Cellule e DNA. Per saperne di più. Nella terra e nello spazio

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1 Nella terra e nello spazio ellule e DN utti i viventi sono fatti di cellule. Nelle cellule ci sono dei corpuscoli che hanno compiti diversi: nutrire la cellula, farla respirare, trasmettere informazioni, trasportare energia, ecc. Ogni tessuto è formato prevalentemente da cellule dello stesso tipo vicinissime e unite tra loro. Il sangue è l unico tessuto in cui le cellule (globuli rossi e globuli bianchi) non sono unite tra loro. Il sangue trasporta alle cellule sostanze nutritive e ossigeno. Le cellule bruciano gli zuccheri combinandoli con l ossigeno e in questo modo producono energia che poi utilizzano per trasformare le sostanze nutritive in sostanze che le fanno crescere e poi riprodurre. Ma non tutte le cellule si riproducono o per lo meno non lo fanno sempre. ellule somatiche e cellule germinali Ogni vivente ha origine da una cellula, anche tu all inizio eri una cellula. Ma le cellule che costituiscono il nostro corpo non sono tutte identiche, sono differenziate in base al compito che devono svolgere, quindi in base al tessuto di cui fanno parte. Nel nostro organismo esistono più di 200 diversi tipi di cellule. Queste cellule si chiamano cellule somatiche. Quando è cresciuta abbastanza, una cellula somatica si divide in due cellule identiche a quella originale, quindi, dopo la riproduzione, la cellula di partenza non esiste più. Le cellule germinali sono invece cellule che possono dare origine a cellule non differenziate, che cioè non presentano ancora alcuna funzione caratteristica. ppartengono a questa categoria le cellule che compongono un embrione, cioè un organismo nei primi momenti del suo sviluppo, fino a quando va ad impiantarsi nell utero materno. Nel momento in cui avviene il differenziamento, queste cellule si specializzano nello svolgimento di funzioni specifiche e possono dar luogo solo a determinati tessuti ma perdono la capacità di riprodursi. Le cellule come quelle germinali nei primi momenti del loro sviluppo, quando cioè non è ancora definita la loro specializzazione, vengono chiamate cellule staminali. Nell uomo le cellule staminali si trovano nel sangue, nei muscoli e nel midollo osseo RS Libri S.p.. Divisione Education 1

2 La riproduzione delle cellule Nel nucleo della cellula ci sono dei corpuscoli a forma di bastoncino: i cromosomi. Nel genere umano i cromosomi sono 46, negli altri viventi il numero cambia, ad esempio nel cane sono 78 e nel grano 42. Le cellule somatiche dell organismo si riproducono attraverso un processo che si chiama mitosi per cui prima raddoppiano i loro cromosomi e poi si dividono in due. In questo modo la cellula figlia è identica alla cellula madre dalla cui divisione ha avuto origine. I cromosomi raddoppiano Schema della mitosi divisione cellulare I cromosomi raddoppiano Schema della meiosi 1 divisione cellulare 2 divisione cellulare li ovuli e gli spermatozoi, che unendosi danno origine a una nuova vita, hanno invece origine da un meccanismo diverso, la meiosi. Da una cellula se ne formano quattro, ma ognuna ha solo metà dei cromosomi. Solo quando un ovulo si unisce a uno spermatozoo si ricostituisce l intero insieme dei cromosomi e si forma una cellula completa che si chiama zigote: da qui può iniziare la riproduzione cellulare per mitosi che darà origine ad un nuovo individuo. L ovulo è quindi il prodotto della meiosi avvenuta in un organismo femminile e lo spermatozoo in un organismo maschile: queste cellule sono incomplete perché ognuna di esse contiene solo metà dei cromosomi, cioè RS Libri S.p.. Divisione Education 2

3 ttività erca su Internet immagini e animazioni che ti mostrino le fasi di riproduzione della cellula sia nella mitosi che nella meiosi, introduci queste parole in un motore di ricerca: cellula, mitosi, meiosi RS Libri S.p.. Divisione Education 3

4 minoacidi e proteine Le cellule sono fatte di acqua e di sostanze che già conosci: proteine, zuccheri e grassi. L emoglobina, ad esempio, è una proteina prodotta dalle cellule del sangue per trasportare l ossigeno e l anidride carbonica; l actina e la miosina sono le proteine che fanno contrarre e distendere le cellule dei muscoli; la cheratina costituisce i capelli. Le proteine però sono sostanze organiche complesse, formate dall unione di composti più semplici che si chiamano aminoacidi. Le proteine sono presenti negli alimenti di origine animale (carne, latte, uova, pesce ecc.) e in quelli di origine vegetale (cereali, leguminose ecc.). Si conoscono 20 tipi diversi di aminoacidi, che combinati in modi differenti danno origine ad un enorme varietà di proteine. Il nostro organismo è in grado di costruire solo 11 aminoacidi, i rimanenti 9 aminoacidi "essenziali", che non possono essere prodotti dall'organismo umano, debbono essere introdotti con la dieta. li animali costruiscono le proteine necessarie al loro organismo in due fasi: con la digestione trasformano in aminoacidi le proteine assunte con il cibo, con l assimilazione li ricombinano costruendo le proteine necessarie alla loro vita. ttività on 20 tipi di aminoacidi, una cellula costruisce decine di migliaia di proteine tutte diverse tra di loro. Se le proteine fossero delle parole gli aminoacidi sarebbero le lettere che le compongono. Scrivi la parola ELIOERO su un cartoncino poi taglia le lettere una per una. Ora cerca di comporre nuove parole usando queste lettere. Di che cosa ti accorgi? E L I O E R O L I R E O O E 2006 RS Libri S.p.. Divisione Education 4

