INDICE

Microscopio

Membrana cellulare

Nucleo

Mitocondri

Ribosomi

Reticolo endoplasmatico

Apparato del Golgi

Vacouli

Parete cellulare

Cloroplasti

Lisosomi

Van Leeuwenhoek

Camillo Golgi

Rosalin Elsie Franklin

STORIA di uno strumento

La scoperta del potere di ingrandire le immagini, posseduto da particolari superfici era noto fin dall’antichità, ad esempio Nerone (molto miope) utilizzava uno smeraldo come lente per poter osservare i combattimenti dei gladiatori.

Il Primo trattato di ottica: Alhazen (Bàssora, 965 – Il Cairo, 1038) è uno dei più importanti e geniali scienziati del mondo islamico è considerato l’iniziatore dell’ottica moderna. A lui si deve il primo trattato di ottica, in cui viene descritto come nell’occhio umano il cristallino formi un’immagine sulla retina

Il Primo microscopio semplice è datato 1595 è’ costituito soltanto da un tubo con una piastra per l’oggetto da osservare ad un’estremità e, all’altra, da una lente “obiettivo” in grado di dare un ingrandimento di circa dieci al massimo venti volte la dimensione reale.

dotato di lente convergente. Battezzato in seguito dall’amico di Galileo Giovanni Faber, con il nome di microscopio.

dotato di lente convergente. Battezzato in seguito dall’amico di Galileo Giovanni Faber, con il nome di microscopio.

Microscopio di Robert Hooke (1635-1702/3), grande scienziato inglese e abilissimo inventore di strumenti scientifici, concepì un tipo di microscopio con notità importatissime nel sistema ottico, nel più sofisticato apparato di illuminazione e nello stativo.

Hooke pubblicò a Londra , nel 1665, il primo vero studio compiuto attraverso l’uso del microscopio . Il trattato si occupava dell’anatomia degli insetti , ma l’importantssima

produzione di ottiche per microscopia di elevata qualità, ancora oggi largamente utilizzate.

La membrana è costituita principalmente :

1. da un doppio strato di fosfolipidi
2. proteine  e glucidi, in forma di glicoproteine e glicolipidi,
3. molecole di colesterolo che stabilizzano la membrana cellulare.

A)I fosfolipidi  hanno una testa idrofila (amica dell’acqua ) e due lunghe “code “  idrofobe (nemiche dell’acqua ), questa membrana è semipermeabile , svolge un’importante funzione selettiva, impedendo  alle sostanze dannose di penetrare all’interno della cellula, assicurando così l’integrità biochimica del citoplasma.

B) Le proteine di membrana si distinguono tra integrali, se attraversano completamente il doppio strato, e periferiche se lo penetrano solo parzialmente o  vi sono poggiate sopra.

L’immagine che rappresenta le proteine è quella di  un nastro avvolti a elica.

Ciò permette alle molecole  fosfolipidiche di formare “bolla”  dove le code non sono a contatto con essa l’ambiente acquoso.  

Le sostanze idrofobe (come lipidi ,ormoni), e molecole molto piccole (come acqua e anidride carbonica) riescono ad attraversare la membrana liberamente. Ioni e molecole polari, invece, possono attraversare la membrana solo grazie a meccanismi specifici.

Il nucleo è un organulo di forma sferica che può essere paragonato a un archivio dove sono conservate le informazioni della cellula: decide, dirige e organizza tutte le sue funzioni.    

Il nucleo è una struttura così importante che i biologi suddividono le cellule in due grandi categorie quelle in cui è assente (cellula procariota), oppure presente (cellula eucariota)

Il Nucleo è quindi un compartimento cellulare dove è custodito il DNA (il materiale genetico), che si organizza in strutture particolari: i cromosomi.

4)LAMINA BASALE:aiuta a dare la forma al nucleo e si divide in tre tipi: lamina A, B, C.

5) NUCLEOLO: è privo di membrana, serve alla costruzione dei ribosomi ed è facilmente identificabile all’interno del nucleo.

6) normalmente, le lunghissime molecole di DNA sono stipate insieme ad alcune proteine  in una forma aggrovigliata , formano la cromatina . Quando la cellula sta per dividersi, la cromatina si addensa formando i CROMOSOMI che hanno la forma di bastoncello, nei quali sono presenti le informazioni genetiche.

