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1 1 Questa presentazione è solo una versione ridotta priva di tutte le immagini.

2 2 Le molecole formano strutture super-molecolari Questo termine significa che le biomolecole si possono aggregare formando oggetti più complessi. Una di queste strutture labbiamo già incontrata: è la membrana cellulare, che è lunione di lipidi e di proteine. Le stesse proteine possono rientrare in questa categoria, quando sono formate dallunione di più polipeptidi (proteine quaternarie), e spesso anche di un gruppo prostetico. Altre strutture super-molecolari sono ad esempio i ribosomi, formati da proteine e acidi nucleici. Lo stesso vale per i cromosomi. Anche i virus possono rientrare in questo livello di organizzazione.

3 3 La cellula contiene molti organuli Studiando il trasporto di membrana (v. pagina di appunti) abbiamo compreso che le cellule, tranne quelle batteriche, contengono al loro interno molti compartimenti specializzati, ciascuno delimitato da una membrana. Per indicare questi compartimenti si usa lespressione organuli (o organelli) sub- cellulari.

4 4 La cellula Molti organismi sono formati da ununica cellula (unicellulari), altri sono formati da più cellule tutte uguali. La maggior parte degli organismi sono formati da molte cellule di tipo diverso, specializzate nello svolgimento di una funzione particolare. Lo studio delle cellule si chiama citologia.

5 5 I tessuti Generalmente molte cellule dello stesso tipo sono associate per formare i tessuti. La quantità di cellule in un tessuto è tale da garantire che la loro specifica funzione sia svolta nella quantità necessaria allorganismo. Esempi: il legno delle piante è un tessuto vascolare, il tessuto muscolare negli animali. Lo studio dei tessuti si chiama istologia.

6 6 Gli organi Gli organi sono in generale formati da più tessuti diversi. Lorgano è una parte di un organismo alla quale possiamo attribuire una o più funzioni ben precise. Esempi: la foglia di una pianta, una ghiandola, un osso dello scheletro. Il significato storico del termine anatomia indica lo studio degli organi.

7 7 I sistemi e gli apparati Questo livello di organizzazione è rappresentato dagli insiemi di organi associati nel perseguimento di una o più funzioni vitali. Si usa il termine sistema quando esiste una relativa omogeneità fra i diversi organi (es: sistema nervoso).

8 8 Lorganismo Gli apparati si complementano nella formazione di un individuo, o organismo. Lorganismo biologico è un insieme di strumenti ciascuno dei quali svolge una funzione specializzata al fine di ottenere uno dei due scopi: 1) la sopravvivenza dellorganismo 2) la sua riproduzione.

9 9 La popolazione Più individui della stessa specie che interagiscono direttamente fra di loro formano una popolazione. Una popolazione possiede in generale una struttura con individui diversamente specializzati (maschi – femmine, gerarchie di gruppo, comunità di insetti, ecc..).

10 10 La specie Una specie è linsieme delle sue popolazioni. Una specie è formata da tutti gli individui che sono potenzialmente interfecondi: essi si possono accoppiare generando prole a sua volta feconda. Questa definizione oggettiva di specie si applica naturalmente agli organismi con riproduzione sessuata.

11 11 Come si studiano gli organismi? Letimo del termine anatomia ci fa comprendere il suo significato storico: lanatomia nasce come lo studio morfologico macroscopico degli organismi. Oggi si parla di anatomia per indicare la descrizione di ogni struttura, anche microscopica, separata dal resto dellorganismo.

12 12 Struttura e funzione La descrizione morfologica precede di solito lo studio della funzione di una certa struttura. La fisiologia descrive le funzioni biologiche. La patologia descrive le disfunzioni (malattie).

13 13 Lanatomia si evolve Lo studio delle strutture segue da vicino lo sviluppo di tecniche di indagine. La microscopia nacque nel XVII secolo, e rappresentò un salto decisivo: i particolari microscopici rivelano aspetti molto interessanti. Nell800, con il perfezionamento delle tecniche, esplose lo studio dellanatomia microscopica.

