Appunti di istituzioni di biologia - ORGANISMI, Vari livelli di organizzazione biologica

\ Autotrofi

organismi che sono in grado di sintetizzare (formare ) tutte le sostanze organiche a partire da sostanze inorganiche che sono necessarie loro per sopravvivere .

Gli autotrofi per vivere utilizzano energia che serve per sintetizzare le sostanze organiche , distingueremo quindi :

autotrofi fotosintetici= che utilizzano l'energia solare che viene poi trasformata in energia chimica per la sintesi delle sostanze organiche .

autotrofi chemiosintetici = che utilizzano l'energia derivante dalla demolizione delle sostanze inorganiche per la sintesi delle sostante organiche .

\ Eterotrofi

organismi che non sono in grado di sintetizzare le sostanze organiche a partire dalle sostanze inorganiche.

Gli organismi eterotrofi prendono l'energia necessaria per sintetizzare le sostanze organiche dagli organismi autotrofi.

§ Procarioti

organismi che non hanno un nucleo vero e proprio.

§ Eucarioti

organismi che hanno un vero e proprio nucleo.

Classificazione degli organismi viventi

Il regno come indicazione tassonomica è il raggruppamento più grosso .

Distinguiamo cinque regni :

Monera ( procarioti ) = organismi unicellulari , autotrofi o eterotrofi , fotosintetici o chemiosintetici .

Protisti ( eucarioti ) = organismi unicellulari , autotrofi o eterotrofi , fotosintetici o chemiosintetici .

Piante ( eucarioti ) = organismi pluricellulari , autotrofi fotosintetici .

Animali ( eucarioti ) = organismi pluricellulari eterotrofi che si nutrono per ingestione .

Funghi ( eucarioti ) = organismi pluricellulari eterotrofi che si nutrono per assorbimento .

La specie indica un gruppo di organismi che presentano tra loro delle somiglianze sia esteriori ( fisiche ) che interiori ( a livello molecolare ) .

Gli organismi sono interfertili : se si accoppiano sono in grado di dare generazioni fertili .

Il nome della specie è sempre formato da due parole in latino :

EX - Homo sapiens

ò

genere nome specifico della specie

Specie : homo sapiens

Genere : homo

Famiglia : ominidi

Ordine : primati

Classe : mammiferi

Divisione ( phylum in zoologia ) : vertebrati

Regno : animali

Vari livelli di organizzazione biologica

Si parte dal più piccolo livello di organizzazione biologica per arrivare al più grande :

Particelle subatomiche ( particelle che costituiscono gli atomi ) : protoni neutroni elettroni .

Atomi : più piccole unità di sostanza

Molecole : unione di più atomi

Organuli e citoplasma : strutture della cellula costituite da più molecole

Cellule : le più piccole unità viventi

Organismi pluricellulari ( ex. Formica ) : organismi che sono costituiti da più cellule ( essi possono essere costituiti da poche unità a svariati milioni di unità ) .

Popolazioni : più organismi pluricellulari della stessa specie che vivono in uno stesso ambiente :

Comunità : gruppi di individui appartenenti a diverse specie che vivono in uno stesso ambiente con interazioni fra loro .

Ecosistema : insieme dinamico ( in continua trasformazione , ma costante nella sua complessità ) di organismi viventi che interagiscono fra loro e con l'ambiente inanimato .

Biosfera : complesso di tutti gli ecosistemi comprendente tutta la superficie terrestre ; il nostro pianeta .

Gli atomi nelle cellule si dispongono in modo ordinato , nell'universo ( cosmo ) regna il disordine ( entropia ) .

Per mantenere uno stato di ordine occorre compiere un lavoro , quindi c'è bisogno di energia .

Abbiamo già visto che gli organismi autotrofi fotosintetici utilizzano energia solare , quelli chemiosintetici si servono di energia chimica , mentre gli organismi eterotrofi prendono l'energia dagli organismi autotrofi .

In ambito degli organismi viventi le molecole organiche più comuni sono quelle formate da : C , O , N , H .

Caratteristiche unificanti e generali degli organismi viventi:

Capacità di utilizzare energia

Autotrofi o produttori

Organismi Eterotrofi o consumatori

Decompositori = organismi appartenenti ai diversi gruppi che si incaricano della trasformazione delle sostanze organiche negli organismi morti fino a renderle sostanze inorganiche più semplici . Quindi chiudono il ciclo della materia .

Capacità di accrescimento e sviluppo = nascita , crescita e morte .

Ciò non vuole dire che la cellula cresce e aumenta di dimensioni o volume , rimane

rimane sempre uguale e si ha un accrescimento del numero delle cellule .

Capacità di riprodursi = di dare origine a individui simili ai genitori e ciò avviene grazie ai caratteri ereditari che si trovano nel DNA che si trova nel nucleo della cellula . Il DNA caratterizza l'organismo e ne determina le funzioni .

Capacità di rispondere agli stimoli dell'ambiente esterno o interno = gli stimoli dell'ambiente esterno sono luce , buio , caldo , freddo , umido , secco , ecc. ; gli stimoli dell'ambiente interno sono le trasformazioni e reazioni chimiche o energetiche che avvengono all'interno della cellula . Queste capacità di rispondere sono : Reattività , Sensibilità e irritabilità . Con la sensibilità gli organismi sono in grado di percepire determinati stimoli e per mezzo della reattività reagiscono in modo vario rispetto a tali stimoli .

Omeostasi = mantenimento costante delle funzioni e della struttura per mezzo di continue trasformazioni di materia in energia .

Capacità di continuità = in un organismo vivente non ci può mai essere completamente l'interruzione dei processi vitali , altrimenti sarebbe morto .

Piante Animali

Piante = Hanno membrana cellulare molto delicata ; il movimento è limitato verso la luce solare ; hanno maggior possibilità di accrescimento ; sono autotrofe ; Hanno organi esterni ; il cloruro di sodio ( NaCl ) è tossico per la maggior parte delle piante .

Animali = hanno membrana cellulare molto resistente ; si muovono ; l'accrescimento è limitato ; sono eterotrofi ; Hanno organi interni ; il cloruro di sodio ( NaCl ) è necessario per i liquidi circolatori .

Equilibri

La membrana cellulare ha la funzione di delimitare la cellula dall'ambiente esterno che per gli organismi unicellulari è proprio l'esterno , mentre per gli organismi pluricellulari le cellule più interne hanno come ambiente esterno i liquidi circolatori e le altre cellule

In realtà la membrana cellulare non è una linea continua ma è interrotta da piccoli pori attraverso cui le sostanze possono entrare e

uscire . Queste sostanze sono i soluti .

La sostanza in cui i soluti sono disciolti è detta

solvente ed è generalmente liquida ; in campo

biologico si tratta quasi sempre di acqua ( H O ) .

Riassunto delle propietà dell'Acqua

NB = l'acqua è presente nelle cellule al 70 - 95%

Principali macromolecole presenti nei sistemi viventi

R* = una porzione variabile di una molecola .

Soluto + solvente = soluzione

Diffusione = le molecole sono soggette al moto Browniano e sono in continuo movimento , perciò sono soggette a continui urti casuali . Le molecole occupano lo spazio a disposizione , se mettiamo un soluto in un recipiente contenente H₂O le molecole si diffondono fino ad arrivare ad una concentrazione uniforme , cioè si ha la distribuzione delle molecole del soluto in tutto il recipiente .

Equilibrio per diffusione

Il soluto si sposta secondo il proprio  .......... \ memb. Semiperm.

Gradiente di concentrazione cioè soluzione ........./

tende a diffondersi da una zona a .........\ solvente

maggior concentrazione di soluto a

una zona a minor concentrazione di . . . . .\ . .

soluto , fino a raggiungere uno stato . . . . ./ . .

di equilibrio dinamico in cui il . . . .. \ . . .

sistema non è fermo ma si ha un

continuo spostamento da una parte   

all'altra senza cambiamento di . . . . \ . . . .

concentrazione . Per una molecola . . . . / . . . .

che passa da una parte una molecola passa dall'altra . . . . . \ . . . .

§ Immergendo una cellula in un recipiente in cui è presente una soluzione :

L'equilibrio è raggiunto per diffusione :

tanto soluto ne entra , tanto ne esce . Anche H₂O

il solvente ( H₂O ) può entrare e uscire dalla

cellula : Per l'H₂O questo movimento

di diffusione secondo gradiente di

concentrazione è detto osmosi . La soluzione

è isotonica .

La concentrazione di soluto all'esterno è

maggiore di quella all'interno . All'interno

c'è più H₂O che all'esterno quindi il

soluto tende ad entrare nella cellula

e l'H₂O tende ad uscire per diluire il

soluto all'esterno La cellula si

restringe e muore perché perde

H₂O . La soluzione è ipertonica .

La concentrazione di soluto è maggiore

all'interno , mentre fuori c'è molta H₂O .

Il soluto tende ad uscire e l'H₂O tende

ad entrare passando da maggiore a

minore concentrazione per diluire il soluto .

La cellula scoppia e non si raggiunge

l'equilibrio. La soluzione è ipotonica .

Movimento del soluto = il soluto si muove secondo il suo gradiente di concentrazione da una zona a maggior concentrazione di soluto a una a minore concentrazione .

Movimento del solvente = il movimento dell'H₂O è detto Osmosi .

Osmosi = l'H₂O si muove secondo il suo potenziale ionico cioè verso la soluzione in cui c'è una maggiore concentrazione di soluto perché deve diluirlo.

. .° . ° ° ° . .........° .........°

. ° .° ° ° ° ° °.......°..............°

. ° ° ° ° ° .............°......

. ° ° ° ° ....°...............°

. ° °.° ° .° .............°.........

L'H₂O va verso la soluzione con la maggiore concentrazione in soluto , cioè da B verso A . L'acqua si muove anche secondo il suo gradiente di concentrazione : in B c'è più acqua che in A perciò passa da una zona a maggiore concentrazione di acqua ad una zona a minore concentrazione

H²O

PORO

molecola proteica

Membrana permeabile all'H²O e impermeabile al soluto ( molecole proteiche )

Il movimento dell'H₂O A B A B

cessa quando la sol. ipotonica H₂O soluz. Ipretonica H₂O

concentrazione di soluto 

in A è uguale alla

concentrazione di soluto in B .

In realtà ciò non avviene perché sulla terra esiste la forza di gravità . prima che si raggiunga l'equilibrio la colonna B assume un peso ,per la forza di gravità , che fa nascere a livello della membrana una pressione che impedisce all'H₂O di attraversare la membrana da A a B . Quindi l'H₂O non passa più in B per continuare a diluire il soluto e raggiungere l'equilibrio .

ACIDO = sostanza che in soluzione libera ioni H⁺ .

BASE = 1) Sostanza che in soluzione libera ioni ossidrili OH^- _.

Sostanza che in soluzione accetta ioni H⁺ .

O O

CH³ - C    CH³- C + H⁺

OH O^-

è un acidi perché libera diventa una base più uno ione H⁺ .

ioni H⁺ .

NEUTRA = sostanza che in soluzione non si comporta né come acido né come base

L'acidità e la basicità , o alcalinità , si misurano con la scala del pH che come valori va da 0 a 14 . il valore di riferimento è 7 che indica la neutralità .

