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Principi di biologia
Prof.ssa Flavia FrabettiTecnici di lab. 2009-10
BIOLOGIA è la scienza della vita,che indaga le caratteristiche dei sistemi viventi
biologia cellularebiologia animale biologia molecolare
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BiologiaCellulareModerna
CITOLOGIA
BIOCHIMICA
GENETICA
Integrazione deicontenuti
Evoluzione metodologiedi indagine
PROPRIETA’ COMUNI
degli
ESSERI VIVENTI
riproduzione crescita e sviluppomorte
programma interno
ordine
omeostasireattività
capacità diPRENDERE,TRASFORMAREUSAREl’energiadell’ambienteesterno
adattamentoall’ambiente
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TEMI - TRASVERSALIFONDAMENTALI
INBIOLOGIA E GENETICA
1) gerarchia dell’organizzazione2) correlazione tra struttura e funzione3) ricerca della unità nella diversità4) interazione tra organismi ed ambiente5) la base cellulare della vita6) l’ereditarietà della informazione genetica
atomomolecola macromolecolaorganulocellulatessuto organosistema/apparatoorganismo
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Organizzazione
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1. GERARCHIA DELL’ORGANIZZAZIONE BIOLOGICAL’organizzazione biologica si basa su una gerarchia di livellistrutturali
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2. CORRELAZIONE TRA STRUTTURA e FUNZIONEai vari livelli gerarchici
organismo
organulo
tessuto
molecola
cellula
3. UNITA’ NELLA DIVERSITA’>1.500.000 specie identificate
5 Regni (1969):
Monera Protista
AnimaliaPlantaeFungi
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PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI 5 REGNI
Procarioti Eucarioti
Monera Protista Fungi Plantae Animalia
CELLULA-
Membrana
nucleare
No
Sì
Sì
Sì
Sì
Pluricellularità
Assente
Assente in più forme
Presente
Presente
Presente
Nutrizione
Autotrofa o
Eterotrofa
Fotosintetica e/o
eterotrofa
Eterotrofa per
assorbimento
Fotosintetica
Eterotrofa per
ingestione
Movimento
Flagelli,
strisciando o no
Ciglia e flagelli,
ameboidi, fibrille
contrattili
Non mobili
Non mobili.
Ciglia e flagelli
nei gameti.
Ciglia e flagelli,
fibrille contrattili
Sistema
nervoso
Assente
Meccanismi primitivi
Assente
Assente
Presente, spesso
complesso
ANTENATO COMUNE
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Classificazione 1977: 6 REGNI
Albero filogenetico= rappresentazione schematica bidimensionale che mostra le relazioni di discendenza comune tra gli organismi.
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4. INTERAZIONE TRA ORGANISMI ED AMBIENTENON ESISTE VITA NEL VUOTO
LA CELLULA E’ UN SISTEMA APERTO
l’informazioneè interna
alla cellula
CELLULA
1. mantenimentodelle strutture
rifiuti perdita di energia
materiaenergia
2. lavoromeccanicochimicoelettrico
0.1-10 µm
10-100 µm
cellula PROCARIOTA cellula EUCARIOTA
5. BASE CELLULARE DELLA VITA
La cellula è l’unità strutturale e funzionale degli organismi viventi.Struttura minima in grado di compiere tutte le attività minime della vita.
NUCLEO
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Le forme cellulari sono le più varie:
L’evoluzione ha scelto la cellula per veicolarel’informazione. Perché?
1 cellula ⇒ tante cellule ⇒ 1 cellula ⇒tante cellule …
Le cellule
I 4 processi essenziali tramite i quali l’embrione è costruito sono:proliferazione cellularespecializzazione cellulare (differenziamento)interazioni cellularimovimento cellulare
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DIFFERENZIAMENTO
- Come si stabilisce un pattern di espressione genica- Come è reso stabile ed ereditabile- Staminalità/ meccanismi di differenziamento
ACCRESCIMENTO
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Adulti pluricellulari diploidi (2n = 46)
GONADI
MEIOSI
Gameti aploidi (n = 23)
FECONDAZIONE
Zigote diploide (2n = 46)Mitosi e
sviluppo
CICLOVITALE
6. EREDITARIETA’ DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA
sono necessarie INFORMAZIONI o ISTRUZIONI
ORDINE INFORMAZIONE
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INFORMAZIONI ISTRUZIONI CONSERVATE
TRASMESSE
Simiglianze notevoli nello sviluppo nei primi stadi
Come è organizzata l’INFORMAZIONE BIOLOGICA?
Le istruzioni biologiche sono: il progetto interno della cellula
contenute nel DNAin sequenze specifiche di 4 “nucleotidi” diversi
A G CT
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IL DNA HA UN DUPLICE RUOLO:
DNA
informazionitrasmesse allaprogenie
espressionedelle informazioni:
DNA RNA
PROTEINEDNA DNA
DNA
1. Ereditarietà 2. Controllocellulare
ESPRESSIONE DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA
dalprogetto
allacostruzioneproteina
DNA
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La GENETICAè la scienza che studia le leggi dell’ereditarietà
Il significato etimologico ci riporta alla parola gene, ed i geni sono l’oggetto di studio di questa disciplina
Che cosa rende una specie ciò che essa è?
Che cos’è che causa la variabilità internaad una specie?
Settori della genetica
Genetica di trasmissione o genetica classica
Genetica molecolare
Genetica di popolazione
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Caenorhabditis elegansSaccharomyces cerevisiae
Mus musculus
Arabidopsis thaliana Homo sapiens
Drosophila melanogaster
Danio rerio
Escherichia coli
La genomica e la genetica del futuro
Ramo della genetica che cerca di comprendere il contenuto, l’organizzazione, la funzione e l’evoluzione
di interi genomi
Genomica strutturale > Bioinformatica
Genomica funzionale
Genomica comparativa
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dal 1997 al 2002: successione veloce di eventi con il sequenziamento diS.Cerevisiae Bacillo tubercolosi C.Elegans
Cromosoma 22 e 21Bozza del genoma umano
Bozza topo
LA GENOMICA1990: lancio del PROGETTO GENOMA 1995: sequenziamento del H.Influentiae
14 aprile 2003:sequenza completa, accurata dei 23
cromosomi componenti il genoma umano
Metaboloma
Tutti i metaboliti cellulari
Genoma
Tutte le molecole di RNAtrascritte a partire da ungenoma
Trascrittoma
Tutte le proteine codificate dal genoma
Proteoma
Gli “OGGETTI” in studio
Insieme ditutte lemolecole diDNA di unacellula
Genoma
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Gli “OGGETTI” in studio
INTERATTOMA
scienza: da scire = conoscere
Max Perutz, Nobel, biochimico“fare una scoperta è come innamorarsi e, allo stessotempo, raggiungere la vetta di un monte dopo unadifficile scalata, è un’estasi provocata non da unadroga, ma dalla rivelazione di un volto della naturache nessuno ha mai scorto prima”
