MARIA ANGELA GIUNCHI
introduzione
alla
BIOLOGIA
APPLICATA
guida
per l’insegnante
PRESENTAZIONE
L
o studio della Biologia, una delle scienze
sperimentali, non può limitarsi al solo
studio del testo.
La possibilità di verificare i princìpi teorici,
di vedere nella realtà le strutture la cui descrizione comporta tanti nomi da studiare è certo
di aiuto non solo per imparare, ma anche per
vedere e capire ciò che si è imparato.
Il quaderno di verifiche vuole essere allora
un qualcosa di più di un modo per accertarsi di
aver acquisito delle conoscenze.
Articolato in due momenti, le prove di laboratorio e gli esercizi di autovalutazione, vuole
stimolare lo spirito di osservazione e di “ricerca” non solo in laboratorio, ma anche nello
svolgimento degli esercizi.
Le prove di laboratorio sono osservazioni
macroscopiche o microscopiche oppure semplici esperimenti chimici che hanno lo scopo
di far imparare agli allievi innanzitutto a “vedere” (e non solo a guardare) e poi anche a fare. Le esperienze proposte richiedono attrezzature semplici e suggeriscono schemi operativi
che, gradualmente, consentono allo studente
di acquisire, con un metodo attivo di lavoro, la
manualità necessaria e di riconoscere l’importanza dell’indagine sperimentale.
Gli esercizi di valutazione sono uno dei
momenti più difficili del rapporto studente/docente: antipatici agli studenti, per i quali sono
una minaccia; deludenti, talora, per l’insegnante, al quale pare di aver profuso invano le proprie energie.
Affinché, come è necessario, non solo servano a verificare il livello di conoscenza dei termini tecnici e delle idee fondamentali, ma stimolino l’applicazione, l’elaborazione e la correlazione dei concetti, si è cercato di proporre
esercizi di tipologia diversa e, se possibile, divertenti:
●
questionari a scelta multipla, domande vero o
falso: sono un agile ed efficiente strumento
di verifica che non esclude certo la necessità
di un ragionamento e non si limita a puro
nozionismo;
●
●
●
●
●
parole crociate, riempimento di vuoti: sono gli
schemi proposti per le domande a risposta
singola, l’esatta soluzione delle quali porta a
individuare frasi, proverbi, modi di dire, a
loro volta spunto per nuove considerazioni;
dall’esame del reale: derivazione e consequenzialità: sono esercizi che stimolano l’osservazione della realtà in cui viviamo e la comprensione dei meccanismi o delle leggi che sottostanno ai fenomeni;
approfondimenti: sono utili per poter rispondere a particolari esigenze della classe, per stimolare la curiosità, per dare soddisfazione a
chi già ne possiede;
mappe concettuali: già proposte nel testo, sono un mezzo per esercitare le capacità logiche e sono anche una veste grafica utile a
rappresentare quella fitta rete di relazioni che
esiste tra i concetti che all’inizio si imparano
uno dietro l’altro in sequenza, ma che poi si
intrecciano e si collegano, senza avere un solo percorso;
brevi brani di storia, di attualità, di curiosità: sono il punto di partenza per riflettere o fare il
punto sulle conoscenze acquisite.
Per valutare le capacità di espressione o per
far esercitare i ragazzi nella trattazione sintetica
dell’argomento sarà semplice convertire molte
delle domande proposte in risposta aperta.
●
●
●
●
La scansione degli esercizi è relativa a:
prove di ingresso al modulo, che permettono
di valutare i prerequisiti al fine di procedere
in modo adeguato nello studio successivo;
autoverifica di ciascun capitolo, prove strutturate in modo da fare focalizzare i temi e i contenuti più importanti;
esercizi sommativi dell’UD, che collegano tra
loro i temi trattati secondo percorsi analogici
di raggiungimento degli obiettivi minimi o
percorsi di recupero o di approfondimento;
esercizi sommativi del Modulo, che collegano
tra loro i temi trattati nelle varie UD e propongono guide di lavoro progettuale interdisciplinare.
MODULO
modulo uno – il mondo vegetale
1 - BIODIVERSITÀ
Prerequisiti sul modulo
1 – Ecologia
Associa ad ogni definizione il termine corrispondente.
A. Il luogo in cui una specie abita si chiama
B. Il ruolo che una specie ha nell’ambiente è detto
C. La via attraverso cui una sostanza viene riciclata è detta
D. Il livello trofico degli erbivori è
E. Specie diverse che abitano lo stesso luogo e appartengono allo stesso ecosistema
F. L’insieme degli organismi collegati da rapporti trofici è detto
G. I viventi della stessa specie che appartengono alla stessa comunità
H. La materia compie un ciclo continuo entro gli ecosistemi grazie ai
I. La sfera della vita è
J. Il processo con cui l’energia solare è trasformata in energia chimica è
1. decompositori
2. comunità
3. biosfera
4. popolazione
5. nicchia ecologica
6. fotosintesi
7. primo
8. habitat
9. ciclo biogeochimico
10. catena alimentare
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
8
5
9
7
2
10
4
1
3
6
2 – La biodiversità e la classificazione
Scegli la risposta esatta.
1) Qual è la sequenza esatta?
a regno - classe - famiglia - philum - ordine - genere - specie
b regno - philum - classe - ordine - famiglia - genere - specie
c regno - philum - classe - famiglia - ordine - genere - specie
✘
2) Che cosa indica la specie?
a l’aggettivo vicino al genere
b la nomenclatura binomia
c la classe
✘
3) I viventi sono classificati in
a tre regni
b due regni
c cinque regni
✘
4) In base al nucleo i viventi si distinguono in
a pluricellulari e unicellulari
b procarioti ed eucarioti
c autotrofi ed eterotrofi
✘
5) Gli eterotrofi sono
a organismi che si procurano il cibo da soli
b organismi che non regolano la propria temperatura corporea
c organismi che si nutrono di altri organismi
✘
3
4
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
3 – La specie
Rispondi vero o falso.
Gli organismi si possono considerare della stessa specie se
–
–
–
–
–
–
vero
assomigliano nell’aspetto
possono accoppiarsi
possono accoppiarsi producendo prole fertile
hanno lo stesso numero di cromosomi
vivono nello stesso ecosistema
vivono nelle stesse aree geografiche
✘
falso
✘
✘
✘
✘
✘
4 – Gli acidi nucleici
Scegli la risposta esatta.
1. L’informazione ereditaria è contenuta nel
a DNA
b RNA
c citoplasma
✘
2. Il DNA è formato da
a molecola bipolare
b doppia elica
c filamento semplice
✘
3. I nucleotidi del DNA sono costituiti da
a acido fosforico, base azotata, ribosio
b acido solforico, base azotata, desossiribosio
c acido fosforico, base azotata, desossiribosio
✘
5 – La cellula
Unendo insieme le lettere che appariranno
nei quadratini segnati troverai ciò che permette la differenza fra cellula eucariote e
cellula procariote.
1
m
i
t
o
c
o
2
n
u
c
l
e
o
3
r
i
b
o
s
1) Avviene la respirazione cellulare.
2) Presiede a tutte le funzioni cellulari e alla riproduzione.
3) Avviene la sintesi proteica.
4) Il componente fondamentale della cellula.
5) Lo è quello del Golgi.
6) Delimitano le cellule e gli organuli.
7) Lo è quello endoplasmatico.
8) Costituiscono il nucleo cellulare.
4
c
i
t
o
a
p
p
m
e
r
a
5
6
7
8
n
d
o
m
i
p
l
a
s
a
r
a
t
o
m
b
r
a
n
e
e
t
i
c
o
l
o
c
i
d
i
n
u
c
Comparti
Parola: .............................................
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 5 - 6:
Esercizio 1: 1b – 2c – 3b – 4c – 5a
Esercizio 2: 1) a-V; b-V; c-F; d-F
2) a-V; b-V; c-V; d-F
3) a-F; b-F; c-V; d-V
4) a-V; b-F; c-V; d-F
5) a-V; b-F; c-V; d-V
6) a-F; b-F; c-V; d-F
7) a-V; b-F; c-V; d-V
8) a-F; b-V; c-F; d-V
9) a-V; b-V; c-V; d-V
10) a-F; b-V; c-F; d-V
r
i
m
a
l
e
i
c
i
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
modulo 1
il mondo vegetale
Proposte di esercitazioni
1 – Domande a risposta multipla
Scegli la risposta esatta.
1) La cellula è
a la più piccola parte di un organismo
b l’unità funzionale di un organismo
c il più piccolo organo di un organismo
2) L’ecosistema è
a l’insieme delle piante e degli animali
b l’insieme delle piante
c l’insieme degli organismi viventi e del luogo in cui vivono
3) La biosfera è
a l’insieme dei viventi
b l’insieme degli ecosistemi
c l’insieme delle cellule
4) Le basi azotate del DNA sono
a adenina, guanina, citosina, uracile
b timina, adenina, guanina, leucina
c adenina, timina, guanina, citosina
5) La classificazione degli organismi viventi è stata proposta da
a Linneo
b Darwin
c Watson e Crick
2 – Rispondi con vero o falso
1) Ecologia è
a) La scienza che studia gli ambienti
b) Consente di indagare le relazioni fra i viventi e l’ambiente fisico
c) Interessa solo gli ambientalisti
d) Una moda dei nostri giorni
vero falso
2) La classificazione è
a) Un sistema per ordinare le cose
b) Quella dei viventi è stata proposta da Linneo
c) Si basa sulle affinità e somiglianze morfologiche
d) Si basa sull’ambiente in cui gli organismi vivono
vero falso
5
6
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
3) La specie è
a) Definita da un aggettivo
b) Definita da due sostantivi
c) Definita da un sostantivo e da un aggettivo
d) Utilizza termini latini
vero falso
4) La continuità della specie è dovuta
a) Alla riproduzione sessuale
b) Alla riproduzione cellulare
c) Alla riproduzione agamica
d) Alla riproduzione transessuale
vero falso
5) La materia
a) Costituisce gli organismi viventi
b) Si distrugge alla morte dell’organismo
c) Si trasforma
d) Si ricicla
vero falso
6) L’energia
a) Costituisce gli organismi viventi
b) Si distrugge alla morte dell’organismo
c) Si trasforma
d) Si ricicla sempre
vero falso
7) Un ecosistema
a) È dato dalle relazioni fra ambiente fisico e esseri viventi
b) È dato dalle strutture dell’ambiente fisico e degli esseri viventi
c) È dipendente da vari fattori
d) È una struttura autosufficiente
vero falso
8) Tutti gli organismi
a) Possiedono struttura cellulare
b) Possiedono acidi nucleici
c) Possiedono nucleo
d) Possiedono citoplasma
vero falso
9) La struttura degli esseri viventi
a) Contiene acqua
b) Contiene proteine, carboidrati, lipidi
c) Contiene atomi
d) Contiene ioni
vero falso
10) Le relazioni trofiche fra organismi viventi sono
a) Ciclo della materia
b) Catena alimentare
c) Vegetali/predatori/fitofagi
d) Predatori/fitofagi/vegetali
vero falso
MODULO
7
1 - BIODIVERSITÀ
ESERCIZI
unità
didattica
biodiversità
1
LA VARIETÀ DEI VIVENTI
Esercizi di autovalutazione
pag. 7
1 – La biodiversità
Completa il seguente brano, inserendo al posto dei puntini le parole mancanti.
Il termine biodiversità è stato coniato per la prima volta durante la conferenza ......................................................
.. nel
di Rio de Janeiro
...............
1992
. La biodiversità è il risultato dell’ ....................................
e sulla Terra dalle origini della vita si sono succeevoluzione
dute diverse biodiversità. L’uomo con la sua attività tende a
................................
ridurre
la biodiversità. La biodiversità si
considera in tre livelli ............................................
.
degli ecosistemi , ............................................
interspecifica , ............................................
intraspecifica
2 – Lʼagricoltura ecocompatibile
Tema di discussione.
Per un’agricoltura durevole ed ecocompatibile è necessario:
— assicurare una crescita della produzione agricola che permetta a tutti di nutrirsi sufficientemente;
— migliorare le condizioni di vita delle popolazioni tenendo conto delle loro aspirazioni sociali e culturali;
— proteggere e conservare le risorse naturali.
pag.
pag. 11
11
In base alle tue conoscenze, alle informazioni dei mass media come pensi possano essere raggiunti questi
obiettivi fra istanze ecologiste e richieste del mondo produttivo?
BIODIVERSITÀ DEGLI ECOSISTEMI
Prove di laboratorio
Un modello di ecosistema in laboratorio
Obiettivo: Osservare le relazioni trofiche di un ecosistema e le successioni ecologiche. Poiché in natura si richiedono lunghi tempi, si può allestire un acquario o questa esperienza nella quale si evidenziano le catene e le reti alimentari e anche semplicemente dallʼodore, dal colore, dalle nuove formazioni
le caratteristiche del biotopo.
Materiali: infuso di fieno.
Strumenti: bacinella, microscopio, vetrini, contagocce, pipetta, vetrini contaglobuli.
Procedimento: 1) Porre una manciata di erba o fieno in un recipiente e coprirla di acqua di fonte o di
stagno. 2) Lasciare l’infuso a temperatura ambiente
senza coprirlo. 3) Attendere alcuni giorni. 4) Al formarsi di un velo sulla superficie del liquido, prelevare alcune gocce di acqua e osservare al microscopio. 5) Periodicamente, nei giorni successivi, prelevare qualche goccia dell’infuso e osservare le variazioni.
In successione generalmente appaiono Batteri,
Protozoi (flagellati e infusori), Alghe unicellulari,
Rotiferi.
pag.
pag.15
15
8
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
Conoscere un ambiente
pag. 15
pag. 26
Obiettivo: Ci sono molti metodi per conoscere lʼambiente e uno dei più utili è quello di frequentarlo. Per
conoscere la natura non è indispensabile andare allʼaltro capo del mondo, infatti essa esiste anche intorno a noi e aspetta solo di essere meglio conosciuta. Anche lʼambiente che ci circonda è colmo di meraviglie e la sua esplorazione risulterà indubbiamente affascinante. Conoscere lʼambiente in cui viviamo
è anche il modo migliore per imparare a rispettarlo. È
durante lʼosservazione dellʼambiente che nasce lʼidea dellʼazione di difesa. La definizione di interventi
richiede una conoscenza approfondita delle specie
su cui si intende intervenire e dellʼambiente in cui vivono. Per questo motivo, è consigliabile lʼaiuto di biologi esperti, che già lavorano sul campo. Fanno parte delle difesa attiva: il monitoraggio di alcune specie
vegetali e animali, la ricerca delle cause dellʼeventuale declino, lʼesecuzione di opere di difesa (nidi per
uccelli, pozze dʼacqua per anfibi), le rinaturalizzazioni (interventi che offrono vantaggio a numerose specie), la creazione di zone protette (oasi, parchi).
Strumenti: vestiti adatti, forbici per potare, bastone,
zaino con coltello, carta topografica della zona, contenitori per raccolta di campioni (bottiglie di plastica con
tappo, scatole e sportine), paletta per piccoli scavi,
taccuino e matita, acqua, binocolo, macchina fotografica, almeno un componente del gruppo dovrà avere
con sé: medicinali contro lo shock anafilattico causato
dalla puntura di insetti o da allergie diverse, un sistema di cura del morso di serpenti velenosi, bussola,
benda e disinfettante, altre attrezzature specifiche a
seconda dello scopo dell’escursione. Per esempio: retino per anfibi, attrezzatura fotografica, cannocchiale
per osservazione di nidi di rapaci, badili per scavare.
Procedimento: 1) Eseguire l’esplorazione annotando sul taccuino il percorso, le specie vegetali e animali, il tipo di ambiente. 2) Prelevare campioni di acqua, terra, piante e animali. 3) In laboratorio, esaminare i campioni sotto lo stereomicroscopio e con strumenti di manipolazione e dissezione, quali pinzette,
bisturi, lamette, piccole forbici, pipetta, ecc. 4) Documentare gli oggetti portati a casa, servendosi di materiale per disegnare e di attrezzature per fotografia.
Monitoraggio della specie
Strumenti: quelli della prova precedente.
Obiettivo: I monitoraggi sono operazioni compiute
per la determinazione della consistenza delle popolazioni. Questo tipo di rilevazioni è molto importante perché consente di seguire lʼandamento numerico delle
popolazioni durante il corso degli anni. Distinguiamo
fra il censimento (più preciso) e la valutazione (approssimativa). I censimenti sono piuttosto difficoltosi
da effettuare, se non altro perché occorre seguire determinate procedure, o protocolli, che bisogna conoscere e sapere applicare. Le aree da tenere sotto controllo sono numerose e molto vaste. Per questi motivi,
i biologi e i naturalisti che lavorano in questo campo
hanno bisogno dellʼaiuto di naturalisti volontari.
Procedimento: 1) Annotare le specie osservate.
2) Riportare i dati e confrontarli con eventuali dati rilevati precedentemente. 3) Procedere alla valutazione confrontando la quantità stimata dei soggetti di
una certa specie da un anno all’altro. 4) Tener conto
che, quando le popolazioni sono limitate numericamente, la valutazione è precisa, negli altri casi essa è
molto meno precisa, ma consente spesso di accorgersi della variazione della consistenza di alcune
specie. 5) La valutazione è importante dal momento
che consente di individuare quali specie si trovano in
difficoltà per concentrare su di esse l’attenzione.
Esercizi di autovalutazione
pag. 12
3 – Biodiversità degli ecosistemi
Scegli la risposta esatta.
1) I vari tipi di ambienti che si succedono con regolarità dall’equatore ai poli sono
a successione primaria
b successione altitudinale
c successione latitudinale
✘
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
2) Le prime specie ad abitare una zona inospitale sono dette
a dominanti
b caratteristiche
c pioniere
✘
3) Le comunità che segnano il termine della successione sono
a climax
b sere
c pioniere
✘
4) Un campo abbandonato dà luogo a
a successione primaria
b successione secondaria
c successione altitudinale
✘
5) Il rapporto fra numero individui e l’area del luogo in un dato tempo è detto
a densità di una popolazione
b portata di un ambiente
c potenziale biotico
✘
6) L’esplosione demografica si verifica quando
a scompaiono i predatori
b si ha un improvviso cambiamento dell’ambiente a causa di incendi
c aumenta il tasso di mortalità
✘
7) Le comunità intermedie che nel tempo si sono formate prendono il nome di comunità
a climax
b habitat
c sere
✘
8) Il tasso di crescita di una popolazione indica
a il ritmo con cui una popolazione cresce o diminuisce
b il ritmo con cui si verificano le nascite
c il ritmo con cui si verificano le morti
✘
9) Il numero degli esseri viventi di una determinata specie che possono vivere in un territorio senza esaurimento delle risorse vitali è detto
a portata di un ambiente
b dinamica della popolazione
c potenziale biotico
✘
10) La curva che rappresenta la crescita di due popolazioni nel tempo è detta
a fluttuazione
b curva a dente di sega
c curva a J
✘
4 – Biodiversità nellʼagroecosistema
1) Nel mondo degli insetti le coccinelle si nutrono dei pidocchi che vivono a spese delle piante. Se noi distribuiamo un insetticida che uccide i pidocchi come viene alterato l’equilibrio?
9
10
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
2) Alcuni dei pidocchi sfuggono all’azione dell’insetticida. Rappresenta in un grafico la crescita delle coccinelle e dei pidocchi.
3) In agricoltura vengono utilizzati prodotti chimici per uccidere gli insetti che si nutrono delle piante. Può accadere che vengano uccise anche le api che sono insetti impollinatori. Quali conseguenze si possono verificare?
5 – Suggerimenti
In base alle tue conoscenze di ecologia, come interpreti questi suggerimenti?