SOLUZIONE   acidità crescente SOLUZIONE basicità crescente SOLUZIONE

ACIDA NEUTRA BASICA

pH

0 7 14

n° H⁺ > n° OH^- n° H⁺ = n° OH^- n° H⁺< n° OH^-

pH diminuisce acidità aumenta

pH aumenta basicità aumenta

-OH gruppo ossidrilico polare , cioè solubile in acqua ; forma legami H

O O

-C gruppo carbossilico -C acido debole libera

OH O^- + H⁺ ioni H⁺ , quando cede

uno ione H⁺ si carica -

H H

N gruppo amminico -N-H⁺ base debole ,quando acwquista uno

H H ione H⁺ si carica positivamente

H

-C=O gruppo aldeidico polare ( solubile in acqua ) caratterizza alquni zuccheri

C=O gruppo chetonico o carbonilico polare (sol. In acqua) ,caratterizza altri zuccheri

H

C-H gruppo metilico idrofobo ( insolubile in acqua )

H

O O

-P-OH gruppo fosfato -P-O^- +2H² acido debole libera ioni H⁺

in soluzione , generalmente ,

OH O si carica negativamente

Composizione chimica degli organismi

C,H,O,N   = 96% elementi essenziali

Zn,B,Cr,Cu,Mn,F,Se,Si,Sn,V = meno dello 0,01% microelementi che in quantità

minima sono indispensabili alle diverse forme di vita

P,S,Ca,K,Fe,Cl,Mg = presenti sotto forma di ioni con cariche elettriche o

sotto forma di sali .

inorganiche

Più elementi formano i composti o molecole

organiche

Nella membrana cellulare c'è un doppio strato di fosfolipidi .

poli idrofobi

esterno

ambiente   interno

acquoso citoplasma

poli idrofili

membrana

Proteine = sono polimeri formati da tanti monomeri detti amminoacidi Aminoacidi, ( sono composti organici costituiti dall'associazione variabile di 20 diversi aminoacidi legati insieme da legami peptidici ) .

La struttura chimica dell'amminoacido è :

parte uguale per  COOH gruppo carbossilico

ogni amminoacido

H - C - NH₂ gruppo aminico

diversifica gli    R RADICALE

aminoacidi

Il legame peptidico si forma tra il gruppo carbossilico di un aminoacido e il gruppo aminico dell'aminoacido contiguo con l'eliminazione di una molecola di H₂O .

COOH H₂O COOH

H - C - NH₂ NH₂ - C - H

R₁ R₂

Le proteine sono caratterizzate da 4 strutture = primaria : indica la sequenza con cui si susseguono i 20 aminoacidi (non sempre sono tutti presenti ) , secondaria : indica l'avvolgimento su se stessa della catena di aminoacidi . Terziaria : indica l'ulteriore ripiegamento della catena .

Quaternaria : indica l'associazione di più proteine .

Non tutte le proteine hanno le 4 strutture

ma hanno almeno la prima .

Procarioti = sono le più antiche cellule comparse sulla terra quando c'era poco ossigeno in un ambiente prevalentemente anaerobico .Poi l'atmosfera si è evoluta verso condizioni più ossigenate provocando l'evoluzione dei procarioti e la nascita degli eucarioti .

Anaerobi stretti = hanno bisogno di assenza di O₂

PROCARIOTI Anaerobi facoltativi = metabolismo facoltativo con O₂

Aerobi = pochissimi , hanno bisogno di O₂

Procarioti = regno che comprende i batteri e le ex-alghe azzurre o cianobatteri .

Caratteristiche dei procarioti :

1) Nucleo primitivo che non è ancora un vero e proprio nucleo .

Organismi unicellulari anche se ci sono più cellule unite insieme ; non possiamo parlare di pluricellularità perché un organismo è pluricellulare quando le sue cellule si specializzano e svolgono una sola funzione mentre nelle cellule procariotiche unite insieme ogni cellula è totipotente cioè in grado di svolgere ogni funzione per sopravvivere .

Le formule principali dei Batteri sono :

Cocchi = forma semplice e tondeggiante

Bastoncini o bastoncelli = forma allungata

Diplococchi =quando sono appaiati

Streptococchi = quando formanodelle catene e si moltiplicano

COCCHI lungo un solo asse

Stafilococchi = ammassi più o meno irregolari che si moltiplicano

in direzioni diverse

Sarcine

Vibrioni = forma a mezzaluna o reneiformi

Bastoncelli

Spirilli = forma a spirale

Strutture della cellula procariotica

Esterne : capsula ( può esserci o meno ) , parete cellulare ( affiancata , a volte ,dalla membrana esterna ) , membrana plasmatica o cellulare

Interne : mesosomi , flagelli e pili , nucleo primitivo , plasmidi , ribosomi , sostanze di riserva energetica , organelli ( presenti o meno ) .

Ka capsula = avvolgimento di natura mucosa che si trova in molti procarioti .

E' di natura proteica o zuccherina , di consistenza appiccicosa responsabile del fatto che le cellule rimangono appiccicate le une alle altre formando agglomerati . svolge una funzione di protezione rispetto all'ambiente esterno , di resistenza agli agenti antimicrobici dell'esterno . La quantità e la qualità della capsula dipendono dalla disponibilità alimentare ( è dunque dunque polisaccaridica se nell'ambiente c'è saccarosio ) , dalla natura chimica dell'ambiente e anche della trasmissione genetica .

Parete cellulare = la natura chimica della parete cellulare è caratteristica dei procarioti , qiundi serve per distinguere i procarioti stessi . Il materiale della parete cellulare è un peptidoglicano ( zuccheri e proteine ) che è un composto chimico npolimero . Il nome specifico per i batteri è mureina formata da aminozuccheri ( parte glicana ) e da catene peptidiche .

catene peptidiche laterali formate da aminoacidi

catene di aminozuccheri

La differenza tra i batteri dipende dalla differenza delle sequenze di aminoacidi . La parete cellulare può avere diverse strutture :

Una serie elevata di catene di aminozuccheri che formano catene molto fitte

Si formano dei legami interpeptidici che uniscono la catena laterale sottostante con quella sovrastante . Quindi la parete cellulare ha una struttura rigida che è responsabile della forma che la cellula raggiunge struttura compatta

2) Solo due o tre strati di aminozuccheri e pochi legami tra le catene laterali struttura meno rigida e più porosa . Mediante la colorazione di Grahm si può capire se la parete cellulare è più o meno spessa . Infatti nel primo caso dopo il procedimento la parete assume una colorazione blu e si tratta di GRAHM POSITIVO nel secondo caso si tratta di GRAHM NEGATIVO .

Membrana cellulare , plasmatica o citoplasmatica = è di natura lipidica e proteica in quanto formata da un doppio strato di fosfolipidi , all'interno del quale ci sono grosse molecole proteiche con funzione di trasporto di alcune sostanze all'interno e all'esterno della cellula . Dalla membrana prendono origine strutture allungate dette :

Pili o flagelli = sono formati da microtubuli , a loro volta formati da proteine , e fungono da collegamento con altri batteri ( pili ) o intervengono nel nutrimento ( flagelli ) . Inoltre influenzano il movimento ondulatorio della cellula . Tra questi importante è il sexpilum o pilo sessuale che serve per realizzare la copulazione tra cellule batteriche per lo scambio di materiale genetico .

Mesosomi = sono punti in cui la membrana cellulare forma delle specie di grovigli o pieghe che si immettono verso l'interno del citoplasma per aumentare la superfice della membrana cellulare ed esaltarne le funzioni , ossia sono delle invaginazioni della membrana .

Nel citoplasma ( CP ) contenuto dalla membrana cellulare sono presenti :

N cromosoma batterico o nucleoide (falso nucleo) = è un unico filamento di DNA spiralizzato che ha la funzione di conservare tutte le informazioni genetiche necessarie per la sopravvivenza del batterio . Il numero di informazioni genetiche dei batteri è molto inferiore rispetto a quello degli eucarioti perciò i batteri sono molto più semplici .

L'informazione genetica non è portata solo dal nucleotide ma anche dai :

Pl Plasmidi = piccoli filamenti di DNA derivanti dal cromosoma batterico che portano un'informazione accessoria per funzioni diverse ma non necessarie . Il batterio li può cedere all'ambiente esterno rendendoli DNA libero e può catturarne altri , quindi , nel corso della sua vita , il batterio cambia le sue capacità .

Ciò che i batteri sanno fare dipende dall'informazione genetica che è variabile , da ciò deriva l'adattabilità dei procarioti , la loro diffusione in ambienti diversi e per queste loro capacità vengono utilizzati dall'uomo per funzioni importanti ( per cambiare le capacità di un eucariota invece bisogna inserire un'informazione genetica nel suo cromosoma ed è molto difficile ) .

Rb ribosomi = organuli tondeggianti formati da RNA che è l'acido ribonucleico semplice . Se si uniscono più ribosomi l'RNA diventa composto e si parla di poliribosomi . Sono utili nella sintesi proteica .

Sostanze di riserva = sono sostanze energetiche e sono elementi caratteristici della cellula ma non si trovano sempre tutti insieme : Li lipidi ,Gly glicogeno , S zolfo,

PHB polidrossibutirrato

Organelli procariotici = si trovano in cellule in particolari ambienti come i clorosomi , che sono organelli dei batteri verdi che svolgono una funzione fotosintetica .

Le vescicole gassose nei batteri rossi o nelle ex-alghe azzurre o cianobatteri e hanno una funzione metabolica .

Colorazione di Grahm

La colorazione di Grahm è diagnostica perché serve a emettere una diagnosi sul tipo di batterio :

Trattamento con CRISTALVIOLETTO ( blu ) del preparato microscopico .

Lavaggio con acqua per eliminare colorante in eccesso .

Trattamento con soluzione IODATA per non perdere il colore in quanto facilita il fissaggio del colorante nella cellula .

Lavaggio con acqua per eliminare il colorante in eccesso .

Decolorazione con alcool per 10-20 sec. I batteri con parete spessa rimangono blu = GRAHM POSITIVI . Sciacquare con acqua .

Colorazione di contrasto con Eosina ( rosa ) per distinguere i GRAHM NEGATIVI.

Lavaggio con acqua e assorbimento dell'acqua in eccesso .

Osservazione al microscopio .

I Grahm negativi non si colorano in blu perché il trattamento con alcool scioglie la membrana esterna lipidica e penetra nella parete porosa . Quindi anche se la parete è più sottile la sua resistenza è maggiore .

Cenni di genetica batterica nei procarioti

Divisione cellulare nei procarioti = prima di dividersi la cellula deve duplicare il suo patrimonio genetico per ripartirlo equamente nelle cellule figlie . ci sono quindi due processi :

Duplicazione del DNA = i filamenti si separano e ogni filamento ricostruisce la metà mancante .

Segregazione delle due porzioni di DNA , una nella cellula madre , l'altra nella   cellula figlia , si formano così 2 nuove molecole di DNA .

Nei procarioti c'è un solo cromosoma batterico , quindi il patrimonio genetico si trova nell'unico filamento di DNA .

DNA = Acido desossiribonucleico formato da due catene

avvolte a spirale e legate assieme a formare una doppia elica .

Le catene sono formate da nucleotidi

Ogni nucleotide è composto da 3 parti principali

1 zucchero, 1 acido fosforico e da basi azotate ,

le catene si legano proprio a livello di queste basi .

Duplicazione o replicazione del DNA = avviene in tre fasi fondamentali

Despiralizzazione delle 2 catene

apertura delle due catene per rottura dei legami tra le due basi

Sintesi ( = formazione ) delle nuove catene complementari

2 molecole di DNA

perfettamente

identiche l'una

con l'altra e alla

molecola di DNA

di partenza .

Si apre e per ogni parte

viene sintetizzata una

nuova catena

Fasi della divisione cellulare nei batteri

Il filamento di DNA si fissa in un sito.

completamento del cromosoma per duplicazione .

il nuovo cromosoma si ancora in un altro sito .

formazione di un setto di membrana che deriva dall'invaginazione della membrana verso l'interno .

la membrana produce la nuova parete .

separazione delle due cellule .

