Principi Fondamentali di Biologia Cellulare e Genetica

Ipotesi della Tensione-Coesione-Adesione: Il Trasporto dell'Acqua nelle Piante

Questa ipotesi spiega il meccanismo di trasporto dell'acqua nelle piante, basato su tre principi fondamentali:

• Tensione: Le cellule del mesofillo perdono acqua per traspirazione, creando un deficit idrico nella parte alta della pianta. Questo genera una pressione negativa, o tensione, all'interno dello xilema. La concentrazione di soluti in queste cellule aumenta, incrementando così la pressione osmotica.
• Le cellule del mesofillo diventano ipertoniche rispetto allo xilema e cedono molecole d'acqua a queste cellule.
• Coesione e Adesione: Le molecole d'acqua rimangono legate le une alle altre grazie a forze coesive (tra le molecole d'acqua) e forze di adesione (tra l'acqua e le pareti dello xilema), formando una colonna continua e aderendo alle pareti dei vasi.

Il movimento dell'acqua nel mesofillo sposta la colonna d'acqua, creando la corrente di traspirazione. Maggiore è la traspirazione, più rapida è la crescita della pianta.

Il movimento dell'acqua nel mesofillo crea un deficit idrico nello xilema della radice, aumentando il flusso d'acqua dall'esterno all'interno della pianta. Si verificano flussi passivi di acqua da aree a potenziale idrico più alto verso zone a potenziale idrico inferiore.

Natura e Struttura Chimica del DNA

Il Nucleotide: L'Unità Fondamentale del DNA

Il DNA (Acido Desossiribonucleico) è una macromolecola biologica che contiene le istruzioni genetiche per lo sviluppo e il funzionamento di tutti gli organismi viventi. La sua unità strutturale di base è il nucleotide, composto da:

• Acido Fosforico
• Pentoso (Desossiribosio nel DNA)
• Basi Azotate:
  • Basi Pirimidiniche (anello singolo): Citosina (C), Timina (T) e Uracile (U - presente nell'RNA)
  • Basi Puriniche (doppio anello): Adenina (A) e Guanina (G)

Riproduzione Sessuale e Variabilità Genetica

La riproduzione sessuale è un processo chiave per la generazione di variabilità genetica all'interno di una popolazione, essenziale per l'adattamento e l'evoluzione. I principali meccanismi che contribuiscono a questa variabilità sono:

Segregazione Indipendente dei Cromosomi Omologhi

Durante la meiosi, la migrazione dei cromosomi omologhi verso i poli della cellula è casuale. Questo significa che, nei gameti formati, i cromosomi originari di uno o dell'altro genitore sono combinati in modo casuale, portando a una vasta gamma di combinazioni possibili.

Crossing-Over (Scambio Cromosomico)

Il crossing-over è il processo in cui i cromosomi omologhi scambiano segmenti di DNA. Di conseguenza, i due cromatidi di ciascun cromosoma diventano diversi e si separano casualmente in anafase II, aumentando ulteriormente la diversità genetica.

Fecondazione Casuale

L'unione casuale di un gamete femminile e uno maschile durante la fecondazione aumenta ulteriormente la variabilità genetica, poiché ogni gamete porta una combinazione unica di alleli.

Cicli di Vita Biologici: Aploide, Aplonte e Aplodiplonte

Gli organismi viventi presentano diverse strategie riproduttive che determinano la sequenza di fasi aploidi e diploidi nel loro ciclo vitale.

Ciclo di Vita Aploide (Es. Esseri Umani)

• I gameti sono le uniche cellule aploidi.
• La meiosi è gametica (precede la formazione dei gameti).
• Lo zigote è diploide e produce, per mitosi, tutte le cellule somatiche dell'organismo.

Ciclo di Vita Aplonte (Es. Spirogyra)

• I gameti sono aploidi e si fondono, formando lo zigote.
• Lo zigote subisce meiosi e dà origine a cellule che, tramite successive mitosi, formano un organismo aploide che produce gameti per mitosi.
• Solo lo zigote è diploide e la meiosi è post-zigotica.

Ciclo di Vita Aplodiplonte (Es. Felci)

• Alternanza di generazioni con fasi multicellulari aploidi e diploidi.
• La generazione diploide, lo sporofito, produce spore aploidi per meiosi.
• La meiosi è sporica (precede la formazione delle spore).
• Le spore germinano e si dividono per mitosi, producendo una generazione aploide, il gametofito.
• Il gametofito produce gameti per mitosi.
• Si forma uno zigote diploide, che subisce mitosi e si sviluppa nello sporofito.

Modelli sull'Evoluzione delle Cellule Eucariotiche

L'origine delle cellule eucariotiche è un tema centrale in biologia evolutiva, con due modelli principali che cercano di spiegarne lo sviluppo:

Modello Autogeno del Sistema Endomembranoso

Questo modello sostiene che le cellule eucariotiche si sono evolute da invaginazioni specializzate della membrana citoplasmatica delle cellule procariotiche. Questa teoria è supportata dal fatto che la superficie interna delle membrane dei compartimenti intracellulari sia simile alla superficie esterna della membrana citoplasmatica e viceversa.

Modello Endosimbiontico

Il modello endosimbiontico propone che le cellule eucariotiche siano il risultato dell'associazione simbiotica di diversi antenati procarioti. Questo modello sostiene che il sistema endomembranoso abbia avuto origine da invaginazioni della membrana citoplasmatica e che mitocondri e cloroplasti si siano evoluti da cellule procariotiche che hanno stabilito un rapporto di endosimbiosi con cellule ospiti più grandi, iniziando a vivere al loro interno. Gli antenati dei mitocondri erano procarioti eterotrofi aerobici, mentre gli antenati dei cloroplasti sarebbero stati procarioti fotosintetici.