Cuore, vasi e sangue

Quest'anno avevamo il compito di approfondire un organo e io ho deciso di parlare dell'apparato cardiocircoloatorio. Ecco il link:http://prezi.com/n909yt9c3i94/lapparato-cardiocircolatorio/

Un regalo per LUCA

Anche questa volta, per le nostre vacanze natalizie, il nostro Professore ci ha affidato uno dei suoi unici e inimitabili compiti: fare un regalo a LUCA. Molti si chiederanno di quale LUCA si tratti, ma in realtà ci riferiamo al padre di tutti i padri e quindi il nostro ultimo antenato comune. Infatti il nome significa "Last Universal Common Ancestor" e visse circa 4 miliardi di anni fa sulla "nostra AMATA TERRA". Molti scienziati ipotizzarono che non fosse più di un assemblaggio di molecole in un brodo primordiale, dove, attraverso un aumento della pressione dell'ambiente, si sono sviluppate forme più complesse. Tuttavia, attraverso altri studi, oggi si ritiene che fosse assai più complessa, quasi simile ad una cellula, e ciò deduttibile dall'elemento chiave rappresentato da una struttura, presente nei domini degli batteri, degli archea e degli eucarioti (piante, animali, funghi, alghe e tutto il resto), che andrebbe considerata un organello. Dopo questa breve introduzione sul misterioso identikit vi parlo del mio regalo: "L'Origine delle Specie" di Charles Darwin. In questo libro Darwin presenta la sua teoria, secondo cui "gruppi" di organismi di una stessa specie si evolvono gradualmente nel tempo attraverso il processo di selezione naturale. L'opera contiene prove scientifiche che l'autore stesso raccolse durante il viaggio della Beagle nel 1830,rifiutando il creazionismo, che ritiene le specie, essendo create da Dio, perfette e immutabili. Quindi, anche se può sembrare banale la mia scelta, ritengo che questo sia adatto al nostro "Nonnino", dato che ci presenta come le specie si evolvono e, anche se con animali più recenti, il meccanismo è lo stesso di quello di milioni di anni fa. Inoltre senza LUCA non ci sarebbe stato Darwin e la specie umana, e quindi nessuno che avrebbe cercato di presentarci l'evoluzione.

Recensione del libro

Titolo: Vita di Galileo
Autore: Bertold Brecht
Editore: Einaudi

Tra le varie tipologie consentiteci, personalemente ho scelto, forse qualcosa di classico, ma pur sempre interessante, la biografia del primo vero scienzioato, fondatore del metodo sperimentale: Galileo. Ma a differenza delle solite biografie scritte sempre allo stesso modo, ho cosiderato il testo teatrale di Bertold Brecht che non ti elenca semplicemente gli avvenimenti della sua vita, ma quelli più importanti, permettendoti di vivere la storia con il personaggio.
Bertolt Brecht è il principale drammaturgo tedesco del Novecento. Nato nel 1898 ad Augusta - Baviera, scoprì presto il suo amore per il teatro. Il suo esordio in teatro era fortemente influenzato dall'Espressionismo, ma presto sviluppò la teoria del "teatro epico" secondo cui lo spettatore non doveva immedesimarsi, ma era invitato a tenere una distanza critica per riflettere su quello che si vedeva in scena. Lo spettatore doveva imparare qualcosa. Il teatro di Brecht offre una grande varietà di storie e casi umani. Quando tornò in Germania, nel 1949, fondò a Berlino Est un proprio teatro, il "Berliner Ensemble", dove cercò di realizzare le sue idee, facendo diventare questo teatro uno dei più affermati in Germania. Morì nel 1956 a Berlino. La commedia nasce negli anni che precedono immediatamente la Seconda guerra mondiale e che vedono sperimentare la bomba atomica. La figura di Galileo, lo scienziato che con le sue rivoluzionarie intuizioni rischia di mettere a repentaglio gli equilibri teologici e sociali del suo tempo e che si piega alla ritrattazione per timore della tortura e per mancanza di agonismo eroico, è la metafora dello scienziato moderno, dell'intellettuale perseguitato dall'inesorabile binomio scienza-fanatismo.
 Nel 1609 Galileo Galilei ha già compiuto vari esperimenti riguardo al rivoluzionario sistema copernicano creato tra la fine del XV secolo e l'inizio del XVI da Niccolò Copernico. Inoltre egli ha anche pubblicato a Firenze, luogo dove compie le sue ricerche e i suoi insegnamenti presso prestigiose accademie assistito anche dalla figlia Virginia, molti dialoghi e trattati sulla nuova scienza. Galileo ha scoperto il vero uso di uno strumento molto particolare chiamato cannocchiale, ovvero quello di studiare e visionare oggetti e pianeti lontanissimi dal luogo su cui è puntato. Grazie al cannocchiale Galilei ha compreso il modo in cui si muove e agisce l'Universo e soprattutto ha dichiarato la veridicità della posizione centrale del Sole anziché la Terra, come affermavano molti filosofi del passato incluso Aristotele. Tuttavia il periodo in cui Galileo si rivela essere più prolifico è anche segnato profondamente dagli eventi della Santa Inquisizione la quale cerca di impedire alle nuove teorie proposte dai rivoluzionari come Copernico o Keplero, in quanto mettono seriamente in discussione, secondo i suoi membri, la reale esistenza di Dio e di Gesù. Così quando Galileo pubblica il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, il papa Urbano VIII con l'appoggio del Cardinal Bellarmino convoca immediatamente un concilio a Roma con imputato lo stesso Galilei. L'opera di Brecht si concentra proprio sul processo tenutosi tra il 1632 e il 1633 che vedrà costretto Galileo ad abiurare a ritirare le sue dottrine giuste, ma condannate come eretiche dalla Chiesa cattolica.