Le due cellule figlie si ingrandiscono leggermente fino a raggiungere le dimensioni della cellula madre . Le cellule figlie sono uguali come patrimonio genetico alle cellule madri e questo è il meccanismo di diffusione della specie detto scissione o fissione binaria . Ma questa è una situazione ideale e teorica per eccellenza , in realtà le due cellule figlie non sono perfettamente identiche alla cellula madre a causa dei Fattori di variabilità genetica .

Alterazioni della sequenza di basi durante la duplicazione .

Presenza di agenti mutageni = sostanze chimiche e radiazioni che hanno la capacità di alterare il patrimonio ereditario .

Sessualità microbica o batterica = può capitare che un batterio ceda ad un altro batterio un frammento del proprio patrimonio genetico o del proprio filamento di DNA , ossia un batterio donatore cede un frammento di DNA o un plastide al batterio accettore , quindi cambiano singoli caratteri .

La variabilità delle popolazioni batteriche è molto elevata , infatti i batteri si sono adattati a vivere in ambienti molto diversi a causa della selezione naturale ( = la natura produce una serie di tentativi , cioè tutte le possibili mutazioni , di cui restano solo quelli in grado di sopravvivere ) .

Sporificazione ( o sporulazione ) = negli eucarioti è un sistema di diffusione della specie , nei procarioti è una forma di resistenza alle calamità ambientali .

I batteri sporigeni sono Bacillus = aerobi e anaerobi.

Clorostidium = anaerobi stretti .

Tutti gli altri batteri non sono in grado di dare questo processo .

Fasi della sporificazione

Processo di divisione cellulare e duplicazione del cromosoma batterico .

A livello laterale inizia il setto di membrana fino alla separazione .

Le cellule non si separano completamente : la parte più piccola è avvolta da quella più grande fino ad essere inglobata .Vengono prodotti diversi strati detti peptidoglicani di cui il principale è l'acido dipicolinico la cui presenza è molto importante perché non sempre il processo di sporificazione è visibile , quindi la sua presenza è identificabile dalla presenza di questo acido Infatti la sua quantità aumenta man mano che la sporificazione aumenta .

La parte inglobata è la prespora formata da una parte vitale e da strati di peptidoglicani allo stato solido come il dipicolinato di calcio . Quando la spora è matura gli strati si aprono per farla uscire all'esterno .

cellula madre parete

invaginazione eccentrica

membrana citoplasmatica  due sottocellule

cellula con membrana citoplasmatica per il numero di avvolgimenti

avvolta dalla cellula madre . molto elevato la cellula risulta

molto protetta e quindi molto

resistente .

Probabilmente il batterio sporifica per resistere a una situazione ambientale sfavorevole e poi ritorna allo stato vegetativo .

Eucarioti

Le dimensioni della cellula eucariotica in generale dipendono dal rapporto superficie-volume e sono di 10 - 30 micromerti ( mm ) ma ci sono alcune eccezioni per le cellule vegetali che possono anche essere di 300 mm e per le cellule animali che possono essere di qualche centimetro come l'uovo di gallina .

Le dimensioni non sono più grandi di 10-30 mm perché il volume occupato sarebbe molto maggiore della superficie che lo racchiude . Siccome la cellula assorbe materiale nutritizio attraverso la membrana , se la cellula è grandissima non riesce a ricevere sufficiente materiale nutritizio per le strutture al suo interno quindi non sopravviverebbe . La condizione ideale è quindi che la cellula sia piccola , ossia il rapporto superficie / volume sia piuttosto alto , ma non piccolissima perché non conterrebbe tutte le informazioni genetiche necessarie per la vita della cellula .

La cellula eucariotica vegetale ha molte parti in comune con la cellula eucariotica animale e presenta anche delle strutture tipicamente proprie .

Strutture in comune alla cellula vegetale e alla cellula animale

Membrana plasmatica o cellulare o plasmalemma = 7-8 nm è uguale a quella dei procarioti . E' formata da lipidi ( fosfolipidi , gliceridi = glicerina + acidi grassi , colesterolo ) , dalle proteine ( semplici = singole proteine , complesse = glicoproteine ) . E' un doppio strato di fosfolipidi con i poli idrofili rivolti verso la fase acquosa , verso l'interno e l'esterno della cellula , e la parte idrofoba verso il centro della membrana . Nei fosfolipidi si inseriscono le proteine che possono essere : integrali o interne quando attraversano lo strato lipidico o associate, periferiche o esterne quando sono all'esterno dello strato lipidico e si legano o associano alla membrana in corrispondenza delle proteine integrali . Il colesterolo si inserisce nel doppio strato di fosfolipidi , gli zuccheri si legano alle proteine integrali dando origine alle glicoproteine complesse . Le proteine associate sono semplici perché si legano eventualmente ad un altro composto proteico . Le proteine integrali sono complesse perché si legano agli zuccheri che non sono un composto proteico . Le proteine possono spostarsi nella membrana e a causa di questo movimento la membrana può essere a modello a mosaico composto da tanti pezzi diversi e a modello fluido in cui i pezzi si spostano leggermente grazie alla presenza del colesterolo che conferisce fluidità a tutta la struttura ( modello a mosaico ).

Le proteine possono avere funzione di :

Enzimi = regolano specifiche reazioni chimiche

Ricettori = agganciano e riconoscono particolari messaggi chimici , come quelli degli ormoni.

Trasportatori = regolano il passaggio di sostanze attraverso la membrana .

Le funzioni della membrana cellulare sono :

protezione della cellula stessa

2) trasporto    

a) trasporto passivo o diffusione semplice = la membrana presenta in alcuni punti del doppio strato fosfolipidico dei pori attraverso cui possono passare delle piccole molecole come O₂ , CO₂ , H₂O e qualche ione . Queste molecole entrano o escono dalla cellula seguendo il gradiente di concentrazione , quindi questo tipo di trasporto non richiede utilizzo di energia perché esistono i pori e perché le sostanze si muovono facilmente senza bisogno di lavoro .

O₂

CO₂

b)Trasporto con proteine trasportatrici :

diffusione facilitata : ci sono delle molecole troppo grosse per passare attraverso i pori quindi ci sono delle proteine trasportatrici o cariers che si legano alla struttura da trasportare e cambiano la loro conformazione . Trasportano la sostanza dall'esterno all'interno e viceversa secondo il gradiente di concentrazione di tale sostanza .

proteina    ESTERNO

si allarga nella

membrana parte centrale

INTERNO

glucosio

cariers

libera il glucosio all'interno

Trasporto attivo =avviene contro il gradiente di concentrazione grazie alle proteine trasportatrici

Secondo il gradiente di concentrazione Na    tanto

dovrebbe entrare e K uscire ma ciò non si K Na

verifica . Infatti le proteine trasportatrici Na K

hanno la funzione di pompe ioniche , poco

mantengono un'alta concentrazione di Na

fuori pompando fuori Na e una bassa concentrazione di K fuori aspirando K all'interno . Quindi non ci sarà mai l'equilibrio.

Na

K

In questo caso la cellula compie lavoro quindi il trasporto attivo richiede energia .

La principale riserva di energia della cellula è l'ATP = adenosintrifosfato

formato da una adenina , tre fosfati e zucchero .

Per dare energia ATP ADP + P + E ( 7000 cal )

Adenosindifosfato

Per acquistare energia ADP + P + E ATP pronto ad essere sfruttato dalla

quando questa necessita di energia

Endocitosi = particolare tipo di trasporto attivo perché per avvenire ha bisogno di energia . Può essere :

a) Fagocitosi = che è l'ingestione di sostanze solide .

La sostanza aderisce a livello della membrana plasmatica , si forma un'invaginazione che accoglie la sostanza stessa .

b) Pinocitosi = che è simile alla precedente ma avviene per le sostanze liquide . L'endocitosi è mediata da alcune proteine , diverse dai cariers , ma proteine recettrici che riconoscono la sostanza che deve essere portata all'interno e la captano .

Esocitosi = particolare tipo di trasporto attivo perché per avvenire necessita di energia . E' il procedimento inverso all'endocitosi in quanto la sostanza si trova all'interno e deve uscire

Citoscheletro = è lo "scheletro" della cellula ( cito = cellula ) deve dare sostegno alla cellula mantenendone la forma . E'composto da microtubuli = strutture tubulari intrecciate formate dalla proteina tubulina ( elemento principale ) dall'actina e dalla spettrina . sono proteine contrattili in grado di distendersi e accorciarsi e ciò è importante per mantenere la forma della cellula ( per ex. Il globulo rosso nelle vene è più grande mentre nei capillari grazie al citoscheletro si restringe )

Citoplasma = formato da H₂O , sali , ioni e minerali è la base che occupa l'interno della cellula in cui sono immerse le altre strutture .

Nucleo = struttura principale che si può posizionare in luoghi diversi

posizione centrale posizione polare

E'unico quindi le cellule sono Mononucleate anche se si possono trovare casi di cellule polinucleate . Il nucleo è formato dall'involucro nucleare dalla cromatina e dal nucleolo .

involucro nucleare = involucro che avvolge il nucleo e lo separa dal citoplasma ; è costituito da una doppia membrana , ciascuna delle quali ha la struttura della membrana citoplasmatica . Le due membrane sono separate da uno spazio perinucleare .

poro

5 nm

15 nm 25-30 nm

5 nm

La membrana più esterna da origine al reticolo endoplasmetico ruvido . Sull'involucro nucleare ci sono dei pori che attraversano tutto lo strato . Tutti i corpuscoli insieme costituiscono il complesso del poro . Il poro è formato da 8 corpuscoli che delimitano uno spazio centrale che collega l'interno del nucleo all'esterno , ossia il citoplasma .

Cromatina = sostanza omogenea che occupa gran parte del nucleo ed è costituita da DNA non spiralizzato che poi si spiralizzerà per formare i cromosomi .

Nucleolo struttura del nucleo di aspetto granulare scuro , non delimitato da membrana , costituito da RNA e da proteine . E' la sede della sintesi dei ribosomi .

RIBOSOMIALE RNAr

RNA MESSAGGERO RNAm per la sintesi

TRANSFERT o DI TRASPORTO RNAt delle proteine

RNAr + proteine = ribosomi

Ribosomi organuli , formati da RNAr e proteine , che possono essere liberi nel citoplasma o legati gli uni agli altri per formare i poliribosomi o legati alla membrana del reticolo endoplasmatico ruvido .

40 s

Ribosomi

60 s

s = costante di Svedberg o di sedimentazione = i ribosomi più grossi ( 60 s ) ci mettono meno a sedimentare mentre i più piccoli ( 40 s ) ci mettono di più . Quando i 40 s si uniscono ai 60 s si forma il ribosoma più grande 80 s ( rapporto non costante 40+60

Reticolo endoplasmatico = struttura costituita da un sistema membranoso le cui membrane sono uguali alla membrana cellulare e sono semplici . Nasce dall'involucro nucleare , in particolare dalla membrana esterna che invece di chiudersi si allunga e si attorciglia , si sovrappone con le altre a formare delle cavità che vengono chiamate cisterne se sono più allungate , vescicole se sono più tondeggianti . Il reticolo endoplasmatico può essere : ruvido = ci sono attaccati i ribosomi ; Liscio 0 non ha i ribosomi associati ma c'è solo lo strato membranoso , luogo di sintesi di varie sostanze ( lipidi ) ; rugoso = importante per la sintesi proteica .

Apparato del Golgi = è formato da una struttura membranosa con cisterne e vescicole , ha la funzione di partecipare alla sintesi proteica . Solo nelle cellule vegetali sintetizza le sostanze che andranno a formare la parete cellulare ( peptine , cellulose , unicellulose ) .