– Ridurre gli interventi chimici
– Creare una struttura a mosaico del paesaggio agricolo con colture diverse
– Mantenere posti di rifugio come alberi, siepi, boschetti, stagni e fasce inerbite
pag. 22
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
6 – Le successioni
Le successioni ecologiche che partendo da pochi organismi danno origine a comunità complesse sono dette
progressive, mentre quelle che da comunità complesse portano a situazioni semplificate sono dette degradative.
Quali fra le seguenti situazioni sono successioni progressive? Quali degradative?
a) A partire dalle bonifiche attuate dai monaci del Medioevo a scopi igienici, le foreste che ricoprivano la pianura padana e i versanti appenninici sono quasi completamente scomparse per far luogo prima alla campagna coltivata, poi alle strutture cittadine.
Degradativa
...............................................................................
b) 10-15000 anni fa nel deserto del Sahara si alternavano foreste rigogliose a savane popolate di molti animali. Dopo la scoperta dell’agricoltura, l’uomo ha abbattuto gli alberi sostituendoli con colture più utili a sé
e agli animali che allevava fra i quali importantissime furono le capre che estirpavano con i loro denti anche
le radici delle piante.
Degradativa
...............................................................................
c) Sulle dune di sabbia del delta padano crescono licheni, piante erbacee e alcuni arbusti. Fra più di 100 anni
si potrà scorgere una foresta.
Progressiva
...............................................................................
d) L’apporto lento ma continuo di materiali da parte delle acque piovane e dei fiumi che si riversano in un lago e l’accumulo di depositi sul fondo portano alla trasformazione del lago in ambiente terrestre.
Progressiva
...............................................................................
e) Per attuare un’agricoltura eco-compatibile si consiglia di reimmettere nell’agroecosistema la siepe, nella
quale trovano rifugio artropodi, insetti e uccelli.
Progressiva
...............................................................................
f) Le cosiddette multinazionali dell’hamburger stanno distruggendo la foresta amazzonica per creare ampie
aree a foraggio per l’allevamento dei bovini. Dopo alcuni anni nelle stesse praterie si consiglia l’allevamento di erbivori di taglia più piccola. C’è chi prevede un futuro deserto.
Degradativa
...............................................................................
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
7 – Le aree protette
11
pag. 25
Fra le seguenti aree protette distingui i parchi dalle riserve naturali.
Oasi, …d’Abruzzo, …Crinale tosco-emiliano, ...geologiche, ...botaniche, ...antropologiche, …forestali, ...protezione, …di luoghi naturali, …di monumenti naturali, …di popolamento animale o vegetale, …del Circeo,
…dell’Uccellina, …dello Stelvio
parchi
regionali
riserve
nazionali
generali
particolari
speciali
Crinale
tosco-emiliano
DʼAbruzzo
Del Circeo
DellʼUccellina
Oasi
Forestali; di protezione, di luoghi
naturali, di monumenti naturali; di
popolamento animale o vegetale
parziali
Geologiche,
botaniche,
antropologiche
BIODIVERSITÀ DELLE SPECIE
Prove di laboratorio
Osservazioni di divisione cellulare
Obiettivo: Osservazione di alcuni processi di divisione cellulare: a) mitosi, b) scissione, c) gemmazione,
d) sporogenesi, e) germinazione di spore.
Materiali: cipolla, lievito di birra, coltura di Mucor, pane, pera, cappello di fungo (prataiolo), infuso di fieno
o acqua con diatomee, fioretta del vino.
Strumenti: fornellino, pennellino, glucosio, acqua,
un foglio di carta bianca, pipette Pasteur, tovaglioli di
carta, barattoli di vetro, camera umida (allestita ponendo un tovagliolo di carta ben bagnato sul fondo di
una scatola Petri e richiudendola), vetrini, microscopio. Liquido fissativo (10 ml di acido acetico al 10%,
1ml di acido cromico al 10%, 7,5 ml di acido osmico
al 2% in acido cromico al 2%, 41,5 ml di acqua distillata. Aggiungere al miscuglio 1% di saponina).
Procedimento
a) Mitosi: Per osservare la mitosi a fresco si può far
riferimento alla prova dell’UD4. Interessante e molto
efficace nel conteggio dei cromosomi è la tecnica
dello schiacciamento con la quale si fanno preparati
permanenti.
1) Fare radicare in acqua un bulbo di cipolla o prelevare antere da fiori come il giglio o la magnolia. 2)
Sterilizzare un vetrino immergendolo per pochi mi-
nuti in alcol a 95° nel quale si è aggiunto un poco di
ammoniaca. 3) Sciacquarlo ed asciugarlo con carta
da filtro. 4) Porre sul vetrino antere o apici, ridurle in
frantumi con un bisturi. 5) Coprirle con un coprioggetti e schiacciare esercitando una leggera pressione attraverso uno spesso strato di carta assorbente.
6) Mettere il vetrino capovolto nel fissativo. 7) Togliere il vetrino dal fissativo e lavarlo in acqua corrente
per 15 minuti. 8) Colorarlo con fucsina leucobase 2-3
ore. 9) Riscaldare il vetrino leggermente sopra una
fiamma passandolo sopra 4-5 volte senza scottarlo.
10) Separare il vetrino e il coprioggetti capovolgendolo in una vaschetta contenente alcol al 40%. 11)
Passare il vetrino e il coprioggetti attraverso alcoli a
70°, 80°, 95° lasciandoveli per due minuti circa in
ognuno. 12) Fare due passaggi di due minuti ognuno
in alcol assoluto. 13) Ricombinare vetrino e coprioggetti montando in balsamo del Canadà.
b) Scissione: 1) Preparare un infuso di fieno e lasciarlo a sé per un mese. 2) Prelevare alcune gocce
di liquido dal fondo del barattolo. 3) Osservare, al microscopio, i parameci più grossi che potrebbero essere in scissione.
La scissione può essere osservata anche nelle diatomee o nella malattia del vino, detta fioretta.
c) Gemmazione: 1) Preparare una soluzione di glucosio al 2%. 2) Sciogliervi un poco di lievito di birra
pag. 28
12
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
fresco. 3) Conservare la soluzione in luogo caldo almeno due giorni. 4) Osservare al microscopio una
goccia di soluzione.
d) Sporogenesi: 1) Appoggiare il cappello di un fungo su un foglio di carta bianca, con la parte inferiore
rivolta verso il foglio. 2) Prelevare con un pennellino
la polverina che si deposita sul foglio. 3) Montarla in
acqua su un vetrino. 4) Osservare al microscopio.
e) Germinazione di spore: 1) Preparare il succo di
pera: fare bollire a lungo (un’ora e più) una pera matura e sbucciata in circa 250-300 ml di acqua; filtrare.
(N.B. Se si intende conservarlo per qualche tempo
chiudere con pellicola trasparente quando il succo
appena filtrato è ancora ben caldo). 2) Porre in un barattolo di vetro un pezzo di pane bagnato. 3) Chiudere con il coperchio e attendere tre o quattro giorni prima dell’esperimento affinché sviluppi la muffa. 4)
Porre sul vetrino portaoggetti una goccia di succo di
pera. 5) Con un pennellino umido sfiorare la muffa
(coltura di Mucor), in modo che le spore rimangano
aderenti alle setole. 6) Immergere il pennellino nella
goccia di succo. 7) Collocare il vetrino nella camera
umida. 8) Dopo 4-5 ore a temperatura ambiente di
22-25°C, togliere il vetrino, coprirlo col coprioggetti e
osservare al microscopio. 9) Nei giorni seguenti ripetere l’osservazione con altri preparati.
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
Esercizi di autovalutazione
8 – La speciazione
Interpreta dai seguenti fatti i meccanismi che hanno determinato la speciazione.
a) I fringuelli delle Galapagos hanno costituito una prova a favore della teoria di Darwin, con il loro adattamento alle particolari caratteristiche ambientali di quella zona. Tutti i fringuelli attualmente viventi sembrano derivare da una sola specie granivora e terricola dell’America meridionale. Giunti nelle Galapagos questi uccelli per sopravvivere si adattarono a mangiare anche insetti, frutti e germogli modificando il proprio
regime alimentare in funzione dell’habitat. Queste differenze alimentari determinarono profondi cambiamenti nella forma del becco che si specializzò in 14 forme diverse.
...............................................................................
Radiazione adattativa
b) Anche le iguane, enormi rettili di quelle isole, attrassero l’attenzione di Darwin: alcune specie che vivevano
sulle coste si nutrivano di alghe, altre scavavano buche sulla terraferma e avevano strutture morfologiche
diverse.
Radiazione adattativa
...............................................................................
c) L’elefante indiano e l’elefante africano differiscono per alcuni caratteri e appartengono a due specie diverse.
Isolamento
...............................................................................
9 – La mitosi e la meiosi
Rispondi con vero o falso.
La mitosi
– Si verifica nelle cellule somatiche
– Si verifica nei gameti
– I cromosomi omologhi si accoppiano
– Si formano due cellule con lo stesso numero di cromosomi
– Si formano due cellule aploidi
– Si formano i cromatidi
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
La meiosi è un processo che
– Si realizza solo negli animali
– Vede l’appaiarsi dei cromosomi omologhi
– Porta alla riduzione del numero dei cromosomi
– Porta alla formazione di cellule con più nuclei
– Porta alla formazione di due cellule aploidi
– Porta alla formazione di quattro cellule diploidi
– Si realizza nei gameti
– Porta all’aumento del numero delle cellule somatiche
– Il crossing-over avviene anche nella mitosi
– È caratterizzata da due mitosi successive
– Il crossing-over prevede scambi di parti di cromosomi omologhi
– Nella meiosi non si formano cromatidi
– I gameti sono cellule diploidi
– L’appaiamento dei cromosomi omologhi forma una tetrade
– I gameti identici e indistinguibili sono detti anisogameti
– Lo zigote è diploide
1 - BIODIVERSITÀ
13
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
10 – Il ciclo cellulare
Completa il brano e riordinalo secondo le fasi che avvengono nel ciclo cellulare.
a) Con la formazione dei due nuovi nuclei termina la ...................
mitosi e inizia la ..........................
citodieresi seguita dalla divisione
nelle due cellule figlie.
b) Nella fase ...............
G2 la cellula si accresce ulteriormente per preparare il complesso apparato necessario alla
fase successiva: la fase M.
c) Nella ...........................
metafase i cromosomi si vanno a disporre nella parte centrale del fuso formando la ............................
piastra
equatoriale.
d) Nella ....................
anafase i cromosomi aderiscono alle fibre del fuso .....................
mitotico con il proprio ..........................
centromero . Quando
cromatidi verranno separati dall’acle fibre cominciano a contrarsi dall’equatore verso i due poli, i due ............................
corciamento delle fibre stesse.
profase i cromosomi cominciano a spiralizzarsi, la membrana nucleare si dissolve. Ogni cromoe) Nella ........................
cromatidi uniti in un punto detto .............................
centromero . Nel citoplasma
soma è formato da due bastoncini detti ...........................
mitotico .
compaiono le fibre del fuso .......................
telofase si ha la completa migrazione dei singoli .........................
cromatidi , divenuti ora cromosomi a tutti gli
f) Nella ............................
effetti, ai poli della cellula dove stanno formandosi i due nuclei figli.
G1 inizia la duplicazione del DNA.
g) Nella fase ...............
h) Nella fase ...............
S la giovane cellula si accresce sintetizzando tutti i suoi componenti ed interagendo con il
suo ambiente.
cromosomi devono raddoppiarsi, questo avviene durani) Prima che le cellule possano dividersi di nuovo i ...........................
interfase
te l’ ...........................
in cui si distinguono tre momenti.
e
c
d
a
f
i
g
h
b
..................................................................................................................................................................................................................
pag. 29
14
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
11 – Le modalità riproduttive
Completa il seguente brano.
La biodiversità interspecifica è caratterizzata dal numero delle specie presenti in un dato ecosistema. La continuità della .......................
specie dipende dalla possibilità di trasmettere i caratteri da una generazione ad un’altra. È il
.....................
DNA che contiene le informazioni genetiche. La cellula si riproduce secondo un ciclo cellulare costituito
da una ....................
interfase e una .....................
mitosi . Gli organismi si riproducono per riproduzione .......................
agamica o .....................
gamica .
sporogenesi , ...............................
scissione , ...............................
gemmazione . La riproduzione
La riproduzione agamica può essere per ...............................
gamica
............................
gameti e formazione di uno .....................
zigote .
avviene per fusione dei .....................
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 1
1 – Commenta la frase di Darwin
“In gran Bretagna i gatti randagi divorano i topi campagnoli ai margini delle città. Ora sembra che i topi distruggano i nidi dei bombi che impollinano le piante del trifoglio rosso. Ne viene di conseguenza che i campi britannici sono ricchi di trifoglio per opera dei gatti”
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
2 – Costruisci una relazione secondo il nesso logico
Collega le caselle secondo il nesso “dipende da”.
numero
delle specie
speciazione
biodiversità
interspecifica
isolamento
..................................................................................................................................................................................................................
La
biodiversità interspecifica dipende dal numero delle specie, dipende dalla speciazione, dipende
..................................................................................................................................................................................................................
dallʼisolamento.
pag. 32
3 – La biodiversità dei vegetali
In base alle modalità riproduttive i vegetali si dividono in Crittogame e Fanerogame.
Le Crittogame sono
.........................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
15
Le Fanerogame sono ......................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
4 – La biodiversità
a) La capacità di conservare la biodiversità costituisce soprattutto uno specchio ambientale della nostra disponibilità ad evolverci da specie caratterizzata da alto spreco di risorse a specie caratterizzata da un
rapporto con gli altri esseri viventi meno invadente e tumultuoso per sostituire la nostra potenzialità
espansiva e conflittuale, ormai senza prospettive, con una nuova attitudine alla coabitazione cooperativa in questa piccola terra. La presenza di un numero consistente e vario di specie animali, come anche
di aree protette ha correlazioni non solo con lo stato di salute del territorio, ma anche con la stessa economia del posto.
Di quale biodiversità si sta parlando nel brano?
a biodiversità interspecifica
b biodiversità intraspecifica
c biodiversità degli ecosistemi
✘
b) Conservare la diversità degli ecosistemi significa anche proteggere le specie dall’estinzione. Una maggiore biodiversità contribuisce naturalmente a stabilizzare l’equilibrio dinamico di un ecosistema, riducendo i
rischi di degrado dell’ambiente in senso lato.
La stabilità dell’ecosistema:
a si mantiene a bassa biodiversità
b si mantiene a elevata biodiversità
c non dipende dalla biodiversità
✘
c) La biodiversità è l’esistenza di differenti organismi vegetali e/o animali associati e integrati nella costituzione di comunità ecologiche. Le biocenosi esistenti in natura sono regolate da complesse e articolate interazioni: piante ed animali rappresentano, di fatto, un unicum, praticamente un grande macro-organismo composto da tanti organismi e micro-organismi differenti.
Di quale biodiversità si sta parlando nel brano?
a biodiversità interspecifica
b biodiversità intraspecifica
c biodiversità degli ecosistemi
✘
5 – Biodiversità animale e vegetale
Completa il seguente brano inserendo al posto dei puntini le parole mancanti.
specie ; essa è formata da un gruppo
L’elemento fondamentale della biodiversità animale e vegetale è la ......................
fertili tra di loro e separati da gruppi di altre specie da ......................................................
barriere riproduttive
di individui ......................
.
gameti aploidi mediante il processo .......................
meiotico ,
La riproduzione sessuata avviene con la produzione di .....................................
diploide .
che si fondono per dare un nuovo individuo ......................
asessuata avviene tramite processi di divisione mitotica in assenza di gameti. In base alLa riproduzione ..............................
modalità riproduttive i ..........................
vegetali vengono classificati in Crittogame o Fanerogame.
le ..................................................
pag. 11
16
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
6 – I biomi
Indica il bioma corrispondente al clima e alle sue caratteristiche.
clima
bioma
caratteristiche
equatoriale
foresta
pluviale
........................................................................
precipitazioni abbondanti, temperatura elevata, assenza di variazioni stagionali, abbondanza di biodiversità
tropicale
........................................................................
savana
o foreste tropicali decidue
piogge stagionali, minore biodiversità
subtropicale
piante
CAM
........................................................................
precipitazioni più sparse, climi anche desertici
mediterraneo
macchia
mediterranea
........................................................................
piogge invernali, estati secche
caldo temperato
foreste
temperate sempreverdi
........................................................................
abbondanti piogge estive, temperature miti
fresco temperato
foreste
di latifoglie decidue
........................................................................
brevi e freddi inverni
continentale
steppe
e praterie
........................................................................
inverni freddi, arido temperato
boreale
foreste
di conifere
........................................................................
suolo ghiacciato per lunghi periodi, temperature basse, acqua scarsamente disponibile
polare
........................................................................
tundra
permafrost, temperature rigide
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 17 - 18:
Esercizio 1: 1a – 2b – 3a – 4a – 5a
Esercizio 2: a) Interfase; b) Profase; c) Telofase; d) Fase S1; e) Mitosi; f) Profase; g) Anafase; h) Metafase; i) Citodieresi; l) Fase G.
Esercizio 3: 1a – 2a – 3b – 4a – 5b
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
unità didattica 1
biodiversità
Proposte di esercitazioni
1 – Biodiversità degli ecosistemi
Scegli la risposta esatta.
1. L’insieme di tutti gli individui che abitano nella stessa zona e appartengono alla stessa specie costituisce
una
a popolazione biologica
b comunità biologica
c ecosistema
2. Quando la colonizzazione riguarda ambienti un tempo popolati nei quali le biocenosi sono state distrutte si ha
a successione ecologica latitudinale
b successione ecologica secondaria
c successione ecologica primaria
3. Le piante sono alla base di tutte le relazioni energetiche nella comunità. A livelli trofici successivi troviamo
erbivori e predatori di vario ordine in competizione tra loro. Molti carnivori si cibano di frutti e di altri materiali vegetali quando la loro preda abituale non è immediatamente disponibile, o possono mangiare altri carnivori o erbivori. Come viene definito tale intreccio di rapporti?
a rete alimentare
b catena alimentare
c ecosistema
4. Le aree protette sono classificate in
a parchi e riserve
b giardini e riserve
c oasi protette e riserve protette
5. Le aree protette servono a
a mantenere la biodiversità dell’ecosistema
b mantenere la biodiversità delle vacanze
c mantenere la biodiversità delle attività umane
2 – Il ciclo cellulare
A quale fase del ciclo cellulare corrispondono le seguenti affermazioni?
a) Il DNA si duplica
....................................................................................................................
b) Si forma il fuso mitotico
....................................................................................................................
c) Si riforma la membrana nucleare
....................................................................................................................
d) Avviene la sintesi proteica
....................................................................................................................
17
18
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
e) Scompare la membrana nucleare
f) I cromatidi sono uniti attraverso il centromero
g) I cromatidi vengono attratti verso i due poli
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
h) I cromatidi si dispongono sul piano equatoriale ....................................................................................................................
i) Si forma la membrana cellulare
....................................................................................................................
l) Continua l’accrescimento cellulare
....................................................................................................................
3 – Biodiversità
Scegli la risposta esatta.
1) I vari tipi di ambienti che si succedono con regolarità dal livello del mare alla cima delle montagne sono
a successione altitudinale
b successione latitudinale
c sere
2) Le comunità che colonizzano un ambiente nuovo costituiscono
a successione primaria
b successione secondaria
c successione latitudinale
3) Le aree protette tutelano
a la biodiversità intraspecifica
b la biodiversità degli ecosistemi
c la biodiversità interspecifica
4) La continuità della specie è possibile per la trasmissione
a dell’informazione genetica
b della protezione ambientale
c dell’agroecosistema
5) Nell’agroecosistema si ha
a aumento della biodiversità
b riduzione della biodiversità
c non si ha biodiversità
MODULO
1 - CRITTOGAME
19
ESERCIZI
unità
didattica
crittogame
2
Prove di laboratorio
Bioindicatori
Obiettivo: Verifica della biodiversità e della funzione, svolta dai licheni, di indicatori dello stato dellʼambiente (biomonitoraggio).