La commedia dello scienziato pisano, mi è risultata piacevole, dal momento che ci viene presentato un uomo sotto i suoi aspetti (carattere, piaceri,sensazioni). Infatti Galileo risulta essere uno scienziato a cui piace la bella vita e il buon cibo; ma ciò gli permette di vivere quella sua genialità che la Chiesa voleva nascondere.

  La figura di Galileo mantiene oggi una notevole attualità proprio tematizzando la figura degli scienziati "deboli", subalterni al potere politico.La sconfitta subita della scienza si trasformerà però in un certo modo in vittoria; infatti Galileo durante il suo isolamento svilupperà altri studi affidati ad Andrea, suo discepolo, al

fine di divulgarne il contenuto in tutta Europa. La conclusione che possiamo trarre dal testo, è che la scienza deve essere libera da vincoli: tutti hanno il diritto di sviluppare le proprie ricerche e comunicarne le scoperte.

La ricerca scientifica deve essere considerata come uno strumento di sviluppo.

Recensione Blog: "Chiedilo a Tania"

Quest'anno il nostro professore, come lavoro estivo, ci ha consegnato da fare la recensione di un blog e di un libro. Come blog ho scelto "Chiedilo a Tania-science fo passion", sito che ho utilizzato molto, soprattutto per studiare e prepararmi in biologia. Esso nasce da un'idea di Tania Tanfoglio, insegnante laureata in scienze biologiche con una grande passione di tutte le discipline scientifiche. Il blog si incentra soprattutto sulla biologia, in particolare sul DNA, le cause delle mutazioni, scienziati e malattie. E' molto ricco d'informazioni dallo stile semplice e sobrio, comprensibile a tutti. Ci sono ogni volta, a fine argomento, esercizi per migliorare e mettere a frutto ciò che avete appreso, e prepararvi così ad una verifica. Personalmente, come si è già potuto capire, do un giudizio più che positvo, dato che il blog è stato assai utilizzato da me dandomi sempre buoni risultati, e credo che in futuro mi tornerà utileLa cosa che ho apprezzato di più è la scelta per cui Tania ha deciso di creare questo blog:

fare divulgazione scientifica significa avvicinando le persone alle discipline scientifiche, spesso considerate complesse e troppo lontane dalla vita quotidiana, in modo semplice e comprensibile al più ampio numero di persone possibile. Con questo blog, spera di trasmettere il suo entusiasmo a chi avrà voglia di soffermarsi a leggere qualcosa disconosciuto. Quindi affrettatevi e andate subito a visitarlo!

Un altro anno è volato...

