Principi di biologia

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Geronima Tosi
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1 Principi di biologia Prof.ssa Flavia Frabetti Tecnici di lab BIOLOGIA è la scienza della vita, che indaga le caratteristiche dei sistemi viventi biologia animale biologia cellulare biologia molecolare 1

2 Biologia Cellulare Moderna Integrazione dei contenuti GENETICA Evoluzione metodologie di indagine BIOCHIMICA CITOLOGIA morte riproduzione crescita e sviluppo programma interno ordine PROPRIETA COMUNI degli ESSERI VIVENTI capacità di PRENDERE, TRASFORMARE USARE l energia dell ambiente esterno adattamento all ambiente omeostasi reattività 2

3 TEMI - TRASVERSALI FONDAMENTALI IN BIOLOGIA E GENETICA 1) gerarchia dell organizzazione 2) correlazione tra struttura e funzione 3) ricerca della unità nella diversità 4) interazione tra organismi ed ambiente 5) la base cellulare della vita 6) l ereditarietà della informazione genetica 1. GERARCHIA DELL ORGANIZZAZIONE BIOLOGICA L organizzazione biologica si basa su una gerarchia di livelli strutturali Dimensione + atomo molecola macromolecola organulo cellula tessuto organo sistema/apparato organismo Organizzazione + 3

4 2. CORRELAZIONE TRA STRUTTURA e FUNZIONE ai vari livelli gerarchici organismo cellula tessuto organulo molecola 3. UNITA NELLA DIVERSITA > specie identificate 5 Regni (1969): Monera Protista Fungi Plantae Animalia 4

PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI 5 REGNI Procarioti Monera Protista No Sì Sì Sì Sì Assente Assente in più forme Presente Presente Presente Nutrizione Autotrofa o Eterotrofa Fotosintetica e/o eterotrofa

5 PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEI 5 REGNI Procarioti Monera Protista No Sì Sì Sì Sì Assente Assente in più forme Presente Presente Presente Nutrizione Autotrofa o Eterotrofa Fotosintetica e/o eterotrofa Eterotrofa per assorbimento Fotosintetica Eterotrofa per ingestione Movimento Flagelli, strisciando o no Ciglia e flagelli, ameboidi, fibrille contrattili Non mobili Non mobili. Ciglia e flagelli nei gameti. Ciglia e flagelli, fibrille contrattili Assente Meccanismi primitivi Assente Assente Presente, spesso complesso CELLULAMembrana nucleare Pluricellularità Sistema nervoso Eucarioti Fungi Plantae Animalia Classificazione 1977: 6 REGNI 3 6 ANTENATO COMUNE Albero filogenetico= rappresentazione schematica bidimensionale che mostra le relazioni di discendenza comune tra gli organismi. 5

4. INTERAZIONE TRA ORGANISMI ED AMBIENTE NON ESISTE VITA NEL VUOTO LA CELLULA E UN SISTEMA APERTO materia energia 1. mantenimento delle strutture CELLULA l informazione è interna alla cellula 2.

6 4. INTERAZIONE TRA ORGANISMI ED AMBIENTE NON ESISTE VITA NEL VUOTO LA CELLULA E UN SISTEMA APERTO materia energia 1. mantenimento delle strutture CELLULA l informazione è interna alla cellula 2. lavoro meccanico chimico elettrico rifiuti perdita di energia 5. BASE CELLULARE DELLA VITA La cellula è l unità strutturale e funzionale degli organismi viventi. Struttura minima in grado di compiere tutte le attività minime della vita. cellula PROCARIOTA cellula EUCARIOTA NUCLEO µm µm 6

7 Le forme cellulari sono le più varie: Le cellule L evoluzione ha scelto la cellula per veicolare l informazione. Perché? 1 cellula tante cellule 1 cellula tante cellule I 4 processi essenziali tramite i quali l embrione è costruito sono: proliferazione cellulare specializzazione cellulare (differenziamento) interazioni cellulari movimento cellulare 7

