L'Italia politica: Emblema, Tricolore, Inno, La Costituzione.

Emblema della Repubblica Italiana: La stella bianca a cinque punte è stata la tradizionale rappresentazione simbolica dell'Italia sin dall'epoca risorgimentale; nell'emblema repubblicano essa è sovrapposta a una ruota dentata d'acciaio, simbolo del lavoro su cui si basa la Repubblica (Articolo 1 della Costituzione) e del progresso. L'insieme è racchiuso da un ramo di quercia, che simboleggia la forza e la dignità del popolo italiano, e da uno di olivo, che rappresenta la volontà di pace della nazione.

La Bandiera Italiana: come altre bandiere, anche l'italiana si ispira alla bandiera francese introdotta con la rivoluzione del 1789. Quando l'armata di Napoleone attraversò l'Italia, a partire dal marzo 1796, bandiere di foggia tricolore vennero adottate tanto dalle varie neonate repubbliche giacobine, quanto dai reparti militari che affiancavano l'esercito francese.

Il primo tricolore italiano fu adottato l'8 ottobre 1796 come distintivo della Guardia Civile milanese, la Legione Lombarda, e subito dopo dalla Legione Italiana composta da soldati provenienti dall'Emilia e dalla Romagna.

Il bianco e rosso dall'antichissimo stemma comunale di Milano (il vessillo crociato rosso su campo bianco, poi diffusosi in tutta la Pianura Padana) furono abbinati al verde che già a partire dal 1782 costituiva la tonalità delle uniformi della Guardia Civile milanese: il verde era infatti il colore di Milano fin dai tempi dei Visconti, dinastia che si fregiava di tale cromatismo nel proprio stemma araldico.

L’inno Di Mameli: Fratelli d’Italia

Nell'autunno del 1847, Goffredo Mameli scrisse il testo de Il Canto degli Italiani. Dopo aver scartato l'idea di adattarlo a musiche già esistenti, il 10 novembre lo inviò al maestro Michele Novaro, che scrisse di getto la musica, cosicché l'inno poté debuttare il 10 dicembre, quando sul piazzale del Santuario di Oregina fu presentato ai cittadini genovesi e a vari patrioti italiani in occasione del centenario della cacciata degli austriaci.

Era un momento di grande eccitazione: mancavano pochi mesi al 1848: era stata abolita una legge che vietava assembramenti di più di dieci persone, così ben 30000 persone ascoltarono l'inno e l'impararono. Dopo pochi giorni, tutti conoscevano l'inno, che veniva cantato senza sosta in ogni manifestazione. Durante le Cinque giornate di Milano, gli insorti lo intonavano a squarciagola: il canto degli italiani era già diventato un simbolo del Risorgimento.

Il Testo:

Fratelli d'Italia
L'Italia s'è desta
Dell'elmo di Scipio
S'è cinta la testa
Dov'è la vittoria?
Le porga la chioma
Ché schiava di Roma
Iddio la creò

Stringiamci a coorte

Siam pronti alla morte

L'Italia chiamò

Sì

(rip. 2 volte)

La Costituzione della Repubblica italiana è la legge fondamentale dello Stato italiano. Fu approvata dall'Assemblea Costituente il 22 dicembre 1947 e promulgata dal Capo provvisorio dello Stato, Enrico De Nicola, il 27 dicembre 1947. Fu pubblicata nella Gazzetta Ufficiale n. 298, edizione straordinaria, del 27 dicembre 1947.

È entrata in vigore il primo gennaio 1948.

Di seguito i primi 12 Articoli della Costituzione della Repubblica Italiana, che rappresentano i principi fondamentali.

PRINCIPI FONDAMENTALI

Art. 1.

L'Italia è una Repubblica democratica, fondata sul lavoro.

La sovranità appartiene al popolo, che la esercita nelle forme e nei limiti della Costituzione.

Art. 2.

La Repubblica riconosce e garantisce i diritti inviolabili dell'uomo, sia come singolo sia nelle formazioni sociali ove si svolge la sua personalità, e richiede l'adempimento dei doveri inderogabili di solidarietà politica, economica e sociale.

Art. 3.

Tutti i cittadini hanno pari dignità sociale e sono eguali davanti alla legge, senza distinzione di sesso, di razza, di lingua, di religione, di opinioni politiche, di condizioni personali e sociali.

È compito della Repubblica rimuovere gli ostacoli di ordine economico e sociale, che, limitando di fatto la libertà e l'eguaglianza dei cittadini, impediscono il pieno sviluppo della persona umana e l'effettiva partecipazione di tutti i lavoratori all'organizzazione politica, economica e sociale del Paese.

Art. 4.

La Repubblica riconosce a tutti i cittadini il diritto al lavoro e promuove le condizioni che rendano effettivo questo diritto.

Ogni cittadino ha il dovere di svolgere, secondo le proprie possibilità e la propria scelta, un'attività o una funzione che concorra al progresso materiale o spirituale della società.

Art. 5.

La Repubblica, una e indivisibile, riconosce e promuove le autonomie locali; attua nei servizi che dipendono dallo Stato il più ampio decentramento amministrativo; adegua i principi ed i metodi della sua legislazione alle esigenze dell'autonomia e del decentramento.

Art. 6.

La Repubblica tutela con apposite norme le minoranze linguistiche.

Art. 7.

Lo Stato e la Chiesa cattolica sono, ciascuno nel proprio ordine, indipendenti e sovrani.

I loro rapporti sono regolati dai Patti Lateranensi. Le modificazioni dei Patti accettate dalle due parti, non richiedono procedimento di revisione costituzionale.

Art. 8.

Tutte le confessioni religiose sono egualmente libere davanti alla legge.

Le confessioni religiose diverse dalla cattolica hanno diritto di organizzarsi secondo i propri statuti, in quanto non contrastino con l'ordinamento giuridico italiano.

I loro rapporti con lo Stato sono regolati per legge sulla base di intese con le relative rappresentanze.

Art. 9.

La Repubblica promuove lo sviluppo della cultura e la ricerca scientifica e tecnica.

Tutela il paesaggio e il patrimonio storico e artistico della Nazione.

Art. 10.

L'ordinamento giuridico italiano si conforma alle norme del diritto internazionale generalmente riconosciute.

La condizione giuridica dello straniero è regolata dalla legge in conformità delle norme e dei trattati internazionali.

Lo straniero, al quale sia impedito nel suo paese l'effettivo esercizio delle libertà democratiche garantite dalla Costituzione italiana, ha diritto d'asilo nel territorio della Repubblica secondo le condizioni stabilite dalla legge.

Non è ammessa l'estradizione dello straniero per reati politici.

Art. 11.

L'Italia ripudia la guerra come strumento di offesa alla libertà degli altri popoli e come mezzo di risoluzione delle controversie internazionali; consente, in condizioni di parità con gli altri Stati, alle limitazioni di sovranità necessarie ad un ordinamento che assicuri la pace e la giustizia fra le Nazioni; promuove e favorisce le organizzazioni internazionali rivolte a tale scopo.

Art. 12

La bandiera della Repubblica è il tricolore italiano: verde, bianco e rosso, a tre bande verticali di eguali dimensioni.

Apparato scheletrico

Lo scheletro, è formato da 206 ossa, ha il compito di sostenere il corpo:

• ha la funzione di proteggere gli organi vitali
• consente il movimento del corpo fornendo i punti di attacco ai muscoli
• produce le cellule del sangue
• è un'importante riserva di sostanze minerali.

Le ossa sono composte da tessuto fortemente mineralizzato, da sali di calcio e fosforo, costituiscono una riserva di sali che può essere mobilitata e immessa nel sangue in base alle necessità dell'organismo.

Le ossa si rinnovano continuamente e a questo processo si deve la possibilità di riparazione delle fratture ossee.
In un adulto, lo scheletro rappresenta circa il 20% del peso corporeo.

Alcune ossa contengono il midollo osseo che provvede al rinnovamento dei globuli rossi, delle piastrine e dei globuli bianchi del sangue.