L'anno si sta concludendo e le ore di biologia si possono contare sulle dita delle mani.... ma tranqulli, perchè vi terrò comunque compagnia quest'estate con tutti gli approfondimenti e chiarimenti che non ho avuto tempo di cercare durante l'anno scolastico.... "Adesso vi saluto, perchè il mio tempo si è concluso..."

Genetica di popolazione ed equilibrio di Hardy-Weinberg

Inanzitutto, cosa si intende per population? Una popolazione è definita come un gruppo di organismi della stessa specie che si riproducono tra loro in un certo spazio e in un determinato periodo di tempo. Quindi, quando si considera la variabilità genetica, si parla di genetica di popolazioni.
Già durante il Novecento gli scienziati si chiedevano in che modo sia gli alleli dominanti sia quelli recessivi possono rimanere all'interno delle popolazioni. Ma perchè l'allele dominante non "domina" su quello recessivo, eliminandolo totalmente? L'inglese Hardy e il tedesco Weinberg cercarono di dare una risposta. Essi dimostrarono come la ricombinazione genetica non modifica la composizione del pool genetico,ovvero l'insieme di tutti gli alleli di tutti i geni presenti nei vari individui di una popolazione. Esaminararono una popolazione "perfatta", con le seguenti caratteristiche:
1) non si verificano mutazioni significative, cioè non viene alterato il gene;
2) non devono avvenire immigrazioni ed emigrazioni (flusso genico);
3) la popolazione deve essere molto grande, cosicchè si verifichi la probabilità con cui un dato allele compare in un gamete e coincide con la sua normale frequenza;
4) l'accoppiamento degli individui è casuale;
5) tutti gli alleli hanno lo stesso successo riproduttivo, i discendenti possono sopravvivere e riprodursi. La ricombinazione genetica, che si verifica negli organismi diploidi, non modifica l'insieme di tutti gli alleli della popolazione. L'equilibrio di cui parlavano i due scienziati fu formulato così:

Morgan e la Drosophila

Thomas Hunt Morgan fu il primo a notare il fatto che i geni che si trovano sui cromosomi sessuali potessero essere ereditari, e per verificare ciò, scelse  il moscerino della frutta o Drosophila Melanogaster come organismo modello per i suoi esperimenti. La loro particolarità è che possiedono solo quattro cromosomi.
Durante i vari incroci, apparve un moscerino con gli occhgi bianchi (maschio affetto da mutazione) e lo fece accoppiare con una femmina dagli occhi rossi e in tutta la generazione F1 erano presenti solo moscerini con occhi rossi, facendo supporre che il fenotipo fosse recessivo.
Morgan incrociò allora gli individui della generazione F1 tra di loro, ma non si manifestò il rapporto 3:1 tra dominante e recessivo che si attendeva. Erano solo maschi gli individui con gli occhi bianchi. Lo scienziato incrociò

il primo maschio occhi bianchi con una femmina della generazione F1 eterozigote.
Dai risultati ottenuti dedusse che il gene per il colore degli occhi é presente solo sul cromosoma X e che l’allele per il carattere occhi bianchi dovesse essere recessivo.
In seguito ai risultati ottenuti Morgan non solo confermò che sono i cromosomi a trasportare i geni, ma anche che alcuni geni possono essere trasportati solo da cromosomi legati al sesso (X e Y).

Cavallette e... Sutton

Cavalletta Verdiana

Walter Texas Ranger

                      

                     VS


Walter Sutton, studiando la produzione di gameti delle cavallette (ma il più bel passatempo deve ancora arrivare) e grazie ai progressi della microscopia, rimase colpito dal parallelismo tra le sue osservazioni e la legga della segregazione. Riteneva, infatti, che i cromosomi fossero i portatori dei geni e i due alleli di ogni unità d'informazione si trovassero sui cromosomi omologhi, ovvero simili. Grazie alla meiosi, un gamete poteva contenere solo uno dei due alleli; da ciò si potè dedurre che gli alleli si possono ricombinare in modo diverso dando vita a nuove combinazioni per ogni carattere.

