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CorsodiLaureain

BIOTECNOLOGIE

BIOLOGIAGENERALE(CFU6+1)

a.a.2018/2019

docente:ViGoriaInfanIno

Studio:DiparImentodiScienzeIpiano

e-mail::viGoria.infanIno@unibas.it

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