Mitocondri = organuli cellulari molto importanti poiché possono essere considerati le centrali energetiche delle cellule . Possono avere una forma ovalare o a bastoncello con una lunghezza variabile fra i 1 e i 10 mm ed una larghezza di 0.5mm . Sono composti da due membrane : una esterna ( sempre uguale alla membrana plasmatica ) che ne delimita il perimetro ed una interna che subisce invaginazioni formando così le creste mitocondriali .

Sulle creste mitocondriali ci sono gli oxisomi = proteine di tipo enzimico . L'interno del mitocondrio è la matrice mitocondrialeformata da H₂O , sali minerali , ioni , DNA e RNA .Il DNA permette ai mitocondri di riprodursi autonomamente rispetto alla cellula . L'RNA permette ai mitocondri di avere una propria sintesi proteica , cioè si producono proteine da sali . quindi hanno una vita semiautonoma all'interno della cellula . si pensa che all'inizio i mitocondri fossero dei batteri che avevano parassitato le cellule eucariotiche fino a diventarne parte integrante .

Funzioni dei mitocondri = sono la centrale energetica della cellula in cui avvengono alcune reazioni :

1) GLICOLISI FASE ANAEROBICA senza la presenza di O₂

FASE AEROBICA (o ciclo di Krebbes)

con la presenza di O₂

Nella fase anaerobica avviene la decomposizione del glucosio , che ha 6 atomi di C , in un composto semplice , con 3 atomi di C , detto acido diruvico o piruvato . Questa reazione avviene nella cellula a livello del citoplasma e il mitocondrio non è ancora interessato .

glucosio ( 6C ) piruvato ( 3C ) nel citoplasma

Nella fase aerbica il piruvato viene demolito in CO₂ e H₂O

piruvato ( 3C ) H₂O + CO₂ nel mitocondrio

Questa reazione avviene all'interno dei mitocondri a livello della matrice mitocondriale ciclo di KREBBS .

demolizione ossidativa degli acidi grassi trasformati in acetil coenzima A

Fosforilazione ossidativa o ossidazione finale in cui tutta l'energia prodotta nelle fasi precedenti viene accumulata nella molecola di ATP produzione ( 1 , 2 ) e accumulo ( 3 ) .

Perossisomi o microcorpi o microbody = corpuscoli cellulari che intervengono nel metabolismo del perossido di H o acqua ossigenata ( H₂O₂ ) . Contengono nel loro interno degli enzimi : Ossidasi e Catalasi che rappresentano la fase attiva del metabolismo . Quando H₂O₂ raggiunge livelli molto alti nella cellula diventa tossica , quindi intervengono gli enzimi che la trasformano in H₂O e O . Nelle cellule vegetali i perossisomi hanno anche un'altra funzione = sono importanti nei semi in germinazione perché trasformano i grassi in zuccheri che vengono poi usati come fonte di energia . Infatti la giovane plantula non è ancora in grado di ottenere l'energia necessaria dalla fotosintesi quindi usa l'energia accumulata dagli zuccheri .

Zuccheri triosi Zuccheri esosi

(C₃H₆O₃) (C₆H₁₂O₆)

Aldosi Chetosi Aldosi Chetosi

H O H H O H O H

C H - C - OH H -C-OH H -C-OH H -C-OH

H-C-OH C=O H -C-OH H -C-OH C = O

H-C -H H - C -OH HO-C -H HO-C-H HO-C -H

H H H -C-OH HO-C-H H -C -OH

H -C-OH H-C-OH H -C -OH

H -C-OH H-C-OH H -C -OH

H H H

Gliceraldeide Glucosio Galatosio Fruttosio

Diidrossiacetone

Zuccheri pentosi (C₅H₁₀O₅)

H O H

C H -C -OH

H -C -OH C = O

H -C -OH H - C - OH

H -C -OH H - C - OH

H -C -OH H - C - OH

H H

Ciglia e flagelli = si trovano più sovente nelle cellule animali , sono appendici cellulari differenziate perché sono ciglia quelle corte e numerose , mentre sono flagelli quando c'è un corpo più lungo e unico

La struttura invece è unica : si originano dalla membrana plasmatica a cui rimangono attaccati per mezzo del corpo basale o blefaroblasto = corpo cavo cilindrico chiuso ad un'estremità e costituito da microtubuli . La parte più o meno allungata è costituita da microtubuli disposti in 9 coppie periferiche e da una coppia centrale .

Questa struttura è detta assonema

Cigli e flagelli sono strutture di movimento

I microtubuli sono costituiti da proteine contrattili

che sono : la tubulina , l'actina , la miosina

I filamenti di actina scorrono sui filamenti di miosina

provocando delle contrazioni che determinano il movimento . Le ciglia non provocano direttamente il movimento della cellula che le possiede ma provocano delle correnti nei liquidi che circondano la cellula . Queste correnti provocano il movimento di altre cellule e delle sostanze presenti nel liquido .

I flagelli provocano direttamente il movimento della cellula a cui appartengono . Il movimento delle ciglia e dei flagelli richiede energia che deriva dall'ATP . Questo movimento può essere inibito da una sostanza colchicina che impedisce alle proteine contrattili di scivolare le une sulle altre .

Strutture tipiche della cellula vegetale (non presenti nella cellula animale )

Sistema vacuolare = vescicola tondeggiante delimitata da una membrana detta tonoplasto . Nella cellula vegetale giovane il sistema vacuolare è rappresentato dai vacuoli , man mano che la cellula invecchia i vacuoli si fondono ; nella cellula adulta formano un unico grande vacuolo che occupa gran parte del volume della cellula con conseguente spinta del nucleo verso uno dei due poli della cellula .

Il sistema vacuolare è importante perché : 1) dà forma e sostegno alla cellula vegetale , 2) all'interno del sistema vacuolare sono contenute sostanze importanti ( vedi

lucido )

Sistema o complesso plastidiale o plastidi = derivano da un organulo primordiale della cellula vegetale detto proplastidio

Cloroplasti

Plastidi Leucoplasti

Cromoplasti

Cloroplasti = sono i plastidi più importanti , sono organuli delimitati da una doppia membrana . La membrana esterna delimita il cloroplasto , la membrana interna subisce delle invaginazioni , queste si staccano dalla membrana e si liberano all'interno del cloroplasto che si chiama matrice o stroma , diventando come delle vescicole .

Le vescicole liberate all'interno del cloroplasto si fondono tra loro diventando strutture allungate che si dispongono parallelamente le une alle altre e vengono chiamate lamelle srtomatiche o tilacoidi stromatici .

Le lamelle si ripiegano su se stesse sovrapponendosi

e formando il sistema a granaio o grana .

All'interno dei grana sono contenuti i pigmenti fotosintetici ( es. la clorofilla ).

Funzione dei cloroplasti = sono la sede della fotosintesi clorofiliana che prevede la trasformazione dell'energia solare in energia chimica utilizzata per trasformare CO₂ e H₂O in zuccheri .

Fase luminosa = energia solare energia chimica

Fotosintesi

Fase oscura = CO₂ e H₂O zucchero

La fase luminosa avviene nel cloroplasto a livello delle lamelle stromatiche , mentre la fase oscura avviene nella matrice o stoma . Nella matrice sono presenti DNA e RNA quindi i singoli cloroplasti possono dividersi e provvedere alla propria sintesi proteica sono cioè semiautonomi . Non tutte le cellule vegetali contengono cloroplasti , la loro presenza dipende da due fattori : 1) fattore esterno = presenza di luce ; 2) fattore interno = informazioni genetiche .

luce cloroplasto

Plastidio

luce insufficiente ezioplasto

Ezioplasto = non è un plastidio vero e proprio ma una struttura particolare che si forma in circostanze diverse e si trasforma in cloroplasto quando la luce torna normale .

Leucoplasti = si differenziano dal proplastidio in presenza di buio . Si trovano infatti nelle radici , nei fusti sotterranei ( tuberi , bulbi , rizomi ) . Sono più grandi e più semplici dei cloroplasti in quanto non c'è una struttura membranosa e non ci sono pigmenti , quindi non partecipano alla fotosintesi .

Accumulano sostanze di riserva energetica :

Amidoplasti = accumulano amido

Leucoplasti Proteoplasti = accumulano proteine

Lipidoplasti = accumulano lipidi

I più importanti sono gli amidoplasti perché in ogni pianta sono differenti , quindi sono utilizzabili per determinare la specie della pianta . L'amido comincia a depositarsi in un punto preciso del leucoplasto detto ILO che può essere puntiforme , a X o a Y . ex. Amido di patata

^S ILO

strati di amido

L'amido è uno zucchero complesso e può essere : primario = si forma nei cloroplasti subito dopo la fotosintesi , viene trasformato in zucchero semplice ed è trasportato nelle cellule al buio ( radici , fusti sotterranei ) . Qui si trasforma nuovamente in amido primario e viene accumulato nei leucoplasti che si trasformano in amidoplasti .

Secondario = molto più complesso , si deposita in altre strutture della cellula .

Cloroplasti leucoplasti ( scomparsa della lamella stomatica , del grana , aumenta la dimensione , assumono la capacità di immagazzinare sostanze di

riserva .

Leucoplasti cloroplasti molto raramente

Cromoplasti = si differenziano dal proplastidio sia con luce che con buio . All'interno contengono dei pigmenti , diversi da quelli della fotosintesi , detti carotenoidi .

Caroteni = colorazione giallo - arancio - rossa

Carotenoidi

Xantofille

Cloroplasti ( verdi ) cromoplasti ( gialli ) ex. in autunno

Leucoplasti  Cromoplasti

I cromoplasti non possono più trasformarsi .

Parete cellulare = si forma quando si ha la divisione della cellula vegetale . La cellula deve formare la parete per completare le cellule figlie . Per formare la parete mancante l'apparato del Golgi comincia a formare i precursori della parete , li sintetizza , li avvolge in vescicole che vengono poi trasportate dove manca la parete. Queste vescicole si fondono con la membrana liberando all'esterno il loro contenuto , cioè i precursori della parete cellulare .

parete

membrana

I primi precursori che arrivano sono le pectine che si dispongono a formare la lamella mediana che è lo strato più esterno della parete . Poi , all'interno delle vescicole dell'apparato del Golgi , arrivano le cellulose a formare la parete primaria dove si dispongono in modo disordinato . Via via che la cellula cresce si forma anche la parete secondaria costituita da 3 strati in cui le cellulose si dispongono in modo ordinato

P parete può esserci o meno

a secondaria 3° s.

r

e 2°s obliquo

t

e 1°s a canestro

parete

c primaria

e lamella

l mediana

l.

Le pectine della lamella mediana hanno una consistenza colloidale che permette la coesione tra le cellule vegetali vicine .

La cellulosa è uno zucchero formato da più molecole di glucosio . Più molecole di cellulosa formano le Micelle . Più micelle formano le microfibrille ( diametro = 10nm) , più microfibrille formano le macrofibrille ( diametro = 50 nm ) che formano le pareti primaria e secondaria .

La parete cellulare può subire delle variazioni ( vedi lucido )

presenza di cuticole , cere , cutina .

sughero .

lignina .

mineralizzazione .

gelificazione

Plasmodesmi = sono dei ponti citoplasmatici . In certi punti la parete cellulare si interrompe , però questi spazi non sono vuoti ma occupati da citoplasma , mettono quindi in comunicazione le cellule .

cellule

plasmodesma

Citosol = parte liquida acquosa del citoplasma . Strutture tipiche della cellula animale .

Citoscheletro = è la sola struttura di sostegno presente nella cellula in quanto manca il sistema vacuolare ( presente anche nelle cellule vegetali ma irrilevante in quanto la sua funzione è in parte svolta dal sistema vacuolare ).

