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CorsodiLaureain
BIOTECNOLOGIE
BIOLOGIAGENERALE(CFU6+1)
a.a.2018/2019
docente:ViGoriaInfanIno
Studio:DiparImentodiScienzeIpiano
e-mail::[email protected]
Slides:hGp://www2.unibas.it/infanIno/
LibridiTestoconsigliaI
• Alberts B. " L'essenziale di biologia
molecolare della cellula". Edizione Zanichelli.
• Becker W.M. "Mondo della cellula". Edizione
Pearson
Slides e appunti forniti dal docente disponibili sul sito del corso http://www2.unibas.it/infantino/index.php/biotec/lezioni-di-biotecnologia
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Studiarelavitaalivellidiversi
• BranchediversedellabiologiastudianolavitaalivellidiversiuIlizzandouna
ampiavarietàdistrumenI.
• LadisponibilitàdinuovistrumenIfa
emergeredomandenuoveairicercatori
Ecologistudianole
specienelloro
ambientenaturale
Anatomiciefisiologi
studianocomele
stru<uredegli
organismisono
correlateconleloro
funzioni
Biologicellulari
u@lizzanoilmicroscopio
percomprenderecome
lecellulefunzionanoEcologia-Studioalivellodi:
popolazione/comunità/
ecosistema Anatomiaefisiologia-
Studioalivellodi:tessuto/
organo/organismo
Biologiacellulare-Studioa
livellodi:cellula
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Biologimolecolarie
biochimicistudianole
molecoleele
macromolecoleche
cos@tuisconolecellule
Ibiologideisistemipossono
studiaregruppidimolecole.
Ilmicroarraymostratonella
figuraanalizzal�espressionecontemporaneadimol@geni
Biologiamolecolare-
Studioalivello:molecolare/
anatomico
Biologiadeisistemi(Systemsbiology)-StudioatuLilivelli,quello
indicatoinfiguraèilmolecolare
1 – atomi 2 – molecole e macromolecole
3 – cellule
4 – tessuti
5 – organi
6 – organismo
7 – popolazione
8 – comunità
9 – ecosistema
10 – biosfera
Livelli di Organizzazione
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Lacomprensionedellabiologia
• Lachiaveèlacuriosità
metodigenerali
1. Scienzabasatasullescoperte2. Dimostrazionedelleipotesi
Dimostrazionedelleipotesi/metodo
scienIfico
• Cinquefasi
1. Leosservazionivengonoeffe<uateinfunzionedelfenomeno
naturale.
2. Questeosservazioniportanoallaformulazionedellaipotesi
checercadispiegareilfenomeno.
3. VengonoquindicondoLesperimenIperdeterminaresetali
previsionisonovalide.
4. VengonoquindianalizzaIIdaIoGenuIdagliesperimen@.
5. L�ipotesiinizialevieneacceGataorifiutata.
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Osservazione Le foglie dell�acero cadono in autunno quando i giorni sono più freddi e più corti
Ipotesi La minore esposizione alla luce del giorno causa la caduta delle foglie
Esperimento Piccole piante di acero sono cresciute in due serre dove l�unica variabile è il tempo di esposizione alla luce
Gruppo di controllo: La quantità di luce rimane
costante per 200 giorni
Gruppo sperimentale : La quantità di luce si riduce
progressivamente per 200 giorni
Conclusione L�ipotesi è accettata
Una analisi statistica può valutare se i dati provenienti dai campioni di controllo e quelli sperimentali risultano significativamente differenti. Nell�esempio risultano tali.
La biologia è una scienza
sperimentale
Applicazione del metodo sperimentale
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Interpretare i risultati e trarne conclusioni. Necessità di un giusto campionamento (utilità della statistica: indispensabile l’analisi statistica dei dati). Avanzare una teoria (suffragata da un certo numero di ipotesi verificate)
La biologia è una scienza sperimentale
Proprietàdellavita
• LivellidiOrganizzazione
• Diversità-Ambien@moltovaridovevivonoorganismi
diversitraloro
• Unità– Tu<eleformedivitaa<ualimanifestanoun
insiemedicara<eris@checomuni
– Basatesullaevoluzionebiologica
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Diversità
Diversità
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SeGecaraGerisIchedellavita
1. Celluleedorganizzazione2. Usodell’energiaemetabolismo
3. RispostaaimutamenIambientali
4. Regolazioneedomeostasi
5. Crescitaesviluppo6. Riproduzione7. Evoluzionebiologica
Unità
(a) Cellule ed organizzazione: gli organismi mantengono un ordine interno. La più semplice unità dell�organizzazione è la cellula
(b) Uso dell’energia e metabolismo: per mantenere il loro ordine interno, gli organismi necessitano dell�energia. Questa è utilizzata nelle reazioni chimiche conosciute con il nome di metabolismo
(c) Risposta ai mutamenti ambientali: gli organismi rispondono ai mutamenti ambientali per promuovere la loro sopravvivenza
(d) Regolazione ed omeostasi: gli organismi regolano le loro cellule ed i loro corpi per mantenere relativamente stabili le condizioni interne, questo processo è chiamato omeostasi
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(e) Crescita e sviluppo: la crescita produce un maggior numero di cellule con dimensioni maggiori, mentre lo sviluppo produce organismi con un insieme definito di caratteristiche