Un pò di logica

Epistasi

Dominanza Incompleta

Codominanza

Come vi anticipavo, anziché inserire delle spiegazioni, a questo punto dell'anno è ora di verificare le vostre competenze (tranquilli non sono un professore). Comunque vi inserirò delle immagini di casi particolari e il suo nome e provate voi a trovare un significato. Buon divertimento! (un giorno vi svelerò i loro significati...)

Contro Mendelliamo

Tuttavia, con il passare degli anni, molti scienziati tentarono di ripercorrere il cammino fatto dal monaco e nel 1902 il biologo olandese Hugo de Vries scoprì che la trasmissione ereditaria dei caratteri non avveniva in modo perfetto e delineato come dimostrato da Mendel. L'olandese notò che in alcuni casi si mostrava un carattere che non si era mai presentato; egli, a questo punto, introdusse il concetto di Mutazione come variazione casuale vantaggiosa oppure svantaggiosa.
Nei prossimi post vi citerò alcuni esempi.

Un monaco.. un pò troppo FURBETTO

Considerato dalla comunità scientifica il padre della genetica, Mendel, un monaco agostiniano ceco, si occupò in maniera "rigorosa" dello studio sulla trasmissione dei caratteri ereditari. Gli esperimenti furono condotti su delle piante di pisello, e le tre leggi da lui formulate, tutt'oggi ancora in discussione per la loro veridicità, viene ricordato soprattutto per il suo rigoroso metodo scientifico. Comunque incrociando tra loro due linee pure, osservò che la generazione successiva presentava soltanto uno dei caratteri dei genitori, formulando, dunque, il concetto di dominante e recessivo.
Da ciò formulò le sue tre leggi:
1) Legge della dominanza: dall'incrocio tra due organismi che differiscono tra loro per una coppia di caratteri si ottengono solo individui che mostrano il carattere dominante;
2) Legge della segregazione: ogni individuo ha coppie di fattori (alleli) per ogni unità ereditaria (gene) e i membri di una coppia segregano nella formazione dei gameti;
3) Legge dell'assortimento indipendente: dall'incrocio di due eterozigoti della prole si ottiene una seconda generazione in cui i caratteri segregano in maniera del tutto indipendente dando origine a nuove combinazioni in proporzioni definite.
Con il passare del tempo, e quindi, con l'avanzata di nuovi strumenti, gli scienziati si accorsero che le leggi ottenute erano, in un certo senso volute appositamente per far quadrare i calcoli. Infatti contemporanei a Mendel non credevano del tutto alle sue parole ( e facevano bene), lasciando un dubbio.

ADDIO DNA

Abbiamo concluso la storia del DNA.... per iniziare quella della GENETICA. In questa parte, incontreremo frati furbetti, scienziati innamorati della Drosophila melanogaster (o moscerino della frutta) e galli un po' troppo crestati.... Resta il fatto che sarà una delle parti più interessanti.

(L'immagine proviene dal blog del nostro elegantissimo Sosio)

Le mutazioni geniche

Con il termine mutazione genetica si intende quella variazione che avviene nella struttura molecolare di un gene e che può riguardare un solo nucleotide, o più, del DNA, come ad esempio la sostituzione di una base azotata con un'altra. Il rischio, oltre gli effetti che si potrebbero manifestare sull'individuo, è che la mutazione diventi ereditaria.
 Le mutazioni possono essere riscontrate solo tramite analisi genetiche.
Possono essere distinte in due categorie: mutazioni puntiformi e mutazioni per sequenze ripetute. Le prime sono causate da sostituzioni di basi o da aggiunta o delezioni di coppie di basi. La seconda categoria comprende le mutazioni causate sempre da aggiunta o delezioni ma di sequenze di basi ripetute.
1) Mutazioni puntiformi
Sostituzioni di basi: Determinano uno scambio di un nucleotide con un altro. possono essere: di senso (cambia un amminoacido), di non senso (cambia un codone di arresto), silente (non provoca alcun cambiamento).
2) Mutazioni per sequenze ripetute
Interessano però più di un nucleotide adiacente; in particolare interessano gruppi nucleotidici che formano una sequenza la quale si ripete più volte di seguito. Spostando il sistema di lettura, cambia l'intera sequenza di amminoacidi, creando, quindi, una mutazione.
Effetti delle mutazioni geniche
Gli effetti possono essere notevolmente diversi a seconda del tipo di mutazione e della posizione in cui questa si verifica. Una mutazione può non portare a nessuna conseguenza e questo quando interessa DNA che non codifica. Se la mutazione va invece ad alterare le sequenze codificanti, ovvero i geni, si ha una variazione nel tipo o nella quantità del corrispettivo prodotto genico.
Inoltre distinguiamo, sempre in relazione agli effetti, in:
mutazione positiva: quella che porta un vantaggio evolutivo;
mutazione neutra: quella che non risulta in un depotenziamento della capacità riproduttiva dell’individuo;
mutazione subletale: quella che rende più difficoltosa la perpetuazione riproduttiva dell’individuo;
mutazione letale: quella che non permette all’individuo di raggiungere l’età riproduttiva o non gli permette di riprodursi.
L’efficacia della mutazione, sia positiva che negativa, dipende poi dal tipo di allele mutato così creato; questo potrà essere infatti dominante o recessivo.
Quindi, le cause delle mutazioni geniche possono essere spontanee ( errori nella duplicazione del DNA, prodotti metabolici tossici, cambiamenti struttura nucleotidica) o indotte ( agenti chimici o fisici).