Le ossa, in base alla forma, vengono distinte in corte, piatte e lunghe:

• sono ossa piatte quelle del cranio, saldamente unite fra loro in modo da formare una robusta struttura di protezione dell’apparato nervoso centrale;
• sono ossa corte, ad esempio, quelle della mano, del piede e le vertebre; collegate tra loro da brevi fasci muscolari, permettono una grande flessibilità e movimenti precisi;
• le ossa lunghe, come quelle degli arti, sono ottime leve che permettono l'esecuzione di movimenti potenti e veloci, come quelli necessari alla deambulazione, alla corsa, al salto o al sollevamento di grossi carichi.

La colonna vertebrale, o spina dorsale, è l'elemento determinante di tutto il nostro sistema scheletrico visto che tutte le ossa direttamente o indirettamente sono a essa collegate, sostiene la parte superiore del corpo in posizione eretta.
È composta da 33 vertebre, collocate una sopra l'altra e separate da dischi intervertebrali di cartilagine. Ciascuna vertebra possiede un corpo vertebrale, e parti che sporgono in fuori; dentro le vertebre c’è una cavità che permette il passaggio del midollo spinale.

• I legamenti tra le diverse vertebre permettono alla colonna vertebrale movimenti di flessione e di torsione e una straordinaria flessibilità.

· Inoltre è il luogo dove si concentra la maggiore produzione di midollo osseo in età adulta; infatti nei bambini il midollo è presente in tutte le ossa, crescendo, questo si concentra soprattutto nelle vertebre, nelle ossa della gabbia toracica, nel bacino e nelle ossa del cranio.

Il torace è una gabbia ossea composta da 12 paia di coste, o costole, di forma convessa, e da uno sterno, osso piatto disposto frontalmente. Contiene e protegge cuore e polmoni.
Le coste si articolano posteriormente alla colonna vertebrale e anteriormente allo sterno, in questo caso mediante robuste cartilagini. Queste conferiscono alla gabbia toracica una certa elasticità per cui essa, per azione dei muscoli intercostali, può espandersi e contrarsi in relazione agli atti respiratori di inspirazione ed espirazione.

Le articolazioni sono formate dalle estremità delle ossa che vengono a contatto, rivestite da un tessuto particolare, la cartilagine articolare e dai legamenti, fasci di tessuto connettivo di varie forme e dimensioni, che consentono solo uno specifico tipo di movimento e conferiscono al corpo una notevole flessibilità e mobilità.
Il movimento viene attuato dai muscoli che, contraendosi, esercitano un'azione di avvicinamento tra due pezzi scheletrici collegati.

Le ossa degli arti superiori sono rappresentate dall'omero, che costituisce lo scheletro del braccio; da radio e ulna, che compongono l'avambraccio; dalle numerose ossa del carpo, del metacarpo e delle falangi, che formano il polso e la mano. Gli arti superiori si collegano allo scheletro mediante le ossa del cinto scapolare (clavicole e scapole); queste sostengono gli arti e ne permettono una buona mobilità in molte direzioni.

Il bacino, formato da ileo, ischio e pube, fornisce un supporto alla colonna vertebrale, contiene alcuni delicati organi addominali e, nella donna, sostiene il feto in via di sviluppo e ne permette il passaggio al momento della nascita.

Gli arti inferiori sostengono il corpo. Sono formati dal femore, robusto osso lungo che attraversa la coscia; dalla tibia e dal perone o fibula; dalle ossa tarsali e metatarsali e dalle falangi, che compongono la caviglia e il piede.

Alimentazione

Una corretta alimentazione si basa sul principio che lo stato di salute viene mantenuto grazie all'assunzione, tramite gli alimenti, dei principi nutritivi necessari a:

* fornire energia per il mantenimento della funzioni vitali e per le attività corporee (carboidrati, grassi, proteine)
* fornire materiale plastico per la crescita, il rimodellamento e la riparazione dei tessuti (proteine)
* fornire materiale regolatore delle reazioni metaboliche (minerali e vitamine)

Quando l'apporto di questi nutrienti con la dieta non è adeguato si verificano delle situazioni di carenza che possono portare a malattie. Anche l'apporto in eccesso di taluni nutrienti può ugualmente avere effetti negativi sulla salute.

I Carboidrati sono la fonte energetica principale in quanto vengono rapidamente metabolizzati in glucosio che viene usato come "carburante" per lo svolgersi di tutte le funzioni delle cellule e dei tessuti. Le maggiori fonti alimentari di carboidrati sono gli alimenti farinacei (pasta, pane,...), le patate, la frutta e il latte.

Le Proteine sono il principale materiale plastico che serve per la costruzione dei tessuti e degli organi. I muscoli per esempio sono principalmente costituiti da proteine. L'assunzione di proteine è quindi molto importante nei bambini in crescita, poiché devono "costruire" il proprio corpo, ma sono indispensabili anche in età adulta per la rigenerazione dei tessuti. Le maggiori fonti alimentari di proteine sono la carne, il pesce, il latte e le uova, ma anche i legumi (soia, fagioli, piselli) ne sono molto ricchi.

I Lipidi, o grassi, sono una importante fonte di energia e possono servire come riserva in quanto vengono utilizzati più lentamente che i carboidrati. Sono inoltre fondamentali per il mantenimento delle membrane cellulari e per l'assorbimento di alcune vitamine (A, D, E, e K). I lipidi sono contenuti soprattutto nei condimenti grassi (burro e olio), ma anche nella carne, nel pesce e nella frutta secca (noci, mandorle ecc.). La qualità e gli effetti sulla salute dei lipidi differiscono molto tra grassi di origine animale e vegetale.

La frutta e la verdura sono i principali alimenti regolatori, in quanto sono ricchi di:

• le vitamine non possono essere sintetizzate dal corpo umano e devono quindi necessariamente essere assunte tramite gli alimenti. Esse sono necessarie per lo svolgimento del normale metabolismo, in quanto agiscono principalmente come coenzimi (cioè sono indispensabili per il funzionamento di alcuni enzimi necessari per alcune funzioni cellulari). Oltre a svolgere un'azione protettiva rispetto a molte malattie.
  

• i sali minerali, in particolare il calcio (costituente delle ossa e dei denti, importante per il funzionamento dei muscoli e dei nervi), il fosforo (anch'esso componente delle ossa), il ferro (componente fondamentale del sangue), il magnesio (importante per i muscoli, il cervello e il sistema immunitario), il potassio (fondamentale per la trasmissione degli impulsi nervosi e il funzionamento dei muscoli, in particolare per il cuore).

Un'alimentazione sana è quella che fornisce tramite gli alimenti ingeriti quotidianamente tutti i tipi di sostanze, è quindi un'alimentazione variata che prevede le giuste porzioni di ogni alimento. Una vita sana si lega anche a un minimo di attività fisica.

