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INGLESE SCIENTIFICO
VERIFICHE
Nel CD-ROM per lo studente: tutte le animazioni Scienza VIVA e le letture in inglese
STRUTTURA
DESCRIZIONE
FUNZIONE
parete cellulare
strato esterno di cellulosa o di chitina
protezione, sostegno
(cellule vegetali e batteriche) (non sempre presente)
membrana plasmatica
doppio strato lipidico in cui sono immerse
regolazione dello scambio di sostanze;
molecole proteiche
riconoscimento dei tipi cellulari
flagelli e ciglia
prolungamenti della membrana plasmatica formati
movimento e spostamento di liquidi
da microtubuli
lungo la superficie esterna
LE STRUTTURE ESTERNE DELLE CELLULE
Tabella 3
58
SEZIONE
B
Cellula: struttura e funzioni
Le strutture esterne della cellula (tabella
3
)
svolgono alcune importanti funzioni: prima di
tutto delimitano la cellula stessa, conferendole
forma e rigidità, controllano il passaggio delle
sostanze in entrata e in uscita dalle cellule, svolgo-
no un ruolo fondamentale nel riconoscimento e
nella comunicazione cellulare e, infine, ne per-
mettono il movimento.
Le cellule sono delimitate
dalla membrana plasmatica
Ogni cellula è circondata da una
membrana pla-
smatica
; al suo interno si trova il citoplasma che
a sua volta contiene il nucleo e gli organuli cellu-
lari.Secondo il modello
a mosaico fluido
,propo-
sto nel 1972 da Singer e Nicholson, la membrana
plasmatica (figura
7
) è formata da un doppio
strato lipidico
punteggiato da un mosaico di
molecole proteiche. I principali componenti della
membrana plasmatica sono infatti due : i
fosfo-
lipidi
(in azzurro) e le
proteine
(le strutture globu-
lari viola).Alcune molecole di zucchero possono
legarsi sia ai lipidi sia alle proteine, formando gli-
coproteine e glicolipidi (le catene color arancio
che sporgono dalla superficie della membrana).
La membrana plasmatica si lascia attraversare da
alcune molecole e non da altre; per questo viene
detta
semipermeabile
.
Il doppio strato lipidico
I
fosfolipidi
sono molecole di grandi dimensio-
ni, con una caratteristica struttura in cui si ricono-
scono una “testa” e due “code” . La
testa
è for-
mata da una molecola di glicerolo a cui è legato
un gruppo fosfato; le
code
sono due catene di
acidi grassi. La loro struttura chimica fa sì che le
molecole di fosfolipidi in ambiente acquoso si
dispongano in modo peculiare, costituendo un
3
2
1
doppio strato: le teste, che costituiscono la parte
“idrofila” (dal greco
hydrós
e
filós
,“amante dell’ac-
qua”) della molecola, si dispongono verso l’am-
biente acquoso,cioè verso l’esterno e verso l’inter-
no della cellula, mentre le code, che sono invece
idrofobe (
capitolo 2
) e tendono a ‘fuggire’ l’ac-
qua, si orientano l’una verso l’altra, creando un
ambiente idrofobico. Questa struttura a
doppio
strato lipidico
è presente in tutte le membrane
che si trovano nella cellula.
Le molecole proteiche
Se le cellule fossero racchiuse da un doppio strato
esclusivamente lipidico, però, non potrebbero so-
pravvivere,perché la maggior parte delle molecole
idrosolubili non potrebbero attraversare la membra-
na plasmatica.Possono infatti transitare attraverso il
doppio strato lipidico solo piccole molecole elettri-
camente cariche, come l’acqua, il biossido di car-
bonio, l’ossigeno e l’ammoniaca,e sostanze liposo-
lubili,tra cui le vitamine e gli idrocarburi (figura
8
). Le sostanze idrosolubili, come gli zuccheri, gli
amminoacidi, le proteine e le particelle elettrica-
mente cariche come gli ioni, non possono invece
attraversare il doppio strato lipidico.
Queste molecole, tuttavia, sono necessarie per
la vita della cellula. Come fanno dunque a entrar-
vi? Come vedremo meglio in seguito (
paragrafo
12
), il loro passaggio attraverso la membrana pla-
smatica è reso possibile dalla presenza all’interno
di questa di proteine specializzate, le
proteine ca-
nale
, o proteine
di trasporto
, che lasciano entra-
re o uscire dalla cellula determinate molecole.
Tale passaggio può avvenire
senza
o
con
dispendio di energia. Il passaggio
non richiede
energia
se segue il gradiente di concentrazione
(ovvero se avviene da una zona nella quale la
molecola è più concentrata a una dove lo è
meno); richiede invece energia se le molecole
sono trasportate attivamente dalle proteine.
Quali sono le strutture esterne
delle cellule? Che funzione hanno?
membrana
plasmatica
plasma
membrane
Flip
*IT
LE UNITÀ DI MISURA DEL MONDO MIC
Tabella 1
millimetro (mm)
1 mm = 10
–3
m
micrometro (µm)
1 µm = 10
–3
mm =10
–6
nanometro (nm)
1 nm = 10
–3
µm = 10
–6
Le cellule sono le unità
strutturali e funzionali
degli organismi viventi
Le cellule sono le più piccole unità della materia
vivente capaci di esistenza fisica indipendente.Esse
sono in grado di assumere nutrienti, demolirli per
ricavarne energia ed eliminare le sostanze di rifiuto.