14 14 Nascono le indagini in vivo Nel corso del XX secolo nuove tecniche hanno permesso di conoscere le strutture senza operare la dissezione: - radiografia: i raggi X attraversano il corpo e sono registrati su lastra fotografica (comprende anche la TAC); - ecografia: si utilizzano ultrasuoni; - endoscopia: fa uso di telecamere inserite nel corpo; - risonanza magnetica: mediante un campo magnetico si induce lemissione di onde radio da parte dei vari organi; - scintigrafia: si inietta una sostanza radioattiva che poi viene localizzata; - termoscopia: è possibile distinguere aree a diversa temperatura.

15 15 Oltre lanatomia Lindagine biologica, in particolare applicata alluomo, si concentra oggi al livello molecolare. Dopo la scoperta di molti meccanismi cellulari la biologia si può leggere nei dettagli. Questo consente, e di più consentirà in futuro, non solo un intervento sulle cause delle malattie piuttosto che sugli effetti, ma anche la loro prevenzione.

16 16 La microscopia Detto questo ritorniamo alla morfologia, dalla quale si deve sempre partire. Il perfezionamento delle tecniche microscopiche ha portato anche ad una certa loro varietà. La prima distinzione che facciamo è fra microscopio ottico e microscopio elettronico.

17 17 Il microscopio ottico: lo schema Si tratta del microscopio che fa uso di luce visibile per osservare un ingrandimento del preparato. La luce proviene da una sorgente (di solito una lampada), attraversa il campione, poi arriva allocchio dellosservatore. Un sistema di lenti (obiettivo + oculare) modifica il percorso della luce in modo da produrre un ingrandimento.

18 18 La colorazione dei preparati I colori che si vedono nelle immagini ottenute con i microscopi sono sempre artificiali. I coloranti per microscopia ottica sono sostanze pigmentate che hanno specifica affinità chimica per determinate strutture. Essi sono necessari, altrimenti la sezione apparirebbe quasi trasparente. Il colorante deve essere scelto a seconda delle strutture che si vogliono evidenziare.

19 19 Il microscopio elettronico è circa 100 volte più potente Gli elettroni hanno una lunghezza donda minore della luce, pertanto consentono una maggiore definizione. Le lenti ottiche sono sostituite da lenti magnetiche. Può funzionare con due principi diversi: - trasmissione (TEM) - scansione (SEM)

20 20 Il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) Questo microscopio funziona con lo stesso principio del microscopio ottico: il fascio di elettroni attraversa il campione e limmagine viene rilevata su uno schermo e fotografata. Il campione deve essere preventivamente colorato con metalli opachi agli elettroni. Il risultato è unimmagine bidimensionale in bianco e nero.

21 21 Vantaggio: maggiore ingrandimento che si può ottenere rispetto al microscopio ottico. Svantaggi: - costo elevato - preparazione dei campioni lunga e complessa.

22 22 Le micrografie al TEM sono facilmente riconoscibili. In questa immagine si possono distinguere i due strati di fosfolipidi della membrana esterna della cellula (plasmalemma). Ingrandimenti: x, x.

23 23 Il microscopio a scansione (SEM) Questo strumento funziona in base ad un principio diverso: il fascio di elettroni colpisce loggetto intero il quale li riflette per la presenza di un sottile strato metallico depositato sulla sua superficie. Il risultato è unimmagine tridimensionale del campione.

24 24 I cromosomi di una cellula in divisione. Non lasciatevi ingannare: questi colori sono sempre artificiali. La fotografia, originariamente in bianco e nero, è stata modificata al computer.

25 25 Cellule vive al microscopio È possibile, con tecniche particolari, osservare cellule non fissate e non colorate, anche viventi. a) microscopia in campo chiaro b) microscopia a contrasto di fase c) microscopia a contrasto interferenziale d) microscopia in campo oscuro.

26 26.. E dopo le molecole? Fino a questo punto abbiamo conosciuto alcune classi di biomolecole: i lipidi, i carboidrati, le proteine. Le biomolecole rappresentano il livello di organizzazione fondamentale, sono le più piccole strutture che possiamo considerare veri oggetti biologici. A partire da questo livello di organizzazione ora vedremo quali sono i livelli superiori.


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