L'apparato digerente dell'uomo

Gli alimenti, che ingeriamo, sono costituiti da molecole troppo grandi e complesse per poter essere direttamente assorbite dall’intestino senza alcuna trasformazione. I processi digestivi provvedono quindi alla loro fluidificazione e trasformazione in sostanze chimicamente più semplici e alla scissione ulteriore in modo da renderne possibile l'assimilazione. Al termine di questi processi fisiologici le scorie non assimilate, vengono eliminate. Tali processi avvengono nei vari tratti dell’apparato digerente grazie ad azioni meccaniche, come la masticazione, azioni chimiche, come l’attività di enzimi, e azioni microbiche, come quella della flora batterica intestinale.
Nella bocca il cibo subisce una prima digestione tramite la masticazione e l’intervento degli enzimi contenuti nella saliva.
Il cibo, ridotto in una poltiglia, detta bolo, viene spinto dalla lingua all’interno della faringe. Dalla faringe il bolo giunge nell’esofago, un tubo che attraversa la cavità toracica fino ad arrivare all’ingresso dello stomaco. In questo percorso il bolo viene aiutato da una serie di contrazioni ritmiche della muscolatura dell'esofago, detta peristalsi. Proprio prima dello stomaco si trova un valvola, il cardias, che si apre tutte le volte che una particella di cibo viene inghiottita; chiudendosi invece impedisce ai succhi gastrici di poter uscire verso l’esofago.
Nello stomaco i succhi gastrici, costituiti da enzimi e fortemente acidi, cominciano a ridurre le particelle di cibo in sostanze assorbibili e utilizzabili dall’organismo. Qui il cibo può sostare dalle due alle quattro ore o più a seconda della sua composizione. A questo punto la massa proveniente dallo stomaco, detta chimo, viene spinta verso l’intestino attraverso un altra valvola, il piloro, che aprendosi e chiudendosi ripetutamente consente il passaggio solo di piccole quantità di cibo per volta.
L’intestino è un tubo ripiegato, con molte curve, lungo dai 4 ai 7 metri, in cui si distinguono due parti successive, l’intestino tenue e quello crasso.
Nell’intestino tenue, diviso in duodeno, digiuno e ileo prosegue il processo di digestione grazie all’aiuto di alcune sostanze enzimatiche, tra cui la bile, secreta dal fegato e contenuta nella cistifellea, e i succhi prodotti dal pancreas. Nell’intestino tenue, grazie ai villi intestinali, le sostanze nutritive vengono riassorbite e convogliate al fegato, attraverso il sangue.
Infine il cibo giunge nell’intestino crasso, suddivisibile in cieco e colon, dove vengono assorbiti l’acqua e i sali minerali.
Tutto ciò che non è stato trasformato, composto da sostanze non più digeribili, diventa feci e viene eliminato periodicamente attraverso il retto.
Un organo determinante per la digestione è il fegato, un vero e proprio laboratorio chimico dove tutte le sostanze assorbite dall’intestino giungono mediante il sangue per essere rielaborate e restituite di nuovo al sangue.

Il Viaggio di un chicco di Caffè

Nel corso del secondo incontro abbiamo tracciato la Carta d'Identità della pianta del caffè. Con i suoi nomi nelle varie parti del mondo; abbiamo letto della Leggenda delle origini del Caffè. Abbiamo fatto "il gioco delle sedie", per comprendere le differenze tra Nord e Sud del mondo, tra paesi ricchi e paesi poveri. Abbiamo tracciato un profilo tra le nostre abitudini e quelle di un bambino del Sud.




Nel terzo incontro abbiamo partecipato a un Gioco di Ruolo, per ricostruire tutto il viaggio del caffè: dalle piantagioni al banco del supermercato. Noi abbiamo interpretato le varie persone che lavorano perchè questo viaggio si realizzi. Abbiamo visto alcuni spezzoni di un Video per capire meglio la vita nelle Piantagioni di caffè.
Abbiamo visto che anche bambini della nostra età sono costretti a fare lavori molto pesanti, perchè altrimenti non avrebbero niente da mangiare. Abbiamo visto che coloro che fanno tanta fatica a coltivare e raccogliere il caffè non guadagnano niente, anzi spesso lavorano in perdita, gli unici che si arricchiscono sono i mediatori.

I Virus

Cenni storici

Il termine deriva dal latino virus, 'veleno' e venne usato per la prima volta alla fine del XIX secolo per indicare particelle patogene più piccole dei batteri. L'esistenza dei virus fu accertata nel 1892, quando lo scienziato russo Dmitrij Iosifovic Ivanovskij scoprì delle particelle microscopiche, conosciute in seguito come virus del mosaico del tabacco. Il termine virus fu attribuito a queste particelle infettive nel 1898, dal botanico olandese Martinus Willem Beijerinck.

Caratteristiche generali

I virus si possono considerare parassiti intracellulari. Essi sono costituiti di acidi nucleici, o da RNA o da DNA, per cui si distinguono virus a DNA e virus a RNA. L'acido nucleico è racchiuso da un rivestimento protettivo di proteine. L'acido nucleico è, in genere, una molecola unica, a singolo o doppio filamento, anche se in alcuni virus può essere diviso in due o più frammenti.

Forma e dimensioni

Hanno forma e dimensioni molto variabili, e in base alla loro struttura possono essere suddivisi in tre gruppi: i virus isometrici; quelli bastoncellari; e quelli formati dall'unione di una testa e una coda, come alcuni batteriofagi. I virus più piccoli hanno forma icosaedrica e sono lunghi circa 18-20 nanometri (un nanometro è uguale a un milionesimo di millimetro). I virus più grandi hanno, invece, forma bastoncellare e alcuni raggiungono una lunghezza di diversi micron, ma sono, comunque, larghi meno di 100 nanometri.

Pertanto, anche i virus più grandi hanno una larghezza inferiore ai limiti di risoluzione del microscopio ottico, usato per studiare i batteri e gli altri microrganismi di dimensioni maggiori.


Riproduzione

I virus sono incapaci di replicarsi autonomamente; all'interno delle cellule possono invece duplicarsi numerose volte. Le modalità di replicazione dei virus sono state particolarmente studiate nei batteriofagi, nei quali è stato descritto un ciclo di replicazione litico e un ciclo lisogenico. Le particelle virali generalmente non contengono enzimi, nei precursori metabolici necessari per riprodursi e quindi devono ricavare queste molecole dalle cellule che infettano. La riproduzione dei virus comprende, pertanto, una fase di sintesi delle varie componenti e una fase di assemblaggio della nuova particella virale. Questi processi hanno inizio quando il virus penetra nella cellula ospite e dirige la sintesi delle proteine specificate dal materiale genetico virale. Quindi viene duplicato l'acido nucleico e sono sintetizzate le subunità proteiche che costituiscono il rivestimento virale. Infine, queste due componenti sono assemblate in un nuovo virus. Da una singola particella virale possono avere origine migliaia di nuovi virus, che possono essere liberati per distruzione della cellula infetta oppure per gemmazione dalla membrana cellulare, senza uccidere la cellula.




Virus a RNA

I virus a RNA si distinguono da quelli a DNA per alcune particolarità nel sistema di replicazione. Un gruppo particolare di questi virus è rappresentato dai retrovirus, che comprendono l'HIV, l'agente eziologico dell'AIDS. In questi virus, prima della replicazione avviene la sintesi di DNA a partire dall’RNA virale, mediante l’azione di un enzima detto trascrittasi inversa.

Malattie da virus nell’uomo e negli animali

Non vi è gruppo animale o vegetale che non possa essere colpito da un’infezione virale. Malattie virali pericolose, e a volte addirittura fatali, comprendono la rabbia, la febbre emorragica, l'encefalite, la poliomielite, la febbre gialla, l'epatite e la sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS). La maggior parte dei virus causa, tuttavia, malattie che in genere provocano solo disturbi acuti, a meno che il paziente non sviluppi gravi complicazioni. Alcune di queste malattie sono il raffreddore, che colpisce milioni di persone ogni anno, l'influenza, il morbillo, la parotite, l'herpes simplex e zoster, la varicella, alcune malattie respiratorie, la diarrea acuta e le verruche. Altri virus, come il virus della rosolia e il citomegalovirus, possono provocare gravi anomalie o morte del feto. Alcuni ceppi virali che infettano l'uomo sembrano essere correlati a specifiche forme di cancro. Sempre maggiori prove indicano, inoltre, che alcuni virus possono essere coinvolti in patologie croniche come la sclerosi multipla e altre malattie degenerative.

Vie di infezione

Per provocare nuovi casi di una malattia, i virus devono essere trasmessi da persona a persona. Molti, come quelli responsabili dell'influenza e del morbillo, sono trasmessi attraverso le vie respiratorie, nelle goccioline emesse nell'aria con starnuti e colpi di tosse. Altri virus, come quelli che provocano la diarrea, sono trasmessi per via oro-fecale. Altri ancora, come i virus della febbre gialla e i cosiddetti arbovirus, sono trasmessi tramite vettori animali come gli insetti. Le malattie virali possono essere endemiche o epidemiche.

