LE CELLULE EUCARIOTI PROCARIOTI E I VIRUS? 27/10/18 LE CELLULE

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1 27/10/18 LE CELLULE Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule, in numero che varia da una a moltissimi miliardi (circa miliardi per un essere umano). La maggior parte delle cellule di un organismo vengono continuamente ricambiate. In un essere umano vengono prodotti ogni giorno miliardi di cellule Le cellule che costituiscono un organismo possono essere diverse l una dall altra (centinaia di tipi diversi in un essere umano), svolgendo funzioni specializzate. Non ostante il differenziamento cellulare, struttura e la composizione chimica sono molto simili in tutte le cellule LE CELLULE EUCARIOTI PROCARIOTI E I VIRUS? 1

2 27/10/18 CELLULA EUCARIOTICA DIAMETRO micrometri (µm) (valori più comuni) 15 µm Gli Organelli interni hanno dimensioni dell ordine del micrometro o inferiori metro m 1 millimetro mm 1 x 10-3m micrometro µm (micron) 1 x 10-6m nanometro 1 x 10-9m picometro nm pm femtometro fm 1x 10-12m Ångstrom Å 1 x 10-10m 1 x 10-15m I sottomultipli pico e femto non sono comunemente usati nelle misure di lunghezza, ma sono in uso per altre misure (es. picogrammi, femtomoli) 2

3 1024 yotta Y Quadrilione 1021 zetta Z Triliardo 1018 exa E Trilione 1015 peta P Biliardo 1012 tera T Bilione 109 giga G Miliardo 106 mega M Milione 103 kilo o chilo k Mille 102 etto h Cento 10 deca da Dieci 10 1 deci d Decimo 10 2 centi c Centesimo 10 3 milli m Millesimo 10 6 micro µ Milionesimo 10 9 nano n Miliardesimo pico p Bilionesimo femto f Biliardesimo atto a Trilionesimo zepto z Triliardesimo yocto y Quadrilionesimo 10 m 1 m 10 cm Elefante Uomo Cane Gatto Rana 1 cm Microscopio elettronico 1 mm 100 µm 10 µm 1 µm 100 nm 10 nm 1 nm Formica Cellula (eucariote) Batterio (cellula procariote) Virus Proteina globulare Aminoacido LIMITE OCCHIO UMANO 0.1 nm Atomo 3

4 Dimensioni di alcune strutture cellulari IL LIMITE DI RISOLUZIONE IL NOSTRO OCCHIO RIESCE A PERCEPIRE COME SEPARATI DUE PUNTI SE DISTANO ALMENO 0.2 mm IL VALORE DI 0.2 mm VIENE QUINDI DEFINITO COME IL LIMITE DI RISOLUZIONE DELL OCCHIO UMANO 4

5 LA MAGGIOR PARTE DELLE CELLULE HA UN DIAMETRO INFERIORE A 100 µm (0.1 mm). QUESTO VALORE È INFERIORE AL LIMITE DI RISOLUZIONE DEL NOSTRO OCCHIO. ANCHE NEL CASO DELLE CELLULE PIU GRANDI NON SIAMO IN GRADO DI DISTINGUERE ALCUN DETTAGLIO, POICHÉ GLI ORGANELLI INTERNI HANNO DIMENSIONI DELL ORDINE DEL MICROMETRO Oculare Obiettivo Microscopio di Robert Hooke (30 x) (1665) 5

6 Microscopia ottica ANNO AUTORE CAMPIONI 1665 Robert Hooke sughero Anthony van spermatozoi, Leewenhoek globuli rossi, batteri 1838 Matthias Schleiden tessuti vegetali Theodor Schwann tessuti animali La proposta della teoria cellulare di Schleiden e Schwann può essere considerata come la nascita della Biologia Cellulare contemporanea: Le cellule rappresentano l unità costitutiva strutturale e funzionale di tutti gli organismi viventi IL PRIMO MICROSCOPISTA Antony van Leeuwenhoek x DESCRIVE PROTOZOI LIBERI E PROTOZOI PARASSITI, PROTOFITI, SPERMATOZOI, GLOBULI ROSSI, BATTERI E MOLTI ALTRI ORGANISMI MICROSCOPICI 6