Microtuboli

Citoscheletro Microfilamenti

Filamenti intermedi formati da proteine tra cui la cheratina

Centrioli = ogni cellula ne ha 2 che si dispongono perpendicolarmente l'uno rispetto all'altro . Come struttura sono uguali al corpo basale o blefaroplasto delle ciglia e dei flagelli = corpo cilindrico cavo , chiuso ad un'estremità e costituito da microtubuli che però sono disposti in 9 triplette periferiche . la loro funzione è quella di sostegno della cellula e di intervento nella divisione cellulare .

Giunzioni cellulari = le cellule animali possono essere unite attraverso 3 tipi di giunzioni oppure possono essere separate

Occludenti

Giunzioni    Serrate o comunicanti

Desmosomi

La sostanza presente fra le cellule separate è la matrice extracellulare = di natura acquosa , fluida , contiene ioni e sali minerali .

Microvilli = alcune cellule animali presentano a livello della membrana plasmatica delle estroflessioni citoplasmatiche che aumentano la superficie della membrana e di conseguenza aumenta la capacità di assorbimento della membrana stessa ( ex. le cellule dell'intestino ) .

Glicocalice = può esserci o meno . Lo strato più esterno della cellula è la membrana plasmatica ma alcune cellule Hanno uno strato ancora più esterno che è il glicocalice , formato da zuccheri e glicoproteine , cioè proteine legate agli zuccheri . La sua funzione è quella di aumentare la funzione protettiva della membrana dagli agenti esterni e di selezionare le sostanze che entrano ed escono .

Lisosomi = non si sa se ci sono nella cellula vegetale mentre sono presenti nelle cellule animali . Sono delle vescicole delimitate da una membrana uguale alla membrana plasmatica e contengono Enzimi .La loro funzione è quella di digerire il materiale nutritizio che è stato portato all'interno della cellula per endocitosi . Il materiale ingerito per mezzo del vacuolo alimentare viene digerito nel lisosoma : la membrana del vacuolo si fonde con quella del lisosoma , quindi gli enzimi demoliscono le sostanze complesse in sostanze semplici che vengono utilizzate dalla cellula mentre quelle di rifiuto vengono espulse dalla cellula per esotitosi . Alcuni lisosomi attaccano parti invecchiate della cellula e sono detti autosomi .

Enzimi = proteine che hanno la funzione di catalizzatori biologici . I catalizzatori sono sostanze che aumentano la velocità delle reazioni chimiche rimanendo assolutamente inalterati . Gli enzimi non si consumano e aumentano la velocità di reazione abbassando l'energia di attivazione che è l'energia necessaria per iniziare una reazione chimica , cioè l'energia per vincere la resistenza che hanno i reagenti nei confronti di una reazione .

Energia di attivazione t>

Energia abbassata per mezzo di enzimi t<

L'energia risparmiata viene utilizzata in un altro modo . L'enzima per svolgere la funzione di catalizzatore si deve legare ad un substrato. . Il punto dell'enzima che si lega al substrato è dello sito attivo . Quindi si forma il complesso enzima - substrato che entra nella reazione e ne aumenta la velocità . Quando la reazione termina l'enzima si stacca dal substrato ed è subito pronto a legarsi ad un altro substrato per un'altra reazione .

GENETICA

Il DNA ( acido desossiribonucleico ) è la sede di tutte le informazioni genetiche .

1 molecola di zucchero = desossiribosio che è un

pentosio , cioè formato da 5 C . nucleotide

Struttura  1 molecola di acido fosforico

1 base azotata

Adenina ( A )

Puriniche

Guanina ( G )

BASI AZOTATE

Citosina ( C )

Pirimidiniche

Timina ( T )

Le puriniche hanno una struttura a 2 anelli ciclici : uno è formato da 5 atomi di C l'altro da 6 atomi di C . Le pirimidiniche sono formate da un anello ciclico a 6 atomi di C .

Il DNA è formato da tanti nucleotidi ed è quindi un polinucleotide .

I nucleotidi si legano l'uno con l'altro con legami H : lo zucchero con la posizione 3' si lega con lo zucchero del nucleotide vicino nella posizione 5' mediante una molecola di acido fosforico . Qualunque sia la lunghezza del DNA c'è un'estremità inferiore e una superiore da una parte quindi la posizione 5' e dall'altra la posizione 3' rimarranno libere . Il DNA è formato da 2 catene di nucleotidi o filamenti .

Il secondo filamento si dispone in modo parallelo e capovolto rispetto al primo filamento , quindi la terminazione 5' di uno corrisponderà alla terminazione 3' dell'altro e viceversa .

Le due catene sono unite a livello delle basi azotate la cui unione è specifica ed obbligatoria :

ADENINA - TIMINA A - T A - G

CITOSINA - GUANINA C - G C - T

Le basi azotate sono complementari perché devono rispettare l'obbligo di unione , quindi sono importanti per la duplicazione perché determinano in essa l'uguaglianza tra cellula madre e cellule figlie . Il legame tra le basi azotate è fisso anche per un fattore chimico detto ingombro sterico = nel DNA gli zuccheri sono tutti alla stessa distanza e se si cambia il legame tra A-T e C-G questa distanza verrebbe compromessa .

Duplicazione o replicazione

FASI :

Despiralizzazione delle due catene polinucleotidiche

Apertua delle due catene per rottura dei legami H tra le basi

Sintesi delle due catene polinucleotidiche

repliconi

La duplicazione inizia in punti specifici detti repliconi . Nella fase di apertura dei legami H intervengono 3 tipi di enzimi : elicasi = rompono i legami H fra le basi ; SSB = impediscono che i legami , una volta rotti , si riformino ; topoisomerasi = si posizionano alle due estremità del replicone per impedire l'eccessiva spiralizzazione delle estremità del replicone che deriva dalla despiralizzazione della parte centrale del replicone .

Per sintetizzare le due nuove catene interviene l'enzima :

DNA Polimerasi = che ha la funzione di sintetizzare e costruire la nuova catena polinucleotidica in modo giusto : veloce e continuo nella direzione 5'-3' , perché agisce nella sua direzione naturale ; sul filamento 3'-5' la DNA polimerasi deve andare nella direzione opposta quindi sintetizza piccoli pezzi di catena che poi riunisce , perciò va meno veloce e in modo discontinuo , la nuova catena polinucleotidica che si forma è il filamento in ritardo in quanto ci impiega più tempo.

In seguito le catene si rispiralizzano , la nuova spirale è uguale alla prima ma un filamento è più vecchio di quello nuovo appena sintetizzato . Quindi la duplicazione è detta modello semiconservativo in quanto una catena è più vecchia (è quella che apparteneva alla cellula madre , di partenza , e che viene conservata ) e una è più nuova. La DNA polimerasi , man mano che sintetizza , ogni tanto torna indietro per rileggere e ricontrollare la catena appena formata per vedere se ci sono errori . Se ha sbagliato la combinazione delle basi riconosce l'errore , toglie la base sbagliata e corregge l'errore . Se non correggesse gli errori ci sarebbero delle malformazioni genetiche . Nell'uomo vengono sintetizzati 50 nucleotidi al secondo , nei procarioti 500 nucleotidi al secondo .

Nucleosoma = la lunghezza del DNA viene misurata in Coppie di basi ( BP = base pair ) . Se la molecola di DNA è molto lunga si misura in KB = 1000 coppie di basi = 1000 BP .

Virus = 5000 BP = 5KB

Uomo = 5000000000 BP = circa 2 metri di lunghezza .

Il DNA si ripiega moltissimo , ogni ripiegamento avviene attorno a proteine dette ISTONI , poi ci sono ulteriori ripiegamenti su se stesso , quindi diventa più corto e più spesso .

Nucleosoma = complesso proteine istomiche ( istomi )

+ DNA .

Il DNA ha 25 nm di spessore = cromatina che può essere eterocromatina quando ha una colorazione più intensa o eucromatina quando è meno colorata . quando il DNA si ripiega ulteriormente dall'eucromatina si formano i cromosomi = ( 1 mm di diametro ) strutture costituite da DNA ; prima che il DNA si duplichi i cromosomi appaiono come semplici bastoncelli che presentano una costrizione detta centromero

Metacentrici , quando il centromero è al

centro del bastoncello

Cromosomi Acrocentrici = quando il centromero

si sposta più verso l'alto o più

verso il basso

Telocentrici = quando il centromero è a una

delle due estremità

Per avere delle informazioni sui cromosomi si usano 3 parametri

Posizione del centromero

Dimensioni del cromosoma

Bandeggiatura = presenza o meno di bande chiare o scure .

Tutti i cromosomi all'interno di una cellula indicano il cariotipo = insieme di tutti i cromosomi presenti in una cellula .

Nell'uomo ci sono 46 cromosomi : 22 coppie di cromosomi somatici o autosomi che portano le informazioni per le varie strutture del corpo ; 1 coppia di cromosomi che determinano il sesso o cromosomi sessuali .

Quando il DNA è già duplicato si è in presenza di un cromosoma doppio : e i singoli bastoncelli che prima erano detti cromosomi dopo si chiamano cromatidi che rimangono uniti a livello del centromero .

NOR = seconda costrizione a livello del centromero .

Cromosomi omologhi = nel cariotipo sono i cromosomi che portano le stesse informazioni genetiche solo che uno deriva dalla madre e uno deriva dal padre .

I cromosomi sessuali sono indicati con X e Y ma nel cariotipo non sono accoppiati perché sono diversi e servono per la determinazione del sesso .

XX XY

femmina maschio

Quando in un individuo i cromosomi sessuali sono diversi si parla di eterogamia , quando sono uguali c'è omogametia .

Nei mammiferi l'eterogamia è nell' individuo maschile nentre nell'individuo femminile c'è omogametia . Anche se per alcuni animali come gli uccelli ci sono delle differenze , non si troverà mai YY .

Serie cromosomica di base = numero minimo di cromosomi per specie affinchè il DNA possa organizzarsi in cromosomi , cioè possa passare dalla forma di cromatina a quella di cromosoma . Una cellula ha 4 cromosomi , se il DNA non è sufficiente a formare i 4 cromosomi resta sotto forma di cromatina , quindi sotto il livello del numero di cromosomi il DNA resta allo stato di cromatina .

x = 23 n° di cromosomi nell'uomo

Nell'uomo la serie cromosomica di base si ripete 2 volte , per convenzione quando la serie cromosomica di base si ripete 2 volte si dice che l'individuo ha un corredo cromosomico diploide = 2n . Quando il corredo cromosomico viene dimezzato è aploide = n

n = 23

nell'uomo

2n = 46

x = 2

nei diploidi x e n coincidono

2n = 4 n = 2

x = 4

n = 8 nei tetraploidi x = n

Mitosi = processo di divisione cellulare delle cellule somatiche

G₁

M S

G₂

G₁ = fase di intervallo quando la cellula non si divide .

S = fase di duplicazione del DNA cioè fase di sintesi .

G₂ = fase in cui si organizzano le strutture che servono per la mitosi o divisione cellulare

M = fase in cui avviene la mitosi .

Poi il ciclo si ripete

Nel passaggio da G₂ a M agisce l'enzima HPF = enzima che con la sua azione stimola altri enzimi che faciliteranno e renderanno possibile la mitosi .

In G₂ entrano in gioco i centrioli che si duplicano ( 2 in G₁ e 4 in G₂ ) ; una coppia di centrioli si sposta verso un polo della cellula , l'altra coppia si sposta verso il polo opposto .

Poi si forma l'aster o astrosfera = struttura costituita da microtobuli che si dispongono a raggera attorno alle 2 coppie di centrioli .

Infine si forma il Fuso mitotico = formato da microtuboli che possono arrivare da una coppia di centrioli all'altra , oppure partire da una coppia di centrioli e fermarsi a metà .