Nel nucleo avvengono:

• la duplicazione del DNA
• la sintesi dell’RNA.

I mitocondri hanno forma variabile ma solitamente tondeggiante, simile a un fagiolo e non è possibile distinguerli al microscopio ottico perchè hanno un diametro variabile da 1 a 6m, presenti a centinaia nelle cellule.   Si pensa che derivino per evoluzione da antichissimi batteri inglobati nelle cellule primitive.   I mitocondri hanno un’altra importante caratteristica: sono la sola struttura della cellula, oltre al nucleo, a contenere  materiale genetico (DNA). Il DNA mitocondriale è relativamente scarso, paragonabile alla quantità che troviamo nei virus, ed è costituito da molecole circolari, organizzate in raggruppamenti distinti nella matrice del mitocondrio, ancorate alla membrana interna.

 Il DNA mitocondriale contiene il codice genetico necessario per la sintesi di alcune proteine che si trovano esclusivamente all’interno del mitocondrio.   Altra importante caratteristica dei mitocondri è quella che non di poter essere costruiti dalla cellula ma derivano 

Ruolo svolto dei mitocondri

Le cellule hanno bisogno di un continuo apporto di energia per le funzioni cellulari; questa energia deriva dalla” combustione” molecole di base delle sostanze nutritive.

I mitocondri sono organelli cellulari, in grado di svolgere questa “combustione” e per questo sono considerati la centrale energetica della cellula.  Al loro interno avviene un’intera serie di importanti reazioni chimiche che provvedono al rifornimento di ATP; La respirazione cellulare da non confondere con la respirazione esterna.  La respirazione cellulare, può essere paragonata ad una combustione in cui l’energia prodotta viene liberata gradualmente che viene immagazzinata nelle molecole di Adenosina Trifosfato (ATP).  Le molecole di ATP  sono le “ banconote” di energia che verranno poi  spese per svolgere ogni tipo di attività cellulare.

I ribosomi sono organelli cellulari, numerosissimi,  presenti in tutte le cellule.

Sono formati da acido nucleico RNA e da proteine . Di forma tondeggiante, sono formati da due subunità, una maggiore e una minore che si separano al termine di ogni ciclo di sintesi proteica.

Funzionano come “banchi di lavoro” per l’assemblaggio delle proteine.

Possono essere associati alle membrane del Reticolo endoplasmatico (RE ruvido), oppure liberi nel citoplasma o all’ interno dei mitocondri.

Tutti i ribosomi sono identici, quindi si possono cambiare di posto all’interno della cellula.

Hanno un ruolo importante nell’assemblaggio degli amminoacidi per la sintesi delle proteine.

il reticolo endoplasmatico liscio, (RE liscio)  che fisicamente

è una porzione dello stesso reticolo endoplasmatico ruvido, ma privo di ribosomi.

Il reticolo endoplasmatico liscio è importante nella:

– sintesi dei lipidi,  

– demolizione di  sostanze dannose per la cellula,

– nel trasporto delle proteine che sono state assemblate a livello dei ribosomi del RER e che vengono poi veicolate verso l’Apparato del Golgi.

SINTESI PROTEICA :

Abbiamo detto che le proteine vengono prodotte dai ribosomi nel citoplasma.

E’ come l’alfabeto morse, a ogni gruppo di 3 nucleotidi, corrisponde ad un particolare amminoacido che deve arrivare ai ribosomi.

Questo amminoacido viene trasportato all’mRNA, dall’tRNA (RNA trasportatore che si appaia con l’RNAmessaggero,“bloccato”sul ribosoma, lasciando l’amminoacido trasportato. 

Questo processo continua fino a quando tutto l’RNA messaggero non viene tradotto e termina la sintesi della proteina

E’ un sistema di canalicoli e cisterne delimitate da membrane.

– reticolo rugoso: con ribosomi distribuiti lungo le membrane), che prende parte alla sintesi delle proteine.

– reticolo liscio: contenente enzimi che degradano le sostanze dannose per la cellula), sede del metabolismo dei lipidi.

Il reticolo endoplasmatico svolge le funzioni di:

-trasporto  di proteine appena tradotte a livello dei ribosomi della cellula ;

–glicosilazione di proteine (aggiunta di oligosaccaridi) e indirizzamento di queste verso le sedi finali (apparato di Golgi)-controllo e degradazione di proteine non usate correttamente;

–controllo e degradazione di proteine.