Possono inoltre riprodursi, reagire a stimoli e
mantenere relativamente costanti le condizioni del
proprio ambiente interno, indipendentemente da
quelle dell’ambiente circostante. Negli organismi
pluricellulari,le cellule cooperano per assicurare la
sopravvivenza dell’intero organismo, mentre negli
organismi unicellulari come il paramecio della figu-
ra
1
, la cellula coincide con l’intero organismo.
La maggior parte delle cellule animali ha
dimensioni microscopiche, con un diametro
variabile tra 10 e 30 micrometri, e perciò invisi-
bili a occhio nudo. Un micrometro (
µ
m) è pari a
un millesimo di millimetro (tabella
1
).
Sono poche le cellule di dimensioni macrosco-
piche: una di queste è l’uovo di gallina (sebbene
la parte visibile sia rappresentata da sostanze di
riserva e rivestimenti vari). La figura
2
(pagina
seguente) mette a confronto le dimensioni di
alcuni tipi cellulari (il disegno non è in scala).
Gli organismi pluricellulari sono formati da
milioni di cellule di dimensioni microscopiche e
non da cellule di grandi dimensioni. Quando una
cellula raggiunge una certa grandezza, si divide:
per la sua vita è infatti più vantaggioso avere pic-
Affinché questi continui scambi attraverso
membrana siano efficienti, è importante che
membrana stessa sia il più estesa possibile ris
to al volume della cellula e,come si può verific
facilmente,ciò accade quanto più piccola è la
lula (figura
3
,pagina seguente). Le cellule so
quindi considerate le unità fondamentali
viventi e gli organismi pluricellulari ne conten
no diversi tipi. Quando più cellule si raggrupp
e si organizzano per svolgere una determinata
zione si dice che formano un
tessuto
; quando
tessuti si uniscono a costituire un’unità con for
e funzione ben definite si dice che formano
organo
. Le diverse funzioni delle cellule,
caratterizzano ciascun tessuto, sono definite d
istruzioni contenute nel DNA: quindi, dato
tutte le cellule di un organismo pluricellulare p
siedono lo stesso DNA (escluse le cellule depu
alla riproduzione) si dovrebbe osservare un s
tipo cellulare. Durante le prime fasi di svilup
infatti, un embrione è costituito da
cellule sta
nali
uguali fra loro perché ancora indifferenzi
cioè con la capacità di specializzarsi. Il
differ
ziamento
nei vari tipi cellulari che costituisco
Che cosa sono le cellule?
Forme e funzioni
delle cellule
Classe
VIRTUALE
PITOLO
’è la iologia?
è lo stud o della v ta.
osa consiste il lavoro
ano dello scienziato?
i sviluppano ipotesi per indagare i feno-
ali.
l
i i h
Gli organismi utilizzano l’energia e la trasformano.
La struttura degli organismi è adatta alla loro fun-
zione.
Gli organismi viventi manifestano diversità di
forme e uniformità di strutture.
Gli organismi attuali sono i discendenti di altri
organismi vissuti nel passato.
In che modo gli scienziati
a fanno i biologi?
a osserva e interpreta il
“vita” da prospettive diverse
endere il funzionamento
vivente ma anche
buire al miglioramento
dell’uomo.
hahn è una bi loga tedesca che ha
mission degli impulsi motori nelle
s tti. Capire come l cellule di un
ente comunicano tra loro e traducono le
n movimenti può servire anche a cercare
meccanismi analoghi in apparecchiature
ggi la Dautenhahn è una delle maggiori
ali di intelligenza artificiale; uno dei suoi
rca c involge r bot domestici per aiutare
ti i a insta rare relazioni con il mondo
In the news
Practice your English with
In the news video and articles
Biology in
ENGLISH
54
A
bilità
I concetti e le relazioni
2
11.
a.
Disegna lo schema di un atomo di numero atomico 1.
Indica il nucleo e le particelle subatomiche e mostra la carica
elettrica di ciascuna particella.
b.
Disegna un isotopo dello stesso atomo.
12.
Che cos’è il livello energetico di un elettrone?
13.
Descrivi alcune proprietà chimiche dell’acqua che la rendono
importante dal punto di vista biologico e mettile in relazione
con la sua struttura molecolare.
14.
Completa il disegno inserendo negli spazi i termini opportu-
ni e le loro deninizioni.
17.
Che cosa sono i trigliceridi e qual è la loro struttura?
18.
Da che cosa è costituito lo scheletro degli acidi nucleici?
15.
In base a quanto hai studiato, sotto quale forma più frequen-
temente le piante e, rispettivamente, gli animali immagazzina-
no molecole di glucosio?
2
1
3
4
16.
Fill in the table below with the correct type of chemical
bond.
Chemical bond
Strength
very strong
quite strong
weak interaction
83
produrre il proprio nutrimento ma
devono nutrirsi a spese di altri or-
ganismi produttori o consumatori.
Decompositori
-
decomposers
■
Organismi come batteri e funghi
che ottengono energia decompo-
nendo la materia organica pre-
sente in organismi morti, contri-
buendo così al riciclo degli ele-
menti nell’ambiente.
Diffusione
-
diffusion
■
Il movi-
mento netto di molecole da una
regione ad alta concentrazione a
una regione a bassa concentrazio-
ne,con il risultato finale di una di-
stribuzione uniforme delle mole-
cole.