(f) Riproduzione: per mantenere la vita per molte generazioni gli organismi si devono riprodurre. Per via del materiale genetico, la progenie tende ad avere tratti simili ai genitori (g) Evoluzione biologica: popolazioni di organismi cambiano durante il corso di molte generazioni. L�evoluzione induce tratti che promuovono la sopravvivenza ed il successo riproduttivo
Le caratteristiche della VITA:
Tutti gli esseri viventi rispondono agli stimoli - Movimento biologico
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ORGANISMI VIVENTI
Crescita
Aumento dimensione delle singole cellule
Aumento numero di cellule
Sviluppo
Metabolismo
Serve per mantenere Omeostasi:
stato di equilibrio interno Risposta agli stimoli
Riproduzione Asessuata
Sessuata
Le caratteristiche della VITA
Tutti gli esseri viventi sono composti da una o più cellule
NUOVE CELLULE sono
formante esclusivamente da divisioni di cellule
esistenti
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• 1665 (Hook) : creazione del primo microscopio ottico e osservazioni su sezioni di sughero utilizzo per prima volta del termine cellula. • 1838 (Schleiden) – 1838 (Schwann): le piante e gli animali sono costituiti da cellule • 1855 (Virchow): divisione cellulare
Tutte queste osservazioni portarono alla formulazione della teoria cellulare,
caposaldo della biologia
TEORIA CELLULARE
TEORIA CELLULARE Il termine cel lula fu coniato per la prima volta nel 1665 da Robert Hooke il quale osservando al m i c r o s c o p i o o t t i c o composto (detto così per la presenza di più lenti) uno strato sott i le di sughero si accorse che tale sezione era formata da tanti comparti separati da pareti cioè “piccole s t a n z e ” c h e c h i a m ò cellule.
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• 1 8 3 8 - 1 8 3 9 : I
tedeschi Schleiden per i tessuti vegetali e S c h w a n n p e r q u e l l i a n i m a l i e n u n c i a r o n o l a TEORIA CELLULARE. A l c u n e l o r o c o n c e z i o n i s i r i v e l a r o n o success ivamente errate ma essi erano p e r f e t t a m e n t e scusabili.
• L’olandese van Leeuwenhoek (1632-1723) utilizzando il microscopio semplice (costituito da una sola lente ed un ingrandimento 200x) osservò e descrisse molte specie di protozoi, alghe e batteri.
Finché nel 1859 Virchow coniò il famoso aforisma: ”Ogni cellula deriva da un’altra cellula ”, valida ancora oggi. L a m o d e r n a T E O R I A CELLULARE può essere r icondotta a quattro affermazioni principali:
Schleiden sosteneva che la riproduzione cellulare era dovuta ad una sorta di gravidanza della cellula. Schwann riteneva invece che le cellule si originassero da pezzetti di tessuto nel liquido che si trova tra cellula e cellula.
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TEORIA CELLULARE 1. Tutta la materia vivente è formata da cellule
2. Tutte le cellule derivano da altre cellule
3. L’informazione genetica è trasmessa da una generazione all’altra
4. Le reazioni chimiche che costituiscono il metabolismo avvengono all’interno delle cellule
La cellula: La più piccola porzione di materia
vivente dotata di tutte le
caratteristiche della materia vivente
medesima
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Dimensioni delle cellule unità di misura internazionali
Dimensioni delle cellule
Le cellule hanno (quasi tutte) dimensioni molto piccole. Ad es. una cellula di E.coli ha un volume di 2x10-12 ml. Vi sono anche cellule molto grandi come ad es. l’acetabularia (genere di alga unicellulare lunga 5 cm!).
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Origine della specie per selezione naturale (Darwin, Wallace 1859)
- Concetto unificante della biologia
- Ogni membro di una specie è diverso
- La prole è sovrabbondante
- Competizione per le risorse
- Trasmissione dei caratteri vantaggiosi
Classificazione
• Latassonomiasioccupadiraggrupparelespecie
sullabasediunprogenitorecomune
• 3domini
– Ba<eri-procario@unicellulari– Archeaba<eri-procario@unicellulari– Eucario@-eucario@unicellulariopluricellulari
• 4regni– Pro@s@,funghi,pianteedanimali
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• Unaspecievieneposizionataingruppiprogressivamentepiùpiccolichesonopiùvicini
evolu@vamente
• Questometodoso<olineal�unitàeladiversitàdispeciedifferen@
• Esempiodelgiaguaro
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L’energia della vita
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CHEMIOAUTOTROFI
ricavanol’energiadall’ossidazionedimolecoleinorganiche
NitrosomonaseNitrobacter:duegeneridibaGerichericavanoenergiadall’ossidazionedell’azoto
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PROCARIOTI
Batteri Protisti, animali,
piante e funghi
Membrana cellulare
Cellule piccole con interno omogeneo Cellule più grandi e con nucleo
EUCARIOTI