–riserva di ioni calcio (utile per la vita cellulare)

–detossificazione da sostanze esterne;

–osmosi delle specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto

Occupa gran parte del volume cellulare ed è delimitata da una membrana tonoplasto, nei vacuoli vengono accumulate le sostanze di rifiuto o prodotti di riserva. Regolando il suo contenuto di acqua determina l’aspetto più o meno gonfio delle cellule vegetali.

Difende il citoplasma dal congelamento durante la stagione fredda: assorbendo acqua dal citoplasma lo rende più concentrato abbassando la temperatura di solidificazione della soluzione.

All’interno del vacuolo vengono immagazzinate le sostanze di riserva (es. le sostanze proteiche di riserva nei semi) e i prodotti intermedi di alcuni processi metabolici, possono contenere anche particolari sostanze con funzioni diverse, come, per esempio, i pigmenti (flavonoidi) che danno il colore ai petali dei fiori o sostanze tossiche e amare che svolgono azione di difesa contro l’attacco degli animali erbivori.

Una delle caratteristiche principali delle cellule vegetali è la presenza di una parete con funzioni meccaniche, un sottile involucro, ha infatti uno spessore compreso tra 0,1 e 100 μm,  di cellulosa mantenuto in tensione grazie al turgore assicurato dall’acqua contenuta al suo interno,

La parete separa e contemporaneamente mantiene in  comunicazione l’interno e l’esterno della cellula.

La sua struttura e composizione dipendono dalle funzioni svolte, che sono quelle di:

– permettere la crescita della cellula

– lo scambio di materiale con l’esterno

– funzione di sostegno

Da che cosa è composta la parete cellulare?

Dal punto di vista chimico la parete cellulare  dei vegetali è formata da diversi composti :

• Cellulosa  : C  come cellulosa, dal latino “cellula” piccola cella piccola camera;

è  un polisaccaride cioè un polimero del glucosio, tantissime unità di zucchero legati fra loro in una forma sfalsata,  in catene molto lunghe che non si sciolgono in acqua

Noi esseri umani non abbiamo gli enzimi in grado di demolire la cellulosa mentre i ruminanti hanno nel loro intestino batteri capaci di produrre enzimi in grado di demolire la cellulosa.

• Emicellulose  chimicamente diverse dalla cellulosa , sono dei polisaccaridi di zuccheri diversi legati in catene lunghe e lineari, che possono presentare delle ramificazioni laterali. Hanno una funzione cementante nelle parti lignificate delle piante

• Lignina proviene dal termine latino lignum, che significa “legno”, e per questo motivo le piante che contengono una grande quantità di lignina sono denominate legnose.  Chimicamente è un polimero, che conferisce rigidità e idrofobicità alle pareti in cui è deposta.

   

BILANCIAMENTO permette di regolare le dimensioni del vacuolo e quindi regola la pressione osmotica, che è fondamentale per il trasporto cellulare e per l’energia solare viene assorbita dalla clorofilla e dai pigmenti situati nelle membrane dei tilacoidi dove le molecole d’acqua vengono demolite liberando ossigeno l’energia luminosa viene convertita in energia chimica, poi immagazzinata in speciali molecole (ATP).

La fase oscura o ciclo di Calvin che può svolgersi sia in presenza che in assenza di luce ,si tratta di una seria ciclica di reazioni durante le quali l’ATP prodotto nella fase luminosa viene utilizzato per la sintesi di molecole di glucosio,il carbonio dell’anidride carbonica viene incorporato nel glucosio (C6H12O6), questo ciclo si svolge nello stroma.

Cosa sono i cloroplasti?

Il cloroplasto è un organello presente nella cellula vegetale che permette alla pianta di svolgere il processo di fotosintesi.

LA STRUTTURA DEI CLOROPLASTI

I cloroplasti si presentano generalmente come dischi piatti del diametro di 2-10 micrometri e spessi 1 micrometro che possono essere paragonati a pannelli fotovoltaici: si tratta di minuscole “centrali energetiche” che trasformano l’energia solare in energia chimica attraverso il processo della fotosintesi.