7 Microscopio ottico (microscopio composto). F. Oculare Immagine reale, rovesciata e ingrandita dall obiettivo Immagine virtuale, rovesciata e ingrandita dall oculare. F F. Obiettivo oggetto IL POTERE DI RISOLUZIONE (R) DEL MICROSCOPIO OTTICO E LIMITATO DALLA LUNGHEZZA D ONDA DELLA LUCE (λ). Semplificando R = λ 2 λ della luce visibile = nm R = = 200 nm = 0.2 µm QUINDI UN ORGANELLO INTRACELLULARE, DI DIMENSIONI INFERIORI AL µm PUO ESSERE SOLO INTRAVISTO, SENZA COMPRENDERNE I DETTAGLI 7

8 Un microscopio ottico moderno IL MICROSCOPIO OTTICO HA UN LIMITE DI RISOLUZIONE DI CIRCA 0.2 µm, (MILLE VOLTE SUPERIORE A QUELLO DEL NOSTRO OCCHIO). QUINDI UN INGRANDIMENTO UTILE DI CIRCA 1000 X PERMETTE QUINDI DI RICONOSCERE LA FORMA DELLE CELLULE E DI INDIVIDUARNE ALCUNI DEI DETTAGLI PIÙ GRANDI (Es. IL NUCLEO) POTREMMO COSTRUIRE UN MICROSCOPIO OTTICO PIÙ POTENTE, PER POTER OSSERVARE I DETTAGLI PIÙ PICCOLI? 8

9 27/10/18 15 µm POSSIAMO CERTAMENTE COSTRUIRE UN MICROSCOPIO DA 2000 INGRANDIMENTI O MOLTO DI PIÙ, MA I RISULTATI NON SAREBBERO MIGLIORI DI QUELLI DI UN MICROSCOPIO DA 1000 INGRANDIMENTI IL LIMITE REALE È DATO DAL POTERE DI RISOLUZIONE ( 0.2 µm) MILLE VOLTE RISPETTO AL NOSTRO OCCHIO (0.2 mm). QUINDI INGRANDIMENTO UTILE MASSIMO = CIRCA 1000 x 9

10 Un globulo bianco a circa 1000 ingrandimenti Dettaglio della stessa cellula a circa 5000 ingrandimenti Aumentando l ingrandimento oltre i 1000 x non aumentano i dettagli, cioè non aumenta l informazione LENTI MAGNETICHE Condensatore Obiettivo Intermedia Proiettiva Microscopio elettronico a trasmissione Catodo Anodo Oggetto Filamento Gli elettroni emessi dal filamento e accelerati dalla d.d.p. tra anodo e catodo sostituiscono i raggi luminosi; le lenti magnetiche sostituiscono le lenti ottiche Schermo fluorescente o pellicola fotografica Pompe per vuoto 10

11 Microscopi elettronici a trasmissione (TEM) IL POTERE DI RISOLUZIONE DEL MICROSCOPIO ELETTRONICO, CHE NON UTILIZZA LA LUCE VISIBILE, MA UN FASCIO DI ELETTRONI, È DETERMINATO DALLA LUNGHEZZA D ONDA DEGLI ELETTRONI I MODERNI MICROSCOPI ELETTRONICI POSSONO RAGGIUNGERE POTERI DI RISOLUZIONE DELL ORDINE DEL nm, QUINDI UN INGRANDIMENTO UTILE DI CENTINAIA DI MIGLIAIA DI VOLTE SPESSORE DELLA MEMBRANA CELLULARE = 7-10 nm 11

12 Microscopio ottico (immagini a colori) Microscopio elettronico (immagini non a colori) 5 µm Lo stesso tipo cellulare fotografato al microscopio ottico ed elettronico. Stesso ingrandimento ma diverso potere di risoluzione. DETTAGLIO AL MICROSCOPIO ELETTRONICO DI UN MITOCONDRIO (UNO DEI GRANULI VISIBLI NEL CITOPLASMA DELL IMMAGINE PRECEDENTE) ) 1 µm 12

13 1 µm Al contrario ingrandendo con il microscopio ottico oltre il limite di circa 1000 ingrandimenti, non otteniamo alcun aumento di informazione Microscopio elettronico a scansione (SEM) 13

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