Materiali: licheni raccolti sulle cortecce degli alberi,
sui muri senza intonaco (la calce contenuta nell’intonaco neutralizza l’acidità di molti inquinanti), nelle
crepe dei marciapiedi.
Strumenti: lente di ingrandimento per essere certi di
raccogliere anche gli apoteci, vetrini, ago da dissezione, carte topografiche, reticolo di cordicelle, lenti
contafili da 5-7 ingrandimenti.
Procedimento
Biodiversità e biomonitoraggio: La tecnica proposta è quella suggerita dal WWF e adattata alla didattica. 1) Individuare sulla carta topografica un’area (o
più aree: urbane, suburbane, agricole) di circa 250500 m2. 2) Scegliere quattro alberi. 3) Su ciascun albero delimitare con le cordicelle un reticolo. 4) Effettuare, con la lente, osservazioni settimanali.
L’osservazione si ferma in loco e solo in caso di dubbio si preleva una piccola porzione del lichene per
poi classificarlo in laboratorio.
pag. 37
ALGHE
Allevamento e coltura di alghe
Obiettivo: Ottenere colture pure di alghe. Generalmente, infatti, è facile procurarsi le alghe, ma non è
altrettanto facile, soprattutto se si tratta di alghe unicellulari, averle in coltura pura. Questa coltura è utile
per varie sperimentazioni non solo di osservazione,
ma anche per valutare processi metabolici e fisiologici delle piante in genere.
Materiali: dal punto di vista didattico può essere utile prelevare gli strati ovattati, gli ammassi feltrosi, filamenti o semplicemente l’acqua da:
– acque superficiali sia salate sia dolci in ambienti
fortemente eutrofizzati (dinoflagellati)
– acqua marina o dolce (diatomee)
– acqua di stagno, di lago di ruscelli a corsi lenti (Cladophora, Chara fragilis)
Strumenti:
Per il prelievo: pinzette, contenitori di vetro, becher
graduato con manico.
Per la coltura: vaschetta o un barattolo da 1 l in vetro
o in plastica trasparente, bunsen, bagnomaria, terre-
no di coltura che può essere soluzione madre A ottenuta sciogliendo in 1000 ml di acqua distillata 10 g
di KNO3; 1 g di Ca(NO3)2; 2 g di KH2PO4; 1 g di MgSO4 e soluzione B ottenuta sterilizzando a bagnomaria per un’ora acqua, terra di campo, crosta di formaggio.
Procedimento: 1) Prelevare le alghe assieme ad
un’adeguata quantità di acqua del luogo. 2) Portare il tutto al più presto in laboratorio. 3) Allestire la
coltura:
con soluzione nutritizia: 1) Inserire nella vaschetta
l’acqua raccolta fino a riempirla per 2/3 circa. 2) Trasferirvi le alghe facendo attenzione a non immetterne
molte per non provocare una rapida putrefazione del
materiale. 3) Aggiungere 100 ml di terreno di coltura
(10 ml di soluzione A portati a 100 ml con acqua distillata oppure 100 ml di soluzione B. 4) Proteggere
dalla polvere il contenitore con pellicola che consenta gli scambi gassosi e porre la vaschetta in luogo luminoso. 5) Rimboccare la soluzione, ridotta per evaporazione, con soluzione nutritizia o acqua piovana o
demineralizzata a seconda della necessità.
pag. 39
20
MODULO
1 - CRITTOGAME
Osservazioni di alghe
Strumenti: vetrini, microscopio, pipette.
pag. 39
Prelievo:
Cianofite (Nostoc) – frammento di massa gelatinosa
sui terreni umidi.
Cianofite (Oscillatoria) – patina verde nerastra e scivolosa che si trova sulle pietre umide.
Euglenofite – schiuma verde presente nelle acque
stagnanti.
Pyrrofite (dinoflagellati) – acque superficiali salate o
dolci, purché fortemente eutrofizzate.
Crisofite (diatomee) – acque superficiali marine e
dolci. Per le osservazioni dei frustoli utilizzare la farina fossile.
Clorofite:
alghe unicellulari: ematococco – acqua piovana lasciata alcuni giorni all’aperto.
alghe pluricellulari: spirogira – filamenti a ciuffo di acque dolci.
Cladofora – cespugli filamentosi lunghi fissati al fondo di acque dolci.
Vaucheria – terra umida ed acque calme.
Lactuca marina – lamine verdi nelle acque salate
aderenti agli scogli.
Rodoficee (Chondrus crispus) – piccolo cespuglio
con lobi disposti a ventaglio in acque salate poco
profonde.
Procedimento: 1) Non è necessario fare delle sezioni ma è sufficiente prelevarle con una pinzetta e
porle sul vetrino. 2) Montaggio in acqua. 3) Osservazione al microscopio. Per le alghe unicellulari utilizzare un forte ingrandimento e fochettare molto lentamente con diaframma del condensatore chiuso.
Esercizi di autovalutazione
pag. 39
1 – Morfologia
Rispondi con vero o falso.
vero
– Nelle alghe sono presenti tessuti specializzati
– Le alghe bentoniche nuotano libere nelle acque superficiali
– Lo sporofito è lo stato aploide di una pianta
– Le diatomee si riproducono asessualmente
– Le alghe rosse contengono clorofilla
– Le alghe possiedono il tallo
– Le alghe brune stanno alle maggiori profondità
– Solo le alghe verdi contengono clorofilla
– Nella oogamia i due gameti sono identici
– La riproduzione asessuata nelle alghe pluricellulari avviene per frammentazione del tallo
2 – Cicli metagenetici
a) Questo è lo schema di un ciclo .................................
come quello dell’ .............................
aplonte
alga rossa
.............................................
Batrachospermum
Perché ...................................................................................................................................................
la fase aploide è molto breve
b) Questo è il ciclo biologico ........................................
aplodiplonte di un’alga come
..............................
lʼUlva
Perché ....................................................................................................................................................
la fase aploide e diploide si equivalgono
✘
✘
✘
✘
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
1 - CRITTOGAME
21
c) Questo è il ciclo biologico .................................
diplonte
di un’alga come .........................................
Fucus
la fase diploide è superiore a quella aploide
Perché ....................................................................................................................................................
3 – Sintesi
Completa la seguente mappa concettuale inserendo al posto dei puntini i termini mancanti.
➤
farmaceutica e
medicina
cianofite
.......................................
vengono usate
➤
euglenofite
.......................................
pyrrofite
.......................................
crisofite
.......................................
si dividono
➤ ALGHE
in
alimentazione
.......................................
➤
estrazioni
.......................................
dei ficocolloidi
.......................................
➤
➤
gamica
clorofite
.......................................
rodofite
.......................................
➤
agricoltura e
.......................................
alimentazione
.......................................
.......................................
zootecnica
➤ anisogamia
.........................
➤
isogamia
oogamia
.........................
si riproducono
➤
➤
feofite
.......................................
agamica
spore
.........................
frammentazione
➤ .......................................
del tallo
.......................................
FUNGHI
Prove di laboratorio
Allevamento
Obiettivo: Lʼallevamento di alcuni funghi può essere
utile per avere a disposizione costantemente le strutture fungine che non sempre si possono trovare in
natura. Lʼosservazione consente di comprendere la
struttura microscopica dei tessuti fungini, degli organi riproduttivi e quindi la classificazione di questo vasto Regno.
Mantenere la temperatura ambiente a 22-24° C. 5)
Osservare il colore.
Colore
Genere
pag. 47
Rosate
Mucor (funghi cenocitici)
Verdi azzurre o grigie
Penicillium
Nere, azzurre o verdi
Aspergillus
Colture di muffe
Coltura di funghi a cappello
Materiali: pane raffermo, frutta, qualsiasi sostanza
organica sulle quali fare sviluppare muffe.
Materiali: prataioli.
Strumenti: capsule Petri o sacchetti di plastica.
Strumenti: contenitori di plastica capienti. Terreno
da coltura molto ricco di humus.
Procedimento: 1) Bagnare con acqua il fondo di una
capsula Petri. 2) Porvi una fetta di pane inumidita o
un frutto ben maturo. 3) Chiudere la capsula in modo
da lasciare ugualmente la circolazione dell’aria. 4)
Procedimento: 1) Disporre il terriccio sul fondo della vaschetta. 2) Inumidirlo con acqua. 3) Appoggiarvi
il cappello dei funghi. 4) Mantenere la temperatura
ambiente a 22-24°C.
22
MODULO
1 - CRITTOGAME
Osservazioni
Materiali: muffe, funghi a cappello, lievito di birra.
Osservazione dei tessuti fungini
pag. 47
Prelievo: a seconda del tessuto da esaminare prelevare per
– Il micelio: la muffa bianca che si trova sullo strato
superficiale del terreno sotto a foglie in decomposizione.
– Le ife: una porzione sottile dal gambo di un fungo.
Osservazione di sostanze di riserva
Procedimento: 1) Sciogliere un poco di lievito di birra in una goccia d’acqua su un vetrino. 2) Aggiunge-
Strumenti: microscopio, vetrini, bisturi, aghi da dissezione, stereomicroscopio o lenti di ingrandimento,
soluzione di iodio ioduro di potassio.
– Il confronto tra ife settate e non: le muffe allevate.
Procedimento: 1) Porre il materiale prelevato sul vetrino e aggiungere una goccia d’acqua. 2) Sfilacciare
il tessuto con aghi da dissezione. 3) Coprire con il coprioggetti, osservare al microscopio l’intreccio delle
ife e, nelle ife isolate, i setti.
re una goccia di iodio ioduro di potassio. 3) Osservare al microscopio il citoplasma ricco di granuletti di
glicogeno colorati in bruno.
pag. 49
Osservazione delle fasi di riproduzione
pag. 49
Prelievo:
– Sporangi: le capocchiette colorate che emergono
dalle ife sporangiofore nelle colture di muffe.
– Conidi e ife conidiofore: la muffa sulla frutta e
sulle muffe parassite dei vegetali (oidio, botritis
ecc.).
– Oospora: alcune foglie di vite in mezzo al terreno,
in inverno.
– Cleistoteci: in autunno raccogliere alcune foglie
di vite sulle quali siano visibili anche ad occhio nudo puntini rossi o neri.
– Periteci: il tessuto ammuffito che si trova sotto la
scorza della corteccia del castagno (Endothia parasitica).
– Apoteci: dai licheni.
– Basidi: sottili sezioni delle lamelle di un fungo a
cappello.
Procedimento: 1) Porre il materiale in capsule Petri.
2) Osservare con la lente di ingrandimento e con lo
stereomicroscopio. 3) Setacciare e sfilacciare con
l’ago da dissezione i tessuti fogliari ove necessario.
4) Montare in acqua. 5) Osservare.
Esercizi di autovalutazione
pag. 47
4 – Morfologia
Rispondi con vero o falso.
– I funghi non hanno parete cellulare
– La parete cellulare dei funghi è composta prevalentemente da chitina
– A volte i funghi contengono clorofilla
– La sostanza di riserva dei funghi è l’amido
– Nelle ife non settate appare un unico citoplasma con più nuclei
– Le ife settate sono tipiche dei funghi cenocitici
– Più ife intrecciate fra loro formano il micelio
– Gli oomiceti sono funghi unicellulari
– Le spore sono prodotte dagli sporangi
– Il corpo fruttifero ha solo funzione riproduttiva
vero
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
1 - CRITTOGAME
23
5 – Il ruolo dei funghi
Completa le seguenti frasi mettendo le parole al posto dei puntini.
1) Le unità fondamentali del fungo son dette ..........
ife e il loro insieme è detto ...................
micelio .
2) Rispetto all’ambiente trofico i funghi possono essere .........................
saprofiti , ...........................
parassiti , ..........................
simbionti .
3) I prolungamenti con cui i funghi penetrano nella sostanza che funge da cibo sono detti .......................
austori quando
......................
parassiti , ...................
rizoidi
quando ......................
saprofiti .
4) I funghi raccolti per usi gastronomici sono distinti in ............................
mangerecci , ....................
velenosi , .......................
pericolosi , .......................
sospetti .
5) I funghi utilizzati per il risanamento dell’ambiente sono le ......................
..............................
micorrize : esse si distinguono in ectomicorrize
ed .................................
endomicorrize .
6 – Cicli metagenetici
Completa gli spazi vuoti.
Le spore per la diffusione sono dette .......................
conidi , negli oomiceti la spora durevole è detta .......................
oospora .
a) Descrivi il ciclo riproduttivo di un oomicete.
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
b) Nei basidiomiceti la riproduzione sessuale si verifica fra due .......................
da cui
miceli con ...............................................
polarità diversa
si origina un .....................................................
. La struttura riproduttiva dei basidiomiceti è il ....................
micelio dicariotico
basidio che porta
le ...................................
basidiospore , queste si formano per .......................
meiosi .
c) L’unica struttura diploide degli ascomiceti è l’ ..............
asco che contiene le ............................
ascospore ; queste si formano prima per ......................
meiosi poi per ......................
mitosi . A seconda della forma i corpi fruttiferi degli ascomiceti si chiamano: periteci
fiasco
1. ............................
a forma di ............................
apoteci
scodella ;
2. cleistoteci
............................ a forma di ............................
;
globosa
3. pseudoteci
............................ a forma ................................
;
stromatica
LICHENI
Prove di laboratorio
Allevamento
Obiettivo: Osservazione della struttura dei licheni.
Materiali: licheni raccolti sulle cortecce degli alberi,
sui muri senza intonaco (la calce contenuta nell’intonaco neutralizza l’acidità di molti inquinanti), nelle
crepe dei marciapiedi.
Strumenti: lente di ingrandimento per essere certi di
raccogliere anche gli apoteci, vetrini, ago da dissezione, microscopio, bisturi o lametta.
Procedimento
Osservazione della struttura: 1) Fare sottili sezioni
trasversali del tallo. 2) Montare in acqua. 3) Osservare al microscopio.
pag. 55
24
MODULO
1 - CRITTOGAME
Esercizi di autovalutazione
7 – Funghi e licheni
Leggendo in orizzontale o in verticale o in diagonale, elimina le definizioni corrispondenti. Le lettere rimaste
formeranno una frase.
a
t
c
s
i
m
b
i
o
n
t
i
l
i
c
h
e
n
i
m
u
f
f
e
i
b
a
s
i
d
i
c
t
e
n
z
e
i
r
o
n
t
e
a
e
i
f
u
v
n
p
g
h
i
i
a
v
l
o
v
i
v
o
e
l
e
s
n
n
o
i
s
t
i
f
e
i
c
p
e
a
r
c
o
i
h
o
é
o
n
i
c
r
o
p
p
s
o
r
e
d
i
r
o
v
o
c
a
n
c
o
n
i
d
i
o
g
u
a
i
Lo sono il fungo e l’alga nei licheni
Sono organismi pionieri
licheni
.....................................................................................................................................................................
Corpo fruttifero di un fungo
Corpo del fungo
simbionti
................................................................................................................................................
carpoforo
...............................................................................................................................................................
micelio
....................................................................................................................................................................................
volva
Quello che resta del tessuto protettivo dopo la fuoriuscita del fungo ...............................................................................
Lo sono gli ascomiceti
muffe
........................................................................................................................................................................
La sostanza di cui è composta la parete cellulare dei funghi
chitina
..............................................................................................
Le unità fondamentali dei funghi
ife
.....................................................................................................................................................
Mezzi di riproduzione dei licheni
soredi
.....................................................................................................................................................
Organi della riproduzione sessuata dei funghi a cappello
Funghi unicellulari responsabili delle fermentazioni
basidi
....................................................................................................
lieviti
................................................................................................................
asco
Organo sacciforme contenente otto spore ..................................................................................................................................
Le spore della riproduzione vegetativa
Fungo commestibile con tubuli
conidi
.........................................................................................................................................
porcino
........................................................................................................................................................
Attenzione ai funghi velenosi perché provocano guai
Frase: ........................................................................................................................................................................................................
MODULO
1 - CRITTOGAME
8 – I licheni e lʼambiente
25
pag. 57
Completa il seguente brano.
organismi che preI licheni sono utilizzati nel biomonitoraggio. Sono considerati ottimi bioindicatori, cioè ................................................
sentano
variazioni identificabili del loro stato a seguito della presenza di sostanze inquinanti
.....................................................................................................................................................................................................................
;
tallo , infatti, non possiede praticamente né radici né stomi necessari alla regolazione degli scambi
il loro ................
deposizioni secche
gassosi. Di conseguenza, per la nutrizione minerale, sono fortemente dipendenti dalle ..............................................
dell’atmosfera. Alcune sostanze inquinanti, come l’anidride solforosa (SO2), danneggiano l’apparato fotosinfotosintesi . Non avendo la possibilità di
tetico, selezionando solo le specie più resistenti e riducendone la .............................
eliminare le sostanze assorbite attraverso normali meccanismi di secrezione, i licheni intrappolano gli inquibioaccumulatori .
nanti aereodispersi. Studiati nei laboratori risultano essere anche .........................................
9 – Completa la seguente mappa concettuale
biomonitoraggio
➤ .......................................
servono come
➤
sugli alberi
.......................................
sulle rocce
.......................................
➤ .......................................
lichenometria
vivono
coloranti
.......................................
➤ LICHENI
sul suolo
.......................................
strato corticale superiore
➤ .........................................................
hanno tallo
formato da
➤ .........................................................
strato corticale inferiore
➤
strato midollare
.........................................................
BRIOFITE
Prove di laboratorio
Obiettivo: Lʼosservazione della struttura delle Briofite
è utile strumento non solo per comprendere le Briofite
stesse, ma anche per lʼosservazione della cellula vegetale e i meccanismi di osmosi e di plasmolisi. I tessuti dei muschi in genere sono così sottili che non è
necessario fare sezioni per poterli osservare.
subito prima delle esercitazioni perché non possono
essere allevate in laboratorio, ma solo conservate
per periodi più o meno lunghi. In laboratorio stendere
il materiale in una vaschetta di alluminio ben bagnata e chiusa in un sacchetto di polietilene. Conservare in un luogo fresco e moderatamente illuminato.
Materiali: muschi, sfagni, epatiche. Da raccogliere
Strumenti: vetrini, microscopio, aghi manicati, lamet-
pag. 58
26
MODULO
1 - CRITTOGAME
te e pinzette. Soluzione nutritizia madre ottenuta sciogliendo in un matraccio da 1000 ml 5 g di NH4NO3; 0,5
g di Ca(NO3)2; 1 g di KH2PO4; 0,1 g di Fe Cl3; 1 g di MgSO4 e portando a 1000 ml con acqua distillata.
Prelievo:
– Muschio: raccogliere il muschio con gli sporofiti
assieme al pane di terra su cui si trova.
– Sfagni: raccogliere gli sfagni nelle zone umide e
acquitrinose.
– Epatiche: si trovano nei luoghi umidi attaccate alle
rocce.
Procedimento
– Tallo: 1) Prelevare una piantina con le pinzette.
2) Porla su un vetrino per tutta la lunghezza. 3)
Montare in acqua .
– Sporofito: 1) Staccare con le pinzette la parte frondosa del gametofito. 2) Porre lo sporofito sul vetrino. 3) Montare in acqua.
– Capsula: 1) Con l’ago da dissezione aprire la capsula. 2) Porre su un vetrino una goccia d’acqua.
3) Con le pinzette porre la capsula sul vetrino.
– Protonema: 1) Seminare spore di muschio in terreno
di coltura ottenuto prelevando in matraccio da 100 ml,
10 ml di soluzione nutritizia madre e portando a 100
ml con acqua distillata. 2) Dopo circa una settimana
prelevare la struttura filamentosa verde. 3) Porla su un
vetrino. 4) Montare in acqua. 5) Osservare.