Possibili terapie

Attualmente non esiste alcun trattamento completamente soddisfacente delle infezioni virali, poichè la maggior parte dei farmaci che distrugge i virus danneggia anche la cellula ospite.
Un agente antivirale molto promettente sembra essere l'interferone, una molecola con funzioni antivirali, prodotta naturalmente dalle cellule di molti mammiferi e impiegata nella terapia di alcune forme di epatite cronica. Oggi si sta valutando l'uso dell'interferone anche nel trattamento di alcune forme di cancro. Solo fino a qualche tempo fa, questi studi erano limitati dalla scarsa disponibilità di questa molecola in forma pura, mentre oggi, grazie alle tecniche di ingegneria genetica, è possibile ottenerne rapidamente grandi quantità.
Il solo metodo efficace per prevenire le infezioni virali è l'uso dei vaccini. Eclatante è il caso della vaccinazione antivaiolosa che, estesa su scala mondiale, ha determinato la scomparsa della malattia e, nel maggio 1980, l’annuncio da parte dell’Organizzazione mondiale della sanità di avvenuta eradicazione del poxvirus responsabile della patologia. La maggior parte dei vaccini antivirali è stata sviluppata per l'uomo o per altri animali; fra quelli umani vi sono i vaccini contro il morbillo, la rosolia, la poliomielite e l'influenza. L'immunizzazione con un vaccino antivirale stimola il sistema immunitario dell'organismo a produrre anticorpi specifici, diretti contro il virus immunizzante. I virus impiegati per elaborare i vaccini vengono prima alterati o uccisi, in modo da non risultare patogeni.


Malattie da virus nelle piante

I virus possono provocare una grande varietà di malattie delle piante, che spesso causano gravi danni ai raccolti. I più comuni virus patogeni per le piante sono quello del mosaico giallo della rapa, il virus X della patata e il virus del mosaico del tabacco. Le cellule vegetali hanno pareti cellulari rigide che le particelle virali generalmente non riescono ad attraversare; pertanto questi virus sono trasmessi soprattutto da vettori animali, come gli insetti o i nematodi, che si cibano di vegetali infetti. Il metodo di infezione utilizzato da questi virus limita anche gli studi delle interazioni tra particelle virali e cellule vegetali, poichè in assenza del vettore animale non è sempre facile riprodurre l'infezione in laboratorio.
I virus delle piante possono accumularsi in enormi quantità all'interno delle cellule contagiate; ad esempio, il virus del mosaico del tabacco può costituire anche il 10% del peso secco di una pianta infetta.

Importanza dei virus nella ricerca

Gran parte delle ricerche sui virus è finalizzata a comprenderne i sistemi di duplicazione e a cercare metodi per controllarne la crescita e, pertanto, sconfiggere le malattie da essi provocate. Gli studi sulle malattie virali hanno, inoltre, fornito enormi contributi alla comprensione della risposta immunitaria dell'organismo agli agenti infettivi. Alcuni dettagli della funzione degli anticorpi presenti nel sangue sono stati, ad esempio, caratterizzati studiando le reazioni di queste molecole alle infezioni virali. Attualmente un grande interesse scientifico è concentrato sui progetti che cercano di isolare alcuni geni virali, che possono essere usati per produrre, con le tecniche di ingegneria genetica, le corrispondenti proteine virali, da impiegare, a loro volta, per produrre vaccini.

La cellula.

Cellula La più piccola unità di un organismo in grado di funzionare in modo autonomo. Tutti i viventi sono costituiti da una o più cellule: in base a questa caratteristica, possono essere suddivisi, rispettivamente, in organismi unicellulari e pluricellulari. Al primo gruppo appartengono archeobatteri, eubatteri, alghe azzurre, protozoi, alghe e funghi unicellulari; il secondo comprende le piante, gli animali e i funghi.

Negli organismi pluricellulari le cellule si coordinano e formano livelli di organizzazione superiori: i tessuti, caratterizzati da cellule specializzate a svolgere determinate funzioni; gli organi, composti da più tessuti, che effettuano anch'essi specifiche funzioni; gli apparati (o sistemi), nei quali diversi organi interagiscono per il compimento di funzioni superiori; infine, l'organismo. Ogni elemento di un livello è dotato di capacità che l'elemento al livello inferiore non possiede. Così una singola cellula nervosa è capace di trasmettere impulsi nervosi a un'altra cellula, ma non è in grado di elaborare pensieri. Strutture come i virus e i prioni non vengono considerati viventi perché mancano di una organizzazione cellulare.

I biologi studiano le cellule per comprendere le modalità con cui esse si formano a partire dalle molecole, e per chiarire i meccanismi con i quali poi, una volta formate, esse cooperano alla costruzione di organismi complessi come gli esseri umani. La conoscenza delle cellule è alla base, dunque, della comprensione dei processi fisiologici, delle modalità di sviluppo e dei fenomeni di invecchiamento dell'organismo; in tal modo, essa diventa di importanza fondamentale per chiarire come si instaurano i processi patologici.

Teoria cellulare.

Le cellule furono osservate per la prima volta nel 1665 da Robert Hooke, che studiò con un microscopio rudimentale sottili fettine di sughero e vide che esse erano formate da elementi di forma regolare. Egli chiamò cellule questi elementi (dal latino cellula, "piccola stanza"), perché esse avevano l'aspetto di piccole scatole. Ciò che egli vide erano in realtà pareti di cellule vegetali morte. Nel 1673 Antoni van Leeuwenhoek effettuò invece osservazioni su globuli rossi, su piccoli organismi presi da acque stagnanti e su spermatozoi (che egli considerava piccoli animali, "animalunculi"). Nel 1830 Theodor Schwann compì studi al microscopio sulla cartilagine di animali e vide che questa era formata da cellule simili a quelle delle piante, e ipotizzò che le cellule sono gli elementi costitutivi fondamentali di piante e animali; analoghe conclusioni trasse verso la metà dell'Ottocento Matthias Schleiden. Nel 1860 Rudolf Virchow affermò che le cellule devono essere le "unità vitali" di tutti gli organismi, e che ogni cellula deriva da un'altra cellula.

L'insieme degli studi al microscopio e le osservazioni di numerosi ricercatori permisero di arrivare alla moderna definizione della cosiddetta teoria cellulare, secondo la quale: 1) tutti i viventi sono formati da una o più cellule; 2) le cellule costituiscono le unità fondamentali di ciascun organismo; 3) tutte le cellule derivano da altre cellule.

Aspetti generali delle cellule

Le cellule possono avere dimensioni e forme molto diverse. Le cellule batteriche sono le più piccole, avendo una lunghezza dell'ordine di 1 µm (un milionesimo di metro). Le cellule dei tessuti animali hanno forma estremamente varia, a seconda del tipo e della funzione (possono essere sferiche, dai contorni irregolari, stellate, poliedriche, cubiche, cilindriche ecc.). Il diametro è compreso fra i 10 e i 20 µm e la superficie è spesso ricca di intro- ed estroflessioni. Le cellule nervose (o fibre nervose), che hanno grossolanamente forma stellata, sono dotate di sottili prolungamenti che possono raggiungere anche diversi metri di lunghezza (come avviene, ad esempio, nelle fibre nervose che innervano il collo delle giraffe).

Le cellule vegetali hanno solitamente forma poliedrica, con una lunghezza compresa tra i 20 e i 30 µm; la regolarità della loro forma è dovuta al fatto che esse possiedono, al contrario delle cellule animali, pareti cellulari rigide.

In tutti i viventi, le cellule condividono alcune caratteristiche fondamentali. Tutte le cellule sono delimitate da una membrana (detta membrana plasmatica o plasmalemma) che racchiude il citoplasma. Questo è formato da una componente semifluida, il citosol, contenente acqua, sali minerali e molecole organiche, in cui si trovano immerse strutture dette organuli o organelli (nelle cellule eucariote, vedi avanti), ciascuno preposto a una particolare funzione.

