membrana plasmatica/cellulare, - il nucleo è in comune con la cellula animale. All’interno c’è il nucleolo, la cromatina, i pori - reticolo endoplasmatico rugoso - reticolo endoplasmatico liscio - apparato del Golgi - mitocondri (quindi anche nella cellula vegetale avviene la respirazione cellulare) - lisosomi, perossisomi, citoscheletro - il vacuolo, nella cellula animale sono piccoli, in quella vegetale è più grande. Dona tonicità alla pianta. Ciò che non è in comune è: - la parete cellulare non è presente nella cellula animale, la funzione è quella di dare una forma che resiste, indipendentemente dalla pressione del liquido - grossi organuli, i cloroplasti MEMBRANA PLASMATICA Lo scheletro di base che va a formare la membrana plasmatica è un doppio strato di fosfolipidi. Lo strato più esterno è più ricco di glicolipidi (metà lipidi e metà zuccheri). Ci sono molte proteine nella membrana, - proteine integrali di membrana: si estendono attraverso il doppio strato e si sporgono da entrambi i lati; le porzioni immerse nel doppio strato hanno proprietà idrofobe, quelle sporgenti idrofile (glicoproteine) - proteine periferiche di membrana: aderiscono ad alcune delle proteine integrali sporgenti Le proteine di membrana svolgono molte funzioni essenziali: - enzimi regolano specifiche reazioni chimiche - recettori: individuano la presenza di determinate molecole o di microrganismi - proteine di trasporto La membrana plasmatica è qualcosa di molto dinamico. Le glicoproteine sono tutte nello strato esterno perché sono i tipici recettori che controllano ciò che arriva. Il nucleo è una sorta di sfera, ha una membrana doppia, tante vescicole una accanto all’altra. In certi punti si ripiega quindi in alcuni pezzo è doppia. I pori non sono aperture e stop, va controllato ciò che entra e ciò che esce quindi ci sono delle sentinelle/proteine che controllano. I pori sono proteine. Fuori dalla membrana nucleare si continuano le membrane che vanno a costituire il reticolo endoplasmatico. Il mitocondrio ha questa forma, ha una membrana esterna. Quella interna si ripiega più volte. piegandosi va a formare delle creste mitocondriali: più è estesa la superficie della membrana esterna e più posso distribuire delle proteine che servono per le reazioni della respirazione cellulare. Se la membrana interna fosse come quella esterna, la sua superficie sarebbe ridotta, quindi ridotti gli enzimi e ridotta l’efficienza della respirazione delle cellule. La matrice è l’interno dove troviamo i ribosomi (perché i mitocondri hanno un loro DNA, si producono delle proteine da sé per loro conto), il DNA e diversi enzimi che partecipano alla respirazione cellulare. I ribosomi e reticolo endoplasmatico: i ribosomi sono formati da due subunità, superiore ed inferiore. Fungono da lettore di informazioni presenti sulle sequenze di RNA, quindi i nucleotidi, che va a copiare. Dal DNA fa una copia del pezzettino, l’RNA si permette di uscire dai pori nucleari, va nel citoplasma, incontra i ribosomi e le sue sequenze vengono lette e tradotte in amminoacidi. I ribosomi possono essere liberi nel citoplasma o legati alle membrane del reticolo endoplasmatico rugoso. Alla fine, la funzione è la stessa. I cloroplasti sono luoghi dove troviamo molecole che accolgono energia derivata dal sole. Ci sono membrane esterne e interne che non si ripiegano. C’è un terzo sistema di membrane interno che va a formare i tilacoidi che formano delle pile. Sui tilacoidi stanno tanti enzimi. Nello stroma avviene una parte della fotosintesi, non necessita della luce (fase luce indipendente). Lo stroma è la parte che circonda i tilacoidi.  Il vacuolo occupa quasi tutto lo spazio interno, le funzioni sono elencate qui. Il citoscheletro: I microtubuli entrano in gioco nella mitosi e nella meiosi e vanno a costituire il fuso mitotico. Ogni pallina è una proteina (tubulina) è organizzata per formare la parete. Queste palline sono accoppiate con una tubulina alfa e una tubulina beta. Si uniscono e vanno a fare una colonna cava. RIPRODUZIONE Ci sono due tipi di riproduzione: 1. Sessuata: è quella più semplice da comprendere. Anche la nostra specie ci riproduce in modo sessuale: coinvolge processi sessuali. I gameti (uovo e spermatozoo) prodotti per meiosi, si fonderanno per arginare un nuovo individuo (zigote). La meiosi implica che vi sia stata la ricombinazione genetica. L’incontro di due gameti crea una fusione dei due nuclei. Questo evento genera una cellula, lo zigote, che è una cellula diploide. Noi abbiamo 23 coppie di cromosomi (46 cromosomi). Nei gameti ci sono 23 cromosomi quindi sono aploidi (un solo corredo cromosomico), invece le nostre cellule hanno due coppie di cromosomi (quindi abbiamo 2 x23 cromosomi). Dal punto di vista biologico qui inizia la vita. Per arrivare a parlare di nuova vita dobbiamo aspettare lo sviluppo embrionale. L’embrione è l’individuo che ha cellule che lo predispongono per la formazione degli organi. La meiosi entra in gioco nella produzione di gameti. 