Dominio
-
domain
■
La più ampia
categoria sistematica.
Ecosistema
-
ecosystem
■
L’insie-
me dei fattori biotici e abiotici di
una certa area; una comunità
composta da piante,animali e mi-
crorganismi che interagiscono gli
uni con gli altri e con l’ambiente
circostante,e sono fra loro interdi-
pendenti per la reciproca soprav-
vivenza.
Elementi
-
elements
■
Sostanze
pure, formate da un solo tipo di
atomi,che non possono essere se-
parate in sostanze diverse con i
normali metodi chimici.
Endocitosi
-
endocytosis
■
Proces-
so attraverso cui la cellula ingloba
grandi molecole o particelle den-
tro a vescicole adatte al trasporto
all’interno della cellula.
Esocitosi
-
exocytosis
■
Processo
inverso all’endocitosi; il materiale
inglobato all’interno di vescicole
viene trasportato verso l’esterno
della cellula.
Eubatteri (
Bacteria
)
-
bacteria
■
ch’essi rivestiti di membrane, che
compartimentalizzano la cellula;
le cellule eucariotiche hanno una
struttura molto più complessa di
quelle procariotiche.
Cellule procariotiche
-
prokaryotic
cells
■
Il primo tipo cellulare com-
parso sulla Terra; diversamente
dalle cellule eucariotiche non
possiedono la membrana nuclea-
re e hanno una regione dove è
concentrato il DNA (il nucleoide);
non possiedono ulteriori organel-
li dotati di membrane che com-
partimentalizzano la cellula.
Ciglia
-
cilia
■
Estensioni filiformi
che ricoprono spesso la superficie
di molte cellule eucariotiche con-
ferendo mobilità, o permettendo
di muovere le sostanze sulla loro
superficie.
Citoplasma
-
cytoplasm
■
Un flui-
do viscoso interno alla cellula che
contiene tutti gli organelli cellula-
ri eccetto il nucleo.
Classe
-
class
■
In tassonomia la
sottocategoria dei phyla.
Cloroplasti
-
chloroplasts
■
Orga-
nelli tipici delle cellule eucarioti-
che che catturano l’energia nelle
piante e nelle alghe; sintetizzano
carboidrati durante la fotosintesi
usando l’energia proveniente dal-
la luce e l’anidride carbonica.
Composti
-
compounds
■
Moleco-
le o sostanze unite da legami ioni-
ci costituite da atomi di diversi
elementi.
Comunità
-
comunity
■
Un rag-
gruppamento di popolazioni di
specie diverse che vivono nella
stessa area nello stesso momento.
Consumatori
-
consumers
■
Orga-
nismi che non sono in grado di
Acido nucleico
-
nucleic acid
■
Un
lungo polimero formato da subu-
nità ripetute, i nucleotidi; i due tipi
di aci i nucleici presenti nelle cel-
lule sono l’ acido desossiribonu-
cleico (DNA) e l’acido ribonuclei-
co (RNA); gli acidi nucleici con-
tengono l’informazione per la
struttura delle proteine.
Adenosina trifosfato (ATP)
-
ade-
nosine triphosphate (ATP)
■
La
molecola principale usata dalle
cellule catturare l’energia e rila-
sciarla durante le reazioni chimi-
che.
Apparato di Golgi
-
Golgi appara-
tus
■
Un organello che raccoglie,
modifica e impacchetta molecole
formate da altri apparati cellulari
e le prepara per il trasporto.
Atomi
-
atoms
■
Particelle submi-
croscopiche che formano la mate-
ria.
Autotrofo
-
autotroph
■
Un orga-
nismo in grado di produrre da sé
il nutrimento attraverso la fotosin-
tesi o la chemiosintesi.
Biosfera
-
biosphere
■
L’ecosiste-
ma globale della vita sulla Terra
che si estende dalla cima dei
monti più alti alle maggiori pro-
fondità degli oceani; la parte del-
la Terra dove c’è attività biologica.
Carboidrati
-
carbohydrates
■
Mo-
lecole che contengono carbonio,
idrogeno e ossigeno, la cui con-
centrazione di atomi di idrogeno
e ossigeno sta in rapporto 2 : 1.
Cellula
-
cell
■
Massa microscopi-
ca di protoplasma; l’unità di strut-
tura dei viventi.
Cellule eucariotiche
-
eukaryotic
cells
■
Cellule dotate di una mem-
brana nucleare e di organelli, an-
GLOSSARIO
■
GLOSSARY
1.
Le cellule sono generalmente molto piccole, in modo che il
rapporto tra la superficie e il volume sia molto alto. Quale tra
le seguenti funzioni è facilitata dal valore elevato di questo
rapporto?
a.
la riproduzione della cellula
b.
la mobilità della cellula
c.
la digestione delle sostanze utili
d.
l’assunzione di sostanze utili e la rimozione
di sostanze di rifiuto
2.
Quale criterio useresti per distinguere una cellula procariotica
da una eucariotica?
a.
il tipo di strutture cellulari in esse presenti
b.
il modo in cui si nutrono
c.
la quantità di DNA presente nelle cellule
d.
il rapporto tra la superficie e il volume delle cellule
3.
Quale organulo o struttura cellulare è presente sia nelle cellu-
le vegetali sia in quelle animali?
a.
i cloroplasti
b.
la parete cellulare
c.
i mitocondri
d.
il grosso vacuolo centrale
4.