Le cellule sono la sede di reazioni chimiche che permettono loro di crescere, di produrre energia e di eliminare le scorie. Nel loro insieme, tutte queste reazioni sono denominate metabolismo (termine derivante da una parola greca che significa "cambiamento"). Le reazioni nella cellula avvengono in presenza di speciali catalizzatori, detti enzimi, costituiti da molecole proteiche.

Le informazioni necessarie allo svolgimento di tutte le attività metaboliche delle cellule e, in sostanza, le informazioni che rendono possibile la vita, sono contenute negli acidi nucleici, presenti all'interno delle cellule stesse: l'acido desossiribonucleico (DNA) fa da stampo per la produzione di acido ribonucleico (RNA) il quale, interagendo con strutture proteiche dette ribosomi, determina la sintesi di molecole proteiche. In tal modo avviene la formazione degli enzimi che, a loro volta, permettono lo svolgimento di tutte le attività cellulari.

Le cellule sono capaci di riprodursi: ciascuna di esse si divide in due cellule figlie mediante un processo che prende il nome di mitosi. La capacità di dividersi delle cellule è differente in base al tipo cui esse appartengono. Si possono riconoscere tre categorie: cellule soggette al rinnovamento, che per tutta la vita dell'individuo vengono continuamente sostituite da cellule nuove (come avviene nella cute); cellule in espansione, che smettono di dividersi quando l'individuo ha completato la sua crescita, ma che possono occasionalmente riprendere a dividersi come conseguenza di ferite o traumi (come avviene nel fegato, nella tiroide, nel tessuto muscolare liscio); cellule statiche, che perdono la capacità di dividersi prima ancora che l'accrescimento dell'organismo sia completo (ad esempio, le cellule nervose).


Procarioti ed eucarioti

Il termine procariote deriva dal greco e significa "prima del nucleo"; il termine eucariote significa "vero nucleo".

Le cellule procariote sono tipiche degli organismi appartenenti al regno delle monere (archeobatteri, eubatteri e alghe azzurre). Esse sono relativamente piccole (con un diametro generalmente compreso fra 1 e 5 µm) e hanno una struttura interna alquanto semplice; il loro DNA si trova concentrato in una regione del citoplasma, senza essere delimitato da alcuna membrana. Esse sono prive di organuli, a eccezione dei ribosomi. Le funzioni cellulari sono comunque effettuate da complessi enzimatici analoghi a quelli delle cellule eucariote. Gli organismi formati da cellule procariote sono detti procarioti.


Procarioti
Le cellule dei procarioti (tra cui i batteri) mancano di molte delle strutture interne tipiche di quelle degli organismi eucarioti. Pur essendo dotate di membrana plasmatica ed eventuale parete cellulare, sono prive di membrana nucleare; la molecola di DNA circolare si trova, pertanto, libera nel citoplasma. Sono pure assenti i mitocondri, il reticolo endoplasmatico, i cloroplasti e l’apparato di Golgi. Benché generalmente non vi siano strutture interne limitate da membrane, nei cianobatteri (qui illustrati) si trovano invece numerose strutture membranose, chiamate tilacoidi, contenenti clorofilla e altri pigmenti fotosintetici necessari a catturare l’energia solare per la sintesi degli zuccheri.



Le cellule eucariote costituiscono tutti gli altri organismi viventi (i protozoi, le piante, i funghi e gli animali) sono molto più grandi (solitamente il loro asse maggiore è compreso fra i 10 e i 50 µm); in esse il DNA è racchiuso da una membrana, formando così un particolare organulo chiamato nucleo. Queste cellule possiedono organuli immersi nel citoplasma, ognuno deputato a svolgere una particolare funzione. Gli organismi formati da cellule eucariote sono detti eucarioti.



Cellula eucariote animale
Le strutture interne di una cellula animale sono suddivise da appositi sistemi di membrane. Gli organelli più evidenti sono i mitocondri (che producono energia), il reticolo endoplasmatico liscio (che assembla i lipidi) e quello rugoso (che assembla le proteine). L’apparato di Golgi prepara le proteine a essere secrete nell’ambiente esterno, dopo avere attraversato la membrana plasmatica. I lisosomi contengono enzimi di degradazione delle sostanze nocive o di scarto. Il materiale genetico della cellula è confinato nel nucleo, separato dal citoplasma dalla membrana nucleare.





Membrana plasmatica

Membrana plasmatica
La membrana plasmatica è una struttura semipermeabile che delimita la cellula consentendo solo scambi selettivi con l'ambiente esterno. Costituita da un doppio strato di fosfolipidi, permette il passaggio di acqua per diffusione e di alcuni ioni attraverso specifici canali proteici preferenziali. Nei protozoi la membrana è anche capace di inglobare sostanze nutritive solide o liquide e di espellere i residui del metabolismo.



La membrana plasmatica racchiude il contenuto della cellula e costituisce una barriera fra l'ambiente intracellulare (ambiente interno) e quello extracellulare (ambiente esterno). È costituita da un doppio strato continuo di molecole di fosfolipidi, cioè da particolari grassi, dello spessore di 8-10 nm (un nanometro corrisponde a un miliardesimo di metro).

La funzione di barriera svolta dalla membrana permette la regolazione della composizione chimica della cellula..

La membrana plasmatica può presentare estroflessioni a forma di dita, che prendono il nome di microvilli e hanno la funzione di aumentare la superficie di scambio tra la cellula e l'ambiente esterno. Esse sono tipiche, ad esempio, nelle cellule che rivestono la superficie dell'intestino, nelle quali il gran numero di microvilli (che formano il cosiddetto orletto a spazzola) garantisce una grande capacità di assorbimento delle sostanze nutritive.

La membrana rappresenta anche, oltre che un filtro per le sostanze in entrata e in uscita, il mezzo con cui la cellula si "fa riconoscere" dalle altre cellule. Essa contiene molecole particolari, di solito formate da zuccheri legati a proteine, che corrispondono a una sorta di "carta d'identità" in base alla quale la cellula viene riconosciuta come facente parte del sé, ossia dell'organismo stesso, e non viene attaccata dal sistema immunitario, oppure come estranea (non sé) e come tale, da distruggere.

Nelle cellule animali, la membrana plasmatica non presenta generalmente strati esterni di rivestimento. Nei batteri e nei vegetali, invece, all'esterno della membrana si trova una parete rigida, alquanto spessa e robusta,(nel caso delle piante superiori costituita soprattutto da cellulosa). Tale struttura nei batteri ha soprattutto una funzione protettiva; nei vegetali, oltre a questa funzione, la parete svolge un ruolo di sostegno e serve a mantenere la forma tipica della cellula. La parete limita i movimenti della cellula, come pure l'ingresso e la fuoriuscita di materiali.


Giunzioni intercellulari

In un organismo pluricellulare le cellule si collegano l'una all'altra mediante giunzioni intercellulari. Nelle piante superiori le cellule sono connesse mediante "ponti" di citoplasma (denominati plasmodesmi).

Nella maggior parte degli animali, le cellule sono legate fra loro mediante una rete a maglie relativamente larghe, costituita da grosse molecole organiche (la cosiddetta matrice extracellulare) e mediante punti di adesione fra le membrane plasmatiche (giunzioni cellulari).


Citoplasma e citosol

L'intero volume della cellula, con esclusione del nucleo, è occupato dal citoplasma. Questo comprende una soluzione acquosa concentrata, denominata citosol, nella quale si trovano sospesi gli organuli cellulari.

Il citosol è un gel acquoso, contenente molecole di varie dimensioni. Costituisce il sito di molte funzioni importanti, come la demolizione delle molecole e la sintesi di numerose macromolecole che sono le unità costitutive della cellula. Molte molecole presenti nel citosol sono libere di muoversi per tutte le regioni della cellula; altre hanno una minore libertà di movimento, poiché fanno parte di strutture ordinate, gli organuli, che determinano nella cellula una compartimentazione utile allo svolgimento delle reazioni metaboliche.