5 Il DN I cromosomi contenuti nel nucleo di ogni cellula sono formati da una sostanza che si chiama DN (leggi: di-enne-a), abbreviazione del nome di un composto chimico molto complesso. li essere viventi sono fatti essenzialmente di proteine e il DN contiene le formule per costruire proteine, nel DN quindi è contenuta la formula per costruire ogni singolo essere vivente. Ogni DN è leggermente diverso da tutti gli altri, circa il 99,5% del DN è uguale per tutti gli altri esseri umani, lo 0,5% li rende diversi perché contiene informazioni come il colore degli occhi o dei capelli, i lineamenti del viso e così via. Le proteine, che sono uno dei principi nutritivi contenuti nei cibi, con la digestione, vengono ridotte in parti più piccole, gli aminoacidi. Le cellule prendono gli aminoacidi ricavati dal cibo per costruire le proteine che servono al nostro corpo. Per costruirle devono però avere la formula esatta e il DN ha proprio il compito di trasmetterla. Il DN è costituito da due filamenti avvolti in modo da formare una doppia elica. Ecco la prima rappresentazione grafica della doppia elica del DN. Il disegno, realizzato da Odile rick, la moglie dello scienziato Francis rick, è stato pubblicato per la prima volta su una rivista scientifica il 25 prile Questa però non è una fotografia del DN, è solo un modello, non ci dice come è fatto realmente, serve solo a rappresentare la sua struttura per poter fare dei ragionamenti. Le formule contenute nel DN sono tutte formate da 4 sostanze che si chiamano denina, imina, itosina, uanina (,,, ) ma in ogni formula cambia l ordine in cui sono messe,, e. Immaginiamo di distendere la doppia elica ed esaminiamo la sua composizione.,,, nella doppia elica sono collegati e formano sempre una coppia con questa regola: cioè ad ogni corrisponde sempre una, ad ogni una, ad ogni una e ad ogni una. Per far vivere e crescere un essere umano le cellule devono continuamente produrre nuovo DN e quindi devono copiare esattamente quello contenuto nei cromosomi per essere sicure di produrre proteine di bambino e non proteine di altri viventi. Il lavoro di ri-costruzione, partendo da una specie di stampo prodotto sempre dalla cellula, avviene dentro i ribosomi, organuli che si trovano nel citoplasma. Ecco come questo avviene RS Libri S.p.. Divisione Education 5

6 Questo è un pezzo di DN con la formula di una proteina. Il filamento di DN si apre come una cerniera. Il filamento viene copiato: nella copia ad ogni corrisponde una U, cioè una sostanza che si chiama uracile, anziché una. U U U U La copia entra nel ribosoma che prende gli aminoacidi che si trovano sparsi nella cellula e li riordina seguendo le informazioni della copia. U U U U RIBOSOM Dal ribosoma esce un filamento uguale a quello di partenza RS Libri S.p.. Divisione Education 6

7 ome hai visto, quando il ribosoma ha finito il suo lavoro si è formato un filo di DN uguale a quello di partenza. Facciamo un esempio concreto: i tuoi capelli sono fatti di una proteina che si chiama cheratina. Le cellule dei capelli si sono specializzate a riconoscere e copiare il filamento del tuo DN che contiene la formula per fare la cheratina, la copia del filamento entra nei ribosomi e alla fine la cellula ha costruito nuova cheratina. osì tu vedi crescere i tuoi capelli. In base al tipo di proteina che si è specializzata a costruire, ogni cellula si differenzia dalle altre sia nella forma che nel colore. Quindi il DN serve a costruire proteine, le proteine formano le cellule e le cellule formano il tuo corpo. 1 ttività ostruisci con il cartoncino colorato i modelli di denina, uanina, imina e itosina che costituiscono il DN e uniscile tra di loro con una cordicella e dei fermacampioni. ioca con i tuoi compagni a costruire DN seguendo le regole che ti sono state indicate. Usa una scatola senza coperchio per fare il RIBOSOM: un bambino smonta il DN nei due filamenti e produce la copia con le U al posto delle, un altro bambino usa i cartoncini che entrano dentro la scatola e ricostruisce quel pezzo di DN usando la copia come modello. cordicella U fori per fermacampioni RIBOSOM 1 Vai a visitare il sito è un sito creato per i bambini e contiene attività, materiali, giochi sulla genetica, le biotecnologie e il DN. Se questo non è disponibile, cercane altri inserendo le voci adatte in un motore di ricerca (DN, genetica, cellule ) 2006 RS Libri S.p.. Divisione Education 7

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