Poi si arriva alla mitosi che si divide in 4 fasi principali profase , metafase , anafase , telofase .

La profase avviene a livello del nucleo e può suddividersi in :

Iniziale

Profase  Profase

Prometafase

Il DNA sottoforma di cromatina ormai dupplicata inizia a spiralizzarsi per trasformarsi in cromosoma . Scompare l'involucro nucleare : la membrana si spezza e i pezzi sono liberati nel citoplasma , entrando a far parte del sistema membranoso citoplasmatico ; scompare anche il nucleolo perché si ferma la sintesi dell'RNA ribosomiale .

Metafase = i cromosomi , costituiti dai due cromatidi , si dispongono sul piano equatoriale della cellula formando la piastra equatoriale e si posizionano sulle fibre del fuso mitotico non continue ma interrotte a metà .

Anafase = le fibre del fuso mitotico si accorciano contraendosi e ogni fibra tira il cromosoma in modo che i due cromatidi si separino

Telofase = i cromatidi sono metà da una parte e metà dall'altra avvenvono quindi i procedimenti inversi a quelli avvenuti nella profase : si riformano gli involucri nucleari con i pezzi di membrana , e i nucleoli perché riprende la sintesi dell'RNA .

Poi , a livello del citoplasma , la cellula si divide = citocinesi o citodieresi .

Nelle cellule animali si formano due cellule figlie identiche fra loro e alla cellula madre .

Nelle cellule vegetali non c'è

l'invaginazione della membrana

ma si forma il fragmoplasto = struttura

formata da una serie di vescicole che

derivano dall'apparato di Golgi

Le vescicole si dispongono in posizione

equatoriale o centrale per separare i

due nuclei , poi si fondono fra loro

formando un'unica grossa vescicola .

Al livello più esterno e più estremo le vescicole fondono le pareti con la membrana . Quindi le cellule sono "separate" da uno spazio in cui si sono riversate le sostanze contenute prima dalle vescicole . Alla fine le due cellule risultano separate .

Meiosi = processo mediante il quale le cellule somatiche si dividono dando origine alle cellule germinali o gameti . Il corredo cromosomico delle cellule somatiche si dimezza , quindi i gameti avranno sempre corredo cromosomico aploide .

La meiosi comprende due divisioni consecutive , la 1° e la 2° divisione meiotica con unica duplicazione del DNA che si verifica prima della prima divisione .

Profase 1

1° o Riduzionale Metafase 1

Anafase 1

Telofase 1

MEIOSI

Profase 2

Metafase 2

2° o Equazionale Anafase 2

Telofase 2

PROFASE : leptotene = si mettono ben in evidenza i cromosomi con i loro omologhi ; zigotene = si forma il complesso sinaptinemale costitoito dagli omologhi che si uniscono per messo di proteine ; pachitene = si verifica il crossing over in cui si ha lo scambio di geni fra i due cromosomi omologhi ( i geni scambiati devono portare lo stesso carattere ) . I geni sono segmenti ben precisi di DNA che si trovano sui cromosomi .

crossing

complesso

sinaptinemale over

stesso carattere

Il crossing over è importantissimo perché i gameti avranno singoli cromosomi sia paterni che materni perché si saranno scambiati i geni ; diplotene = i due cromosomi omologhi che si erano uniti iniziano a staccarsi , ma non completamente in quanto rimangono uniti nei punti in cui è avvenuto il crossing over : Questi punti vengono detti chiasmi . Diacinesi = terminalizzazione dei chiasmi ossia tutti i punti di contatto rimasti si portano all'estremità del cromosoma . Termina la PROFASE 1 del nucleo della cellula . Contemporaneamente i due centrioli si duplicano e migrano ai poli opposti della cellula e si formano l'aster e il fuso mitotico come nella mitosi .

Metafase 1 = i cromosomi che sono ancora uniti ( omologhi ) si dispongono sulle fibre del fuso mitotico in posizione centrale a formare la piastra equatoriale .

Anafase 1 = le fibre del fuso mitotico iniziano a contrarsi separando i due cromosomi omologhi .

Telofase 1 = si formano i due nuclei , l'involucro nucleare e il nucleolo .

Ccitocinesi o citodieresi 1 = la membrana subisce un'invaginazione e si formano le due cellule che , dal punto di vista genetico , sono diverse dalla cellula madre perché il numero di cromosomi è stato dimezzato ( un omologo da una parte e uno dall'altra)

ma la quantità di materiale genetico rimane intera . A questo punto avviene la seconda divisione meiotica che è uguale alla mitosi

Profase 2 = si mettono in evidenza i cromosomi , non ci sono più gli omologhi .

Metafase 2 = i cromosomi si dispongono solle fibre del fuso mitotico a formare la piastra equatoriale , ogni cromosoma è formato da due cromatidi .

Anafase 2 = le fibre si contraggono e si separano i due cromatidi .

Telofase 2 = si formano i due nuclei .

Citocinesi 2 = divisione della cellula in due . Queste due cellule hanno il nucleo di cromosomi uguali ma la quantità di materiale genetico è dimezzata . Alla fine ci sono così quattro cellule .

VARIAZIONI GENETICHE

Autoplodia

Poliplodia

Alloplodia

VARIAZIONI GENETICHE Aneuplodia

Cromosomi b

Poliplodia = duplicazione dell'intero corredo cromosomico .

2n = 2x 2n = 4x

Può avvenire per autoploidia = duplicazione del corredo cromosomico all'interno della stessa cellula . Ciò si verifica quando non si completa la mitosi , in particolare quando è già avvenuta la formazione dei due nuclei ma non avviene la divisione del citoplasma .

ex. 2n = 2x

cellula diploide

la cellula può

rimanere binucleata

Per alloploidia = duplicazione del corredo cromosomico per fusione di cellule di specie diverse :

2x 2x

la cellula che si forme è sterile , cioè non è in grado di riprodursi perché i cromosomi sono diversi .

Nella meiosi non ci sono gli omologhi : se non c'è l'omologo corrismondente non si può avere il crossing over quindi non si formano gameti e la riproduzione risulta impossibile . Se però ci sono delle variazioni ambientali ( sbalzi termici o radiazioni ) la cellula può duplicare ugualmente il suo corredo cromosomico perché si autoproduce i suoi omologhi ; si ottiene quindi una cellula fertile .

AA + BB

AB sterile

AABB fertile

Aneuplodia = variazione del numero di cromosomi della cellula che si verifica quando durante la meiosi non avviene lo sdoppiamento del centromero .

2x + 1 = triploide

2x-1 2x - 1 = aploide

Diploide

Pentaploide 6x - 1

Esaploide 6x

Eptaploide 6x + 1

Cromosoma b si trovano solo nei vegetali , si differiscono nell'eterocromatina , non hanno importanza a livello genetico in quanto hanno una funzione di supporto ai veri e propri cromosomi durante la meiosi , facilitano l'appaiamento degli omologhi nel complesso sinaptinemale . Non si sa in che modo facilitano anche l'adattamento dell'individuo che li porta , condizioni ambientali avverse .

Queste variazioni genetiche sono molto comuni nei vegetali ma molto rare negli animali . Infatti negli animali superiori può provocare gravi patologie ( ex. la sindrome di Dawn ) .

SINTESI PROTEICA

Sintesi proteica = le proteine sono molecole organiche costituite dall' associazione variabile di 20 diversi amminoacidi . I componenti che servono per la sintesi proteica sono : 1) nell'RNAlo zucchero è il ribosio ; 2) le basi azzotate sono l'adenina , la guanina la citosina e l'uracile ( al posto della timina ) ; 3) il DNA è formato da due catene di nucleotidi che si avvolgono a spirale mentre l'RNA c'è un unico filamento

Messaggero

RNA  Ribosomiale servono per la sintesi proteica

Transfer o di trasporto

Messaggero = porta l'informazione genetica dal nucleo ai ribosomi che sono contenuti nel citoplasma .

Ribosomiale = è il costituente dei ribosomi , fondamentali per la sintesi proteica perché ne sono la sede .

Transfer = trasporta gli amminoacidi dove ci sono dei ribosomi .

La sintesi proteica si compone di due fasi :

Trascrizione = fase di preparazione

FASI

Traduzione

Trascrizione =la sintesi proteica ha inizio quando il DNA sintetizza l'RNA messaggero . Il processo è simile al processo di duplicazione del DNA .

agisce l'RNA polimerasi

che solo da una parte

sintetizza il filamento di

RNAm .

L'RNA copia le informazioni del DNA per la sintesi delle proteine , le informazioni genetiche si trasferiscono dal nucleo al citoplasma . L'RNAm raggiunge i ribosomi formati da RNAr . Intanto l'RNAt si lega agli amminoacidi ( 20 in natura ) e si formano 20 filamenti di RNAt , uno per ogni amminoacido .

L'RNAt ha la forma di trifoglio . _{SITO DI ATTACCO PER}

Il sito di attacco per l'RNAm   _{GLI AMMINOACIDI}

è formato da 3 basi , la tripletta

di basi e detta ANTICODONE.

L'RNAt raggiunge i ribosomi

con il suo amminoacido proteina .

Inizia così la fase di TRADUZIONE .    _{SITO D'ATTACCO PER IL DNA}

Inizio

Traduzione Allungamento

Terminazione

P e A = 2 siti

più grande ^Ribosoma P A sono l'attacco

dell'RNAt

più piccolo _Ribosoma

aminoacido

Alla tripletta che forma RNAt

l'anticodone dell'RNAt   P A

deve corrispondere la

tripletta sull RNAm

detta codone . RNAm

RNAt U A C

Il codone si lega all'anticodone . L'RNAm comincia

RNAm A U G a scorrere tra le due subunità di ribosomi . Arriva un altro RNAt nel sito A con un altro anticodone e un aminoacido . L'anticodone deve corrispondere a un nuovo codone dell'RNAm . I due siti sono così impegnati ma si devono liberare . Il primo RNAt stacca il suo aminoacido che va ad attaccarsi ad un'altro aminoacido , l'RNAt va via e la seconda molecola di RNAt si sposta da A a P. Quindi il sito a si libera , una terza molecola di RNAt lo raggiunge con un nuovo aminoacido , l'anticodone si lega con un codone ; il secondo RNAt se ne va lasciando i 2 aminoacidi che si legano al terzo aminoacido e così via per 20 volte . Alla fine si forma una catena di 20 aminoacidi e la proteina è sintetizzata . La sintesi proteica si blocca . Il segnale di stop arriva perché sull'RNAm arrivano una serie di triplette che non hanno più corrispondenza nell'RNAt , quindi le due subunità dei ribosomi si staccano . Sono sede della sintesi proteica solo i ribosomi associati al reticolo endoplasmatico .

EREDITARIETA'

Intormo al 1850 ( prima di Mendel ) gli studiosi sostenevano la teoria dell'ereditarietà intermedia o mista secondo la quale i genitori hanno all'interno dei fluidi ereditari che trasmettono ai figli in modo equamente ripartito , per cui metà è uguale ad un genitore e metà è uguale all'altro genitore . Ma perché un figlio assomigliava più ad un genitore e non a tutti e due ?

A questa domanda cerca risposta Mendel facendo degli esperimenti sulle piante di piselli che presentano alcune proprietà particolari : si riproducono per autofecondazione = uno stesso fiore ha al suo interno sia l'apparato maschile che quello femminile per cui avviene la fecondazione interna ; per allofecondazione = fecondazione fra fiori diversi . Inoltre presentano 7 caratteristiche colore dei semi , forma dei semi , colore dei fiori , colore dei bacelli , forma dei bacelli , posizione dei fiori , altezza delle piante .