In un esperimento, alcune cellule vengono private di tutte le
proteine di membrana.
Quali di queste sostanze non potrebbero più attraversare la
membrana plasmatica?
a.
gli ioni calcio
b.
l’acqua
c.
l’anidride carbonica
d.
l’ossigeno
5.
Quale meccanismo consente a un microrganismo unicellulare
di ingerire un altro microrganismo più piccolo?
a.
pinocitosi
b.
esocitosi
c.
osmosi
d.
fagocitosi
6.
Quale organulo ha una membrana dotata di pori che consen-
tono il passaggio di grosse molecole come quelle che costi-
tuiscono i ribosomi?
a.
il reticolo endoplasmatico liscio
b.
l’apparato di Golgi
c.
il nucleo
d.
il mitocondrio
7.
Quale degli organuli elencati è associato correttamente alla
funzione che svolge?
a.
mitocondrio – fotosintesi
b.
apparato di Golgi – ricevimento, etichettamento,
spedizione di proteine
c.
lisosomi – deposito
d.
vacuoli – digestione
8.
Le cellule muscolari devono continuamente trasportare ioni
sodio e potassio per poter funzionare. Quale meccanismo di
trasporto utilizzano a questo scopo?
a.
trasporto attivo
c.
osmosi
b.
diffusione
d.
diffusione facilitata
9.
La fibrosi cistica è una malattia genetica che porta a un difet-
to del meccanismo di impacchettamento e spedizione delle
sostanze prodotte dalla cellula. Quale organulo è direttamen-
te coinvolto in questa malattia?
a.
l’apparato di Golgi
b.
il citoscheletro
c.
il reticolo endoplasmatico
d.
i lisosomi
10.
Stabilisci, per ciascuna delle seguenti affermazioni, se è vera
o falsa.
a.
I microfilamenti che formano il citoscheletro sono
coinvolti prevalentemente nella sintesi proteica.
V F
b.
Gli organuli dotati di membrana sono utili alla cellula
in quanto consentono di isolare i prodotti tossici
del metabolismo.
V F
c.
Le cellule di organi che, come il pancreas, producono
ormoni polipeptidici hanno in genere reticoli
endoplasmatici rugosi molto estesi.
V F
d.
Gli acidi nucleici si trovano solo all’interno del nucleo.
V F
e.
La teoria endosimbiontica spiega l’origine di tutti
gli organuli delle cellule eucariotiche.
V F
11.
Individua l’errore contenuto in ciascuna delle seguenti frasi e
riscrivila correttamente.
a.
Tutti gli organismi unicellulari sono procarioti ma non tutti
i procarioti sono unicellulari.
b.
La membrana plasmatica è selettivamente permeabile: si
lascia attraversare soltanto dalle sostanze polari, cioè solu-
bili in acqua.
c.
L’osmosi è un meccanismo di trasporto attivo con il quale
la cellula può spostare molecole di acqua attraverso la sua
membrana spendendo energia.
Allenati
anche on line!
C
onoscenze
I termini e gli elementi di base
1
E-TRAINER
Il serbatoio è mantenuto a temperatu-
ra costante. Man mano che l’acqua
nella goccia evapora, la concentrazio-
ne della proteina aumenta e si forma
il cristallo.
I cristalli proteici sono molto delicati.
Il serbatoio contiene un liquido che favorisce la cristallizza-
zione e rallenta l’evaporazione della goccia.
Se la concentrazione della proteina cresce troppo rapida-
mente, infatti, la molecola forma granuli disordinati invece
di un cristallo regolare.
cristallo proteico
40
ai raggi X
Proteine
Come funziona
la cristallografia a raggi X?
La cristallografia a raggi X permette di studia-
re la disposizione spaziale degli atomi in un
cristallo. L’intero procedimento si può suddivi-
dere, a grandi linee, in quattro fasi:
cristallizzazione delle proteine
diffrattometria a raggi X
analisi del pattern di diffrazione
modello tridimensionale
Volendo studiare una macromo-
lecola, per esempio di una proteina,
il primo passaggio è ottenerne un
cristallo
: in tal modo si avranno infatti mi-
gliaia di ripetizioni ordinate della stessa
struttura. Un metodo classico per ottenere il
cristallo proteico è la diffusione di vapore,
che permette di diminuire lentamente la so-
lubilità della proteina fino a ottenere dei
precipitati cristallini.
Diffrattometria a raggi X
Una volta ottenuto il cristallo proteico, questo
viene bombardato con un fascio di raggi X
che, dopo averlo colpito, incidono su uno
schermo trattato in modo da registrarne le
posizioni di impatto.
Analisi del pattern di diffrazione
Lo studio fisico-matematico della figura di diffra-
zione porta alla creazione di una mappa della
densità elettronica e, dunque, della disposizio-
ne spaziale degli atomi che compongono la pro-
teina.
Modellizzazione
A partire dalla mappa della densità elettroni-
ca, si riesce a produrre un’immagine tridimen-
sionale della proteina. Questo richiede della
matematica sofisticata e un ripetuto confron-
to fra i dati previsti in base alla struttura via via
ipotizzata e quelli effettivamente generati dal
campione cristallino. Si tratta di un procedi-
mento molto complesso, ma facilitato oggi
dall’uso dei computer. Una volta compresa la
struttura della molecola, se ne possono dare
rappresentazioni grafiche diverse, a seconda
del particolare studio che se ne vuole compie-
re.
