i e e à à l i e o i e i i i a Biologia cellulare e genetica creare un corpus di conoscenze relative alla frequenza di sequenze di DNA, RNA e proteine attraverso modelli e strumenti matematici sempre più nuovi; rendere accessibili a tutti i dati acquisiti sul genoma a livello globale, organizzando le conoscenze e ottimizzando gli algoritmi di ricerca dei dati stessi per migliorarne l accessibilità; simulare i processi biologici ottenendo grandi vantaggi in termini di riduzione di lavoro sperimentale in laboratorio non solo a livello di tempo, ma anche di costi: è possibile stimare la validità degli esperimenti e gli eventuali effetti positivi o negativi prima di portarlo a termine oppure valutare quale fra le opzioni di lavoro possibili è la migliore o la più efficace; permettere il confronto (microarray) di interi profili genici per indagini conoscitive e diagnostiche; costruire delle banche dati biologiche in modo tale da mettere a disposizione dei ricercatori collezioni di informazioni (sequenze nucleotidiche, proteine, geni, genomi, ecc.), organizzate per facilitare l accesso casuale, la ricerca ed eventualmente l utilizzo a fini statistici. La cellula L enunciato della teoria cellulare, formulata nel 1839 dai due scienziati tedeschi Matthias Jacob Schleiden, botanico, e Theodor Schwann, zoologo, è in sintesi: La cellula è l unità funzionale di tutti gli organismi viventi. Tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule e da prodotti dell attività di queste . L uso del nome cellula però è molto più antico della teoria cellulare: fu infatti proposto per la prima volta da Robert Hooke, nel 1665, per denominare la struttura a minuscole celle vuote (in latino cellulae) che era possibile vedere osservando al microscopio una sottile fettina di sughero. Nacque così la scienza della microscopia che confermò, attraverso moltissime osservazioni di innumerevoli preparati, che la cellula è l unità fondamentale della materia vivente. 9 Capitolo 1 Il frazionamento della materia vivente in tante piccole unità permette, a parità di volume, di aumentare notevolmente la superficie di scambio con l ambiente esterno. Pertanto, per conoscere gli esseri viventi occorre studiare la cellula, che è la più piccola forma di vita che mantiene esattamente tutte le caratteristiche negli esseri viventi, così come per conoscere la materia non si può fare a meno di studiare l atomo. Con l uso di microscopi sempre più perfezionati, e in particolare del microscopio elettronico, ben presto apparve chiaro che le cellule, pur essendo analoghe sotto molti punti di vista generali, si differenziano per una caratteristica sostanziale: l assenza, o la presenza, di un nucleo (karion) distinto e riconoscibile. Vengono perciò chiamate cellule procariote quelle fornite di membrana e citoplasma, ma sprovviste di nucleo, mentre solo le cellule eucariote presentano tutte e tre le parti fondamentali. Gli organismi unicellulari costituiti da cellule procariote vengono detti Procarioti (ne sono un tipico esempio i batteri) mentre gli organismi uni- o pluricellulari, vegetali o animali, con le cellule eucariote, vengono detti Eucarioti [ 4 ]. Le tre parti fondamentali che costituiscono la cellula eucariote (membrana, citoplasma e nucleo) hanno le seguenti caratteristiche: la membrana è un involucro fluido, in cui la cellula stessa è contenuta, che la separa dalle altre cellule o dall ambiente circostante, regolando anche l ingresso e l uscita di materiali; il citoplasma è una sostanza gelatinosa, ricca di acqua, sali minerali e sostanze organiche, nella quale si compie gran parte delle funzioni cellulari. Queste funzioni, nelle cellule meglio organizzate ed evolute, sono affidate a organuli; il nucleo è la struttura, più o meno sferica, racchiusa da un involucro poroso detto membrana nucleare. All interno del nucleo si trovano il DNA, nel quale sono immagazzinate tutte le informazioni necessarie per la regolazione delle attività cellulari e per la determinazione delle caratteristiche di ogni singola cellula, e le proteine, solitamente presenti in coppie, in un numero variabile e caratteristico di ciascuna specie. a c b 4 Particolari tipi di cellule: (a) cellule di lieviti (funghi) con cicatrici di gemmazione da dove si sono originate nuove cellule; (b) cellule modificate
dalle aperture stomatiche delle piante superiori; (c) visualizzazione di cellula uovo ( ) e spermatozoi () negli organismi di animali superiori. 0080.Parte1_Cap_01.indd 9 26/02/21 16:53