Esercizi di autovalutazione
pag. 58
10 – Morfologia
Rispondi con vero o falso.
– I funghi non hanno parete cellulare
– Il lichene è un muschio
– In un muschio la meiosi avviene nel gametofito
– La capsula dei muschi è aploide
– Il gametofito si origina da una spora
– Lo sporofito è lo stato aploide di una pianta
– Gli archegoni si trovano nel protonema
– Le Briofite sono piante di piccole dimensioni perché non hanno tessuti conduttori
– Le Briofite sono state le prime piante terrestri
– I muschi sono tallofite
vero
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
11 – Ciclo di una Briofita
Ciclo metagenetico.
1 =
.......................................
anteridio
1a =
.......................................
spermatozoide
2 =
.......................................
archegonio
2a =
.......................................
cellula uovo
3 =
.......................................
zigote
4 =
.......................................
sporofito
5 =
.......................................
spore
6 =
.......................................
protonema
1
gametofito
1a
2
2a
3
meiosi
6
5
falso
4
MODULO
27
1 - CRITTOGAME
12 – Completa la seguente mappa concettuale
divisi in
muschi
➤
muschi
del granito
.......................................
➤
sfagni
.......................................
➤
veri muschi
.......................................
epatiche
...............................
si
classificano
➤ BRIOFITE
antocerotali
...............................
PTERIDOFITE
Prove di laboratorio
Coltura
Obiettivo: Osservando la struttura e gli organi delle
Pteridofite è possibile comprendere il ciclo metagenetico, lʼalternanza di generazioni e i meccanismi
igroscopici che sono alla base della diffusione delle
piante nellʼambiente.
Materiali: felci ed equiseti.
Strumenti: capsule Petri, bisturi.
Prelievo:
– Felci: non è molto facile allevare le felci in laboratorio, poiché richiedono condizioni climatiche e
ambientali particolari. Tagliare fronde con i sori e
raccogliere le spore, conservarle in scatole Petri e
seminarle quando serve.
– Equiseti: raccogliere gli equiseti lungo i fossi.
Osservazioni
Materiali: fronda di Nephroletis sulla cui pagina inferiore si notano i sori.
Strumenti: sambuco, glicerina, vetrini, microscopio,
bisturi. Soluzione nutritizia madre ottenuta pesando
5 g di NH4NO3; 0,5 g di Ca(NO3)2; 1 g di KH2PO4; 0,1
g di Fe Cl3; 1 g di MgSO4 e portando a 1000 ml con
acqua distillata.
Procedimento
– Protallo: 1) Porre, in apposito recipiente, 100 ml di
terreno di coltura ottenuto prelevando in un matraccio 10 ml di soluzione madre e portando a 100 ml
con acqua distillata. 2) Seminare le spore di felci. 3)
Coprire il recipiente con carta da filtro. 4) Conservare
in ambiente fresco e luminoso. 5) Osservare periodicamente prelevando lo strato verde che si forma sulla superficie.
– Archegoni e anteridi: 1) Procedere come sopra fino al punto 4. 2) Dopo 6-8 settimane dalla semina
osservare al microscopio il protallo su cui sono visibili i gametangi.
– Sporofito: 1) Tagliare un pezzetto di fronda con i sori. 2) Includere in sambuco. 3) Sezionare in senso
perpendicolare al soro. 4) Montare in glicerina. 5) Osservare.
– Spore: 1) Staccare con le pinzette alcuni sori. 2) Aprire il soro su un vetrino con un ago da dissezione. 3)
Raccogliere la polvere che si libera. 4) Montare in acqua. 5) Osservare.
– Sporofito di equiseto: 1) Includere in sambuco un
fusto di equiseto. 2) Fare una sezione trasversale.
3) Montare in acqua. 4) Osservare al microscopio.
5) Individuare gli sporofilli e aprirli longitudinalmente. 6) Raccogliere su un vetrino le spore e osservare al microscopio. 7) Alitare sul vetrino per osservare i movimenti igroscopici.
pag. 65
28
MODULO
1 - CRITTOGAME
Esercizi di autovalutazione
pag. 63
13 – Morfologia
Rispondi con vero o falso.
vero
– Le Pteridofite hanno tessuti vascolari
– Il fusto delle felci erbacee è un rizoma
– Gli equiseti sono Crittogame
✘
✘
✘
falso
vero
– I sori contengono gli sporangi
– Gli archegoni si trovano nel protallo
✘
✘
falso
14 – Mappa concettuale
Utilizzando le seguenti parole costruisci una mappa concettuale: radice, foglia, fusto, sporangi, sori, spore,
protallo, anteridi, archegoni, spore, Pteridofite, licopodi, felci, equiseti, cormo.
15 – Storia di una spora
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
Trasportata dal vento, se cade in terreno umido e adatto, la spora germina e origina il ........................
protallo . Questo è
una lamina verde a forma di ........................
che si fissa al terreno mediante ..........................
. Su di esso si formacuore
rizoidi
no gli ...........................
maschili e gli .............................
anteridi
archegoni femminili. Quando piove i gameti maschili detti ...........................
sporozoidi
nuotano verso l’ ......................
ovulo . L’embrione che si forma a seguito dell’unione dei due ........................
gameti cresce a spese del ............................
gametofito , poi diviene autonomo, mentre il ...........................
protallo degenera e muore.
16 – Le felci
Tema di discussione.
Perché le felci hanno bisogno di vivere in ambiente umido?
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 2
1 – Rispondi con vero o falso
vero falso
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Le felci sono tallofite
Il tallo delle alghe è pluristratificato
L’alga Spirogyra si riproduce per coniugazione
Lo sporofito è lo stato diploide di una pianta
Le diatomee si riproducono asessualmente
Le alghe rosse non contengono clorofilla
Le alghe azzurre sono procarioti
La capsula dei muschi è aploide
Il gametofito si origina da una spora
In un muschio la meiosi avviene nel gametofito
Nelle alghe sono presenti tessuti specializzati
Il gametofito delle Pteridofite è il protallo
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
1 - CRITTOGAME
2 – Tema di discussione
Perché le Pteridofite a differenza delle Briofite hanno conquistato le terre emerse?
3 – Completa il brano con le parole mancanti
Uno dei più grossi problemi che riguardano l’ambiente è la possibilità di valutare il grado di ......................................
inquinamento
dell’aria e dell’acqua. Le Crittogame possono essere utilizzate per il ..................................................
in quanto la lobiomonitoraggio
ro ....................................
aumenta o diminuisce in funzione dello stato di ...............................
ambientale. Nelle acque
biodiversità
salute
dei mari l’eccessiva nutrizione minerale provoca l’ ......................................
eutrofizzazione con conseguente aumento del numero
delle ......................
la biodiversità
alghe . Nei viali di una città il traffico, aumentando gli ...........................
inquinanti , fa .........................
ridurre
dei .........................
e la quantità di sostanze radioattive nell’aria può venire accumulata nel ...........................
dei funlicheni
micelio
ghi. In un agroecosistema l’uso di prodotti anticrittogamici può ridurre la
presenti.
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 30 - 31:
Esercizio 1:
1) a-F; b-F; c-V; d-F; e-V; f-V
2) a-V; b-V; c-F; d-V; e-V; f-F
3) a-F; b-V; c-V; d-V; e-V; f-V
4) a-V; b-F; c-V; d-F; e-V; f-F
5) a-F; b-F; c-V; d-F; e-V; f-V
6) a-V; b-V; c-F; d-V; e-V; f-V
7) a-V; b-F; c-V; d-F; e-F; f-V
8) a-F; b-V; c-F; d-F; e-V; f-F
9) a-V; b-F; c-F; d-V; e-V; f-V
10) a-V; b-F; c-V; d-F; e-V; f-F
Esercizio 2:
1 a, b – 2 b – 3 b – 4 c – 5 a.
.................................
biodiversità
delle Crittogame
29
30
MODULO
1 - CRITTOGAME
unità didattica 2
crittogame
Proposte di esercitazioni
1 – Vero o falso
1) Le alghe
a) Vivono in tutti gli ambienti
b) Solo le alghe verdi possiedono clorofilla
c) Si distinguono in base al colore
d) Hanno esclusivamente ciclo aplonte
e) Sono bioindicatori
f) Sono utilizzate in medicina
vero falso
2) I funghi
a) Possono essere mortali
b) Le muffe sono funghi
c) I funghi a cappello possiedono il cormo
d) Hanno spore agamiche dette conidi
e) Il corpo fruttifero degli ascomiceti può essere un peritecio
f) L’unità fondamentale è il micelio
vero falso
3) Le Briofite
a) Si inseriscono nel terreno attraverso radici
b) Sono bioindicatori dell’aria
c) Appartengono al regno delle piante
d) Si nutrono attraverso l’aria
e) Hanno alternanza di generazioni
f) Il gametofito predomina sullo sporofito
vero falso
4) Le Pteridofite
a) Si inseriscono nel terreno attraverso radici
b) Sono bioindicatori dell’aria
c) Appartengono al regno delle piante
d) Si nutrono solo attraverso l’aria
e) Hanno alternanza di generazioni
f) Il gametofito predomina sullo sporofito
vero falso
5) I cicli biologici
a) Aplonte se prevale la fase gamica
b) Aplodiplonte se prevale la fase agamica
c) Aplodiplonte se la fase agamica e quella gamica si equivalgono
d) Il ciclo dei muschi è aplodiplonte
e) Il ciclo delle felci è diplonte
f) Nelle alghe sono presenti tutti i cicli metagenetici
vero falso
6) Le Crittogame
a) Hanno organi riproduttivi non palesi
b) I licheni sono simbiosi
c) Tutte le Crittogame possiedono un tallo
d) Le Crittogame dotate di tallo non hanno meccanismi di secrezione
vero falso
MODULO
1 - CRITTOGAME
e) I funghi sono bioaccumulatori
f) Le Pteridofite sono Crittogame con il cormo
7) Le micorrize
a) Sono funghi simbionti
b) Sono funghi parassiti
c) Vengono utilizzate nei programmi di riforestazione
d) Servono all’alimentazione umana
e) Sono utilizzate in farmaceutica per produrre antibiotici
f) Hanno avuto un ruolo determinante nell’evoluzione
vero falso
8) Le muffe
a) Sono funghi simbionti
b) Sono funghi parassiti
c) Vengono utilizzate nei programmi di riforestazione
d) Servono all’alimentazione umana
e) Sono utilizzate in farmaceutica per produrre antibiotici
f) Hanno avuto un ruolo determinante nell’evoluzione
vero falso
9) Tallo e cormo
a) Le Pteridofite sono Crittogame con il cormo
b) Le Briofite sono Crittogame con il cormo
c) Il tallo è formato da tessuti differenziati
d) I tessuti dei muschi sono indifferenziati
e) Le cellule del tallo si dividono solo in due direzioni
f) Le cellule del cormo si dividono nelle tre direzioni dello spazio
vero falso
10) L’uso delle Crittogame
a) Le alghe possono essere utilizzate come concime
b) Le alghe sono utilizzate come piante ornamentali
c) Le felci hanno dato origine a depositi di carbone
d) La torba deriva dalle Pteridofite
e) L’orceina è un colorante biologico estratto dai licheni
f) L’agar-agar è estratto dai funghi
vero falso
2 – Scegli la risposta esatta
Ad alcune domande corrispondono più risposte.
1) Quali delle seguenti Crittogame vengono utilizzate nell’alimentazione umana?
a alghe
c muschi
b funghi
2) La colonizzazione degli ambienti terrestri da parte delle piante vascolari è avvenuta grazie a
a alghe disseccate
c licheni
b funghi
3) La possibilità di utilizzare per il monitoraggio ambientale le Crittogame è dovuta al fatto che
a sono piccole
c si riproducono velocemente
b non hanno possibilità di
eliminare le sostanze assorbite
4) La biodiversità dei licheni
a aumenta con l’aumento
degli inquinanti
5) Il gametofito delle Pteridofite è
a aploide
b cresce attraverso la vita latente
c si riduce con l’aumento
degli inquinanti
b diploide
c aplodiplonte
31
32
MODULO
1 - FANEROGAME
ESERCIZI
unità
didattica
3
fanerogame
Prove di laboratorio
Lʼerbario
pag. 69
Obiettivo: Confrontare e riconoscere i vegetali è lʼobiettivo che si propone la compilazione di un erbario.
Le piante, raccolte nel tempo più opportuno ed essiccate, possono essere mantenute per lungo tempo, osservate e studiate. Può essere realizzato in base alla finalità che ci si prefigge.
a) In base al raggruppamento tassonomico (include
vegetali di uno stesso ordine o famiglia)
b) In base allʼambiente (vegetali di bosco, di prato, di
montagna, di duna marina)
c) In base allʼutilizzazione (piante da frutto, ornamentali, medicinali, infestanti)
Materiali: piante esenti da malattie. Nella raccolta
occorre tener presente che esistono specie rare protette e tutelate da apposite leggi. Di esse è vietata la
raccolta di tutte le parti vegetative ad eccezione del
frutto.
Strumenti: fogli di carta di giornale, contenitori.
Procedimento: 1) Raccogliere il materiale quando il
clima è mite, l’umidità scarsa e la temperatura poco
elevata. È preferibile raccogliere la pianta in piena
fioritura poiché il fiore è l’organo più importante dal
punto di vista sistematico. Se il vegetale è di piccole
dimensioni prelevare l’intera pianta, altrimenti è sufficiente un ramo o un germoglio. Per frutti, tuberi, bulbi, organi troppo voluminosi, fare delle sezioni. 2)
Compilare una scheda di rilevazione per ogni esemplare in cui si specifica: data di raccolta, luogo,
esposizione, altitudine, presenza di specie associate, tipo di terreno. 3) Inserire l’esemplare fra fogli di
carta assorbente e ben asciutta, sui quali porre pesi
in rapporto alla robustezza del vegetale. Sostituire
più volte la carta perché l’essiccazione sia rapida e
completa e non si formino muffe e aree più scure. 4)
Fissare il vegetale essiccato su fogli di cartoncino
bianco, utilizzando spilli, striscie di carta o altri metodi che ne consentano un facile distacco. 5) Classificare il vegetale dopo averne osservate le strutture (fiori,
frutti, peli, spine) attraverso lenti di ingrandimento servendosi di testi specializzati e delle chiavi dicotomiche. Le chiavi dicotomiche sono un mezzo di identificazione della specie e si basano sull’impostazione
delle alternative preformate secondo la quale una
proprietà può essere o non essere posseduta. 6)
Raccogliere i fogli per ordine sistematico o funzionale in classificatori legati da corde o cinghie.
Esercizi di autovalutazione
pag. 69
1 – Rispondi con vero o falso
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
I microsporofilli portano spore maschili
Nelle Fanerogame non esiste il gametofito
Le piante dioiche portano fiori unisessuali sullo stesso individuo
I fiori che portano entrambi i sessi sono ermafroditi
Le Fanerogame son dette spermatofite
Il gametofito delle Fanerogame è sempre unisessuale
Le Fanerogame producono il seme
L’ovulo è lo sporofito femminile
Il polline è l’insieme delle cellule fertili femminili
Nella vita di una Fanerogama si individuano quattro stadi di sviluppo
vero
✘
✘
✘
✘
✘
✘
falso
✘
✘
✘
✘
MODULO
1 - FANEROGAME
2 – Le Fanerogame
33
pag. 70
Associa ad ogni termine la corrispondente definizione.
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
polline
ermafrodite
gimnosperme
dioiche
fanerogame
ovulo
angiosperme
monoiche
1. Insieme delle cellule fertili femminili
2. Piante con fiori unisessuali su individui diversi
3. Piante con fiori unisessuali sullo stesso individuo
4. Piante con semi protetti
5. Insieme delle cellule fertili maschili
6. Piante con semi nudi
7. Piante che possiedono organi riproduttivi palesi
8. Piante che producono sullo stesso individuo gameti di entrambi i sessi
A
B
C
D
E
F
G
H
5
8
6
2
7
1
4
3
GIMNOSPERME
Prove di laboratorio
Raccolta ed osservazione
Obiettivo: Lʼosservazione macroscopica e microscopica delle strutture che caratterizzano le Gimnosperme permette di comprendere come queste piante abbiano avuto una notevole evoluzione e si siano
adattate a vari ambienti: il polline con espansioni alate per lʼimpollinazione, gli strobili femminili protetti da
squame, il seme con gusci legnosi, la pigna che si
apre con movimenti igroscopici per la disseminazione. Si osservano anche nelle foglie isofacciali
aghiformi i canali resiniferi in cui si producono sostanze che forniscono lʼadattamento allʼambiente.
Materiali: piante di Gimnosperme, rami di pino o di
abete portante infiorescenze maschili e pigne di diversa età.
Accelerare l’apertura delle squame in due modi: a) con
l’umidità: appoggiare una pigna matura su uno strato
d’acqua, in una capsula di Petri; b) a caldo in stufa.
Osservare per alcuni giorni le fasi e prendere nota di
come varia la disposizione delle squame.
Osservazione microscopica: coni androgeni di pino, giovani strobili, semi di pino (pinoli integri), aghi di
pino.
Polline
1) Porre sul vetrino portaoggetti polline di Gimnosperma (cedro, abete, pino). 2) Montare in acqua.
Giovani strobili
1) Con il bisturi dividere a metà gli strobili immaturi.
2) Osservare la disposizione delle squame.
Strumenti: un foglio di carta bianca, bisturi, lente di
ingrandimento, microscopio, microscopio stereoscopico, vetrini, capsule di Petri, stufa.
Seme
1) Eliminare il guscio legnoso dei pinoli. 2) Osservare
la struttura del seme. 3) Sezionarlo. 4) Osservare al
microscopio o con la lente per evidenziarne le parti.
Procedimento
Osservazione macroscopica: apertura delle pigne
o di galbuli di cipresso.
Foglia
1) Fare una sezione trasversale di ago di pino. 2)
Montare in acqua e osservare al microscopio.
pag. 72
34
MODULO
1 - FANEROGAME
Esercizi di autovalutazione
pag. 77
3 – Le Gimnosperme
Completa la seguente mappa concettuale.
foreste
.......................................
dal livello del mare alle
.......................................
taiga
.......................................
➤
gnetofite
..........................
ginkgofite
..........................
cicadofite
..........................
➤
coniferofite
➤ ..........................
cime delle montagne
.......................................
➤
si classificano
➤
➤
hanno ruolo
ecologico
GIMNOSPERME
hanno
struttura
➤
➤ ..................
legno
➤
pag. 73
legnosa
.......................................
➤
vengono
usate
➤
ornamentali
..........................
rimboschimento
.......................................
medicinali
..........................
4 – Il ciclo biologico di una Gimnosperma
Completa il seguente schema muto sul ciclo biologico di una Gimnosperma.
1 =
zigote
.......................................
2 =
embrione
.......................................
4a =
cono femminile
.......................................
4b =
cono maschile
.......................................
5a =
macrosporangio
.......................................
5b =
microsporangio
.......................................
6a =
cellula madre
.......................................
meiosi
6a
6b
5a
5b
7a
7b
4a
4b
della macrospora
.......................................
6b =
cellula madre
.......................................
8a
della microspora
.......................................
7a =
macrospora
.......................................
7b =
microspora
.......................................
8a =
archegonio
.......................................
8b =
granulo pollinico
.......................................
9a =
oosfera
.......................................
9b =
nucleo generativo
.......................................