Il cloroplasto è delimitato da due membrane: la membrana esterna (facile da attraversare) e quella interna (molto più selettiva), tra queste due membrane  è presente un piccolo spazio intermembrana e membrane racchiudono la parte interna del cloroplasto in cui troviamo un fluido chiamato stroma contenente enzimi coinvolti nel metabolismo dell’organulo, granuli di amido, il DNA circolare e i ribosomi.

convertita in energia chimica, poi immagazzinata in speciali molecole (ATP).

la fase oscura o ciclo di Calvin che può svolgersi sia in presenza che in assenza di luce ,si tratta di una seria ciclica di reazioni durante le quali l’ATP prodotto nella fase luminosa viene utilizzato per la sintesi di molecole di glucosio,il carbonio dell’anidride carbonica viene incorporato nel glucosio (C6H12O6), questo ciclo si svolge nello stroma.

I lisosomi sono organuli che racchiudono gli enzimi coinvolti nelle reazioni di idrolisi.Essi sono rivestiti da una sottile membrana che si trova circa a metà del citoplasma,un`altra parte della cellula.La degradazione avviene per mezzo di enzimi idrolitici (chiamati per questo “idrolasi acide“) in grado di degradare proteine, lipidi e carboidrati nei loro costituenti elementari per poi, quando possibile, venire riutilizzati in altro modo o essere espulsi.Poiché gli enzimi contenuti nel lisosoma sono potenzialmente pericolosi, essi non possono essere rilasciati nel citoplasma ma debbono sempre essere confinati all’interno di strutture membranose in grado di contenerli. Il meccanismo con cui tali enzimi entrano in contatto con le  sostanze da degradare viene definito autofagìa o eterofagia a seconda dell’origine di tali sostanze.l lisosoma si forma per gemmazione dall’apparato del Golgi che provvede anche al processamento degli enzimi litici prodotti dal reticolo

Questi enzimi si attivano a pH bassi (4,8), e questo è importante poiché riduce il pericolo della distruzione della cellula ospitante qualora vi sia la liberazione accidentale di tali enzimi nel citoplasma (che ha pH 7). Per ulteriore protezione, la membrana del lisosoma contiene, oltre a proteine di trasporto per portare nel citosol i prodotti della digestione, grandi quantità di glucidi legati a lipidi o a proteine di trasporto per portare nel citosol i prodotti della digestione grandi quantità di glucidi legati a lipidi o a proteine della faccia non citosolica.

Antoni van Leeuwenhoek era un uomo comune ma possedeva due qualità assolutamente particolari che gli avrebbero permesso di diventare un punto di riferimento del panorama scientifico dell’epoca, intelligenza brillante ed una straordinaria curiosità, abbinate a un hobby particolare, le lenti, di cui si era innamorato tramite il libro di Robert Hooke Micrographia

Van Leeuwenhoek imparò a levigare le lenti e costruire semplici microscopi con cui iniziò ad osservare il mondo, arrivando a costruire nell’arco della sua vita circa 500 microscopi (meno di dieci sono arrivati ai giorni nostri).

Microscopi composti simili a quelli moderni esistevano già da prima della nascita di Leeuwenhoek, erano però molto meno comodi da usare rispetto alla versione tascabile di Antoni, e meno efficienti.

I suoi microscopi erano più semplici perche utilizzano un solo obiettivo e  avevano potentissime lenti di ingrandimento, infatti van Leeuwenhoek  era abilissimo a molare lenti (i suoi microscopi  ingrandivano oltre 200 volte) , e dedicò inoltre grande cura all’illuminazione

Riuscì a descrivere little animals, così piccoli da essere invisibili all’occhio umano, eppure vivi, in movimento, li aveva chiamati animalcula.

Studiò e descrisse le  famiglie di flagellati e cigliati protisti ( chiamati Infusoria ),  altre importanti scoperte furono le cellule del sangue, gli spermatozoi,

Non dimentichiamo i batteri  ( Selenomonas che cresce nella bocca umana)

Batteri descritti da van Leeuwenhoek  e i loro equivalenti contemporanei

Eseguì prove di riproduzione in vitro inoculando microrganismi in acqua bollita, o verificando la loro  sopravvivenza in condizioni di essiccamento, o studiando il parassitismo degli afidi, la nascita di farfalle dalle larve e moltissime altre ricerche appassionanti in anatomia e istologia.