Il processo di traduzione

La sintesi delle proteine, nota come traduzione, come la trascrizione avviene in tre fasi e permette di legare i vari amminoacidi che andranno a costituire la catena polipeptidica delle varie proteine.
INIZIO:
questa fase comincia quando la subunità minore del ribosoma si attacca al filamento di mRNA mettendo in evidenza il primo codone. Il primo tRNA si appaia in modo tale che codone e anticodone corripondente. Ciò costituisce il complesso d'inizio e in seguito si aggiungerà la subunità maggiore.
ALLUNGAMENTO:
all'inizio della fase il secondo codone dell'mRNA si trova in corrispondenza del sito A; esso si sposterà nel sito P per far si che sopraggiunga un nuovo tRNA. I due amminoacidi si legano. L'mRNA scorre e il primo tRNA, che giunge il sito E, viene eliminato. Questo processo continua fino a quando non si saranno legati tutti gli amminoacidi necessari alla formazione di una proteina.
TERMINAZIONE:
terminata la catena polipeptidica nel sito A si inserirà una proteina detta fattore di rilascio. IN tal modo la catena si libera e si staccano le subunità del ribosoma.
Vi inserisco un link per rimandarvi ad un video che vi mostra il processo (QUI)

rRNA e tRNA

Per la sintesi proteica occorrono gli altri due tipi di RNA, già citati prima: il rRNA e il tRNA.
L'RNA ribosomiale è quello contenuto nei ribosomi, costituiti da una subunità maggiore e l'altra minore, perché avvenga la sintesi.
L'RNA di trasporto risulta essere costituito da una molecola a forma di "trifoglio". La catena termina sempre con una sequenza CCA presso l'estremità 3', presso la quale si lega un amminoacido specifico. un secondo sito di attacco si trova su una parte costituito da tre nucleotidi che formano un anticodone, complementare a un codone dell'mRNA.

Ecco un sunto delle forme dei vari RNA

Elaborazione dell'mRNA

Solitamente le sequenze dei geni codificanti per le proteine sono interrotte da sequenze che non vengono tradotte. queste sono definite introni, mentre le sequenze codificanti sono dette esoni. La loro unione costituisce il "pre-mRNA" e dunque deve maturare affinché avvenga la sintesi delle proteine.
il processo avviene in tre fasi:

1) al pre-mRNA viene aggiunto un "cappuccio" di un nucleotide (detto 7-metilguanosina) che serve all'mRNA per uscire dal nucleo e attaccarsi al ribosoma.
2) si aggiungono una serie di 200 nucleotidi contenente solo l'adenina, definita coda poli-A.
3) infine avviene lo splicing, un meccanismo con il quale vengono eliminati gli introni e si ricongiungono gli esoni. In tal modo avviene la maturazione per mezzo di un gruppo molecolare detto spliceosoma formato da unità più piccole chiamate snRNP (small nuclear ribo-nucleo-protein).

Adesso l'mRNA si dirigerà nel citosol perché avvenga la sintesi delle proteine.