Il Protein Data Bank è liberamente accessibile
dal sito
http://www.rcsb.org.
SEZIONE
A
Chimica della vita
B
I
O
T
E
C
H
cristallizzazione delle proteine
La proteina è purificata e posta in soluzione con dei sali che mantengano stabile il pH,
e composti che aiutino la precipitazione. Ogni proteina richiede proprie condizioni di cri-
stallizzazione, che sono determinate empiricamente.
76
A
bilità
I concetti e le relazioni
2
14.
Che cosa accomuna i processi di diffusione e di diffusione
facilitata? Che cosa li distingue?
15.
Una cellula del fegato dell’uomo produce una proteina che
viene utilizzata al di fuori della cellula. In base a ciò che sai sul
reticolo endoplasmatico e l’apparato di Golgi, ricostruisci il
percorso della proteina dalla sua produzione alla secrezione
all’esterno.
16.
Disegna uno schema del meccanismo di endocitosi e fai un
esempio di endocitosi nel corpo umano.
17.
Nel corpo umano ci sono molte cellule che secernono attiva-
mente ormoni ed enzimi, per esempio le cellule del pancreas
e dell’intestino tenue.
Quale meccanismo di trasporto pensi che utilizzino queste
cellule per secernere grandi quantità dei loro prodotti?
Spiega la tua risposta.
18.
A che cosa si deve la permeabilità selettiva della membrana
plasmatica?
Perché è necessario che le membrane degli organismi viventi
siano dotate di permeabilità selettiva?
19.
Per ciascuna delle situazioni elencate indica con quale mecca-
nismo si muovono le molecole, distinguendo tra meccanismi
di trasporto attivo e passivo. Nel caso b. specifica quali sono
il soluto, il solvente e la soluzione.
a.
Molecole di glucosio passano dal sangue (dove sono più
concentrate) alle cellule (dove sono meno concentrate),
legate a specifiche proteine di trasporto.
b.
Un cucchiaino di caffè solubile è versato in una tazza di
acqua calda.
c.
Alcune cellule assumono ioni sodio trasportandoli al loro
interno contro gradiente di concentrazione.
20.
Descrivi la funzione di ciglia e flagelli. In che cosa si differen-
ziano le due strutture?
21.
Descrivi la struttura dei mitocondri e dei cloroplasti rilevando-
ne le analogie e le differenze. Tutte le cellule ne sono dotate?
22.
Spiega la funzione dei pori nella membrana nucleare.
12.
Riconosci gli elementi della cellula animale e indica il loro
nome. Sottolinea quelli che non sono presenti nella cellula
vegetale.
a.
b.
c.
d.
23.
Find the part of the cell for each definition: write the
name in English and in Italian.
a.
A thin flexible lipid bilayer that encloses the content of a
cell.
b.
An organelle that collects, modifies and packages
molecules that are made at different locations within
the cell and prepares them for transport.
c.
Oval sausage-shaped organelles, approximately the
size of bacteria that have their own DNA. They break
down fuel molecules, releasing energy for cell work.
d.
Membrane bounded sacs within eukaryotic cell that
hold such substances as water, food and wastes; they
are most found within plant cells.
English
Italian
a.
b.
c.
d.
13.
Sotto a ogni globulo rosso scrivi se la soluzione in cui si trova
è isotonica, ipertonica o ipotonica. Quale dei globuli rossi
contiene la maggior concentrazione di soluti?
77
Laboratorio e scienza applicata
LABORATORIO
Ancora l’uovo di gomma: scopri
come agisce l’osmosi
Riprendiamo l’esperimento del
capitolo 2
“Una reazione acido-
base in cucina: la dissoluzione del guscio dell’uovo nell’aceto” per
studiare un fenomeno fondamentale nella vita delle cellule.
Occorrente
L uova “sgusciate” del primo esperimento (
capitolo 2
,
Approfondimenti), bicchiere, cucchiaio, sciroppo
Metodo
Pre di u uovo “sgusciato” e mettilo in un bicchiere pieno di sci-
roppo. Tienilo in frigorifero per circa 24 ore.
Tira fuori l’uovo e osservalo: apparirà come sgonfiato. Basterà
però ripetere l’esperimento usando l’acqua al posto dello scirop-
po per far tornare l’uovo alle dimensioni di partenza.
Commento
Il cambiamento delle dimensioni dell’uovo è il risultato di un pro-
cesso che si verifica anche nelle cellule: l’osmosi (
paragrafo 13
).
Quando una membrana permeabile (come quella cellulare) sepa-
ra due liquidi tra loro miscibili, ma che presentano una differen-
za di concentrazione, si verifica un flusso di liquido dalla soluzio-
ne più concentrata a quella meno concentrata, fino a raggiunge-
re l’equilibrio. Nel caso di questo esperimento, lo sciroppo (1) ha
evidentemente una concentrazione di zucchero superiore rispet-
to all’acqua (che non ne contiene affatto) e quindi richiama a sé
acqua dall’interno dell’uovo, che di conseguenza raggrinzisce.
Quando però l’uovo “raggrinzito” viene messo in acqua, si verifi-
ca il processo inverso: adesso è l’interno dell’uovo a costituire
l’ambiente più concentrato e a richiamare quindi l’acqua al pro-
prio interno. Prova a ripetere l’esperimento con altre soluzioni
(acqua e sale, coloranti alimentari ecc.) e a verificare velocità ed
entità del processo osmotico.