Mendel comincia a studiare uno solo di questi caratteri : il fiore può avere colore bianco o porpora . Mendel prende genitori color porpora e bianchi :

P = generazione parentale F = generazione figliale

allofecondazione P1 * P2

porpora bianco

F1 = porpora

Alla prima generazione figliale nascono le alcune considerazioni :

Legge dell'uniformità = quando incrocio due genitori diversi i figli sono uniformi , cioè presentano tutti lo stesso carattere .

Esiste un carattere dominante e un carattere recessivo . Quello dominante è espresso nella prima generazione , quello recessivo scompare momentaneamente .

Autofecondazione F1 * F1 porpora

F2 3:1=porpora:bianco

Nascono altre considerazioni alla seconda generazione figliare :

I caratteri sono governati da unità ereditarie chiamate geni che vengono trasmesse intatte da generazione a generazione .

Ogni gene è determinato da due fattori detti alleli , cioè due forme alternative dello stesso gene

ex. gene per il colore del fiore allele per il bianco

allele per il porpora

Gli alleli sono indicati con le lettere dell'alfabeto e sovente è l'iniziale del recessivo . La lettera maiuscola indica il dominante , la lettera minuscola indica il recessivo

dominante Ww recessivo

gene

Se gli allei sono identici nello stesso gene l'individuo sarà omozigote WW=porpora ww= bianco Se gli alleli sono diversi l'individuo è eterozigote Ww = porpora

L'aspetto morfologico , cioè ciò che noi vediamo all'esterno di un individuo , viene chiamato Fenotipo , mentre la composizione genetica , che apparentemente non vediamo , è detta Genotipo .

WW * ww P1 * P2

porpora bianco

porpora Ww * Ww F1

WW , Ww , wW , ww F2

porpora bianco

Se utilizzo più geni si costruisce il quadrato di Punnet

W w 4 4 9/16 = lisci e gialli

3/16 = lisci e verdi

W WW Ww 3/16 = rugosi e gialli

1/16 = rugosi e verdi

w wW ww

16 possibilità

Legge della segregazione = ogni cellula riproduttiva porta un solo allele per ogni carattere , perché durante la meiosi ogni allele si separa dal suo omologo e ognuno va in uno dei due gameti .

Legge dell'assorbimento indipendente = gli alleli di caratteri diversi sono ereditati in modo indipendente e casuale .

Queste due leggi con la legge dell'uniformità sono le tre leggi di Mendel eccezionali alle leggi di Mendel .

Dominanza incompleta = per esempio nella riproduzione della bocca di leone , se si incrociano un fiore rosso e un fiore bianco la prima generazione figliare da un fiore rosa che è un carattere intermedio .

Codominanza = gli eterozigoti , cioè quelli che hanno due alleli diversi , esprimono entrambi i fenotipi ; per esempio il sangue umano è caratterizzato dai fenotipi A , B , 0 e AB il fenotipo AB esprime i fenotipi A e B in ugual modo , non c'è dunque dominanza .

Interazioni genetiche = se un carattere è influenzato da geni diversi , l'interazione di geni diversi può determinare la comparsa di nuovi fenotipi , cioè non ci sono fenotipi dominanti , recessivi o intermedi ma fenotipi che prima non c'erano .

ex. cresta del pollo ( vedi lucido ) Rr Pp

R = forma a rosa P = forma a pisello

rp = forma semplice , più comune e diffusa RP = forma a noce

Epistasia = quando un gene interferisce su un altro gene e lo maschera .

ex. piante di pisello odoroso pigmentazione del fiore determinata da due geni diversi C , c , P , p .

CP = fenotipo porpora indipendentemente dagli altri due alleli che compaiono ; altre combinazioni sono tutte bianche .

Poligenia = alcuni caratteri sono il risultato dell'effetto combinato di molti geni , questi caratteri sono detti caratteri poligenici . In questo non si ha un dominante e un recessivo ma c'è una variabilità continua . Si parla di Alleli Plus e Alleli Minus .

ex.. nell'uomo questi alleli possono essere quelli del peso e dell'altezza che possono variare nell'individuo .

SISTEMATICA DEL REGNO DEI PROTISTI

( Professoressa Ferrazzi )

Proisti = organismi unicellulari , anche quando si organizzano in colonie , sono autotrofi ed eterotrofi , vivono in ambienti acquatici o umidi , raramente anche in ambienti secchi , ma ciò comporta una modificazione , infatti entrano in uno stato di quiescienza o dormienza allo stato di cisti in cui riducono al minimo le funzioni vitali fino a quando l'ambiente non risulta a loro idoneo .

Sarcomastogofori

Sottoregno Protozoi Apicomplessi

Cillofori

Dei sarcomastogoforifanno parte :

Amebe = caratterizzate dalla presenza di pseudopodi = espansioni citoplasmatiche che servono per il movimento dell'organismo , e dalla presenza di vacuoli contrattivi o digestivi che servono per espellere l'H₂O in eccesso .

Foraminiferi = amebe marine , hanno un guscio di carbonato di calcio e prolungamenti citoplasmatici detti rizopodi .

Radiolari = hanno uno scheletro complesso di carbonato di calcio e dei prolungamenti citoplasmatici detti assopodi.

Flagellati = presentano uno o più flagelli ; fra questi si possono distinguere : Euglenia = organismo particolare perché può essere sia autotrofo che eterotrofo . S comporta più da vegetale ed è quindi autotrofo in presenza di luce , si comporta da animale e quindi è eterotrofo in presenza di buio . Tripanosoma = solo eterotrofo , parassita caratterizzato da una membrana ondulante . Triconinfa = eterotrofo , simbionte di insetti che si nutrono di legno . Volvox = autotrofi , presentano due flagelli , sono caratterizzati dal fatto che spesso si uniscono a formare delle colonie , le singole cellule formano dei "primordialissimi" gameti , cioè delle strutture riproduttive simili ai gameti . Coano flagellati = caratterizzati dall'avere una struttura detta colletto dal quale si diparte il flagello (??????) .

Apicomplessi = hanno un apice della cellula più ristretto rispetto all'altro . Tra gli apicomplessi ci sono il plasmodium = provoca la malaria ed è parassita della zanzara e degli animali che possono essere infettati dalla malaria , e l'eimera = parassita dei conigli .

Cillofori o ciliati = sono rivestiti da numerose ciglia e presentano un macronucleo deputato a tutte le funzioni vegetative della cellula e uno o più micronuclei deputati alla funzione riproduttiva . Tra questi importante è il paramecio = più evoluto rispetto agli altri perché si nota un abbozzo di apertura boccale , di canale alimentare e una serie di vacuoli digestivi contrattili ed escretori .

Teorie sulla formazione degli animali superiori

Teoria della cellularizzazione o ipotesi plasmodiale = i progenitori dei metazoi sono i cigliati , come il paramecio , perché in questi protozoi ci sono caratteri evolutivi rispetto agli altri protozoi . Di qui l'evoluzione è continuata fino ai metazoi . Questa evoluzione prevede che da una singola cellula si siano formate , per divisioni mitotiche , più cellule che rimanevano unite fra loro ; queste cellule , anziché avere una vita autonoma e indipendente , si specializzano in una funzione diventando dipendenti dalle altre cellule e dando origine alla condizione di pluricellularità . Di qui nascono i metazoi .

Teoria planuloide o ipotesi coloniale = i progenitori dei metazoi sono i flagelllati come i volvox perché i volvox si uniscono a formare delle colonie . Da qui si forma una struttura con più cellule specializzate dipendenti le une dalle altre , per cui una condizione di pluricellularità che da origine ai metazoi . Il risultato è dunque lo stesso maa cambia il modo di giungerci . Il termine planuloide deriva da planula = larva di alcuni metazoi molto primitivi chiamati cnidari .

Entrambe le teorie sono valide ; una volta si pensava ad un unico progenitore origine monofiletica . Oggi si pensa ad una origine polifiletica.

CELLULE TESSUTI SISTEMI APPARATI .

Tessuti animali = insieme di più cellule ; ogni tessuto è formato da cellule dello stesso tipo ( tessuto epiteliale = cellule epiteliali , tessuto nervoso = cellule nervose ) . I tessuti si formano a livello dell'embrione ( zigote formato da cellula uovo fecondata da uno spermatozoo che poi si trasforma in embrione ) . Nell'embrione sono presenti 3 tessuti principali da cui si differenziano altri tessuti : ectoderma = avvolge 'embrione ; endoderma = il più interno dell'embrione , delimita la cavità centrave alimentare ; mesoderma = non c'è negli animali primitivi né nei metazoi più evoluti , è il tessuto tra ectoderma e endoderma , delimita una seconda cavità chiamata geloma.

Dall'endoderma si differenziano i tessuti : epiteliali = di rivestimento , sia esterno che interno ; connettivi = di connessione fra le varie strutture dell'individuo ; di sostegno = cartilagine , ossa .

Dall'ectoderma = si differenziano il tessuto nervoso e il sangue che ha funzioni di trasporto .

Dal mesoderma si differenzia il tessuto muscolare che ha la funzione di sostegno e movimento delll'intero individuo e dei suoi organi interni .

Più tessuti formano gli apparati ( tessuto nervoso = sistema nervoso ) .

Principio dell'omeostasi = mantenere più possibile costante e regolare l'ambiente interno dell'individuo e le sue funzioni principali ( ex. la temperatura ) .

Simmetria = insieme di piani immaginari che passano per l'organismo e lo dividono in parti speculari . Negli animali ci sono 2 tipi di simmetrie : Simmetria radiata = la più primitiva per cui , in qualsiasi punto dell'animale faccio passare il piano di simmetria , l'animale risulta essere diviso in due parti uguali ( quando hanno forma ovale o sferica come l'idra ) ; Simmetria bilaterale = la più evoluta per cui esiste un solo piano che divide perfettamente l'organismo in 2 parti speculari : destra e sinistra ( l'uomo , il gambero ) .

Diversa organizzazione degli organismi vegetali .

Protofite = organismi vegetali attuali più semplici , comprendono organismi unicellulari che vivono esclusivamente in ambiente acquatico , es. alcuni tipi di alghe .

Tallofite = organismi pluricellulari ancora legati all'ambiente acquatico es. altri tipi di alghe .

Briofite = organismi vegetali pluricellulari che iniziano a colonizzare l'ambiente terrestre , che deve essere molto umido .

Cromofite = più complesse ed evolute , organismi pluricellulari che hanno colonizzato l'ambiente terrestre .

Le protofite si possono organizzare in vari modi : flagellati = le cellule presentano uno o più flagelli es: EUGLENA che si comporta da animale in presenza di buio e da vegetale in presenza di luce . Rizopodiali = caratterizzati dalla presenza di rizopodi , es. : Rhizochrysis . Capsali es. : Helmintogloea = le singole cellule possono unirsi a formare delle colonie . Tetrasporali 0 le colonie che si formano non comprendono mai più di 4 cellule es. : Diatomee . Sifonali = le cellule sono polinucleate es. : Botridyum , Bioxis .Le protofite possono unirsi a formare aggregati : Aggregazione a colonia = uione di tante cellule , ma non si può parlare di pluricellularità perché ogni singola cellula è indipendente e non ci sono scambi tra le cellule ; il numero degli individui è illimitato . Aggregazione a cenobio = le cellule si uniscono , ma non si può parlare di pluricellularità , ed iniziano ad entrare in contatto fra loro scambiandosi sostanze ; il numero di individui è limitato quindi , ad un certo punto non si duplicano più .

Le tallofite sono organizzate in : tricale = è la forma più primitiva , le cellule sono uninucelate con ampie connessioni , nelle colonie ci sono scambi tra le varie cellule . L'accrescimento può avvenire in due modi : accrescimento intercalare =tutte le cellule unite insieme nella colonia mantengono la capacità di dividersi .

cellula in cellule figlie

duplicazione

Accrescimento apicale = non tutte le cellule unite nella colonia possono duplicarsi , ma solo quelle in posizione apicale .

cellule in

duplicazione  perdono la capacità di

duplicarsi

La zona in cui avviene la divisione è detta zona meristematica , la zona in cui non avviene la duplicazione è la zona somatica .

