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La CELLULA Prof. Enrico Castello. CELLULA si riproduce scambia materia ed energia con lambiente si autoregola si può evolvere La cellula : unità fondamentale.

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1 La CELLULA Prof. Enrico Castello

2 CELLULA si riproduce scambia materia ed energia con lambiente si autoregola si può evolvere La cellula : unità fondamentale della vita Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule: è la cellula la più piccola porzione organizzata di materia che possiede le caratteristiche della vita.

3 Le cellule… … sono le unità costitutive delle piante e degli animali … sono prodotte dalla suddivisione di preesistenti cellule … sono le più piccole unità che svolgono tutte le funzioni fisiologiche vitali … mantengono la propria omeostasi La tendenza dei sistemi fisiologici a stabilizzare le condizioni interne

4 parete cellulare ribosomi citoplasma regione nucleare membrana cellulare La cellula procariota è organizzata per garantire la sopravvivenza di organismi molto semplici, con minime richieste energetiche, e non risulta specializzata nel compiere funzioni particolari. Tutto il volume cellulare è occupato da un liquido di consistenza gelatinosa (il citoplasma), in cui sono immersi tuti i costituenti chimici della cellula, e dei piccoli organuli (ribosomi), deputati alla sintesi delle proteine. Il materiale genetico (DNA) si trova fluttuante nel citoplama, in una regione priva di una membrana che la delimiti ( non esiste un nucleo vero e proprio ).DNA Esiste invece una struttura rigida di protezione e di contenimento, la parete cellulare, che la separa dallambiente esterno. La cellula procariota

5 membrana cellulare nucleo citoplasma membrana nucleare mitocondri La cellula eucariota è un tipo di cellula molto più voluminosa e complessa della cellula procariota. Al suo interno lo spazio è organizzato in settori cui compete una certa funzione in modo da assicurarne la sopravvivenza e la riproduzione. Le diverse regioni allinterno della cellula sono delimitate da membrane interne. In particolare, una membrana (membrana nucleare) delimita il nucleo, in cui si trova il materiale genetico (DNA) che presiede al controllo di tutte le attività della cellula stessa.DNA La cellula eucariota possiede inoltre numerosi organuli, in alcuni dei quali hanno luogo i processi metabolici fondamentali : nei ribosomi, ad es.,avviene la sintesi delle proteine; i mitocondri sono la sede della respirazione cellulare La cellula eucariota Reticolo endoplasmatico con ribosomi

6 ESISTONO DUE TIPI FONDAMENTALI DI ORGANIZZAZIONE CELLULARE CELLULA PROCARIOTECELLULA EUCARIOTE Dimensioni Involucro nucleare Parete cellulare Organelli cellulari delimitati da membrana VacuoliRibosomiCitoscheletro Mitosi con cromosomi e fuso Riproduzione sessuata 0.2 – 2 m – 50 m /-

7 LE CELLULE PROCARIOTI SONO MOLTO PIU PICCOLE DELLE CELLULE EUCARIOTI

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9 Zoom sulla punta di uno spillo X 50

10 X 1250

11 X 6000

12 X

13 SOLO CON LAVVENTO DELLA MICROSCOPIA ELETTRONICA, NEGLI ANNI 50 DEL SECOLO SCORSO, E STATO POSSIBILE INDAGARE LA STRUTTURA DELLA CELLULA PROCARIOTE

14 STRUTTURA DELLA CELLULA PROCARIOTE

15 NEI PROCARIOTI IL DNA E A DIRETTO CONTATTO CON IL CITOPLASMA ED IL CITOPLASMA E PRIVO DI ORGANELLI DELIMITATI DA MEMBRANA

16 Alcuni batteri si possono incapsulare formando spore Questi batteri risultano i più virulenti, in quanto si difendono con maggior efficacia. Questa capsula può servire anche per difendersi da improvvisi cambiamenti di temperatura (a troppo freddo o a troppo caldo) permettendo così al batterio di entrare in una fase di stasi finché le condizioni climatiche non tornano ottimali per lo svolgimento delle funzioni vitali e la riproduzione. Batteri con capsula

17 I PROCARIOTI POSSONO ESSERE CLASSIFICATI SULLA BASE DELLA MORFOLOGIA COCCHI BACILLISPIRILLI

18 LE CELLULE BATTERICHE POSSONO ASSOCIARSI A FORMARE CATENELLE O AGGLOMERATI DI ALTRO TIPO

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20 I BATTERI SONO CLASSIFICATI SULLA BASE DELLA RISPOSTA ALLA COLORAZIONE DI GRAM Gram + Gram -

21 DIVERSI BATTERI UTILIZZANO FLAGELLI PER MUOVERSI

22 ALCUNI BATTERI HANNO CAPACITA FOTOSINTETICHE Lapparato fotosintetico è situato in membrane interne che derivano da invaginazioni multiple del plasmalemma.

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24 I batteri fotosintetici utilizzano lenergia luminosa per produrre energia chimica utile per i processi vitali. Batteri Fotosintetici Batteri fotosintetici

25 I BATTERI POSSONO ESSERE CLASSIFICATI SULLA BASE DEL LORO METABOLISMO

26 I batteri chemiosintetici utilizzano i composti inorganici per soddisfare il loro fabbisogno eneregetrico e sintetizzare i propri costituenti, cellulari la differenza dalla fotosintesi è che la chemiosintesi può avvenire anche in assenza di luce. Batteri chemiosintetici batteri spirilliformi, attivi nella biochimica dello zolfo.

