domenica 22 novembre 2009

Cell Size and Scale - Ordine di Grandezza Di Una Cellula

Cari ragazzi e cari lettori, riporto dal sito del Genetic Science Learning, University of Utah, che consulto spesso per la sua validità, un’ eccellente animazione che mostra un modello in scala della cellula comprese alcune sue  strutture citoplasmatiche e nucleiche, confrontate sia con “oggetti”, che in rapporto sono dei “giganti”, sia con altri "oggetti" che, sempre rapportati alle strutture cellulari, risultano essere invece dei “lillipuziani”.

Il  range apprezzato dall'applet va dalle dimensioni di un chicco di caffè, ordine di grandezza pari a 12 x 8 mm,  a quelle dell’atomo di carbonio, 340 pm (picometri). Il picometro  corrisponde a 10^-12 m, ovvero a un millesimo di miliardesimo di  metro!

Seguono le note di accompagnamento all’applet, da me tradotte e sintetizzate liberamente.

Alcune cellule sono visibili ad occhio nudo.  Gli oggetti più piccoli che l'occhio umano può vedere  hanno  circa 0,1 mm di lunghezza. Ciò significa che, nelle condizioni giuste, esso potrebbe essere in grado di vedere un proteus ameoba, un uovo umano, e un paramecio, senza  bisogno di ingrandimento.

Celle più piccole sono invece facilmente visibili con un microscopio ottico, che rende possibile anche  la visione di alcune strutture cellulari, come nucleo, mitocondri e cloroplasti. Il microscopio ottico utilizza un sistema di lenti per ingrandire l'immagine. La sua potenza è limitata dalla lunghezza d'onda della luce visibile, che è di circa 500 nm (Nanometri. Il nanometro è pari a un miliardesimo del metro). I microscopi  ottici più potenti sono in grado di risolvere i batteri, ma non i virus.

Per vedere qualcosa di più piccolo di 500 nm,  bisogna ricorrere a un microscopio elettronico, che “spara” un fascio di elettroni ad alta tensione su, o attraverso, un oggetto, che devia e assorbe alcuni degli elettroni. La risoluzione è ancora limitata dalla lunghezza d'onda del fascio di elettroni, ma questa lunghezza d'onda è molto inferiore a quella della luce visibile. I più potenti microscopi elettronici sono in grado di risolvere le molecole e persino atomi singoli.

Il cromosoma X (7 micrometri o micron. Il micron è pari a un milionesimo del metro) è mostrato nell’applet in uno stato condensato, come apparirebbe in una cellula, durante il processo di mitosi. E' stato anche duplicato, quindi ci sono in realtà due copie identiche incollate nei loro centri.

Un cromosoma è costituito da materiale genetico (un lungo pezzo di DNA) avvolto attorno a strutture proteiche di sostegno (istoni), che  organizzano il DNA impedendogli di aggrovigliarsi, un po’ come succede ad un filo avvolto intorno ad un rocchetto.
 
Nell’applet  si vede anche un nucleotide (1330 X 760 pm), etichettato con “adenina”. In realtà, invece che con adenina (una  delle  4 basi azotate del DNA, insieme a timina, citosina e guanina), sarebbe stato più corretto  etichettare il nucleotide con monofosfato deossiadenosina, in quanto  esso comprende anche il desossiribosio e un gruppo fosfato, in aggiunta alla base azotata. Tuttavia, la più familiare etichetta “Adenina”  rende più facile alle persone il riconoscerla  come uno dei mattoni del DNA.

La grandezza dell’atomo del carbonio, infine, si basa sul suo raggio di van der Waals.

Per utilizzare l'applet, fate scorrere lo slider (la barra orizzontale alla base dell'animazione, che potete vedere nello screenshot) da sinistra verso destra, fino ad arrivare a visualizzare l'atomo del carbonio.



14 commenti:

  1. Interessantissimo post, cara Annarita, vorrei avere la tua competenza per comprendere proprio tutto. Gli argomenti scientifici mi attraggono e cerco di entrare in questo mondo almeno capendo per sommi gradi. Ecco mi ha colpito l'informazione sul virus impossibile da visualizzare, ecco perchè è così difficile creare un antivirus. Spero di aver compreso cara, altrimenti aspetto la tua spiegazione.
    Buona domenica.
    con sincero affetto e stima.

    annamaria

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  2. L'affermazione sui virus, riguarda il microscopio ottico. Ovvero il più potente microscopio ottico non riesce a vederli, ma per essi c'è il microscopio elettronico che riesce a vederli benissimo:).

    Per  quanto riguarda la difficoltà a creare dei farmaci antivirali efficaci, occorre conoscere la natura dei virus.  Questi non sono dei veri organismi viventi, bensì  microrganismi parassitari che si riproducono utilizzando le strutture biologiche degli organismi che li ospitano. Così agiscono tutti i virus: il virus dell’influenza (distinto in numerosi e sempre nuovi ceppi, cui si è aggiunta il nuovo tipo A-H1N1), quelli delle tonsilliti, polmoniti, meningiti virali (che hanno sintomi simili, ma cause evidentemente ben diverse dalle corrispondenti forme batteriche), delle epatiti, della poliomelite, degli herpes, il virus HIV dell’AIDS, ecc.