RICERCHE
Cellule da Nobel
Dal 1901, ogni anno la
Nobel Foundation
di Stoccolma consegna
l’omonimo premio internazionale a uno o più scienziati che
abbiano contribuito al progresso dell’umanità in quattro discipli-
ne (medicina, chimica, fisica e letteratura), oltre che per la pace.
Sul sito della fondazione (
http://nobelprize.org/
) sono elencati
anno per anno tutti i vincitori: quali sono secondo te, tra le sco-
perte premiate, quelle più importanti che riguardano la vita e il
funzionamento delle cellule?
C
ompetenze
3
Pensiero critico
24.
Alcune delle cellule che formano i muscoli scheletrici (per
esempio quelli che muovono le nostre gambe) sono lunghe
da 30 a 40 centimetri. Queste cellule sono dotate di molti
nuclei. Sai spiegarne il perché?
25.
Uno studente di biologia sta esaminando al microscopio elet-
tronico tre cellule: questo è quello che vede.
Lo studente sostiene che si tratti di un batterio, di una cellu-
la vegetale e di una cellula animale. In base a che cosa può
affermarlo?
26.
I protozoi sono microrganismi unicellulari eucariotici. Alcuni
protozoi possiedono vacuoli contrattili in grado di rimuovere
dalla cellula l’acqua in eccesso. In base a queste informazio-
ni, che cosa puoi dire dell’ambiente liquido in cui vivono que-
sti protozoi? Che cosa succederebbe a un protozoo se il
vacuolo contrattile smettesse di funzionare?
27.
Molti antibiotici sono in grado di uccidere i batteri perché bloc-
cano l’azione dei ribosomi procariotici, mentre non hanno alcun
effetto sui ribosomi delle cellule eucariotiche. Quale importante
processo viene interrotto nei batteri dall’azione degli antibiotici?
28.
Sulla base delle informazioni fornite dal testo circa la struttu-
ra e la funzione dei lisosomi, spiega perché è più vantaggio-
so che gli enzimi digestivi siano confinati entro queste strut-
ture anziché trovarsi liberi nel citoplasma.
29.
Raccogli tutte le informazioni che hai ottenuto dallo studio di
questo capitolo circa il movimento delle sostanze attraverso la
membrana plasmatica e all’interno della cellula stessa. Costrui-
sci una tabella o una mappa che riassuma in quali modi la cel-
lula realizza il trasporto dei materiali, specificando per ognuno
se avviene con o senza una spesa energetica.
79
6.
Che cos’è la parete cellulare?
a.
Una speciale membrana presente all’esterno
delle cellule vegetali e dei protisti.
b.
Una struttura rigida presente all’esterno delle cellule
vegetali, dei funghi e dei protisti.
c.
Una struttura rigida presente all’interno
delle cellule.
d.
Una struttura di riserva in cui vengono accumulate
le molecole di cellulosa.
7.
Che dimensioni ha la maggior parte delle cellule?
a.
Fra 1 e 100 milionesimi di metro.
b.
Fra 1 e 100 millesimi di metro.
c.
Fra 1 e 100 miliardesimi di metro.
d.
Inferiori a 1 nanometro.
8.
Un atomo è:
a.
una particella subatomica
b.
un isotopo con un solo protone
c.
una particella submicroscopica costituente della materia
d.
una particella che reca una carica positiva
9.
Le molecole biatomiche:
a.
sono formate da due atomi
b.
hanno doppi legami
c.
hanno due protoni, due neutroni e due elettroni
d.
hanno due elettroni in ciascun livello energetico
10.
Quale termine tra i seguenti indica una sostanza che in solu-
zione acquosa si dissocia formando ioni H
+
?
a.
acido
b.
base
c.
isotopo
d.
molecola
11.
Le molecole che contengono migliaia di atomi e molti gruppi
funzionali sono:
a.
macromolecole
b.
supermolecole
c.
megalomolecole
d.
idrossimolecole
12.
I lipidi sono formati da più di un tipo di molecole, per cui
sono definiti:
a.
catene idrocarboniose
b.
molecole composte
c.
grassi
d.
poliinsaturi
13.
Quali molecole vengono utilizzate come anabolizzanti al fine
di incrementare la massa muscolare?
a.
amido e cellulosa
b.
derivati del colesterolo
c.
proteine animali
d.
trigliceridi
E
sercizi di riepilogo
78
TIPOLOGIA A
Rispondi alle seguenti domande (massimo 30 righe).
1.
Descrivi le principali caratteristiche delle molecole biologiche
e illustra brevemente le più importanti.
2.
Spiega perché l’acqua è fondamentale per la vita, grazie
anche alle sue proprietà chimico-fisiche.
3.
Elenca i componenti di una cellula eucariotica e spiegane bre-
vemente la funzione.
4.
Descrivi struttura e funzione della membrana plasmatica.
5.
Elenca e spiega tre fattori che influenzano l’interazione di un
atomo con altri atomi. Qual è il significato della regola del-
l’ottetto?
6.
La molecola di azoto si forma mediante un triplo legame tra
due atomi. Di che tipo di legame si tratta? Che cosa ha in
comune con i legami che formano le molecole di acqua? In
che cosa differisce da questi ultimi?
7.