Citoplasma In questa micrografia di una cellula di lievito, ottenuta con un microscopio elettronico a scansione, il citoplasma appare come un mezzo omogeneo nel quale sono sospesi i diversi organuli. Con un ulteriore ingrandimento è possibile verificare che il citoplasma è in realtà costituito da un reticolo tridimensionale di fibre proteiche, detto citoscheletro, che sostiene e connette gli organuli cellulari all'interno di una matrice gelatinosa comune.


Organuli della cellula eucariote:

Nucleo

L'organulo di maggiori dimensioni all'interno della maggior parte delle cellule vegetali e animali è il nucleo: è delimitato da una membrana e ha forma e dimensioni variabili a seconda del tipo cellulare. All'interno del nucleo si trovano il DNA, che costituisce il materiale genetico della cellula, e proteine (dette istoni) solitamente presenti in coppie, in un numero variabile e caratteristico di ciascuna specie. I filamenti di acido desossiribonucleico costituiscono i cromosomi. Quando la cellula non è in fase di divisione, i filamenti cromosomali non sono distinguibili l'uno dall'altro; appena prima della divisione cellulare si ispessiscono e diventano visibili singolarmente. In ciascun cromosoma il DNA è presente sotto forma di una singola molecola, molto lunga e avvolta su se stessa a spirale, contenente sequenze di coppie di basi azotate che costituiscono i geni.

Il nucleo è delimitato da una doppia membrana, dotata di pori che consentono le comunicazioni tra il nucleo e il resto della cellula (ossia il citoplasma). All'interno del nucleo si trova una regione specializzata, detta nucleolo, che è deputata all'assemblaggio di particolari organuli, i ribosomi. Questi, una volta sintetizzati, migrano nel citoplasma e costituiscono la sede della sintesi proteica. Il nucleo controlla questo processo inviando nel citoplasma diverse molecole con funzione di messaggeri. I geni contenuti nel DNA vengono, infatti, copiati fedelmente all'interno del nucleo in una molecola di acido ribonucleico, chiamata RNA messaggero (mRNA), che passa nel citoplasma e, interagendo con i ribosomi, dirige la formazione di molecole proteiche a partire da singoli amminoacidi.

Nucleo cellulare
Il nucleo, che solo nelle cellule eucariote esiste come struttura ben definita in quanto delimitata da una membrana propria, contiene il patrimonio genetico dell'organismo sotto forma di molecole di DNA. Il doppio strato della membrana separa il nucleoplasma dal citoplasma, consentendo gli scambi solo attraverso appositi pori.

Citoscheletro

Un sistema di filamenti proteici, denominato citoscheletro, è presente nel citosol di tutte le cellule animali e vegetali. Nelle cellule animali, che mancano di una parete cellulare rigida, questo sistema ha un'importanza particolare, in quanto contribuisce a mantenere la struttura e la forma della cellula. Il citoscheletro fornisce un'impalcatura per l'organizzazione interna della cellula e un punto di ancoraggio per organuli ed enzimi. Esso, inoltre, permette alla cellula di compiere alcuni movimenti. In molti tipi di cellule il citoscheletro è una struttura dinamica, che viene continuamente scomposta e riassemblata. È costituito da tre tipi principali di filamenti proteici: microtubuli, filamenti di actina e filamenti intermedi, connessi sia tra di loro che con altre strutture cellulari grazie a numerose proteine accessorie.

Ciglia e flagelli

Molte cellule possiedono sulla superficie strutture flessibili, simili a "peli", denominate ciglia o flagelli, contenenti un fascio centrale di microtubuli che funziona da motore del movimento. Ciglia e flagelli si flettono dando luogo a un battito regolare, simile a quello di una frusta, reso possibile dall'energia conservata sotto forma di molecole di adenosina trifosfato (ATP) all'interno dei microtubuli.

Nell'uomo, ad esempio, si trovano flagelli negli spermatozoi, dei cui movimenti sono responsabili; sono presenti ciglia nell'epitelio che riveste le vie respiratorie, allo scopo di rimuovere e fare defluire in una certa direzione particelle estranee e muco. Filamenti di actina, raccolti in grossi fasci, si trovano in tutte le cellule muscolari, delle quali, insieme a un'altra proteina, chiamata miosina, rendono possibile i movimenti di contrazione.

Negli animali e nelle piante anche i movimenti associati alla divisione cellulare dipendono dai filamenti di actina e miosina e dai microtubuli; questi, infatti, guidano i cromosomi e gli altri componenti della cellula madre a spostarsi verso i due poli della cellula, in modo da ripartirsi poi nelle due cellule figlie.
Euglena L'euglena è un organismo unicellulare flagellato che, essendo dotato di cloroplasti per la fotosintesi, viene classificato nel regno vegetale. Alcuni zoologi preferiscono invece includerlo tra i protozoi, e cioè nel regno animale, anche in virtù della sua capacità locomotoria determinata dalla presenza di un flagello, struttura tipica di altri organismi unicellulari e degli spermatozoi dei vertebrati.

Mitocondri

I mitocondri hanno una struttura particolare, osservabile al microscopio elettronico: ciascun mitocondrio si presenta come un corpuscolo dalla caratteristica forma a fagiolo, delimitato da due membrane separate, la più interna delle quali presenta numerose pieghe (dette creste). Una cellula può contenere da una decina fino a migliaia di questi organuli.

I mitocondri costituiscono la sede del processo di respirazione cellulare, mediante il quale la cellula ricava energia (sotto forma di molecole di ATP) bruciando molecole di glucosio, derivanti dalla demolizione delle sostanze nutritive, in presenza di ossigeno.

Le cellule che richiedono ossigeno per il processo di respirazione cellulare sono dette aerobie. Le cellule anaerobie si trovano in organismi (alcuni batteri) che vivono in assenza di ossigeno, nei quali i mitocondri mancano.

Mitocondri
I mitocondri sono organuli digitiformi situati nel citoplasma che fungono da centraline energetiche della cellula: in essi sono presenti enzimi capaci di convertire le sostanze nutritive in molecole di adenosintrifosfato (ATP), dai cui legami la cellula trae l'energia necessaria alle proprie attività. La loro posizione è sempre prossima alle strutture cellulari che richiedono un maggior apporto energetico: ad esempio il flagello, l'organo locomotorio degli spermatozoi e di diversi organismi unicellulari, vuoi autotrofi, vuoi eterotrofi.

Ribosomi

I ribosomi sono organuli formati da due parti più piccole, cioè da due subunità, entrambe di forma tondeggiante. Ciascuna subunità è formata da molecole di RNA associate a proteine. È a livello di questi organuli che avviene la sintesi delle proteine. I ribosomi sono organuli presenti anche nei procarioti.

Reticolo endoplasmatico e apparato di Golgi

Una rete tridimensionale di sacche, dette cisterne, delimitate da membrane e tra loro comunicanti, costituisce il reticolo endoplasmatico, che rappresenta il compartimento cellulare dove avviene la sintesi di gran parte dei componenti delle membrane, e dei materiali destinati a essere esportati all'esterno della cellula.
Reticolo endoplasmatico rugoso
Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) è una struttura cellulare costituita da un sistema di pliche impilate e punteggiate di piccoli organelli detti ribosomi. Sulle sue pareti avviene la sintesi delle proteine destinate a essere emesse all'esterno della cellula, mentre sui ribosomi vengono sintetizzate quelle coinvolte nelle funzioni metaboliche interne.
Apparato di Golgi
L'apparato di Golgi è una struttura cellulare costituita da una serie di sacche membranose impilate l'una sull'altra, che si occupa di distribuire le proteine appena sintetizzate nelle diverse destinazioni all'interno della cellula.


Pile di cisterne appiattite, anch'esse delimitate da membrane, costituiscono, invece, l'apparato di Golgi, che riceve le molecole sintetizzate nel reticolo endoplasmatico, le elabora e le indirizza a diversi siti interni o esterni alla cellula.