10 =
fecondazione
.......................................
sporofito
8b
2
9a
9b
1
10
MODULO
35
1 - FANEROGAME
Completa il seguente brano inserendo al posto dei puntini le parole mancanti.
aghi fusto
1) Gli abeti hanno conquistato le cime delle montagne grazie a: foglie resistenti alla siccità detti ...........…
monopodiale grazie al quale la neve scivola, presenza di abbondanti resine che hanno funziodi forma .……….……..………
antigelo , tendenza a sviluppare associazioni micorriziche grazie alle quali .……...………………
colonizzano il terreno,
ne .………..……
vento .
granuli pollinici abbondanti e facilmente trasportabili dal …………
2) Il Taxus baccata è velenoso in tutte le sue parti tranne che negli arilli che sono di sapore gradevole e miecon la disseminazione zoocora .
loso. Il motivo si può spiegare .….....................................................................
3) Osservando i galbuli del ginepro si potrebbe pensare che si tratta di frutti simili alle ciliegie. Invece si può
lʼassenza di ovario .
dimostrare che il ginepro è una Gimnosperma osservando .………..........….........…………
è resistente allʼinquinamento .
4) Le alberature stradali di molte città sono costituite da Ginkgo biloba perché .……………...........................…........……
5) Lungo i litorali ravennati le pinete non sono curate e vengono soppiantate da altri alberi come farnia o olautoctone .
mo. Ciò dimostra che le pinete ravennate non sono .………………....…
6) Considerando il tipo di radici delle Gimnosperme si comprende perché i cipressi vengono utilizzati per orle radici sono fittomanti .
nare i cimiteri: .…….....………......................………
non riescono con il loro colore e profumo ad attirare gli insetti, l’im7) Le infiorescenze delle Gimnosperme .………..................…
anemofila .
pollinazione è .………………..…
una vasta area geografica
8) Un intero bioma, la taiga, è caratterizzato da foreste sempreverdi. Il bioma è .……...............................………………
caratterizzata da vegetazione dominante .
…...............................…………............................................
6 – Di chi si tratta?
Attraverso i seguenti indizi, aiutandoti anche con ricerche personali individua a quale divisione o classe appartengono le seguenti Gimnosperme: Ginkgofite, Gnetofite, Coniferofite, Cupressacee, Pinacee, Cicadofite,
Taxacee.
1. Micro e macrosporofilli in strobili. Fusto corto con foglie palmiformi.
Cicadofite
.................................................................
2. Ovuli peduncolati, nella parte terminale della brattea fogliare. Il protallo maschile ha funzione austoriale.
Piante maschili e femminili con foglie a ventaglio.
Ginkgofite
.................................................................
3. Micro e megasporofilli riuniti in complessi strobiliformi separati sulla stessa pianta. I tegumenti dell’ovulo legnosi con espansioni alari. Foglie aghiformi o squamiformi, persistenti: spessa cuticola con stomi, canali resiniferi.
Coniferofite
.................................................................
4. Mazzetti di foglie verticillate, foglie persistenti, macrosporofilli riuniti in strobili (pigna con semi alati).
Pinacee
.................................................................
5. Foglie persistenti e squamiformi. Strobili rotondeggianti detti galbuli.
Cupressacee
.................................................................
6. Microsporofilli peltati, ovuli terminali, seme avvolto dall’arillo.
Taxacee
.................................................................
7. Gimnosperme molto evolute, arbusti, fecondazione con nuclei spermatici.
Gnetofite
.................................................................
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
5 – Per capire ciò che vediamo
pag. 74
36
MODULO
1 - FANEROGAME
ANGIOSPERME
Prove di laboratorio
Coltura
pag. 78
La struttura e le funzioni delle Angiosperme verranno
diffusamente trattate nel modulo 2 .
Per le prove di laboratorio si consiglia di far radicare
semi o bulbi nella seguente soluzione nutritizia: 1 litro
di acqua distillata 0,79 g di KNO3 – 0,25 g di KH2PO4
– 0,51 g di MgSO4 . 7H2O – 0,015 g di FeSO4 .7 H2O
– 0,9 g di CaCl2
Piante utili per esperienze di laboratorio
Impatiens: Si riproduce per seme che germina meglio alla luce a temperature di 20-24°C, oppure ponendo in acqua rametti non troppo vecchi.
Va tenuta in posizione ben illuminata e sufficientemente umida. Non lasciare l’acqua nel sottovaso
troppo a lungo.
Helodea: È pianta acquatica, vive in stagni e corsi
Allevamento
Obiettivo: Allevare piante allo scopo di ottenere il
materiale per lo studio delle loro strutture e funzioni.
È indispensabile disporre di semi o bulbi radicati o di
piante in completo stadio di sviluppo.
Radicazione di semi o di bulbi
Materiali: cipolla, giglio, iris, fagiolo, grano, avena,
mais.
Strumenti: vasi di vetro, ovatta, carta da filtro, provette soluzione nutritizia preparata sciogliendo in 1 litro di acqua distillata 1,45 g di Ca(NO3)2 . 4H2O –
0,25 g di KH2PO4 – 0,50 g di MgSO4 . 7H2O – 0,13 g
di KCl – 0,015 g di FeSO4 . 7H2O.
Procedimento: Far radicare semi o bulbi nella soluzione nutritizia secondo le necessità.
Piante da tenere in laboratorio
Materiali: piante di Impatiens, Helodea, Tradescantia (erba miseria).
Strumenti: terriccio, vasi in terracotta.
d’acqua tranquilli dove può essere raccolta. Si può
trovare però anche nei negozi per acquari.
Si conserva in laboratorio anche per mesi purché immersa nella stessa acqua in cui è stata raccolta e in
posizione molto luminosa. Può essere utile di tanto in
tanto ossigenare l’acqua facendone cadere dall’alto
altra fresca. Se l’acqua con cui è stata raccolta la
pianta è ricca di sostanze, non si creeranno problemi
di nutrizione per lungo tempo, tuttavia dopo 4-5 mesi
è consigliabile aggiungere resine a scambio ionico.
Tradescantia: È detta volgarmente erba miseria. Per
l’osservazione in laboratorio scegliere la specie con
foglie larghe, verdi nella pagina superiore e rosso
viola nella pagina inferiore. Può essere acquistata
dal fiorista, ma si riproduce bene per talea e in acqua. Non è difficile mantenerla in laboratorio: richiede molta luce e temperatura di 15-25 °C.
Procedimento
Impatiens
1) Riproduzione della pianta. Si può procedere in due
modi: a) far germinare il seme alla luce a temperature di 20-24°C; b) fare una talea in acqua di rametti
giovani. 2) Conservare in ambiente ben illuminato. 3)
Il terreno deve rimanere umido senza che l’acqua ristagni nel sottovaso.
Helodea
1) Raccogliere la pianta in stagni e corsi d’acqua ferma, oppure acquistarla nei negozi per acquari. 2)
Conservarla in laboratorio immersa nella stessa acqua in cui è stata raccolta e in posizione molto luminosa. 3) Ossigenare di tanto in tanto facendo cadere
dall’alto acqua fresca. 4) Ogni 4-5 mesi aggiungere
resine a scambio ionico.
Tradescantia
1) Acquistare la pianta o riprodurla per talea in acqua
dopo aver scelto la varietà a foglie larghe, verdi nella
pagina superiore e rosso viola nella inferiore. 2) Conservare in ambiente illuminato alla temperatura di
15-25°C.
MODULO
1 - FANEROGAME
37
Esercizi di autovalutazione
7 – Mappa concettuale
pag. 121
xerofite
.....................
➤
.....................
alofite
➤
igrofite
.....................
monocotiledoni
...................................
epifite
.....................
➤
➤ ...........................
dicotiledoni
idrofite
.....................
➤
si classificano
➤ .....................
mesofite
➤
hanno ruolo
ecologico
➤
Completa il seguente schema.
ANGIOSPERME
arbustiva
.....................
arborea
.....................
industria
.....................
➤
➤
➤ .....................
erbacea
➤
hanno
struttura
➤
➤
➤ .....................
alimentari
➤
vengono
usate
officinali
.....................
ornamentali
...........................
rimboschimento
.......................................
pag. 81
8 – Il ciclo biologico
Completa il seguente schema muto sul ciclo biologico di unʼAngiosperma.
..............................................................
1 = zigote
+ endosperma
6a
..............................................................
secondario
meiosi
6b
2 = embrione
..............................................................
4a = ovulo
..............................................................
4b = antera
..............................................................
5a
5b
7a
7b
5a = nocella
..............................................................
5b = sacche
..............................................................
polliniche
4a
4b
6a = cellula
..............................................................
madre della macrospora
6b = cellula
..............................................................
madre della microspora
7a = macrospora
..............................................................
8a
8b
sporofito
7b = microspora
..............................................................
8a = sacco
..............................................................
embrionale
8b = granulo
..............................................................
pollinico
9a = oosfera
..............................................................
9b = nucleo
..............................................................
generativo
10a = nucleo
..............................................................
dellʼendosperma
10a
2
9a
9b
1
10b = nucleo
..............................................................
generativo
11 = doppia
..............................................................
fecondazione
10b
11
38
MODULO
1 - FANEROGAME
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 3
1 – Elenca le quattro fasi della vita di una Fanerogama
Germinazione del seme e sviluppo della plantula
1) ..................................................................................................................................................................................................................
Accrescimento
2) ..................................................................................................................................................................................................................
Riproduzione sessuale
3) ..................................................................................................................................................................................................................
Formazione dellʼembrione e del seme
4) ..................................................................................................................................................................................................................
2 – Il brano
Completa inserendo al posto dei puntini le parole appropriate scegliendole fra quelle inserite qui sotto.
Semi – eteroxilo – vento – Spermatofite – persistenti – embrione – squame – eterosporea – spora – Gimnosperme – Angiosperme – ovuli – omoxilo – ovario.
Le Fanerogame sono piante che producono .................
semi e perciò son dette anche ..................................
Spermatofite : il seme protegge e mantiene l’ .............................
embrione in condizioni quiescenti. La riproduzione è .................................
eterosporea e il gametofito
germina entro le pareti della ...................
spora . Si dividono in ...............................
Gimnosperme e ................................
Angiosperme . Le prime sono piante legnose con legno .................................
e foglie quasi sempre .......................................
e sempreverdi. Gli ...................
omoxilo
persistenti
ovuli
non sono racchiusi in un ovario e sono portati su .......................
squame . L’impollinazione avviene ad opera del .............
vento .
Le Angiosperme hanno ovuli racchiusi in un .................
ovario . Piante erbacee, perenni o annuali, arbustive o legnose con legno .........................
eteroxilo .
3 – Tema di discussione
Valenza evolutiva del seme; valenza evolutiva del fiore; valenza evolutiva del frutto.
4 – Guida allʼosservazione di una conifera
Rispondi alle seguenti domande.
1. La pianta è un albero o un arbusto?
2. Cos’è la sostanza viscosa che trasuda dalla corteccia?
3. Com’è la forma delle foglie?
4. Le foglie sono inserite nel ramo a gruppi o singolarmente?
5. La perdita delle foglie avviene simultaneamente in autunno o continua durante tutte le stagioni?
6. Che cosa distingue le foglie giovani dalle vecchie?
7. Dopo aver adagiato sul foglio di carta il cono androgeno, che cosa raccogli?
8. Lo strobilo femminile di che colore è?
9. Che cosa vedi nella faccia inferiore della squama femminile?
10. Gli ovuli sono racchiusi nell’ovario?
11. Perché mentre le pigne non mature sono chiuse, quelle mature hanno le squame aperte?
12. L’osservazione microscopica del polline o quella del seme presentano espansioni alari. A che cosa servono?
13. Osservando l’apertura delle pigne, a che cosa servono i movimenti igroscopici?
Soluzioni della scheda di esercitazione di pagina 39:
Esercizio 1: adattamento; habitat; xerofite; fusto; foglie; idrofite; terreno; epifite; idrofite; mesofita;
arboree; temperato fredde.
Esercizio 2: a) F – b) V – c) F – d) F – e) V – f) V – g) F – h) F – i) V – l) V.
MODULO
39
1 - FANEROGAME
unità didattica 3
fanerogame
Proposte di esercitazioni
1 – Completare il seguente brano inserendo al posto dei puntini le parole appropriate
Le molteplici caratteristiche delle Angiosperme sono dovute alla versatilità dell’ …………..…… , all’ambiente che
ne ha permesso la diffusione in ………………… diversi. Le piante che vivono in ambienti aridi, dette …….……… ,
hanno ………… trasformato per compiere la fotosintesi e ….…………… trasformate in spine. Quelle che vivono in
ambienti in parte subacquei e in parte subaerei, dette ……….…….……… , hanno foglie galleggianti con aperture volte verso l’atmosfera. Alcune piante non hanno contatto con il ….…….…… e riescono a catturare l’acqua e
i sali minerali direttamente dall’atmosfera e dal pulviscolo, sono dette ….….…… . Altre piante vivono esclusivamente nell’acqua e sono dette …….......…… . Nei nostri climi la maggior parte delle piante è mesofita. Le Gimonosperme sono piante solamente ……….......………… e occupano vari ambienti anche se prevalentemente si trovano confinate in zone ……………….......…….........… o sulle catene montuose.
2 – Rispondi con vero o falso
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
l)
Le Gimnosperme sono piante erbacee, arboree, arbustive
Le Angiosperme sono piante erbacee, arboree, arbustive
Nelle Angiosperme la fecondazione è semplice
Nelle Gimnosperme il legno è eteroxilo
Nelle Gimnosperme i macrosporofilli portano le sacche polliniche
Nelle Angiosperme le antere portano le sacche polliniche
I semi delle Angiosperme sono detti arilli
Le Angiosperme presentano riproduzione non palese
Le Angiosperme sono state le ultime piante ad evolversi
La classificazione delle Angiosperme si basa sulla struttura del seme
vero
falso
40
MODULO
1 - FANEROGAME
Esercizi sommativi del Modulo 1
1 – Completa la seguente mappa concettuale
biodiversità
➤ .......................................
degli ecosistemi
.......................................
BIODIVERSITÀ
distinta in
➤
➤
biodiversità
interspecifica
➤
➤
biodiversità
intraspecifica
➤
➤
aree protette
.......................................
➤
specie in via
.......................................
di estinzione
.......................................
germoplasma
➤
si tutela
2 – Completa la seguente mappa concettuale recupero
➤ ..............................
pteridofite
➤
crittogame
.......................................
BIODIVERSITÀ
INTERSPECIFICA
DEI VEGETALI
➤
fanerogame
.......................................
➤
funghi
..............................
➤
..............................
briofite
➤
alghe
..............................
➤ gimnosperme
..............................
angiosperme
➤ ..............................
3 – Tema di discussione
–
–
–
–
Come sono cambiati nell’evoluzione delle piante terrestri i rapporti tra sporofito e gametofito?
Che cosa limita la diffusione e le dimensioni delle Briofite?
Elenca gli adattamenti che rendono possibile la vita sulla terraferma alle piante che la popolano.
Per quali loro caratteristiche le Angiosperme sono più adatte delle Gimnosperme alla vita sulla terraferma?
4 – Lʼerbario
a) I più antichi erbari sono gli erbari figurati del Medioevo. Le piante più conosciute e coltivate a quel tempo, in
genere essenze medicinali, erano raffigurate con disegni spesso fantasiosi. Gli organi del vegetale non apparivano come erano nella realtà, ma erano trasfigurati nell’organo umano da curare. Quale pianta incontrata durante lo studio porta il nome del fegato umano? ..................................................................................................
Epatica
b) Verso la metà del 1500 Andrea Cesalpino costruì il primo erbario costituito da esemplari essiccati, affiancati anche da disegni di spiegazione. Per quale motivo per conservare un vegetale è necessario essiccarlo?
La presenza di acqua nelle cellule favorisce la putrefazione e la marcescenza
.................................................................................................................................................................................................................
c) La possibilità di raccogliere e conservare i vegetali consentì il confronto tra gli studiosi e lo scambio di campioni di piante, anche di Paesi lontani. Quale importante studioso nel 1800 con le sue raccolte in tutto il
mondo e con gli studi successivi di esse, ha fornito un’interpretazione evolutiva del mondo naturale, ancor
oggi riconosciuta valida? ..............................................................................................................................................................
Darwin
d) Anche i primi Orti Botanici allargavano lo studio con l’osservazione di organismi vegetali appositamente
coltivati. Tra questi spicca quello di Padova, che è il più antico orto botanico universitario esistente, fondato
MODULO
1 - FANEROGAME
il 29 giugno 1545. Oggi gli orti botanici sono ritenuti aree protette e utilizzati con lo scopo di tutelare la bioInterspecifica
diversità. Di quale livello di biodiversità si interessano gli orti botanici? .....................................................................
5 – Associa ad ogni clima il bioma e le piante adattate ad esso
clima
bioma
caratteristiche
Equatoriale: precipitazioni abbondanti, temperatura elevata, assenza di variazioni stagionali, abbondanza di biodiversità
foresta
pluviale
....................................................................
mesofite
.......................................
Tropicale: piogge stagionali, minore biodiversità
savana
o foreste tropicali decidue
....................................................................
mesofite
.......................................
Desertico: precipitazioni scarse
deserto
....................................................................
.......................................
xerofite
Mediterraneo: piogge invernali, estati secche
macchia
mediterranea
....................................................................
mesofite
.......................................
Caldo temperato: abbondanti piogge estive,
temperature miti
....................................................................
foreste
temperate sempreverdi
.......................................
mesofite
Fresco temperato: brevi e freddi inverni
....................................................................
foreste
di latifoglie decidue
.......................................
mesofite
Continentale: inverni freddi, arido temperato
steppe
e praterie
....................................................................
mesofite
.......................................
Boreale: suolo ghiacciato per lunghi periodi,
temperature basse, acqua scarsamente disponibile
taiga
....................................................................
foreste
di conifere
.......................................
Polare: permafrost, temperature rigide
tundra
....................................................................
muschi,
licheni
.......................................
....................................................................
6 – Commenta la frase
Come dice “The State of the World 1998”, il rapporto annuale sullo stato del pianeta composto dal Worldwatch Institute, “Il destino di uccelli, mammiferi, rane, pesci e della rimanente biodiversità non dipende tanto da
quel che succede nei parchi naturali quanto da ciò che succede dove viviamo, lavoriamo e ci procuriamo i
mezzi di sostentamento”.
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 42 – 43:
Esercizio 1: a) V – b) V – c) V – d) F – e) F – f) V – g) V – h) V – i) V – j) F – k) V – l) F – m) V – n) F –
o) V – p) F – q) V – r) V – s) F – t) V – u) F – v) V – w) F.
Esercizio 2: cormo; inorganiche le sostanze organiche; consumatori; tallo; Briofite.
Esercizio 3: 1) Le conifere occupano le zone temperato fredde e le catene montuose.
2) Non hanno sistemi secretori e trattengono gli inquinanti assorbiti. – Si adattano a
tutti gli ambienti e possiedono stomi e tessuti secernenti.
3) Pteridofite, Gimnosperme ed Angiosperme. – Strutture riproduttive. – Alghe e piante acquatiche, pescecane e delfino, uccelli e pipistrelli.
41
42
MODULO
1 - FANEROGAME
Proposta di lavoro pluridisciplinare – Lavorare per progetti
La biodiversità è un tema che accomuna varie discipline perciò adatto ad indagini inter e multi disciplinari per
progetti comuni all’interno del consiglio di classe e fra classi.
Filone ecologico
– l’importanza della biodiversità in un ecosistema;
– l’importanza della biodiversità per la conservazione delle specie;
– rassegna delle aree geografiche nelle quali è concentrata la più alta percentuale di risorse fito e zoogeniche.
Filone storico
– di che cosa si sono alimentati i diversi popoli nella storia (a livello mondiale, europeo, italiano, regionale);
– focalizzazione di alcuni momenti di cambiamento: la rivoluzione agricola;
– la scoperta del nuovo mondo e l’importazione di nuove specie, il miglioramento genetico e l’esplosione della produttività;
– la storia delle carestie e le loro cause.
Filone sociale
– la distribuzione delle risorse alimentari;
– la distribuzione dei consumi;
– lo squilibrio Nord - Sud;
– il problema della fame nel mondo.