La trascrizione dell'mRNA

L' "RNA messaggero" svolge il compito di portare le informazioni del DNA per la sintesi delle proteine. Ciò avviene mediante un processo detto TRASCRIZIONE. Mediante questo vengono riportate le informazioni del DNA sull'mRNA.
Il processo di trascrizione può essere suddiviso in tre fasi:
1) Nella fase d'inizio l'RNA polimerasi riconosce la sequenza del promotore  e si attacca ad esso;   dopo questo la RNA Polimerasi legge il DNA in direzione 3'-5' e divide i due filamenti di DNA.
2) Durante la fase di allungamento l'RNA polimerasi sintetizza l'mRNA usando un filamento di DNA detto "filamento stampo" aggiungendo nucleotidi al filamento.
3) Nella fase di terminazione l'RNA Polimerasi si stacca dopo aver riconosciuto una sequenza di arresto.

( Nel video si spiega anche la traduzione, ma non siate frettolosi, perché ne parleremo)

L'RNA e le sue caratteristiche

In che modo la disposizione delle basi azotate nel DNA può determinare la sequenza degli amminoacidi di una proteina? Cercando di trovare una risposta si scoprì il ruolo dell'acido ribonucleico o RNA, una molecola molto simile al DNA. Si concluse che l'RNA avesse un ruolo fondamentale nella traduzione dell'informazione genetica, traducendo, quindi, le sequenze dei segmenti di DNA in quelle degli amminoacidi. Esistono tre tipi di RNA che agiscono come intermediari nei processi che portano alla sintesi delle diverse proteine: RNA messaggero (mRNA),
RNA ribosomiale (rRNA) e RNA di trasporto (tRNA).
Ma quali sono le caratteristiche che lo differenziano dal DNA?
Le differenze sono principalmente tre:
1) nei nucleotidi dell'RNA lo zucchero è il ribosio e non il deossiribosio;
2) contiene, al posto della timina, l'uracile, che come la timina, si appaia solo con l'adenina;
3) la maggior parte dell'RNA è composta da un singolo filamento.

Codice genetico: l'esperimento di Beadle e Tatum

Gli scienziati statunitensi Beadle e Tatum dimostrarono l'ipotesi del dottore inglese Garrod, il quale sosteneva che alcune malattie ereditarie potessero essere causate dal fatto che alcuni geni (mutanti) non producevano gli enzimi necessari. Ciò dimostrò i geni sintetizzano determinate proteine.
Beadle e Tatum utilizzarono muffa Neurospora del pane. Estrassero le dagli aschi. Essi provenivano dall'incrocio di ceppi normali e ceppi esposti ai raggi X. Ogni spora fu lasciata in un terreno di coltura arricchito con gli amminoacidi che la muffa sintetizza da sola. Poi una parte viene trasferita in un terreno con pochi nutrienti e privi di amminoacidi. L'assenza di crescita dimostrava l'incapacità di sintetizzare alcuni amminoacido. La muffa mutante fu quindi posta in venti provette contenenti ciascuna un solo amminoacido; ciò dimostrò quale enzima era affetto da mutazione. Dimostrarono, quindi, che la variazione di un singolo gene determinava la variazione di un singolo enzima.

La cromatina e il nucleosoma

Nel nucleo delle cellule eucariote il DNA è in stretto rapporto con le proteine costituendo la cromatina. Esistono tuttavia due tipi di cromatina:
- l'eucromatina che risulta più dispersa prevalendo durante l'interfase, cosicché i geni possano trasmetter informazioni;
-l'eterocromatina, invece, più condensata, risulta essere presente per tutto il periodo di divisione cellulare per consentire un più agevole movimento dei cromosomi.
Nella cromatina le proteine appartengono a una catena di polipeptidi detti istoni. Essi hanno carica positiva e quindi vengono attratte dea DNA negativo e sintetizzate. Inoltre sono i principale responsabili del ripiegamento del DNA. Le unità fondamentali sono dunque i nucleosomi. La struttura che si viene a creare ha la forma di una collana di perle che si compatta andando a creare una serie di anse (domini ad ansa) che a loro volta formano i cromosomi condensandosi.

(Guardate il video che purtroppo è in spagnolo, ma comprensibile, giusto per darvi un'idea)