Fu probabilmente il primo a fare preparati microscopici e a rendere sistematiche le osservazioni.

Tra la fine del Seicento e l’inizio del Settecento, inviò i suoi studi alla Royal Society di Londra , in cui descriveva cosa aveva visto con i suoi microscopi , studi  che hanno rappresentato una tappa verso il superamento della teoria della generazione spontanea.

Nel 1680 Antoni verrà addirittura eletto membro della Royal Society, come Robert Hooke, Henry Oldenburg, Robert Boyle, Christopher Wren e altri luminari scientifici del suo tempo, ma

Camilio Golgi

Bartolomeo Camillo Emilio Golgi (1843 1926) scienziato e medico italiano. Dopo un breve intervallo come Ordinario di anatomia all’Università di Siena,  successivamente professore di Istologia e Patologia a Pavia. Nel 1896  Golgi evidenziò l’apparato di Golgi, studiando cellule nervose di gatto utilizzando tecniche di impregnazione particolari  Osservò così che una zona del reticolo endoplasmatico interno presentava una maggiore addensazione del metallo e la descrisse come “apparato reticolare interno”. La struttura dell’Apparato reticolare interno fu poi osservata tramite la microscopia elettronica, e all’organulo fu dato il nome di Apparato del Golgi. Nel 1906, all’apice della fama internazionale, riceve a pari merito con lo spagnolo S. Ramon y Cajal Santiago ilNobel per la Medicina. Primo italiano a ricevere il Nobel  qualche giorno prima di Giosuè Carducci. Con la motivazione “in riconoscimento del lavoro svolto sulla struttura del sistema nervoso“

All’età di 18 anni iniziò l’università a Cambridge dove si specializzò nella cristallografia a raggi X.

Nel 1940 finì il 2° anno di università con il massimo dei voti e nel 1941 si laureò.

Il lavoro

Rosalind Franklin fu chimica e cristallografa a raggi X.

In una parte della sua vita Rosalind condusse delle indagini sul mosaico del tabacco e studiò la porosità del carbone.

Inoltre lavorò per quattro anni a Parigi per specializzarsi nella diffrazione a raggi X e diventò un’esperta sulla struttura del carbone e del carbonio.

Nel 1951 iniziò a lavorare come ricercatrice al King’s college di Londra nell’unità biofisica, dove ebbe dei rapporti difficili con i colleghi che la giudicavano perché era una donna ebrea. 

Successivamente si spostò al Birkbeck college e fu proprio  in questo periodo (1956) che raggiunse il culmine della sua carriera.

Watson e Crick  cercarono di farsi direi qualche notizia approfondita del DNA.E nel novembre del 1951 ,i due diedero vita a un primo modello di DNA tenendo conto dei suggerimenti dati da Wilkins e dalle riflessioni della giovane Rosalind.

In seguito cercò di studiare al meglio il DNA e lo poté fare grazie alla foto scattata tra il 1º e 

il 2 maggio chiamata foto numero 51: essa mostrava una vera e propria X, formata da strisce nere che si irradiavano al centro della periferia. Era una delle immagini più nitide ottenute e mostrava indiscutibilmente un’elica.

Rosalind Franklin decise nel giugno dello stesso anno di lasciare il King’s per trasferirsi al Birkbeck College, presso il laboratorio di cristallografia del professor Bernal, nel quale avrebbe potuto respirare un’aria migliore rispetto a quella del King’s. Linus Pauling era impegnato nella stessa ricerca comunicò di essere ormai arrivato alla soluzione dell’enigma del DNA (ma non era vero).

Anche se non avevano più nulla da temere, poiché il Nobel viene conferito solo a persone viventi, non riconobbero il contributo di Rosalind Franklin neppure durante il loro discorso di ringraziamento.

Mussi Lorenzo

Pecchia Antonio

Pedrini Serena

Querzè Gabriele

Righi Anna

Sacchetti Giorgia

Sola Francesco Davide

Triggiani Mirko

Zirotti Fabio

Regia:

Prof.ssa Biagi Roberta

Montaggio:

Prof.ssa Biagi Roberta

Fiammengo Emanuele

Sceneggiatura artistica:

Prof.ssa Roberta Raimondi

Basconi Greta

Pedrini Serena