Filone produttivo
– il valore produttivo delle diverse varietà all’interno delle principali specie di piante alimentari coltivate;
– il costo della natura.
modulo 1
il mondo vegetale
Proposte di esercitazioni
1 – Rispondi con vero o falso
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
Nelle alghe si parla generalmente di alternanza di generazioni
Nelle Pteridofite si parla generalmente di alternanza di generazioni
Nelle Angiosperme si parla di alternanza di generazioni
Il protallo è il gametofito delle Briofite
Lo sporofito delle Pteridofite è laminare e a forma di cuore
Le diatomee sono alghe unicellulari
Le alghe sono tallofite
Tutte le alghe contengono pigmenti fotosintetici
L’anulus si trova nello sporofito delle felci
Le alghe pluricellulari sono provviste di sori
Il polline è il gametofito delle Gimnosperme
L’ovulo nelle Gimnosperme si trova dentro all’ovario
L’ovario è formato da varie parti
vero
falso
MODULO
n)
o)
p)
q)
r)
s)
t)
u)
v)
w)
1 - FANEROGAME
Le antere si trovano dentro al pistillo
Il polline è portato dentro allo stigma
Gli stomi sono l’apparato maschile del fiore
Le alghe unicellulari si riproducono per scissione
I muschi hanno bisogno di acqua per riprodursi
Lo sporofito dei muschi non esiste
I muschi sono provvisti di tallo
I muschi sono ancorati al terreno attraverso radici
Le felci sono ancorate al terreno attraverso radici
I funghi appartengono al regno delle piante
2 – Lʼevoluzione delle piante
In questo brano sono stati fatti 5 errori.
Nel cammino evolutivo dei vegetali si assiste ad un progressivo svincolamento dall’acqua. I primi vegetali erano infatti acquatici come le alghe, il cui cormo dotato di cellule con pigmenti fotosintetici era in grado di catturare la luce solare e trasformarla in energia chimica rendendo inorganiche le sostanze organiche. Gli organismi che compiono questo processo sono i consumatori.
Circa 400 milioni di anni fa i mari si ridussero con formazione di nuove terre emerse sulle quali alcune alghe
iniziarono la colonizzazione. Per adattarsi al nuovo ambiente dovettero affrontare alcuni problemi: protezione
dall’essiccamento, rifornimento dell’acqua, conduzione di essa entro il corpo, sostegno della parte fotosintetizzante. L’organizzazione della pianta subì notevoli cambiamenti: si formò il tallo formato da radice, fusto, foglie in connessione fra loro attraverso tessuti conduttori. Le piante così costituite si chiamano tracheofite o
piante vascolari e comprendono Briofite, Pteridofite e Fanerogame.
3 – Collegare le conoscenze
1. Considerando gli ambienti caratterizzati da conifere, associa i concetti studiati sulle successioni latitudinali
e quelle altitudinali.
..................................................................................................................................................................................................................
2. L’attuale ricerca ambientale si serve delle Crittogame per il biomonitoraggio. Quali caratteristiche rendono
le Crittogame particolarmente adatte a questo scopo?
..................................................................................................................................................................................................................
Quali caratteristiche rendono le Fanerogame meno adatte a questo scopo?
..................................................................................................................................................................................................................
3. Felci arboree, cicadine e palme ad una osservazione superficiale appaiono piuttosto simili, ma appartengono a tre categorie tassonomiche diverse. Quali sono?
..................................................................................................................................................................................................................
Quali organi ci permettono di comprendere le affinità e le divergenze fra le piante?
..................................................................................................................................................................................................................
La somiglianza fra piante appartenenti a famiglie, classi lontane fra loro è una convergenza adattativa a seguito di pressioni evolutive. Ricordi dagli studi precedenti altri esempi di convergenza adattativa?
..................................................................................................................................................................................................................
43
44
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
modulo due – organizzazione delle piante
Prerequisiti sul modulo
1 – Cellule vegetali e animali
Ad alcune domande corrispondono più risposte.
1) La cellula eucariotica tipica è costituita da
a parete cellulare, citoplasma, nucleo
b membrana cellulare, capsula, citoplasma
c membrana cellulare, citoplasma, nucleo
✘
2) Quali delle seguenti strutture si trovano nelle cellule animali?
a centriolo
b nucleo
c parete cellulare
d cloroplasto
e ribosoma
✘
✘
✘
3) Quali delle seguenti strutture si trovano nella cellula vegetale?
a ribosoma
b cloroplasto
c membrana cellulare
d nucleo
e vacuolo
f centriolo
✘
✘
✘
✘
✘
4) Qual è la funzione delle membrane cellulari?
a impedire l’ingresso delle sostanze nella cellula
b circoscrivere il citoplasma cellulare
c regolare gli ingressi e le uscite delle varie sostanze
✘
✘
5) Di quale membrana citoplasmatica la membrana nucleare è la continuazione?
a di quella del mitocondrio
b di quella del ribosoma
c di quella del reticolo endoplasmatico
✘
6) Il citoplasma delle cellule è composto prevalentemente da
a proteine
b lipidi
c zuccheri
d acqua
✘
7) La membrana plasmatica delle cellule è costituita da
a amido
b glucosio
c cellulosa
d proteine e lipidi
✘
8) Che cosa ha permesso di conoscere le varie parti della cellula fin nella loro più intima struttura?
a l’invenzione del microscopio ottico
b l’invenzione del microscopio elettronico
c gli studi di genetica
✘
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
9) L’unità fondamentale degli organismi viventi è
a la cellula
b il nucleo
c il DNA
✘
10) Più cellule aventi la stessa forma e la stessa funzione costituiscono
a l’organismo pluricellulare
b il tessuto
c l’organo
✘
2 – I legami
Rispondi vero o falso.
– Nel legame ionico la forza che tiene uniti gli atomi divenuti ioni è di natura elettrostatica
– Il legame covalente si forma tra elementi aventi la stessa tendenza ad acquistare elettroni
– Il legame a idrogeno è un legame forte
– Gli atomi si legano per raggiungere l’ottetto
– Un legame covalente apolare porta alla formazione di una molecola polare
– L’energia cellulare è contenuta nei legami chimici
– Il legame chimico è la forza che tiene uniti due atomi in una molecola
– Il legame a idrogeno è un legame tra molecole già formate
– Il legame idrogeno influenza le proprietà chimiche della molecola
– Uno ione positivo è un atomo che ha ceduto un elettrone, uno negativo l’ha acquistato
vero
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
3 – Lʼacqua è indispensabile per la …
Risolvi le domande e la risposta comparirà al centro dello schema.
1) I legami che si formano tra le molecole d’acqua sono detti legami…
2) Si dice di una sostanza che si scioglie in acqua.
1
i
d
3) L’acqua è una molecola polare o apolare?
2
4) Il nome della sostanza che in soluzione è presente in
s o
maggior quantità.
3
p
5) Se nell’acqua si aggiunge una sostanza che libera ioni H+
la soluzione diviene…
6) Quando gli H+ sono uguali agli OH– il pH dell’acqua è
uguale a …
7) I sali si sciolgono in acqua perché sono polari o apolari?
8) L’acqua assume la … del recipiente in cui si trova.
9) Il nome della sostanza che in una soluzione è presente in
minor quantità.
10) La molecola d’acqua è, se pur poco, dissociata in ioni H+
detti protoni e ioni OH– detti ioni…
vita
Parola: ...................................
4
r
o
g
e
n
o
l
u
b
i
l
e
o
l
a
r
e
o
l
v
e
n
a
c
i
d
a
s
e
t
t
e
o
l
a
r
i
f
o
r
m
a
s
o
l
u
t
o
s
s
i
d
r
i
s
5
6
7
p
8
9
10
o
t
e
l
e
4 – Un negozio chiamato “glicò”
Se leggi unʼinsegna con questo nome cosa pensi che venda il negozio?
Rispondi alle domande ed unendo le lettere corrispondenti alla risposta esatta lo saprai.
– Sono detti anche carboidrati, glucidi o glicidi
– Svolgono funzione energetica e sono il punto di partenza per la sintesi degli altri composti organici
– Sono composti ternari poiché esistono in tre forme: monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi
vero
c
a
p
falso
✘d
✘f
r
✘
45
46
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
–
–
–
–
–
–
✘
Il ribosio è un monosaccaride a 6 atomi di carbonio detto pentoso
s
a
Glucosio e fruttosio sono monosaccaridi a 6 atomi di carbonio detti esosi
m
c
I monosaccaridi sono zuccheri semplici
e
e
Il saccarosio è lo zucchero della barbabietola e della canna da zucchero
l
i
Saccarosio, maltosio e lattosio sono disaccaridi perché formati dall’unione di due monosaccaridi
l
l
Amido, glicogeno e cellulosa sono polisaccaridi
e
a
caramelle
Parola: ...............................................................................................................................................................................................................................
✘
✘
✘
✘
✘
5 – Pensaci su
Prova a spiegare che relazione cʼè tra lʼinsegna e lʼarticolo venduto.
6 – Le proteine
Rispondi vero o falso.
– Sono composti ternari
– Sono macromolecole formate dall’unione di aminoacidi
– Gli aminoacidi naturali sono in tutto 40
– Una proteina non contiene più di 50 aminoacidi
– Gli aminoacidi sono molecole che contengono un gruppo amminico NH2 e un gruppo acido
-COOH
– La semplice successione degli aminoacidi si chiama struttura primaria della proteina
– Le piante, l’uomo e gli animali sono in grado di elaborare tutti gli aminoacidi a partire da sali
minerali e CO2
– La struttura primaria è la sola struttura posseduta dalle proteine
vero
✘
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
7 – I grassi
Rispondi vero o falso.
– Sono detti anche lipidi
– Sono molecole formate da C e H perciò sono apolari
– Essendo apolari sono solubili in acqua che è polare
– Hanno funzione di riserva e di informazione per le attività chimiche della cellula
– Trigliceridi, cere e fosfolipidi sono le forme più diffuse nelle cellule animali e vegetali
– I trigliceridi sono esteri della glicerina con acidi grassi saturi o insaturi
– I fosfolipidi differiscono dai trigliceridi per la presenza di un gruppo fosfato che conferisce
loro polarità
– I fosfolipidi possiedono una parte polare ed una apolare, sono adatti perciò a formare le membrane
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 47 - 48:
Esercizio 1: 1)V; 2)F; 3)V; 4)V; 5)V; 6)F; 7)V; 8)F; 9)F; 10)F.
Esercizio 2: 1b – 2a – 3c – 4a – 5b – 6a – 7a – 8a – 9a – 10c
Esercizio 3: Ac4 – Bd6 – Ce3 – Db8 – Gg1 – Eh5 – Fa2 – Hf7.
vero
✘
✘
✘
✘
✘
✘
falso
✘
✘
MODULO
47
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
modulo 2
organizzazione delle piante
Proposte di esercitazioni
1 – Cellule e tessuti
Rispondi con vero o falso.
1) Il citoplasma delle cellule è composto prevalentemente da acqua
2) La membrana cellulare è costituita da amido
3) La cellula eucariotica tipica possiede la membrana nucleare
4) Il nucleo si trova nelle cellule vegetali
5) Le membrane cellulari regolano l’ingresso e l’uscita delle sostanze
6) La parete cellulare si trova solo nelle cellule animali
7) Più cellule aventi la stessa forma e la stessa funzione costituiscono un tessuto
8) L’organismo pluricellulare è costituito da cellule uguali
9) La membrana nucleare è la continuazione di quella del mitocondrio
10) La cellula eucariotica tipica è costituita da parete cellulare, citoplasma, nucleo
2 – I costituenti delle strutture viventi
Scegli la risposta esatta.
1) Il legame a idrogeno è
a un legame forte
b un legame debole
c un legame intermedio
2) Il legame ionico avviene
a fra atomi con molta differenza di elettronegatività
b fra molecole spaiate
c fra atomi con poca differenza di elettronegatività
3) Le molecole dell’acqua sono tenute insieme
a da legami ionici
b da legami covalenti
c da legami a idrogeno
4) L’acqua è una molecola
a polare
b apolare
c subpolare
5) Lo zucchero è detto anche
a lipide
b carboidrato
c idrocarburo
vero
falso
48
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
6) Più zuccheri polimerizzati formano
a amido
b proteina
c plastica
7) Le proteine sono costituite da
a aminoacidi
b zuccheri semplici
c proteoni
8) I grassi sono presenti
a in tutte le cellule
b nelle cellule degli obesi
c nelle cellule animali
9) La cellulosa è presente
a nelle cellule vegetali
b nelle cellule animali
c nelle cellule degli erbivori
10) Le proteine sono presenti
a nelle cellule procariote
b nelle cellule eucariote
c in entrambe
3 – Sostanze e funzioni
Associa ad ogni sostanza la caratteristica e la funzione corrispondente.
sostanza
caratteristiche
funzione
A Lipide
a Base azotata
1 Plastica
B Zucchero
b Formato da un gruppo acido ed uno amminico
2 Costituente acido nucleico e ATP
C Acqua
c Estere
3 Solvente
D Aminoacidi d Composto ternario
4 Riserva ed energia
E Amido
e Molecola polare
5 Riserva
F Adenina
f Elemento
6 Energetico
G Proteine
g Composti quaternari
7 Costituente fosfolipidi, acidi nucleici, ATP
H Fosforo
h Polimero del glucosio
8 Costituenti le proteine
A
B
C
D
E
F
G
H
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
49
ESERCIZI
unità
didattica
4
come sono
fatte le piante
Prove di laboratorio
La cellula vegetale
Obiettivo: Lo studio della morfologia cellulare potrà
effettuarsi in preparati a fresco su spellature di foglie
(iris), foglie tuberizzate (cipolla). La semplice tecnica
del montaggio in acqua è possibile perché le cellule
vegetali possiedono la parete cellulare che conferisce loro forma e struttura.
Materiali: cipolla (nucleo, vacuolo centrale), muschio, Elodea, semi di dattero, pomodoro, patata
(plastidi), midollo di sambuco (pareti cellulari), piantina di Elodea, Tradescantia in bocciolo (correnti citoplasmatiche).
Strumenti: pinzette e aghi manicati, vetrini copri e
porta-oggetto, vetrini da orologio, bisturi o lametta affilati, acqua distillata, lente di ingrandimento o stereomicroscopio, microscopio. Coloranti: blu di metilene o tintura di iodio, rosso neutro (diluito: in un vetrino da orologio una goccia di rosso neutro 1% e 9
gocce di acqua distillata), rosso Rutenio, soluzione
acquosa di iodio ioduro di potassio, Sudan III.
Procedimento
Nucleo
1) Preparare una soluzione colorante versando in un
vetrino da orologio 1 ml di acqua e alcune gocce di
blu di metilene o di tintura di iodio. 2) Incidere una
squama di cipolla nella parte concava. 3) Con una
pinzetta prelevare alcuni frammenti di epidermide. 4)
Immergerli per 10 minuti nel colorante. 5) Porre il preparato su un vetrino portaoggetti servendosi dell’ago
manicato. 6) Aggiungere acqua o meglio montare in
glicerina. 7) Osservare.
Plastidi
Cloroplasti: ottimo materiale da osservazione per i
cloroplasti sono le foglioline di muschi, i protalli delle
felci, le alghe pluricellulari (Spirogira, Zignema in cui
sono visibili forme particolari di cloroplasti). 1) Con le
pinzette prelevare una fogliolina di muschio o di Elodea. 2) Stenderla sul vetrino porta oggetti. 3) Aggiungere una goccia di acqua e coprire col vetrino coprioggetti. 4) Osservare.
Cromoplasti: materiale per l’osservazione sono
spellature di petali di fiori (Tropeolo) o di frutti. N.B. Il
montaggio in acqua fa rigonfiare i cromoplasti che si
distruggono facilmente: l’osservazione deve essere
rapida.
1) Con le pinze prelevare una sottile striscia di epidermide del petalo o grattare con l’ago la polpa di un
pomodoro. 2) Montare in acqua. 3) Osservare.
Amiloplasti: lo studio degli amiloplasti può essere
condotto seguendo le stessi fasi che portano alla loro formazione:
amido primario 1) Con le pinzette strappare una foglia di Elodea o il protallo di una felce. 2) Immergerli
per circa due giorni in alcol a 95° per allontanare il
pigmento verde. 3) Immergerli in soluzione acquosa
di iodio-ioduro di potassio. Amido secondario 1) Con
la lametta eseguire delle sezioni sottilissime di un
pezzetto di tubero di patata. 2) Immergerle in soluzione di tintura di iodio o liquido di Lugol. 3) Montare
in acqua. 4) Osservare al microscopio.
Vacuolo centrale
Il vacuolo centrale occupa la maggior parte del volume cellulare e viene evidenziato dal colorante. 1) Prelevare l’epidermide di cipolla dalla parte interna della
squama. 2) Immergerla 5 minuti in una soluzione molto diluita (in modo da evitare la plasmolisi) di rosso
neutro. 3) Con aghi e pinzette prelevare il preparato e
lavare in acqua di rubinetto servendosi di un vetrino
da orologio. 4) Stendere sul portaoggetti. 5) Montare
pag. 125
50
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
in acqua distillata. 6) Osservare a forte ingrandimento
i vacuoli colorati in rosa nel citoplasma rosso. Nei petali non è necessario colorare artificialmente in quanto sono presenti le antocianine il cui colore dipende
dalla reazione acida o basica del succo cellulare.
Agendo sui vacuoli con ammoniaca o con acidi diluiti
si modifica il pH del succo. Il colore dei vacuoli vira
verso il blu con l’ammoniaca, verso il rosso con l’acido.
Pareti cellulari
1) Tagliare con la lametta sezioni sottilissime di midollo di sambuco. 2) Immergerle, in un vetrino d’orologio, in rosso di Rutenio per 5-6 minuti. 3) Lavarle in
acqua distillata. 4) Preparare il vetrino. 5) Osservare.
Plasmodesmi
1) Fare una sezione sottile di albume di semi di dattero. 2) Immergere in colorante Sudan III. 3) Montare
in glicerina. 4) Osservare.
Correnti citoplasmatiche
Helodea: 1) Con le pinzette prelevare una foglia non
troppo giovane. 2) Appoggiarla sul vetrino con una
goccia d’acqua distillata. 3) Coprire col coprioggetti e
osservare a forte ingrandimento attendendo per
qualche minuto poiché è necessario che la temperatura non sia troppo bassa.
Tradescantia: 1) Prelevare, sotto lo stereomicroscopio, da un bocciolo ancora chiuso di Tradescantia i
peli staminali. 2) Porli sul vetrino per mezzo delle pinzette. 3) Montare in acqua e coprire con il coprioggetto. 4) Osservare a forte ingrandimento.
Esercizi di autovalutazione
pag. 124
1 – La cellula vegetale
Scegli la risposta esatta.
1) La lamella mediana si trova
a nella membrana cellulare
b nel tonoplasto
c nella parete cellulare
✘
d nel vacuolo
2) All’interno dei cloroplasti la membrana si ripiega a formare
a i grana
c lo stroma
b i tilacoidi
d i vacuoli
✘
3) Gli amiloplasti sono plastidi che contengono
a pigmenti bianchi
b il corpo prolamellare
c amido
✘
d cellulosa
4) Le interruzioni della parete fra una cellula e quella attigua si chiamano
a porocanali
c fori
b plasmodesmi
d cribri
✘
5) I grana sono presenti nel
a cloroplasto
b ezioplasto
c vacuolo centrale
d protoplasto
6) I mitocondri sono organuli per
a la respirazione
b la fotosintesi
c la respirazione aerobia
d la respirazione anaerobia
✘
✘
7) L’apparato del Golgi funge per
a escrezione
b secrezione
c respirazione
8) Il nucleo
a è sempre presente
b è presente nelle cellule giovani
c è presente nelle cellule senza vacuolo
✘
✘
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
2 – Parete, plastidi, vacuolo
51
pag. 125
Nel seguente brano sono stati fatti 9 errori prova ad individuarli.