Il pH dei succhi digestivi dell’intestino tenue dell’uomo varia
tra 7,5 e 8,5. Secondo te, la loro presenza rende l’ambiente
acido o basico? La concentrazione degli ioni H
+
di questi suc-
chi digestivi è maggiore o minore della concentrazione di H
+
in una soluzione a pH neutro?
8.
L’acqua piovana non inquinata ha un pH di circa 5. Le piog-
ge acide hanno un pH di circa 4.
Di quanto sono più acide rispetto all’acqua piovana non
inquinata?
Indica almeno un motivo per cui le piogge acide sono dan-
nose per gli esseri viventi.
9.
Distingui tra monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. A
quale gruppo di macromolecole biologiche appartengono e
perché sono importanti?
10.
Parla delle tre classi di macromolecole da noi assunte come
sostanze energetiche. Quale tra i processi di condensazione,
sintesi e idrolisi pensi sia essenziale nella digestione degli ali-
menti? Perché?
11.
Utilizzi le etichette nutrizionali? Cerca l’etichetta nutrizionale
su un prodotto confezionato che usi comunemente. Quale
ritieni sia l’informazione più importante che compare sull’eti-
chetta e perché?
TIPOLOGIA B
Rispondi alle seguenti domande (massimo 10 righe).
1.
Descrivi i componenti essenziali e la struttura delle proteine.
2.
Per mezzo di quali reazioni si formano e si scindono i polimeri?
3.
Qual è la struttura di un nucleotide? Ci sono delle differenze
tra i nucleotidi che formano il DNA e quelli che formano
l’RNA?
4.
Quali differenze vi sono tra cellule eucariotiche e procarioti-
che?
5.
Elenca le somiglianze e le differenze fra mitocondri e cloro-
plasti.
6.
Quali sono le caratteristiche e le funzioni del citoplasma?
7.
Quali strumenti useresti per osservare: un globulo rosso
umano (7-8 µm), una cellula di Escherichia coli (1-5 µm), un
tripanosoma (protozoo, 25 µm), un afide (insetto, 1-3 mm),
un batteriofago T4 (225 nm)? Perché?
8.
Illustra la teoria dell’origine della cellula eucariotica.
9.
Che tipo di composto è il cloruro di sodio? Quale solvente lo
scioglie?
10.
Elenca i ruoli più importanti svolti dalle proteine negli esseri
viventi.
11.
Cita due funzioni svolte dalle proteine. In che modo, secondo
te, un errore nel DNA può influenzare la funzione di una pro-
teina?
TIPOLOGIA C
Domande a risposta multipla.
1.
Grazie alle proprietà dell’acqua:
a.
i mari hanno una temperatura relativamente stabile
b.
i laghi ghiacciano a partire dal fondale
c.
il biossido di carbonio non può diffondersi
nell’acqua dei fiumi
d.
la linfa scende velocemente alla radice degli alberi
2.
Come è fatta la cellulosa?
a.
È un insieme di cellule molto compatte.
b.
È un trigliceride.
c.
È composta da proteine.
d.
È un polisaccaride.
3.
Come si dispongono i fosfolipidi nella membrana plasmatica?
a.
Con le teste apolari all’esterno e le code polari all’interno.
b.
Con le teste idrofile verso l’esterno e le code di acidi
grassi all’interno.
c.
Con il colesterolo verso l’esterno e le teste all’interno.
d.
Con tutte le teste rivolte verso l’ambiente esterno
e tutte le code rivolte verso il citoplasma.
4.
Che tipo di barriera è la membrana cellulare?
a.
fluida e semipermeabile
b.
rigida e resistente
c.
resistente e impermeabile
d.
fluida e altamente permeabile
5.
Da che cosa è reso possibile il passaggio di ioni attraverso la
membrana cellulare?
a.
Dall’osmosi.
b.
Dalla natura lipidica della membrana stessa.
c.
Da specifiche proteine di trasporto.
d.
Dalla diffusione semplice.
E
sercizi di riepilogo
QUESITI
1.
(
Prova regionale
, 2008)
La cellula eucariota è:
a.
Provvista di membrana plasmatica, organuli per la fotosin-
tesi, ribosomi e cromosoma di forma circolare.
b.
Dotata di membrane, organuli per la sintesi delle protei-
ne,nucleo evidente e un solo tipo di acido nucleico.
c.
In grado di svolgere la fotosintesi poiché contiene sempre
cloroplasti.
d.
L’unico tipo di cellula in grado di comunicare in modo effi-
cace con l’ambiente esterno.
e.
Da definire in modo diverso da come è stato fatto nei punti
precedenti.
PROBLEMI
1. L’apparato di Golgi
(
Prova regionale, 2008
)
Le 3 domande che seguono riguardano l’apparato di Golgi,
un importante organulo cellulare. Le domande sono introdot-
te da un breve testo e da una figura ai quali dovrai fare rife-
rimento per fornire le risposte.
L’apparato di Golgi è stato scoperto nel 1898 dal medico e micro-
scopista italiano Camillo Golgi. Esso è formato da numerosi grup-
pi di cisterne appiattite, delimitate da membrane, impilate una
sull’altra e circondate da tubuli e vescicole. Nell’apparato di Golgi
è possibile distinguere due facce distinte: una di formazione, o
cis, e una di maturazione, o trans.
1 .
Le due facce,
cis
e
trans
, dell’apparato di Golgi sono rispetti-
vamente rivolte:
a.