8 DIFFERENZIAMENTO - Come si stabilisce un pattern di espressione genica - Come è reso stabile ed ereditabile - Staminalità/ meccanismi di differenziamento ACCRESCIMENTO 8

9 Gameti aploidi (n = 23) CICLO VITALE MEIOSI FECONDAZIONE GONADI Mitosi e sviluppo Zigote diploide (2n = 46) Adulti pluricellulari diploidi (2n = 46) 6. EREDITARIETA DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA ORDINE INFORMAZIONE sono necessarie INFORMAZIONI o ISTRUZIONI 9

INFORMAZIONI ISTRUZIONI CONSERVATE TRASMESSE Simiglianze notevoli nello sviluppo nei primi stadi Come è organizzata l INFORMAZIONE BIOLOGICA?

10 INFORMAZIONI ISTRUZIONI CONSERVATE TRASMESSE Simiglianze notevoli nello sviluppo nei primi stadi Come è organizzata l INFORMAZIONE BIOLOGICA? Le istruzioni biologiche sono: il progetto interno della cellula contenute nel DNA in sequenze specifiche di 4 nucleotidi diversi A G T C 10

11 IL DNA HA UN DUPLICE RUOLO: 1. Ereditarietà DNA 2. Controllo cellulare informazioni trasmesse alla progenie DNA DNA DNA DNA espressione delle informazioni: RNA PROTEINE ESPRESSIONE DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA DNA dal progetto proteina alla costruzione 11

La GENETICA è la scienza che studia le leggi dell ereditarietà

geni sono l oggetto di studio di questa disciplina Che cosa

Che cos è che causa la variabilità interna ad una specie?

12 La GENETICA è la scienza che studia le leggi dell ereditarietà Il significato etimologico ci riporta alla parola gene, ed i geni sono l oggetto di studio di questa disciplina Che cosa rende una specie ciò che essa è? Che cos è che causa la variabilità interna ad una specie? Settori della genetica Genetica di trasmissione o genetica classica Genetica molecolare Genetica di popolazione 12

13 Escherichia coli Saccharomyces cerevisiae Caenorhabditis elegans Danio rerio Mus musculus Drosophila melanogaster Arabidopsis thaliana Homo sapiens La genomica e la genetica del futuro Ramo della genetica che cerca di comprendere il contenuto, l organizzazione, la funzione e l evoluzione di interi genomi Genomica strutturale > Bioinformatica Genomica funzionale Genomica comparativa 13

LA GENOMICA 1990: lancio del PROGETTO GENOMA 1995: sequenziamento del H.Influentiae dal 1997 al 2002: successione veloce di eventi con il sequenziamento di S.Cerevisiae Bacillo tubercolosi C.

14 LA GENOMICA 1990: lancio del PROGETTO GENOMA 1995: sequenziamento del H.Influentiae dal 1997 al 2002: successione veloce di eventi con il sequenziamento di S.Cerevisiae Bacillo tubercolosi C.Elegans Cromosoma 22 e 21 Bozza del genoma umano Bozza topo 14 aprile 2003: sequenza completa, accurata dei 23 cromosomi componenti il genoma umano Gli OGGETTI in studio Proteoma Metaboloma Tutti i metaboliti cellulari Genoma Insieme di tutte le molecole di DNA di una cellula Trascrittoma Tutte le molecole di RNA trascritte a partire da un genoma Tutte le proteine codificate dal genoma 14

15 Gli OGGETTI in studio INTERATTOMA scienza: da scire = conoscere Max Perutz, Nobel, biochimico fare una scoperta è come innamorarsi e, allo stesso tempo, raggiungere la vetta di un monte dopo una difficile scalata, è un estasi provocata non da una droga, ma dalla rivelazione di un volto della natura che nessuno ha mai scorto prima 15

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