Le cellule vegetali mancano della membrana cellulare, ma possiedono una parete cellulare. Questa è costituita da cellulosa, una proteina complessa che origina molecole lunghe e ramificate, riunite in fibrille avvolte come i fili di una corda legate fra loro in una matrice. La disposizione assunta dalle fibrille è detta tessitura. La parete è organizzata in tre parti: la prima che si forma durante la citodieresi è la parete primaria. La
parete secondaria si forma, depositandosi sulla faccia interna della parete primaria, mentre la lamella mediana si forma allʼesterno. Le pareti cellulari non sono mai interrotte. Il vacuolo centrale è delimitato da due
membrane dette tonoplasto e contiene un liquido acquoso nel quale vengono accumulate sostanze diverse. I
plastidi sono organuli nucleari circondati da una doppia membrana e possiedono una matrice granulare, detta tilacoide, e un sistema di membrane interne che si ripiegano a formare dei vacuoli appiattiti, detti stroma.
TESSUTI
Prove di laboratorio
Obiettivo: Osservazione delle strutture di meristemi,
parenchimi, tessuti meccanici, epidermide, periderma, tessuti conduttori e secretori.
Materiali:
– Meristema: radice di cipolla, ramo con gemme, piccioli di foglia di Dicotiledone
– Parenchima: foglie, picciolo di ninfea, radice di
Acorus, fusto di giunco, foglia di pianta succulenta,
patata, mais, fagiolo
– Tessuti meccanici: picciolo di Fatsia, fusto di zucca, polpa di pera, fusto di sedano, ortica, ginestra,
fibra di lino, di canapa o di juta
– Epidermide: foglie di cavolo, Tradescantia, Ficus
elastica, Peperomia, magnolia, olivo, oleandro, pri-
Meristema
Meristemi primari
L’osservazione dei meristemi primari è possibile a
fresco o con la tecnica per preparati permanenti.
A fresco: 1) Fare radicare in acqua un bulbo di cipolla (l’acqua deve appena sfiorare il bulbo). 2) Dopo
uno o due giorni prelevare gli apici dalle nuove radici.
3) Lasciarli in immersione per circa due ore in una
goccia di carminio acetico. 4) Porre l’apice su un vetrino portaoggetti, coprirlo col coprioggetto. 5) Scaldarlo velocemente alla fiamma per eliminare l’acqua.
6) Schiacciare l’apice esercitando una leggera pressione sul coprioggetto. 7) Osservare le cellule in divisione mitotica.
mula, geranio, ortica, verbasco, viola, rosa
– Periderma: ramo di sambuco, buccia di mela, pera,
patata
– Tessuti conduttori: equiseto, ramo di pino, picciolo
di foglia, fusto di zucca. radice di iris verde
– Tessuti secretori: petali di fiori, bacche di sambuco
e di pomodoro, picciolo di ninfee, arancio, aghi di
pino, foglia di fico
pag. 129
Strumenti: microscopio, vetrini, fornellino, rasoio a
mano o microtomo, sambuco. Coloranti: carminio
acetico, iodio, carminio allumico, soluzione di rosso
Sudan III, alcol, bicromato di potassio, tintura d’Alcama, glicerina, acetato di rame, liquido di Fleming,
balsamo del Canadà.
Preparati permanenti: 1) Prelevare gli apici, di uno
o due giorni, della radice di cipolla. 2) Immergerli in
una goccia di liquido di Fleming per due giorni (liquido di Fleming si compone di due soluzioni A) acido
cromico 1%11 g - acqua 4 g - acido acetico 1 g. B)
acido osmico 2 g in 100 g di acido cromico all’1%). 3)
Mescolare 4 parti della miscela A con una parte della miscela B. 4) Includere il preparato in balsamo del
Canadà.
Meristemi secondari
1) Includere in sambuco un picciolo di una foglia di
Dicotiledone. 2) Fare sezioni trasversali con il microtomo. 3) Montare in acqua.
pag. 129
52
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
Parenchima
pag. 131
Parenchima clorofilliano
1) Eseguire una sezione trasversale di foglia. 2) Montare in acqua.
Parenchima aerifero
1) Eseguire una sezione trasversale di picciolo di ninfea, radice di Acorus, o di fusto di giunco. 2) Montare
in acqua.
Tessuti meccanici
pag. 132
Collenchima anulare
1) Eseguire una sezione trasversale di Fatsia previa
inclusione in sambuco. 2) Montare in acqua.
Collenchima angolare
1) Eseguire una sezione trasversale di fusto di zucca. 2) Montaggio a fresco in acqua.
Per preparati permanenti passare le sezioni in acqua
di Javel, lavarle, colorarle con rosso Sudan e Sudan
III. Montaggio in balsamo del Canadà.
pag. 135
Parenchima acquifero
1) Eseguire una sezione trasversale di foglia di pianta succulenta. 2) Montare in glicerina.
Parenchimi di riserva
1) Eseguire una sezione trasversale di patata, mais,
fagiolo. 2) Montaggio in soluzione iodio-iodurata.
taggio in acqua. Per preparati permanenti passare le
sezioni in acqua di Javel, lavarle, colorarle in acqua
col verde iodio e il carminio acetico. Montaggio in balsamo del Canadà.
Cordoni fibrosi
1) Dissociare cordoni fibrosi di fusto di ginestra con
potassa caustica bollente. 2) Montarli in glicerina.
Sclereidi
1) Eseguire una sezione trasversale di polpa di pera.
2) Montaggio in acqua.
Fibre tessili
1) Dissociare cordoni fibrosi di fibra di canapa, lino o
iuta con potassa caustica bollente. 2) Montarli in glicerina.
Confrontare le osservazioni con quelle della prova
precedente.
Fibre
1) Eseguire una sezione longitudinale di fusti di sedano o sezione trasversale di Brionia dioica. 2) Mon-
Idioblasti
1) Eseguire una sezione trasversale di picciolo di ninfea. 2) Montare in acqua.
Epidermide
Aperture stomatiche
1) Fare una spellatura della pagina inferiore di foglie
di Tradescantia. 2) Montaggio in acqua.
Cutina
1) Fare sezioni trasversali di foglia di lauroceraso. 2)
Colorare con Sudan III. 3) Montare in acqua.
Tessuto pavimentoso
1) Fare una spellatura di epidermide superiore di foglia di cavolo. 2) Montarla in acqua.
Epidermide monostratificata
1) Sezione trasversale di foglia di Tradescantia. 2)
Montaggio in acqua.
Epidermide pluristratificata.
1) Sezione trasversale di foglia di Ficus elastica o di
croton. 2) Montaggio in acqua.
Strato ceroso
1) Sezione trasversale di foglia di magnolia o di ulivo.
2) Montaggio in acqua.
Stomi acquiferi
1) Sezione trasversale di apici fogliari di Ficus elastica. 2) Montaggio in acqua.
Cripte stomatiche
1) Sezione trasversale di foglia di oleandro. 2) Montaggio in acqua.
Peli ghiandolari
1) Fare una spellatura del picciolo di foglie di geranio.
2) Montaggio in glicerina.
Peli urticanti
1) Fare una spellatura del picciolo di foglie di ortica.
2) Montaggio in acqua.
MODULO
Peli pluricellulari
1) Fare una spellatura della pagina inferiore di foglie
di verbasco. 2) Montaggio in acqua.
Peli stellati
1) Raschiare con il bisturi la peluria grigia della pagi-
Periderma
Strato suberoso
1) Fare una sezione trasversale di ramo di sambuco.
2) Immergere per 5 minuti in acqua di Javel. 3) Lavare. 4) Immergere per 15 minuti in una soluzione alcolica di Sudan III. 5) Lavare e montare in glicerina.
Tessuti conduttori
Vasi legnosi
1) Ammorbidire il materiale scelto (fusto di equiseto, ramo di pino, foglia di zucca), tenendolo immerso in acqua alcune ore. 2) Asportare la zona corticale e fare
una sezione longitudinale. 3) Montare in acqua. 4) Osservare le tracheidi scalariformi nel primo caso, areolate nel secondo, anulate, spiralate, reticolate nel terzo.
Vasi cribrosi
1) Fare una sezione longitudinale e trasversale del
fusto di zucca. 2) Montare in acqua. Notare, accanto
ad ogni elemento cribroso, piccoli elementi detti cellule annesse.
Tessuti secretori
Cellule secretrici isolate di tannini
a) bacche di sambuco: 1) Porre bacche di sambuco
in alcol per 2 ore. 2) Filtrare e aggiungere alla soluzione alcune gocce di bicromato di potassio. 3) Dopo
15 minuti osservare il precipitato giallo bruno che si è
formato dalle bacche.
b) ramo di rosa: 1) Sezionare longitudinalmente un
ramo di rosa. 2) Montare il preparato su gocce di bicromato di potassio. 3) Dopo 15-20 minuti le cellule,
disposte in file parallele, mostrano vacuoli contenenti tannini di colore bruno giallastro.
Canali resiniferi
1) Fare una sezione trasversale di rami o aghi di pino. 2) Montare in acqua.
Resine
Per evidenziare le resine immergere il vetrino prepa-
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
53
na inferiore della foglia di ulivo. 2) Montaggio in acqua.
Papille
1) Fare una spellatura dei petali di viola, Iris germanica. 2) Montaggio in acqua.
Lenticelle
1) Sezionare in corrispondenza dei rilievi presenti
sulla superficie di un ramo di sambuco o sulla buccia
di mela, pera, patata. 2) Colorare con Sudan III. 3)
Montare in acqua.
Fasci cribrovascolari
1) Fare una sezione trasversale di radice primaria di
iris. 2) Colorare prima con verde iodio, poi con carminio allumico. 3) Montare in acqua.
pag. 135
pag. 133
Fascio collaterale chiuso
1) Fare una sezione trasversale di Ruscus aculeatus.
2) Colorare come il precedente. 3) Montare in acqua.
Fascio collaterale aperto
1) Fare una sezione trasversale di Sechium edule. 2)
Colorare come il precedente. 3) Montare in acqua.
rato come sopra: A) in tintura d’Alcama e montare in
glicerina (le resine appaiono colorate in rosso). B) in
soluzione di acetato di rame al 10% per 5 o 6 giorni
lavare e montare in glicerina (le resine appaiono di
color verde smeraldo).
Tasche lisigene
1) Fare una sezione trasversale di buccia d’arancia.
2) Montare in acqua.
Tubuli laticiferi
1) Fare una sezione longitudinale di una foglia di fico.
2) Porre il preparato per 15 minuti in una soluzione di
rosso Sudan III. 3) Lavare e montarlo in glicerina.
Vasi laticiferi
1) Fare una sezione longitudinale di cicoria. 2) Colorazione come la precedente. 3) Lavare e montare in
glicerina.
pag. 136
54
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
Esercizi di autovalutazione
pag. 129
3 – Associa a ogni definizione il termine corrispondente
1. Tessuto meristematico che origina il legno
2. Strato di tessuto meristematico che origina il sistema tegumentale
3. Tessuto meristematico che origina il sughero
4. Tessuto meccanico con cellule morte
5. Tessuto di rivestimento dei frutti
6. Tessuti conduttori formati da cellule vive
7. Tessuti conduttori formati da cellule morte
8. Vasi legnosi in cui permangono ispessimenti di lignina
9. Tessuti che secernono essenze all’esterno
10. Tessuto di rivestimento delle foglie
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
J.
sclerenchima
epidermide
periderma
vasi legnosi
fellogeno
protoderma
tracheidi
secretori
vasi cribrosi
cambio
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
J
F
E
A
C
I
D
G
H
B
4 – Completa le seguenti frasi
meristematico .
1) Il cambio è un tessuto .......................................
linfa elaborata
2) I vasi cribrosi trasportano .......................................
.
il collenchima e lo sclerenchima
3) I tessuti meccanici sono ...............................................................................
.
legnosi si dividono in .....................
trachee e tracheidi.
4) I vasi .....................
5) Le uniche cellule dell’epidermide non trasparenti sono gli stomi
................. .
meristemi .
6) Gli unici tessuti in grado di dividersi sono i ...........................
tasche lisigene .
7) Nella buccia degli agrumi sono presenti le .......................................
lenticelle sono aperture rigide presenti nel periderma.
8) Le ..........................
cribrovascolari sono formati dall’insieme di floema e xilema.
9) I fasci .......................................
aerifero è costituito da una maglia di cellule che trattengono aria.
10) Il parenchima ......................
5 – Domande a risposta multipla
1) I tessuti sono
a insieme di cellule uguali fra loro
b insieme di cellule aventi la stessa funzione
c insieme di organi
✘
2) Il sistema dei tessuti fondamentali comprende
a parenchima, sclerenchima, collenchima
b parenchima, meristemi apicali, epidermide
c epidermide, cambio, periderma
✘
3) Il sistema dei tessuti conduttori comprende
a parenchima, collenchima, sclerenchima
b xilema, floema
c cambio, fellogeno
✘
4) Lo xilema è un
a tessuto semplice
b tessuto complesso
✘
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
55
5) Quale dei seguenti tessuti è un tessuto semplice?
a collenchima
b xilema
c epidermide
✘
6 – Sistemi di tessuti
pag. 131
Completa la seguente mappa concettuale.
➤ collenchima
➤
semplici
➤ sclerenchima
➤
sistema dei tessuti
fondamentali
➤
sistema dei tessuti
conduttori
➤
sistema dei tessuti
tegumentali
➤ parenchima
➤
TESSUTI
➤ complessi
floema
➤
xilema
➤
epidermide
➤
periderma
➤
tessuti
secretori
7 – Osserva la seguente mappa concettuale e scrivi un brano sintetico
➤ protoderma
➤
meristemi apicali
➤
procambio
➤ meristema fondamentale
TESSUTI
MERISTEMATICI
➤
➤
cambio
➤
fellogeno
meristemi laterali
56
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
8 – La mappa concettuale
Costruisci una mappa concettuale utilizzando i seguenti termini e aggiungendovi quelli mancanti:
protoderma, epidermide, periderma, tessuti secretori.
Completa la seguente
mappa concettuale.
strutture
secondarie
strutture
primarie
➤
9 – I tessuti vascolari
➤
pag. 134
cambio
procambio
nelle
➤
➤
nelle
TESSUTI
VASCOLARI
derivano
derivano
sono distinti
➤
➤
vasi
legnosi
vasi
cribrosi
➤
➤
tracheidi
trachee
APPARATO VEGETATIVO
Prove di laboratorio
Obiettivo: I sistemi dei tessuti si distribuiscono diversamente nella radice, nel fusto, nella foglia determinando strutture caratteristiche. In ciascuno di questi
organi si distingue una struttura primaria e una secondaria. Le osservazioni possono essere condotte
sia a livello macroscopico sia a livello microscopico.
Sistema radicale
omorrizico, a fittone e fascicolato, le radici laterali, la
disposizione delle radici (rizotassia).
Materiali: piante erbacee, semi in germinazione, rapa, iris, cipolla, sambuco.
pag. 138
Strumenti: pala, un contenitore, lametta, acqua di
Javel, safranina, ematossilina, verde iodio, carminio
acetico, microscopio, vetrini, balsamo del Canadà,
glicerina.
Procedimento
Osservazione macroscopica: raccogliere radici di
piante erbacee per osservare il sistema allorrizico,
Osservazione microscopica:
Radice in toto: 1) Prelevare una radichetta di Lemna
(o Elodea). 2) Montare in una goccia di glicerina diluita con acqua. 3) Osservarla direttamente poiché è
molto sottile e quindi trasparente.
Sezione longitudinale: 1) Far radicare in acqua una
cipolla. 2) Prelevare con le pinzette la parte terminale della radice. 3) Incidere il sambuco. 4) Inserire tra-
MODULO
sversalmente la radice nell’incisione. 5) Fare alcune
sezioni. 6) Montare in acqua ed osservare.
Sezione trasversale:
struttura primaria: 1) Far radicare in acqua un bulbo
di iris o di cipolla. 2) Prelevare con le pinzette la parte
terminale della radice. 3) Incidere il sambuco. 4) Inserire la radice perpendicolarmente nell’incisione. 5) Fare sezioni in vari punti. 6) Trattare le sezioni con acqua
di Javel. 7) Colorarle con safranina ed ematossilina
per mettere in evidenza le diverse strutture. 8) Montare in balsamo del Canadà. 9) Osservare.
Sistema del germoglio – Il fusto
Materiali: fusti legnosi ed erbacei, raccogliere fusti
erbacei e giovani rami o gemme, semi in germinazione, fusto erbaceo di margherita, pungitopo, graminacea, ramo di tiglio, sambuco.
Strumenti: pala, un contenitore, lametta, acqua di
Javel, safranina, ematossilina, verde iodio, carminio
acetico, microscopio, vetrini, balsamo.
Procedimento
Osservazione macroscopica: osservare fusti legnosi ed erbacei, raccogliere fusti erbacei e giovani
rami o gemme.
Valutare l’altezza di un albero: 1) Prendere due piccoli rami di eguale lunghezza. 2) Disporli perpendicolarmente l’uno all’altro in modo da formare un angolo
di 90°. 3) Mantenere uno dei rami parallelo al suolo.
4) Traguardare le due punte libere dei rami e il prolungamento di questa linea dovrà toccare la cima
dell’albero. Per far questo avvicinarsi o allontanarsi
dalla pianta finché i tre punti non si trovano sullo
stesso asse. 5) Misurare la distanza che vi separa
dall’albero. 6) Aggiungere la vostra altezza. 7) Il valore ottenuto è l’altezza dell’albero.
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
struttura secondaria: 1) Eseguire una sezione di
radice di Opuntia ficus-indica. 2) Procedere come sopra dal punto 2 al 6. 7) Colorare con verde iodio e
carminio acetico. 8) Montare in balsamo del Canadà
ed osservare.
inserimento delle radici laterali: 1) Fare una sezione della rapa nel punto in cui si inseriscono le radici
laterali. 2) Montare in acqua. 3) Considerando che lo
strato corticale è ricco di sostanze di riserva, porre
l’attenzione alla zona del periciclo e al solo cilindro
centrale.
Osservazione microscopica:
struttura primaria di Dicotiledone
Margherita: 1) Includere il fusto di margherita in sambuco. 2) Fare sezioni trasversali. 3) Colorare le sezioni con safranina ed ematossilina per mettere in evidenza la diverse strutture. 4) Montare in balsamo. 5)
Osservare.
Ginestra: 1) Procedere come sopra al punto 1 e 2. 3)
Colorare con verde iodio e carminio alluminico. 4)
Osservare.
pag. 143
pag. 147
struttura primaria di Monocotiledone 1) Includere il
fusto di pungitopo in sambuco. 2) Procedere come
nella prova precedente.
struttura di fusto di graminacea 1) Includere il fusto di
graminacea in sambuco. 2) Procedere come nella
prova precedente.
struttura secondaria di fusto di Dicotiledone 1) Includere un rametto di tiglio di 2 o 3 anni in sambuco. 2)
Fare sezioni trasversali. 3) Colorare con verde iodio e
carminio alluminico. 4) Montare in balsamo. 5) Osservare.
struttura secondaria di fusto di Gimnosperma 1) Fare
sezioni trasversali di un ramo di pino. 2) Procedere
come nella prova precedente.
Sistema del germoglio – La foglia
Procedimento
Materiali: vari tipi di foglie, foglie bifacciali (Impatiens, Tradescantia, olivo, magnolia), isofacciali (ago
di pino, iris, graminacea).
Osservazione macroscopica: disporre le foglie raccolte su carta assorbente per facilitare il disseccamento. Osservare le foglie tenendo conto dei criteri di
classificazione: margine, forma, nervature, apice.