Verso la periferia della cellula e verso il nucleo.
b.
Verso il nucleo e verso la membrana cellulare.
Dalle olimpiadi delle Scienze naturali
vescicola del Golgi
lume del Golgi
• Traduzione
dei termini principali
• Glossario
• Esercitazioni
in inglese
• Le tecniche
e le conquiste
della biotecnologia
• Conoscenze: I termini
e gli elementi di base
• Abilità: I concetti
e le relazioni
• Competenze: Pensiero
critico e scienza
applicata
• Esercitazioni
di riepilogo
con tipologie A, B, C
• Quesiti e problemi
tratti dalle Olimpiadi
delle Scienze naturali
• Laboratorio
e Scienza applicata
comportamento animale
CAPITOLO
L’etologia e l’ecologia
comportamentale studiano
i meccanismi del
comportamento animale
I due pesci della figura
1
,secondo te,quale tipo
di comportamento stanno manifestando?
Nonostante le apparenze, non si scambiano effu-
sioni amorose, ma lottano per guadagnare il dirit-
to di occupare lo stesso spazio.Dapprima, ognuno
dei due pesci ‘sbaciucchioni’ (
Helostoma temmin-
ckii
) cerca di intimidire l’altro gonfiandosi per
apparire più grande e minaccioso; poi i due con-
tendenti nuotano fianco a fianco spingendosi
l’uno contro l’altro piccole correnti d’acqua, per
valutare le reciproche forze. Se nessuno dei due si
ritira, inizia uno scontro bocca contro bocca. In
breve uno dei due pesci ne esce vincitore. Il per-
dente manifesta la sua sottomissione e il “torneo”
è finito.
Gli animali, compreso l’uomo,mostrano di con-
tinuo un’ampia gamma di comportamenti, che
comprendono schemi di movimento, suoni (voca-
lismi), posizioni del corpo (posture), ma anche
plessi.La figura
2
mostra una lontra marina che
sta mangiando un mollusco bivalve mentre nuota
sul dorso.Per estrarre il mollusco dal guscio la lon-
tra lo ha percosso con il sasso che tiene nella
zampa (visibile nella fotografia).Spesso questi ani-
mali trovano un sasso particolarmente adatto e lo
usano per lungo tempo. La lontra marina è in
Qual è l’obiettivo degli studiosi
del comportamento animale?
comportamento
animale
animal
behaviour
etologia
ethology
Flip
*IT
2. La lontra marina ha un comportamento
alimentare complesso.
1.
Che cosa contribuì al successo di Mendel nel determinare i
principi dell’ereditarietà?
a.
Utilizzò piante che potevano autoimpollinarsi.
b.
Capì come si muovono i cromosomi durante la meiosi.
c.
Utilizzò un disegno sperimentale semplice e quantificò
i dati sperimentali ottenuti.
d.
Scelse di utilizzare monoibridi.
2.
L’incrocio AA x AA è un esempio di:
a.
incrocio tra diibridi
c.
incrocio tra linee pure uguali
b.
test incrociato
d.
linkage genico
3.
Quale tra le seguenti teorie fu ipotizzata e verificata da Mendel?
a.
L’assortimento indipendente degli alleli.
b.
I geni sono localizzati sui cromosomi.
c.
Il DNA è il materiale genetico.
d.
L’ereditarietà per mescolamento.
4.
Un allele che non ha nessun effetto osservabile sulle sembian-
ze di un organismo, a meno che non si trovi in omozigosi, è:
a.
legato al cromosoma X
c.
recessivo
b.
dominante
d.
eterozigote
5.
Gli individui di una linea pura:
a.
sono sempre omozigoti recessivi
b.
sono sempre omozigoti dominanti
9.
Vero o falso?
a.
La legge della segregazione sostiene che i cromosomi si
separano durante la formazione delle cellule sessuali.
V F
b.
Quando si dice che un individuo è omozigote per
un dato carattere, si intende che esso ha ereditato
due alleli identici dai genitori.
V F
c.
Gli incroci parentali di Mendel erano esempi di
impollinazione incrociata, mentre la fecondazione
delle piante F1 era un esempio di autofecondazione.
V F
d.
La maggior parte dei disordini genetici nell’uomo
deriva dall’ereditarietà di alleli dominanti.
V F
e.
Nelle patologie determinate da alleli recessivi, questi
alleli mutanti resistono nella popolazione grazie ai
portatori sani.
V F
f.
Morgan scoprì l’eredità legata al sesso grazie ad alcuni
mutanti di pisello odoroso.
V F
10.
Associa ogni parola alla definizione corretta:
a.
autosoma
c.
cariotipo
b.
albero genealogico
d.
trisomia
1.
Possesso di un copia cromosoma in più rispetto al normale.
2.
Cromosoma che non determina il genere sessuale.
3.
Diagramma delle relazioni genetiche esistenti tra i
membri di una famiglia.
4.
Assetto cromosomico completo, con le coppie appaiate e
ordinate.
Allenati
anche on line!
C
onoscenze
I termini e gli elementi di base
1
E-TRAINER
Per il docente:
per la spiegazione in classe,
anche con la LIM,
o da assegnare agli studenti
nella classe virtuale.
Per esercitarsi:
per ripassare
e mettersi
alla prova,
anche in inglese.
SCIENZA VIVA
Animazioni e
attività interattive
Biology
in English
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