Assomnatofite = accrescimento intercalare

Tallofite

Somatofite = accrescimento apicale

Sifonocladali = sono simili alle tricali ma le cellule sono plurinucleate e sono somatofite , ossia il loro accrescimento è apicale ( carattere più evoluto ) . Pseudoparenchimatiche = le cellule della colonia assomigliano a quello che negli organismi superiori è chiamato tessuto , perché sono specializzate .

Le briofite hanno cellule che si uniscono a formare veri e propri tessuti , che però non si organizzano ancora a formare degli organi .

Le cromofite invece sono formate da tessuti complessi che si organizzano a formare organi , che sono : radici , fusto e foglie .

Tessuti vegetali

Meristematico = tessuto in grado di riprodursi per tutta la vita della pianta , ed

Primario = avviene in altezza ed è l'unico tipo di

accrescimento delle piante annuali

ACCRESCIMENTO

Secondario =avviene in larghezza , dalle piante

biennali in poi

Di rivestimento = protegge la pianta e regola gli scambi di sostanze con l'ambiente esterno , su alcuni tessuti di riverstimento sono presenti gli stomi = strutture formate da due cellule che delimitano una cavità e , aprendosi e chiudendosi , regolano gli scambi fra esterno e interno di H₂O e gas . sono numerosi nella pagina inferiore delle foglie .

Parenchimatico = comprende il tessuto clorofiliano = per la fotosintesi , acquifero = per la regolazione degli scambi di acqua ( nelle piante grasse ) , aerifero = per la regolazione e gli scambi di acqua ( nelle piante acquatiche ) , di riserva = per contenere le sostanze di riserva ed è dunque ricco di leucoplasti .

Di sostegno = funzione di sostegno della pianta , formato da cellule con la parete cellulare molto spessa .

Vascolare = serve per il trasporto di sostanze all'interno della pianta . Possiamo distinguere il legno = trasporta H₂O e sali minerali dalle radici al resto della pianta , e il libro = trasporta H₂O , sali minerali e i prodotti della fotosintesi , come il glucosio , dalle foglie al resto della pianta .

Secrettore = deputato alla secrezione di varie sostanse , come la resina , il nettare , le sostanze chimiche che determinano il profumo dei fiori , le sostanze chimiche che proteggono la pianta da malattie e da parassiti .

FUSTO = dal punto di vista evolutivo si è formato dapprima un fusto primitivo non ramificato con una parte nel terreno ed una parte esterna

Epigea = attua la fotosintesi

primordiale.

Ipogea = assorbe materiale TERRENO

nutritizio .

Nel corso dell'evoluzione ci sono stati degli sviluppi delle due parti :

EPIGEA

e così via fino a raggiungere una certa ramificazione . Questa regolarità di ramificazione ( 2:" ) si è persa , tuttavia si possono ancora dare due modalità di ramificazione :

Ramificazione monopodale = nel fusto l'apice del germoglio

si mantiene attivo per tutta la vita della pianta e nel fusto si

formano delle ramificazioni di I ordine che non superano

mai in lunghezza il fusto . Sui rami di I ordine si formano delle

ramificazioni di II ordine che non superano mai in lunghezza

quelle di I ordinee così via .

E' una struttura a triangolo .

Ramificazione simpodiale = nel fusto l'apice

del germoglio si accresce fino ad un certo

punto poi si blocca . Sul fusto principale si

formano delle ramificazioni di I ordine

che superano il fusto in lunghezza .

Sui rami di I ordine si formano quelli

di secondo ordine che li superano in lunghezza

e così via . E' una struttura a cerchio .

Nella parte epigea oltre al fusto e ai rami c'è la foglia formata da una parte espansa detta lamina fogliare che in casi particolari è molto lineare ed è detta ago ( es. nei pini ) . Il picciolo sostiene la lamina fogliare e la inserisce nel fusto o nel ramo .

Alla base del picciolo ci sono delle appendici chiamate stipole . Alcune foglie presentano una guaina che avvolge il fusto o il ramo ( es. nelle graminacee ) .

Il punto in cui la foglia si attacca al ramo è il nodo . ci sono 3 modi di distribuzione della foglia sul fusto : alternata , opposta = per ogni nodo ci sono due foglie una opposta all'altra , verticellata = in corrispondenza di un nodo ci sono più foglie .

Una caratteristica delle foglie è la forma = lineare , lacerata , ellittica , ecc. oppure il tipo di margine = intero , liscio , seghettato , dentato . Le nervature si trovano a livello della lamina fogliare e sono il sistema vascolare della foglia e derivano dal sistema vascolare del fusto . possono essere più semplici = ci possono essere al massimo una o due nervature , come nella foglia di pino ; nel ginkgo biloba le nervature sono tante ma non sono in contatto con le altre . La situazione più evoluta riguarda la maggior parte delle angiosperme = tante nervature collegate le une con le altre tramite strutture dette anastomi .

Quando la pianta , dotate di fusto e di foglie , si trova in condizioni particolari per cui , per cambiamenti vari , l'ambiente non è più congeniale si possono avere delle modificazioni : xeromorfismo = si verifica quando una pianta abbituata a vivere in ambiente umido si trova a vivere in ambiente secco , per cui si verifica la limitazione o la scomparsa delle ramificazioni , i rami si appiattiscono e le foglie si trasformano in spine es. pungitopo ; ( xeromorfismo non estremo ) quelle che sembrano foglie sono in realtà i suoi rami appiattiti e le foglie sono le spine ; cactus ( xeromorfismo estremo ) .

IPOGEA = anche la parte sotterranea ramifica dando origine all'apparato radicale .

Non è l'asse principale che va incontro a ramificazioni ; le ramificazioni che vediamo si sviluppano lateralmente all'asse principale , quindi si formano sull'asse principale ma non dall'asse principale .

Nell'apice radicale è presente una struttura

chiamata cuffia che si ha nelle radici giovani ,

poi si lacera per lasciare penetrare maggiormente

l'apice nel terreno .

C'è una zona pilifera che presenta i peli radicali e ha la funzione di assorbire i materiali nutritizi dal terreno . La zona liscia serve invece a dare sostegno alla radice e ancoraggio alla pianta nel terreno . Anche gli apparati radicali possono presentare delle ramificazioni distinguibili in apparato alorizzico = l'asse principale della radice si mantiene in vita per tutta la vita della pianta e le radici laterali si formano non superando mai ne in spessote ne in lunghezza l'asse principale .

Fittonante = l'asse principale è molto più grosso

mentre le radici laterali sono molto piccole

es. carota

APP.ALO. Fascicolato = le radici secondarie sono molto simili , per lunghezza

e spessore , all'asse principale .

A disco = l'asse principale e le radici laterali sono molto simili però

anziché svilupparsi in senso verticale nel terreno , si

sviluppano in larghezza rimanendo

a livello superficiale .

E in apparato omorizico in cui l'asse principale si accresce fino ad un certo punto e poi muore , quindi la funzione è svolta dalle radici che si ramificano dall'asse principale e sono radici avventizie .

RIPRODUZIONE ASESSUATA NELLE PIANTE

Non intervengono organi e cellule specializzate nella riproduzione = Agametica o Moltiplicazione vegetativa .

Può essere : per scissione = prevede una semplice mitosi e avviene nei vegetali più semplici unicellulari

Per gemmazione = solo una piccola parte di cellula contenente il nucleo tende a staccarsi . La gemma è la cellula più piccola che poi raggiunge le dimensioni della cellula madre .

Per frammentazione = tutte le volte che un frammento si stacca , naturalmente o artificialmente , dalla pianta ed è in grado di dare origine ad un nuovo individuo .

Orgomonio = riproduzione asessuata per frammentazione , riguarda organismi molto semplici o primitivi unicellulari che si uniscono a formare colonie filamentose. Da queste si stacca un frammento che può essere formato da un numero svariato di cellule , ed è detto orgomonio , che può far nascere una nuova colonia .

Neutrotipo RA = si forma una struttura circolare chiusa detta sporangio all'interno della quale , per mitosi , si formano delle spore dette mitospore che possono essere : endospore = prodotte all'interno dello sporangio e diffuse all'esterno quando la struttura è matura ; o esospore = prodotte dallo sporangio direttamente all'esterno . Ogni singola spora liberata all'esterno sarà in grado di dare un nuovo organismo .

Margotta = consiste nell'ottenere la radificazione da un ramo ancora collegato alla pianta madre . Può essere aerea ( periodo di riproduzione 40 giorni circa ) per esempio per le piante ornamentali ( azalee , magnolia ) o ad archetto ( periodo di riproduzione 1 anno circa ) caratteristica di piante con rami molto lunghi e flrssibili per esempio il nocciolo , il rovo , il lampone .

Talea = consiste nell'asportare un frammento di pianta che dovrebbe essere in grado di dare origine ad un'altra pianta . Può essere : legnosa , erbacea , caulinare ( per i rami ) , fogliare e radicale . E'usata per esempio per : geraneo , garofano , ulivo , ginepro , begonia e piante erbacee perenni .

Innesto = quando si innesta un frammento di pianta su un'altra pianta che può essere di specie diversa ma dello stesso genere , per esempio tra la vite europea e quella americana . Può essere a gemma = quando si preleva la gemma e la porzione di legno in cui è inserita , detta marza . La pianta che accoglie la gemma e su cui viene fatto il taglio per inserire la gemma è detta soggetto .

Micropropagazione = non si staccano frammenti di organi ma frammenti di tessuto , lo scopo è quello di ottenere piante perfettamente identiche le une alle altre .

Esistono nei vegetali delle strutture che possono svolgere una funzione di riproduzione asessuata . Sono modificazioni del fusto : stoloni , rizomi , tuberi e bulbi .

Stoloni = fusti sottili molto flessibili che decorrono sulla supreficie del suolo e nella loro estremità portano un insieme di foglie che possono formare delle radici es. fragole .

Rizomi = fusti sotterranei che si sviluppano orizzontalmente subito sotto la superficie del suolo . Nella parte superiore presentano delle gemme apicali , in quella inferiore le radici , es. iris , mughetto , viola .

Tuberi = molto simili ai rizomi , hanno le gemme apicali ma non le radici .

Bulbi = particolari perché sono fusti ma le singole strutture rispecchiano una pianta intera .

3 TIPI DI CICLI RIPRODUTTIVI SESSUATI NEI VEGETALI

( vedi fotoc.)

Gametangi = organi riproduttori .

Maschili = vengono chiamati Anteridi

Femminili = vengono chiamati Archegoni

Sporofito 2n ( diploide ) ^mitosi sporangio 2n ^meiosi spore n

Il ciclo che prendiamo più in considerazione è il ciclo aplo-diplonte

Zigote è l'unico organismo diploide nel ciclo aplonte . Lo zigote va subito incontro alla riproduzione meiotica e quindi diventa molto velocemente aploide ( per mezzo della meiosi stessa ) .

Gameti sono gli unici organismi aploidi nel ciclo diplonte . Diventano subito diploidi unendosi così formano lo zigote .

Nei cicli aplo-diplonte si alternano il gametofito e lo sporofito .

Schema generale ciclo aplo-diplonte

Gametofito   anteridi (n) gameti maschili (n)

zigote (2n)

archegoni (n) gameti femminili (n)

gemmazione   mitosi

spore (n) ^meiosi sporangio (2n) sporofito ( 2n)

Gametofito = su di esso si formano i gameti

Sporofito = su di esso si formano le spore