2. Asessuata/vegetativa/asessuale: il termine vegetativo nasce dal fatto che gli organismi che utilizzano questo tipo di riproduzione sono le piante. Questa è una forma usata dai batteri: essi adoperano la scissione binaria (aumentano il loro numero in modo molto rapido, da una cellula e otteniamo due, anche esse si possono dividere e così via). È possibile fermare questa crescita batterica con antibiotici idonei. Un’altra divisione è quella definita gemmazione: si parte dall’individuo di partenza, che produce una gemma (un ramo). Per le piante possiamo tagliare un ramo, metterlo in acqua, piantarlo in un vaso ed esso metterà radici. Gli animali e altro, si vanno a creare cellule uguali, andando a formare una gemma. Questa gemma può staccarsi e condurre vita autonoma. Il risultato sono due individui identici dal punto di vista genetico. Le cellule create sono uguali, quindi gli individui che si creano sono uguali (clone). Un altro modo è la frammentazione: se prendo una planaria: dividendolo un due parti si creano due individui nuovi. Ci sono casi di riproduzione rigenerativa: le due parti generate creano due individui autonome. Queste avvengono tutte per divisioni di tipo mitotico. Non sono tipi di riproduzione quando alla lucertola si stacca la coda, per esempio. Il lievito è un fungo unicellulare che si genera per gemmazione, c’è un fenomeno di divisione mitotica. La cnidaria è un organismo marino che si riproduce per gemmazione. Dalla bocca escono tentacoli orticanti (ricordano i tentacoli delle meduse). Appartengono alla stessa famiglia delle meduse. L’individuo iniziale ha creato delle gemme, che ad un certo punto si staccheranno e avranno vita autonoma. L’anemone di mare si riproduce per frammentazione. Si sta frammentando, per creare due nuovi individui (animali). Entrambi possono riprodursi anche per via sessuata perché consente di mescolare il patrimonio genetico CROMATINA E CROMOSOMI Ogni cromosoma è fatto da una molecola di DNA. Le molecole che si legano al DNA sono proteine. Il filamento di DNA è avvolto attorno alle proteine. Si va a formare una sorta di perla. Un ulteriore livello di compattazione del DNA è che questa sorta di collana di perle sia avvolta a spirale su se stessa, che quindi ha uno spessore maggiore del doppio filamento del DNA. Il cordone fatto da nucleosomi è ripiegato su se stesso per compattarsi. Il cordone va a formare il cromosoma. Il cromosoma è rappresentato con una X. Quando il cromosoma è rappresentato come una X in realtà è formato da due molecole di DNA. Quindi quando si va a formare, dobbiamo immaginarlo a metà. Un cromosoma è fatto da una sola molecola di DNA. Quindi deve essere duplicato. Il punto che tiene legati i due cromosomi è detto centromero. Il cromosoma metodico è formato da due cromatidi fratelli (uguali identici) perché si sono formati per duplicazione del DNA. Il centromero contiene il cinetocore che tiene insieme le due molecole di DNA con le loro proteine. Il DNA legato a proteine vanno a comporre la cromatina. Cromosoma (soma=corpo, cromo=colore), quando osserviamo le cellule al microscopio le osserviamo colorate (quindi corpi colorati). I cromosomi sono fatti di cromatina (DNA + proteine). In certe fasi la cromatina non è così evidente, ma vediamo un semplice gomitolo aggrovigliato in modo confuso. Il cromosoma prima di dividersi è costituito da una sola molecola. Il singolo cromosoma comprende una sola molecola di DNA, che si duplica e forma un altro cromosoma. I due cromosomi sono cromatidi fratelli, ciascuno contenente una copia completa del DNA del cromosoma. Noi siamo organismi diploidi: nel nostro organismo ci sono due coppie dei cromosomi omologhi. Quando noi usiamo il termine omologo, intendiamo uno stesso tipo di cromosoma ma non contiene geni identici. In ogni cromosoma c’è un lungo doppio filamento di DNA. Nel DNA ci sono delle lettere che simboleggiano dei geni (alleli, versioni di un gene). Questa versione del gene (sequenza di nucleotidi) è leggermente diversa dallo stesso gene, per esempio colore capelli/occhi) in quanto è dominante (A), rispetto all’altro che non è dominante (a). Quindi non sono