    La difficoltà a creare un vaccino efficace contro i virus sta nel fatto che i virus sono dei veri mutanti, ovvero  posseggono una grande mutevolezza che fa sviluppare in continuazione nuovi ceppi rispetto ai quali i vaccini precedenti si rivelano inefficaci. I  vaccini che vengono somministrati contro l'influenza stagionale hanno un'efficacia del 33%.

    Per quanto riguarda i farmaci antivirali, essi sono considerati efficaci se interferiscono con la replicazione virale senza modificare le normali funzioni cellulari; poiché i virus sono parassiti intracellulari obbligati questo non è sempre possibile. Esistono farmaci ad applicazione topica per trattare Herpes, oculari o genitali, che riducono lo sfogo senza però eliminare completamente l'infezione.

    Occorre sapere che gli antivirali sono farmaci di recentissima elaborazione, che funzionano in pochi casi e a volte hanno semplicemente un’azione virostatica (bloccano lo sviluppo dell’infezione senza eliminarla completamente). Per gli antivirali, benché di recente introduzione, si pone inoltre lo stesso problema degli antibiotici: lo sviluppo di ceppi di virus resistenti in presenza di un uso improprio o affrettato del farmaco. Anche in questo caso, bisogna ricordare che non hanno efficacia preventiva, che l'indicazione è specifica per le infezioni virali, che vanno assunti solo dietro prescrizione medica e con le modalità definite dal medico.

    Spero di aver fatto un po' di chiarezza.

    Un bacione
    annarita







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  3. Ma come si fa a non amare la scienza, dopo: ma quando studiavamo noi mica c'erano tutte queste animazioni!
    Oggigiorno, i ragazzi, non hanno più scusanti per non appassionarsi alla natura: è (quasi) più bella nei video che dal vero! (quasi).

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  4. ciao cuginetta, eccomi, sono stata poco a casa, teatro, mostre, e per il blog,  un pò di pigrizia,   ma non ti ho dimenticata. Non si può trascurare una persona così preparata come te, e poi anche così affettuosa.   
    Certo se è così difficile   trovare  i virus, perchè mutano  ecco forse  perchè tante influenze ritornano, non hanno ancora localizzato il virus.    Poi penso che ogni persona reagisce in maniera diversa alla malattia e al virus, questo è anche un problema,  perchè  il vaccino potrebbe essere, poco efficacie,  credo.   Argomento meraviglioso.   ciao dalla cuginona  

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  5. Belisimo questo post.
    La scheda grafica è sorprendentemente efficace, ci permette di poter guardare ciò che ci circonda e a volte, più è piccolo più è pericoloso.
    Ciao annarita e buon inizio settimana;))

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  6. Paolo, le risorse multimediali aiutano di certo! Nell'ambito del microscopico in modo particolare perché a scuola non si dispone di strumenti adeguati.

    Salutone.
    annarita

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  7. Cuginetta, hai fatto bene ad andartene in giro e a divertirti...

    Il discorso dei virus è complicatuccio. Una cosa è certa al momento:  i vaccini hanno un'efficacia circoscritta perché i virus sono dei furbacchioni!!

    Un salutone.
    annarita

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  8. Grazie, Rob. Buon inizio di settimana anche a te:)

    A presto.
    annarita:)

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  9. Ciao carissima, è un piacere averti letto da me e ti assicuro che il tuo pensiero sul perchè scriviamo mi è piaciuto più di quello dell'autore da te citato. Io sto scegliendo tra le tue poesie, almrno due da mettere sul famoso mio giornalino che verrà consegnato agli studenti unitre di Rivoli per Natale. Un mio graditissimo commentatore è Gaetano che completa i miei pensieri fornendo sempre interessanti testi. Sei sempre nei miei pensieri, come vedi, e non sono brava in scenze anche se ti leggo con interesse. Ti abbraccio affettuosamente  Maria

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  10. Cara Maria, mi fa molto piacere leggere quanto scrivi. Lo so che Gaetano ti commenta spesso. Lo leggo con i miei occhi...e ne sono felice.

    Fammi sapere quali poesie sceglierai.

    Un abbraccio
    annarita

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  11. Matteo M.  1° B o Matteo P. 2° B o Matteo C. 3°B? Materie???

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  12. utente anonimo27 gennaio 2010 16:48

    scs annarita ma qual è l' ordine di grandezza di una cellula??

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  13. Per il commentatore n.15: mi scuso, ma vedo solo adesso il commento.

    Rispondo: le dimensioni della cellula variano da pochi micrometri ad alcune decine.

    Cordiali saluti
    annarita ruberto

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