27 I batteri eterotrofi, come gli animali, sono organismi che possono solamente metabolizzare composti gi à sintetizzati da altri organismi. I batteri eterotrofi, come gli animali, sono organismi che possono solamente metabolizzare composti gi à sintetizzati da altri organismi. La maggior parte dei batteri appartiene a questo gruppo. La maggior parte dei batteri appartiene a questo gruppo. Si può compiere un successivo raggruppamento dividendo in questo gruppo i batteri saprofiti da quelli parassiti. Si può compiere un successivo raggruppamento dividendo in questo gruppo i batteri saprofiti da quelli parassiti. I batteri saprofiti ottengono il cibo dalla materia vegetale e animale in via di decomposizione. I batteri saprofiti ottengono il cibo dalla materia vegetale e animale in via di decomposizione. I batteri parassiti invece utilizzano il metabolismo di altri animali per poi procurarsi il cibo (batteri interni) senza però arrecare sempre dei danni evidenti. I batteri parassiti invece utilizzano il metabolismo di altri animali per poi procurarsi il cibo (batteri interni) senza però arrecare sempre dei danni evidenti. Batteri eterotrofi

28 QUALE TIPO DI METABOLISMO POSSEDEVANO I PRIMI PROCARIOTI? SECONDO I SOSTENITORI DELLA TEORIA DEL BRODO PRIMORDIALE LE PRIME CELLULE DOVEVANO ESSERE ETEROTROFE E CAPACI DI NUTRIRSI A SPESE DELLABBONDANTE MATERIA ORGANICA IN SOLUZIONE.

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30 MOLTI DEI PROCESSI METABOLICI DEI BATTERI SONO FONDAMENTALI PER LA VITA SULLA TERRA Es.: ciclo dellazoto

31 BATTERI AZOTO-FISSATORI VIVONO IN SIMBIOSI ALLINTERNO DEI NODULI RADICALI DELLE LEGUMINOSE

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33 ALTRI PROCESSI METABOLICI BATTERICI IMPORTANTI PER LUOMO Trasformazione dello zucchero ad alcool (fermentazione alcoolica: vino, birra, liquori) Trasformazione dello zucchero ad alcool (fermentazione alcoolica: vino, birra, liquori) Trasformazione dellalcool ad acido (fermentazione acida: aceto, yoghurt) Trasformazione dellalcool ad acido (fermentazione acida: aceto, yoghurt) Decomposizione di molecole organiche (E. coli nellintestino e utilizzata nel trattamento delle acque di scarico) Decomposizione di molecole organiche (E. coli nellintestino e utilizzata nel trattamento delle acque di scarico) Produzione di sostanze utili allorganismo (vitamine: batteri endosimbionti intestinali) Produzione di sostanze utili allorganismo (vitamine: batteri endosimbionti intestinali) Digestione della cellulosa (batteri endosimbionti intestinali) Digestione della cellulosa (batteri endosimbionti intestinali) Fotosintesi (cianobatteri) Fotosintesi (cianobatteri)

34 GLI ARCHAEA SONO ANAEROBI OBBLIGATI E VIVONO IN HABITAT ESTREMI Termofili estremi Termofili estremi: sono obbligati a temperature superiori a 55°C, a pH molto bassi (0.9, 2.0). Metanogeni Metanogeni: producono metano per riduzione di CO 2. Alofili Alofili: vivono in ambienti estremamente salati. Le archaea sono, come i bacteria, unicellulari mancanti di nucleo e assieme ai bacteria sono state in passato classificate come prokaryota o monere. Originariamente sono state classificate esaminando gli ambienti più estremi di vita, ma succesivamente sono state trovate in tutti gli habitat.bacteriaprokaryotamonere

35 Caratteristiche delle Archaea Pur mantenendo le caratteristiche dei procarioti (assenza di un nucleo distinto e di organuli citoplasmatici rivestiti da membrane, presenza di un unico filamento di DNA, strutture di rivestimento più complesse rispetto alla cellula eucariote), date le condizioni estreme in cui possono svilupparsi, gli Archeobatteri presentano una composizione biochimica unica delle loro strutture di rivestimento, che conferisce loro una notevole impermeabilità e che li differenzia sia dai batteri che dagli eucarioti. gli Archeobatteri presentano una composizione biochimica unica delle loro strutture di rivestimento, che conferisce loro una notevole impermeabilità e che li differenzia sia dai batteri che dagli eucarioti. Methanopyrus

36 Analisi filogenetica Nel 1977, Carl Woese e George Fox dell'università dell'Illinois ha condotto un'analisi filogenetica comparativa, basata sulle sequenze del DNA e dell'RNA della piccola subunità ribosomiale (subunità 16S), che ha permesso la distinzione dei procarioti in due diversi regni: Eubacteria e Archeabacteria, modificati poi nel 1990 in Bacteria e Archea. 1977Carl Woese George FoxDNARNA1990Bacteria Archea1977Carl Woese George FoxDNARNA1990Bacteria Archea

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