identici. Quindi andiamo ad avere alleli recessivi o dominanti. I geni presenti nei due omologhi non sono uguali, in quanto li abbiamo ricevuti da nostro padre e da nostra madre, che sono due esseri diversi. La nostra specie possiede 23 coppie di cromosomi omologhi/46 cromosomi. Nei nostri gameti abbiamo un omologo per ogni tipo di cromosoma. Nel caso di b-b, entrambi sono la versione recessiva. I cromosomi di ciascuna coppia hanno gli stessi loci genici ma possono avere la stessa versione o una versione differente di un dato gene in ciascun locus. I cromosomi omologhi NON sono attaccati. REPLICAZIONE SEMI CONSERVATIVA DEL DNA Per generare due copie a partire da una sola molecola, il DNA, questa doppia elica avvolta, deve separare i due filamenti, si apre, allontana i filamenti, le varie basi sono spaiate. Con un processo complicato, dove intervengono degli enzimi, si vanno a creare un filamento complementare per la duplicazione. Nucleotide dopo nucleotide si forma un nuovo filamento di DNA su ogni filamento aperto. Questo prosegue per tutta la lunghezza del DNA. Quando arriviamo alle estremità, da un filamento arriviamo ad averne due. La regola dell’appaiamento delle basi viene rispettata. Quindi andiamo ad avere due cromatidi fratelli. I due colori diversi fanno riflettere sul fatto che le due molecole figlie non sono di nuova costituzione. La duplicazione del DNA è semiconservativa: per limitare la possibilità di errore, usiamo i due filamenti come stampo per la creazione del nuovo. Questo aiuta a limitare il numero di errori possibili. In tal caso parliamo di mutazioni genetiche e malattie. Nella nuova molecola di DNA c’è un filamento vecchio e un filamento di nuova sintesi. Un cromosoma può formare una copia di se stesso semplicemente duplicando il proprio DNA. IL CICLO CELLULARE Nel momento in cui una cellula si origina, ovvero dopo la divisione cellulare, ognuna delle due cellule figlie ha delle dimensioni tipiche da raggiungere, ci deve essere una fase di crescita. La cellula deve raddoppiare le sue dimensioni, quindi tutte le sue parti interne. Quando raggiungerà la dimensione finale smetterà di crescere. Ad un certo punto ci sarà un segnale di stop. Le cellule per diventare adulte devono essere in grado di svolgere funzioni vitali. Questo processo avviene nella fase G1 dell’interfase. L’interfase è costituita dalle fasi G1, S, G2. Durante la fase S inizia a duplicare i suoi cromosomi. Finita la fase S, la cellula entra nella fase G2. La separazione avviene con un processo di spiralizzazione (G2): la cromatina svolta, inizia ad arrotolarsi in modo da ricomporre i cromosomi. Le strutture necessarie iniziano ad assemblarsi. Se la cromatina rimanesse despiralizzata, sarebbe come un filo tutto aggrovigliato. Questo processo accorcia la lunghezza dei cromosomi per non creare dei nodi. La cromatina comincia ad arrotolarsi in modo da ricomporre i cromosomi. Tutte le strutture iniziano ad assemblarsi. La fase M sta per mitosi (separazione del nucleo), si riferisce ad un tipo di divisione del nucleo. Comprende la mitosi e la citodieresi (separazione del citoplasma). I nuclei delle cellule sono uguali. I geni del nucleo sono identici, sono due cellule identiche, con lo stesso numero di cromosomi. Ogni cellula figlia è uguale alla cellula di partenza. Se dovessero avvenire errori, parliamo di mutazioni. Le cellule eucariote vanno incontro ad una sequenza regolare e ripetitiva di crescita e di divisione, detta ciclo cellulare. La divisione del nucleo può avvenire sia per mitosi che per meiosi. LA DIVISIONE CELLULARE MITOTICA (mitosi + citodieresi) La mitosi è un tipo di divisione cellulare. Comporta che vengano prodotti due nuclei identici, con lo stesso numero cromosomico del nucleo di partenza e geneticamente uguali. Se la cellula iniziale è diploide (con coppie di cromosomi uguali), la cellula figlia è diploide. Citodieresi/citochinesi significa divisione del plasma, che provoca la produzione di due cellule figlie uguali. INTERFASE è una cellula diploide, che durante l’interfase si sta preparando per dividersi. È nella fase S, dove il DNA si sta duplicando (immaginiamo). I centrioli sono delle coppie di microtubuli, di solito nella cellula ce n’è una coppia. Anche questi devono essere duplicati. Ogni coppia di centrioli forma un’altra coppia di centrioli. Quando inizia la mitosi, la prima fase si chiama profase PROFASE è l’inizio di questo processo, la preparazione è avvenuta prima. I centrioli hanno iniziato ad allontanarsi. Queste fibre/sole sono microtubuli che si stanno formando e poco alla volta