Lisosomi, perossisomi e vacuoli

I lisosomi sono organuli piccoli, di forma irregolare, che contengono enzimi responsabili della digestione di numerose molecole inutili o nocive per la cellula.

I perossisomi sono vescicole delimitate da membrana, che costituiscono un ambiente isolato e circoscritto per reazioni nel corso delle quali vengono generate e demolite forme particolarmente pericolose e reattive dei perossidi di idrogeno.

I vacuoli sono piccole cavità delimitate da una membrana, nelle quali vengono accumulate scorie del metabolismo cellulare.

Nella cellula vengono continuamente formate e distrutte piccole vescicole membranose, deputate al trasporto dei materiali da un organulo all'altro. In una tipica cellula animale, il complesso degli organuli delimitati da membrana può occupare fino a metà del volume totale della cellula. Fra il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, i lisosomi, la membrana plasmatica e l'ambiente extracellulare esiste uno scambio continuo di sostanze, mediato da vescicole che si staccano dalla membrana di un organulo per fondersi con quella di un altro.



Cellula vegetale

Le cellule vegetali possiedono alcune strutture tipiche: la parete, i plastidi e il vacuolo.


Cellula eucariote vegetale
Come nelle cellule animali, la presenza di membrane che delimitano le strutture interne determina un alto livello di organizzazione. La membrana nucleare costituisce una barriera tra il materiale genetico e il citoplasma. I mitocondri, avvolti da doppia membrana, convertono le sostanze nutritive in energia utilizzabile. Diversamente dalle cellule animali, quelle vegetali sono dotate di cloroplasti, organelli in grado di sintetizzare molecole organiche a partire da composti inorganici ed energia solare. Un'ulteriore differenza è rappresentata dalla parete cellulare, rigida e contenente cellulosa, e da un unico grande vacuolo.

Parete cellulare

La parete costituisce uno strato rigido e robusto, posto all'esterno della membrana cellulare. È composta da sottili molecole di cellulosa che, unendosi tra loro, formano filamenti più spessi. Le molecole si dispongono parallelamente una all'altra, su piani sovrapposti, in ognuno dei quali esse assumono una particolare direzione. Un altro costituente della parete è la lignina, che le conferisce rigidità; inoltre, vi sono sostanze grasse, quali la cutina (nelle pareti delle cellule dell'epidermide fogliare), la suberina (nelle pareti delle cellule del sughero) e le cere, che riducono le perdite d'acqua per disidratazione.

Plastidi

I plastidi si possono considerare come sacche membranose, nelle quali la cellula può accumulare sostanze. I leucoplasti sono plastidi nei quali viene confinato l'amido di riserva, in attesa di utilizzazione; alcuni leucoplasti possono sintetizzare oli e proteine.

I cromoplasti sono plastidi nei quali si accumulano pigmenti detti carotenoidi, di colore rosso o giallo.

I cloroplasti sono plastidi particolari, di colore verde, delimitati da una membrana e contenenti, nel loro interno, pile (dette grana) di sacchetti membranosi appiattiti (detti tilacoidi), connesse fra loro da membrane, dette lamelle intergrana. Nelle membrane interne si trovano molecole di clorofilla. I cloroplasti rappresentano la sede del processo chiamato fotosintesi clorofilliana, che sfrutta l'energia dell'irradiazione solare per produrre ossigeno e molecole organiche a partire da anidride carbonica e acqua.

Vacuolo

Un grosso vacuolo centrale, ossia una cavità delimitata da una membrana e piena di un liquido detto succo vacuolare, costituisce per la cellula vegetale una sorta di idroscheletro. Esso, infatti, esercita una pressione contro la superficie della cellula che è racchiusa dalla parete rigida, e in tal modo produce un'azione di sostegno per la cellula stessa. Il vacuolo agisce anche da sede di raccolta di scorie del metabolismo.

Divisione cellulare

Il corpo degli organismi pluricellulari è composto da molti miliardi di cellule, unite fra loro a formare tessuti e organi deputati a svolgere funzioni specifiche. Tutte le cellule di un particolare organismo vegetale o animale derivano da un'unica cellula, l'uovo fecondato, che subisce numerose divisioni. Il processo con cui una cellula si divide in due cellule figlie è detto mitosi; nel corso di questo, essa duplica il proprio DNA in modo che ogni cromosoma sia presente in duplice copia; al principio della mitosi si forma una particolare struttura, che per la sua forma viene detta fuso mitotico, costituita da microtubuli. Il fuso dirige la migrazione dei due corredi cromosomici completi ai poli opposti della cellula madre. I due corredi cromosomici vengono, poi, suddivisi equamente fra le due cellule figlie.

Differenziamento

Le cellule presenti nei diversi tessuti di un organismo pluricellulare spesso differiscono in modo impressionante sia per struttura sia per funzione. Ad esempio, le differenze esistenti fra una cellula nervosa, una cellula epatica e un globulo rosso di un mammifero sono così estreme che è difficile comprendere come esse possano contenere la stessa informazione genetica. Poiché tutte le cellule di un organismo animale o vegetale sono prodotte per divisioni successive a partire dallo stesso uovo fecondato, tutte, a parte alcune eccezioni, devono necessariamente contenere la stessa informazione genetica.

Le cellule si differenziano le une dalle altre perché sintetizzano e accumulano molecole di RNA e proteine diverse, senza per questo alterare la sequenza del proprio DNA. Questo processo, denominato appunto "differenziamento", comporta l'attivazione e la disattivazione selettiva, in una sequenza programmata, di geni diversi. Tali modificazioni delle caratteristiche delle cellule sono spesso irreversibili e, pertanto, una cellula nervosa umana non può trasformarsi in un globulo rosso o regredire allo stadio di cellula embrionale immatura (vedi Sviluppo).

Trasmissione dei segnali

Il compimento efficiente e armonico delle diverse funzioni dell'organismo è dovuto ai sistemi di comunicazione esistenti tra le cellule e tra queste e l'ambiente esterno. L'importanza di questi meccanismi di controllo diventa particolarmente evidente proprio quando essi vengono meno, come nel caso dei tumori che spesso portano alla morte dell'organismo. Il sistema di trasmissione dei segnali di molti organismi viventi è simile, per certi aspetti, al sistema elettrico di un'automobile. La molecola che funge da messaggero, prodotta e secreta da una cellula, in genere agisce su molecole, chiamate recettori, localizzate sulla superficie o all'interno di altre cellule; l'interazione tra messaggero e recettore può dare inizio a una cascata di reazioni biochimiche all'interno del citoplasma della cellula ricevente. Le modificazioni causate da queste reazioni, ad esempio la variazione della concentrazione di ioni e molecole specifiche, possono contribuire a regolare l'attività delle proteine, in particolare degli enzimi.

I batteri

Batteri (greco baktérion, "bastoncino"), grande gruppo di organismi unicellulari per la maggior parte microscopici, privi di un nucleo distinto e caratterizzati da un modo di riprodursi per divisione cellulare.

In genere le cellule batteriche sono lunghe da 1 a 10/1000 di mm e hanno sviluppato gli adattamenti più svariati per ottenere energia e sostanze nutritive. Si trovano in quasi tutti gli ambienti: nell'aria, nel suolo, nell'acqua, nel ghiaccio, nelle sorgenti calde e perfino negli sbocchi idrotermali delle profondità oceaniche. Alcuni proliferano sugli alimenti, mentre altri stabiliscono varie forme di simbiosi con piante, animali e altri organismi.

La disciplina che studia la classificazione dei batteri e la prevenzione delle malattie causate da questi microrganismi prende il nome di batteriologia.

Anatomia di un batterio
Il corpo cellulare di tutti i batteri è avvolto da tre strati di rivestimento: la capsula esterna, la parete cellulare rigida e la membrana cellulare semipermeabile. Molti sono dotati di uno o più flagelli, strutture locomotorie lunghe e sottili, comuni anche a diversi organismi unicellulari e agli spermatozoi dei vertebrati. Dalla capsula esterna emergono estroflessioni citoplasmatiche che consentono l'ancoraggio alle superfici. Il materiale genetico è organizzato in molecole circolari di DNA e ribosomi, coinvolti nel processo di sintesi delle proteine, che fluttuano liberamente nel citoplasma.


Classificazione

Nello schema di classificazione in cinque regni, i batteri costituiscono il regno dei procarioti e si differenziano dalle cellule di tutti gli altri organismi viventi, chiamati eucarioti, per l'assenza di un nucleo delimitato da membrana. Si conoscono circa 1600 specie di batteri, classificati secondo caratteristiche diverse. In base alla forma si distinguono i cocchi (sferici), i bacilli (bastoncellari) e gli spirilli (spiraliformi). Altre classificazioni seguono criteri quali la reazione alla colorazione di Gram, la modalità di respirazione (batteri aerobi e anaerobi) e di nutrizione (batteri autotrofi ed eterotrofi) e le caratteristiche biochimiche.

Spirocheta
I batteri sono organismi unicellulari procarioti, ossia privi di membrana nucleare e di alcuni altri elementi tipici delle cellule più evolute. A seconda della forma si classificano in cocchi (sferici), bacilli (allungati), spirilli (a spirale, come la spirocheta nella foto) e vibrioni (a virgola).



Non tutti i batteri sono in grado di muoversi. Quelli mobili sono generalmente provvisti di appendici locomotorie costituite da flagelli, isolati o a ciuffi, che sono dotati di un movimento a vite. A seconda della direzione in cui ruotano i flagelli, i batteri si muovono in avanti o sul posto. La direzione e la durata del movimento è regolata da recettori chimici, situati sulla membrana del batterio, che segnalano la presenza nelle vicinanze di sostanze nutritive o di materiali tossici.


Batteri flagellati
Diversi tipi di batteri flagellati, tra cui la Salmonella che qui vediamo, sono responsabili di patologie sia negli animali che nell'uomo. La Salmonella si moltiplica rapidamente all'interno dell'intestino dell'ospite causando gravi infiammazioni. Particolarmente colpiti da questo tipo di batterio sono polli e galline, che possono trasmetterlo all'uomo attraverso la carne e le uova contaminate.

Genetica e riproduzione

Il materiale genetico della cellula batterica è costituito da un doppio filamento di DNA circolare In molti batteri sono, inoltre, presenti molecole di DNA accessorie e più piccole, dette plasmidi, che generalmente portano geni non essenziali per la riproduzione del batterio. Molti di questi plasmidi possono essere trasferiti da un batterio a un altro mediante un sistema di scambio del materiale genetico, detto coniugazione. Altri meccanismi che consentono di scambiare porzioni di materiale genetico sono la trasduzione, in cui il DNA viene trasferito dai virus batterici o batteriofagi, e la trasformazione, in cui il DNA viene inglobato nella cellula batterica direttamente dall'ambiente esterno.

Le cellule batteriche si moltiplicano per fissione binaria: il materiale genetico si duplica e si distribuisce ai due poli della cellula batterica, la quale si allunga e alla fine si divide in due cellule figlie identiche alla cellula madre. Alcuni batteri si riproducono ogni 20-40 minuti. In condizioni favorevoli, con una divisione ogni 30 minuti, da una sola cellula dopo 15 ore si possono ottenere circa un miliardo di nuove cellule, che formano una colonia spesso visibile a occhio nudo. In condizioni avverse alcuni batteri vanno incontro a un processo di divisione modificato, al termine del quale vengono prodotte forme quiescenti, dette spore, in grado di sopportare condizioni estreme di temperatura e umidità.


Ecologia

I batteri instaurano vari tipi di relazioni con gli altri organismi. I saprofiti vivono su organismi animali e vegetali morti, contribuendo alla loro decomposizione negli elementi costitutivi, che possono essere, così, riutilizzati dagli altri organismi presenti nell'ecosistema. Altri batteri vivono, invece, all'interno di organismi viventi, con i quali possono instaurare una relazione di mutualismo, di commensalismo o di parassitismo. Un esempio di relazione del primo tipo è fornito dai batteri che vivono nel canale alimentare degli animali superiori: essi contribuiscono alla digestione delle sostanze nutritive e producono vitamine che l'animale ospite non è in grado di sintetizzare; in cambio, i batteri utilizzano alcune sostanze presenti nell'apparato digerente dell'ospite. Questi batteri costituiscono la cosiddetta flora intestinale. I batteri commensali sfruttano, invece, le sostanze nutritive dal loro ospite, senza procurare a questo né vantaggi, né svantaggi (Simbiosi). Infine, i parassiti causano danni più o meno gravi agli organismi in cui vivono, senza recare loro alcun vantaggio.

I batteri sono responsabili del deterioramento di cibi come la carne, il vino, la verdura, il latte e i latticini. L'azione di questi microrganismi produce un'alterazione delle caratteristiche chimiche dell'alimento, il quale in alcuni casi presenta semplicemente una variazione di aspetto o di gusto, mentre in altri casi può causare gravi forme di avvelenamento alimentare (Botulismo).

Alcuni batteri svolgono ruoli importanti in numerosi processi industriali, come nella fermentazione necessaria alla produzione di formaggi e yogurt. I batteri sono, inoltre, utilizzati per la concia delle pelli, l'insilamento del foraggio, la produzione di tabacco, fibre tessili, farmaci, enzimi e detergenti.

I batteri si trovano in quasi tutti gli ambienti, dove contribuiscono a diversi processi biologici. Alcuni batteri possono, ad esempio, produrre luce (Bioluminescenza) o liberare sostanze gassose.

I batteri hanno grandissima importanza nella formazione e nella composizione del suolo, in quanto, con la loro attività di decomposizione del materiale organico, immettono nel terreno grandi quantità di sostanze nutritive che vengono utilizzate dalle piante. I batteri azotofissatori come Rhizobium radicicola infettano le radici delle leguminose, rifornendo le piante e il terreno di sostanze azotate (Fissazione dell'azoto).

La fotosintesi, su cui è basata la vita delle piante, si è quasi certamente evoluta da batteri in grado di compiere questo processo; una prova a sostegno di quest'ipotesi è costituita dalla scoperta dell'Heliobacterium chlorum, un batterio dotato di un apparato fotosintetico semplificato.


Batteri patogeni

Sono note circa 200 specie di batteri patogeni, responsabili di numerose malattie dell'uomo. Il grado di patogenicità può variare a seconda della virulenza della specie batterica e delle condizioni generali dell'organismo ospite. Fra le malattie batteriche più gravi vi sono colera, tetano, gangrena gassosa, lebbra, peste, dissenteria, tubercolosi, sifilide, febbre tifoide, difterite, brucellosi e polmonite. Prima della scoperta dei virus, i batteri erano considerati gli agenti causali di tutte le malattie infettive.

Batteri della meningite
Neisseria meningitis è il batterio responsabile della meningite. È incluso nella categoria dei batteri gram-negativi, in base a un sistema di classificazione fondato sulla capacità di ritenere o meno una particolare sostanza detta colorazione di Gram.

Streptococcus pyogenes
Disturbi come l'infezione emolitica della gola sono provocati dallo Streptococcus pyogenes, un comune batterio patogeno che si insedia nelle vie respiratorie, nel sangue e nelle lesioni del corpo umano.


Antibiotici

Diversi microrganismi, tra cui alcune specie di funghi e batteri, producono sostanze chimiche in grado di interferire con i processi vitali di determinati ceppi batterici. Queste sostanze, che comprendono la penicillina e la streptomicina, sono chiamate antibiotici e possono uccidere i batteri o impedire loro di crescere e di riprodursi. In questo secolo gli antibiotici hanno esercitato un ruolo fondamentale nel controllo delle malattie infettive.