Strumenti: contenitori, carta di giornale o assorbente, microscopio, vetrini, sambuco.
57
Osservazione microscopica: 1) Fare un’incisione
nel sambuco. 2) Inserirvi una parte di foglia. 3) Fare
sezioni trasversali. 4) Montare in acqua. 5) Osservare.
pag. 151
58
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
Esercizi di autovalutazione
pag. 140
10 – Le zone della radice
1. Ordina partendo dalle profondità del terreno fino al suolo le zone della radice:
..................................................................................................................................................................................................................
Cuffia,
apice, zona di struttura primaria distinta in zona pilifera e zona suberosa, zona di struttura
..................................................................................................................................................................................................................
secondaria
2. Ordina partendo dall’esterno all’interno i vari strati della corteccia in struttura primaria:
..................................................................................................................................................................................................................
Rizoderma,
parenchima corticale, endoderma, periciclo, vasi cribrosi e legnosi alternati, midollo
..................................................................................................................................................................................................................
centrale
3. Ordina partendo dall’esterno all’interno i vari strati della corteccia in struttura secondaria:
..................................................................................................................................................................................................................
Corteccia,
parenchima corticale e parenchima di dilatazione, endoderma, periciclo, floema, cambio
..................................................................................................................................................................................................................
xilema,
raggi midollari, midollo centrale
11 – Rispondi con vero o falso
vero
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
– Le radici laterali sono originate dal cambio
– Nella radice secondaria è presente l’endoderma
– Nella radice a struttura primaria vi è la zona suberosa
– Il rizoderma è l’epidermide della radice a struttura secondaria
– I fasci del cilindro centrale di una radice in struttura secondaria sono collaterali aperti
– Le radici delle Monocotiledoni non hanno struttura secondaria
– Le radici laterali delle Dicotiledoni non hanno struttura secondaria
– La cuffia secerne sostanze lubrificanti
– Nelle Dicotiledoni le cellule dell’endoderma hanno ispessimento a U
– Lo strato più esterno dell’apice radicale è la cuffia
12 – Tema di discussione
Adattamenti all’ambiente: modificazione delle radici in risposta alle varie esigenze della pianta.
pag. 144
13 – Morfologia del fusto
Associa ad ogni definizione il termine corrispondente.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Quando le branche principali sono più lunghe delle secondarie
Quando le branche secondarie sono più lunghe delle principali
Fusto erbaceo pieno di midollo
L’aspetto di una pianta è detto
Fusto cavo negli internodi e pieno nei nodi
Fusto con foglie e fiori alle due estremità
Fusto con rami all’estremità erbacei e all’estremità legnosi
Quando il fusto si divide in due rami
falso
A. portamento
B. dicotomico
C. simpodio
D. scapo
E. monopodio
F. stelo
G. culmo
H. cespuglio
1
2
3
4
5
6
7
8
E
C
F
A
G
D
H
B
59
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
MODULO
Inserisci le seguenti piante nella forma a cui appartengono:
melo, piracanta, abete, cedro del Libano, viola, rosa, biancospino, rosmarino, iris, rovo, mandorlo, cipresso,
margherita, tulipano, mais, sorgo, fagiolo, pomodoro, calla, pesco, gramigna, ginestra, olivo, tiglio, ranuncolo.
legnosi
albero
monopodio
abete
cedro del Libano
cipresso
simpodio
melo
mandorlo
pesco
olivo
tiglio
erbacei
arbusto
cespuglio
stelo
scapo
piracanta
biancospino
rovo
rosa
rosmarino
ginestra
viola
fagiolo
ranuncolo
pomodoro
iris
tulipano
calla
culmo
mais
sorgo
gramigna
15 – Il legno
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
14 – La forma delle piante
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
L’accrescimento secondario del fusto è dato da due tipi di cambio: .....................................................
e ............................
cambio fascicolare
cambio
..............................
interfasciale , il cambio ................................
fascicolare è presente anche nella .......................
struttura primaria. Le cellule che danno
origine a nuovo legno sono le .......................................
iniziali del legno , le cellule che danno origine ai raggi sono dette ......................
iniziali
...................
. Nel
dei
raggi . Il legno non modificato si chiama ......................
alburno , il legno non funzionante è detto ..............................
duramen
fusto si evidenziano anelli detti ...................................
cerchi annuali .
16 – Metamorfosi del fusto
pag. 145
Collega alla definizione il termine appropriato.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Fusti piatti e verdi come una foglia
Fusto delle piante grasse
Fusto della gramigna
Fusto strisciante sulla superficie del terreno
I fusti che hanno funzione di presa
Fusto della cipolla
Gli occhi della patata
Fusti trasformati in organi difensivi
A. stolone
B. rizoma
C. viticci
D. bulbo
E. cladodi
F. gemme
G. colonnare
H. spine
1
2
3
4
5
6
7
8
E
G
B
A
C
D
F
H
17 – Le zone del fusto
1. Partendo dall’alto al basso ordina le quattro zone del fusto:
La
zona embrionale o di accrescimento, la zona di differenziazione, la zona di struttura primaria e la
..................................................................................................................................................................................................................
zona
di struttura secondaria
..................................................................................................................................................................................................................
2. La struttura primaria del fusto presenta le seguenti zone:
Epidermide,
cilindro corticale e cilindro centrale
..................................................................................................................................................................................................................
pag. 146
60
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
18 – Tema di discussione
L’origine dei cerchi annuali.
19 – Metamorfosi delle foglie
Unendo insieme le lettere dei riquadri segnati con i numeri individuerai alcune modificazioni fogliari di piante
che vivono in ambienti poveri di azoto.
a)
S
P
I
N
E
4
b)
a) Hanno funzione di riduzione della
traspirazione.
b) Sono foglie riproduttive, possono sostituire totalmente ogni altro tipo di riproduzione.
c) Funzione di riserva e protezione.
d) Funzione di attrazione dei pronubi.
e) Funzione di organi di riserva
della plantula.
f) Nelle felci sono le fronde fertili.
g) Fungono da organi aggrappanti
(piante rampicanti).
h) Attraggono i pronubi nelle infiorescenze.
i) Proteggono le gemme.
B
U
L
B
I
L
L
I
5
c)
C
A
1
T
A
F
I
L
L
I
2
d)
A
N
T
O
F
I
L
L
I
C
O
T
I
L
E
D
O
N
I
S
P
O
R
O
F
I
L
L
I
I
e)
f)
7
g)
V
I
T
I
C
C
A
T
T
E
E
6
h)
B
R
9
3
i)
P
E
R
U
L
E
8
carnivore
Parola: .......................................................
pag. 154
20 – La struttura di una foglia
Rispondi con vero o falso.
1. La foglia è una trasformazione del fusto
2. Il picciolo genera connessione con il fusto
3. Le nervature hanno accrescimento secondario
4. La parte esterna della foglia è il mesofillo
5. Le stipole sono estroflessioni squamiformi alla base del picciolo
6. Le foglie sessili sono dotate di picciolo
7. Il mesofillo è formato da parenchima clorofilliano
8. Le cellule dell’epidermide sono ricche di cloroplasti
9. La lamina è la parte verde, piatta ed esposta alla luce
10. Le uniche aperture dell’epidermide sono gli stomi
vero
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
21 – Erbario di foglie
Nellʼidentificazione delle piante possono avere una certa importanza le caratteristiche delle foglie. Di esse viene considerata: la forma, che viene ricondotta alla forma palmata, ovata, ellittica, pennata, lanceolata, lineare; il margine che può essere liscio, dentato, seghettato, lobato; le nervature penninervie, palminervie, peltinervie, parallelinervie; lʼapice appuntito, smussato, arrotondato, acuto, troncato.
Raccogli nei giardini e nelle aree verdi vicino alla zona in cui abiti quante più foglie possibili, organizzale in un
erbario definendo per ciascuna le caratteristiche della forma, del margine, delle nervature e dellʼapice.
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
61
APPARATO RIPRODUTTIVO
Prove di laboratorio
Obiettivo: Tutte le piante con fiori appartengono alle
Angiosperme i cui membri si trovano in tutti gli ambienti grazie ad un raffinato sistema riproduttivo che
non solo permette una fecondazione mirata, ma favorisce la distribuzione del seme in tutti i luoghi. Le
osservazioni di queste fondamentali strutture, per
meglio comprendere i meccanismi, possono essere
condotte sia a livello macroscopico sia a livello microscopico.
Il fiore
to dalla lettera A e il numero indica gli stami, il gineceo dalla lettera G e il numero si riferisce ai carpelli.
La lettera G può essere sormontata o sottolineata da
una lineetta che sta ad indicare rispettivamente l’ovario supero o infero. Davanti alla formula fiorale il
simbolo * indica che il fiore è attinomorfo mentre il
simbolo < rappresenta un fiore zigomorfo.
Materiali: vari tipi di fiori, stami di Magnolia grandiflora, polline fresco di piante in fioritura, fiori (narciso,
iris, magnolia).
Strumenti: lente di ingrandimento, vetrini, verde iodio, carminio allumico, microtomo, pinzette, midollo
di sambuco, microscopio, liquido di Bouin, paraffina,
ematossilina ferrica.
Procedimento
osservazioni macroscopiche:
diagramma fiorale: è la proiezione degli elementi di
un fiore su un piano perpendicolare all’asse fiorale.
1) Orientare il fiore in relazione all’asse e alla brattea,
che verranno indicati: l’asse fiorale con una circonferenza , la brattea con una mezzaluna posta in basso
fuori dalla circonferenza. 2) Rappresentare le parti
fiorali su cerchi concentrici se il fiore è attinomorfo,
su ellissi concentriche allungate lungo l’asse di simmetria se il fiore è zigomorfo. 3) Disegnare nel cerchio più esterno i sepali come archi con una
prominenza dalla parte convessa. 4) Nel secondo
cerchio rappresentare i petali con mezzelune. 5)
Rappresentare ogni stame con un segno che indica
le quattro logge. 6) Rappresentare i carpelli tenendo
conto del modo di inserzione degli ovuli.
Se gli elementi sono saldati, la saldatura si rappresenta con una linea curva quando hanno la stessa
natura, con una linea retta se sono di natura differente.
formula fiorale: la formula fiorale descrive in modo
breve le caratteristiche di un fiore e i verticilli che lo
compongono. Il calice viene indicato con la lettera K
accompagnata alla base da un numero che indica il
numero dei sepali di cui è composto. La corolla è
indicata dalla lettera C e il numero alla base indica i
petali che la costituiscono. L’androceo è rappresenta-
osservazioni microscopiche:
Androceo
Filamento: 1) Includere il filamento di stami di magnolia in midollo di sambuco. 2) Fare sezioni trasversali. 3) Montare in acqua. 4) Osservare.
Antera: Preparato a fresco: 1) Includere l’antera di
stami di magnolia in midollo di sambuco. 2) Colorare
le sezioni con la doppia colorazione con carminio allumico e verde iodio. Per preparati fissi: 1) Fissare il
materiale nel liquido di Bouin. 2) Colorare con ematossilina ferrica. 3) Includere in paraffina.
Vari tipi di polline: 1) Scuotere le antere su un vetrino
portaoggetti. 2) Montare in acqua. 3) Osservare a forte ingrandimento.
Gineceo
Pistillo: 1) Strappare con le pinzette il pistillo dei fiori (giglio). 2) Fare una sezione longitudinale. 3) Con la lente
di ingrandimento osservare stimma, stilo, ovario. 4) Includere in midollo di sambuco. 5) Fare sezioni trasversali. 6) Montare in acqua. 7) Osservare al microscopio.
Ovario: 1) Procedere come sopra fino al punto 5. 6)
Colorare con verde iodio e carminio allumico. 7) Per
preparati permanenti includere il materiale in paraffina e colorarlo con l’ematossilina ferrica.
Ovulo: 1) Osservando con la lente di ingrandimento,
strappare un ovulo da un fiore di giglio. 2) Fare la sezione longitudinale. 3) Montare in acqua. 4) Osservare al microscopio.
pag. 156
62
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
Il frutto
Materiali: frutti di vario tipo carnosi e secchi.
pag. 159
Strumenti: coltello, lente d’ingrandimento.
Il seme
pag. 162
Materiali: semi di varie piante, semi di ricino, semi di
fagiolo, orzo, mais, fave, lupini.
Strumenti: bisturi, lente di ingrandimento, contenitori, alcol a 95°, bisturi, carta da filtro, soluzione iodioiodurata di potassio, microscopio.
tile dell’endosperma. 5) Porla in alcol per eliminare i lipidi. 6) Colorare con soluzione di iodio ioduro di potassio. 7) Osservare al microscopio i granuli di aleurone (proteine) simili a cristalli che si colorano in giallo e
i globoidi composti di fitine che non si colorano.
osservazioni macroscopiche: 1) Raccogliere semi
di varie piante. 2) Osservare la struttura esterna. 3)
Porre i semi in appositi contenitori e, per alcune ore
in acqua, in modo da rendere più facile la dissezione.
4) Osservare con la lente di ingrandimento le parti
dei semi.
Semi privi di endosperma: 1) Mettere i semi di fagiolo a gonfiare per qualche ora in modo da poter osservare le varie parti del seme. 2) Togliere il tegumento: i cotiledoni appaiono accostati e fra essi appare la radichetta. 3) Distaccare i due cotiledoni: la
plantula resta aderente ad uno di essi. 4) Raschiare
con un bisturi. 5) Immergere la sostanza in una goccia di soluzione iodio-iodurata. 6) Osservare la colorazione blu dell’amido.
osservazioni microscopiche:
Semi con endosperma: 1) Incidere con il bisturi i semi di ricino ed eliminare il tegumento duro. 2) Dividere il seme in due parti lungo il piano perpendicolare
al piano di simmetria (ciascuna metà è formata da un
cotiledone molto sottile che appoggia su metà dell’endosperma. In una metà si vede la plantula). 3) Appoggiare la metà del seme su carta da filtro e osservare le goccioline che fanno divenire traslucida la
carta: sono i lipidi di riserva. 4) Fare una sezione sot-
Osservazione degli embrioni: 1) A seconda della
consistenza del tegumento, tenere immersi i semi in
soluzioni di soda diverse per un tempo diverso: Orzo
(soda 5% per 24 ore) - Fagioli (in genere soda 10%
per 24 ore) - Mais (soda 8% per 24 ore) - Fave e Lupini (soda 10 % per 48 ore). 2) Togliere i semi e lavarli
sotto acqua corrente. 3) Con pinzette, aghi e bisturi
estrarre l’embrione. 4) Immergerli nella soluzione acquosa di glicerina. 5) Conservarli in frigorifero per le
osservazioni successive.
La raccolta dei semi
la parte più esterna della polpa. 2) Porre i semi in un
setaccio e schiacciare per eliminarne altra. 3) Mettere
la massa in un vaso di acqua calda. 4) Lasciare macerare in luogo caldo per alcuni giorni eliminando di
mano in mano la polpa che sale in superficie. 5) Cambiare l’acqua due o tre volte finché i semi non sono
puliti.
Procedimento
pag. 162
Procedimento
osservazione macroscopica: dei frutti ad occhio
nudo o con lente d’ingrandimento per evidenziare le
caratteristiche di ciascuno.
Obiettivo: In autunno è divertente durante una passeggiata raccogliere semi di alberi, arbusti o di piante spontanee per poterli classificare o per poterli seminare.
Materiali: frutti.
Strumenti: setaccio, barattoli.
Procedimento: Si svolge in due fasi: a) estrazione
dei semi; b) immagazzinamento.
a) estrazione dei semi
– da frutti con polpa succosa: 1) Togliere con le mani
– dalle bacche: 1) Schiacciare la polpa tenera ed eliminarla. 2) Rimescolare le bacche in acqua corrente
fino alla completa separazione dei semi.
– dalle pigne: 1) Fare essiccare le pigne in luogo
arieggiato e caldo (non in forno!). 2) Scuotere di tanto in tanto per separare i semi (le pigne dei cedri che
MODULO
non si aprono dopo essiccazione, vanno poste in acqua a 70°-80°C fino a che non si aprono). 3) Setacciare per eliminare le scorie.
b) immagazzinamento
– per la semina: 1) Far asciugare su fogli di carta assorbente i semi non appena estratti dai frutti. 2) Metterli in sacchetti di polietilene perché conservino l’u-
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
63
midità naturale. 3) Conservare in frigorifero.
– per la conservazione: 1) Far asciugare su fogli di
carta assorbente i semi non appena estratti dai frutti.
2) Metterli in sacchetti di carta in modo che perdano
naturalmente l’umidità. 3) Quando sono ben essiccati, conservarli in sacchetti di polietilene trasparente o
in barattoli di vetro ben chiusi.
Esercizi di autovalutazione
22 – Fiore
pag. 156
Completa il brano inserendo al posto dei puntini le parole mancanti.
Il fiore nasce da ...................
gemme fiorali ed è portato da un .......................
peduncolo che si allarga all’estremità formando il talamo
o ricettacolo dal quale si dipartono gli altri elementi del fiore. Dall’esterno si incontrano i ...................
sepali che formano nel complesso il ..................
calice . Più internamente c’è la ..................
corolla coi ...................
petali . All’ interno vi sono gli ...................
stami
costituiti da .........................
filamento e .....................
antere che nell’insieme costituiscono l’ ..........................
androceo . Il gineceo è costituito dal
.....................
pistillo
. La parte basale ingrossata è l’ ...................
ovario sormontato dallo .................
stilo che termina nello ...................
stimma .
Fiori piccoli riuniti insieme costituiscono le ......................................
.
infiorescenze
23 – Un erbario di fiori
Nella classificazione dei fiori sono importanti le caratteristiche di sepali, petali, ovario e stami. Lʼosservazione
inizia tenendo conto della simmetria.
pag. 156
1) Se il fiore è attraversato da più piani di simmetria il fiore è attinomorfo, se vi è un solo piano di simmetria è
zigomorfo.
2) Se i sepali sono separati è dialisepalo se sono uniti è gamopetalo.
3) Se i petali sono separati la corolla è dialipetala se i petali sono uniti è gamopetala.
4) L’ovario può presentare o no logge (carpelli).
5) Se l’ovario si trova sopra il piano di inserzione della corolla è supero, se si trova sotto è infero, se il ricettario è leggermente incavato l’ovario è medio.
6) Gli stami possono essere isolati o riuniti (sinandri).
Raccogli nei giardini e nelle aree verdi vicino alla zona in cui abiti quanti più fiori possibili, organizzali in un erbario definendo per ciascuna le caratteristiche delle parti del fiore.
24 – Lʼevoluzione del fiore
Il fiore è l’ultimo organo ad apparire nel cammino evolutivo delle piante.
Elenca in ordine di apparizione sulla scena della vita gli organi sviluppatisi per l’affrancamento dall’acqua:
Cormo
e tessuti vascolari, seme, fiore
.......................................................................................................................................................................................................................
Caratteri fiorali si notano anche nelle Gnetine. Le Gnetine sono:
Gimnosperme
.......................................................................................................................................................................................................................
pag. 156
64
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
Le teorie che spiegano l’evoluzione del fiore sono due:
1. Pseudoantica: dalle infiorescenze delle Gnetine successive contrazioni avrebbero originato i pezzi fiorali: le
brattee delle infiorescenze maschili avrebbero dato luogo al perianzio, i fiori maschili agli stami, le brattee
femminili all’ovario.
2. Euantica: su un asse molto raccorciato si sarebbero inserite foglie trasformate a costituire le varie parti fiorali.
Secondo la teoria pseudoantica i fiori più primitivi sono quelli unisessuali, con perianzio nudo; secondo la teoria euantica i fiori più primitivi sono quelli in cui si ha l’inserimento a spirale dei pezzi fiorali.
In quali piante si trovano fiori unisessuali?
Monoiche,
dioiche
.......................................................................................................................................................................................................................
Come si chiamano i fiori che contengono sia l’apparato maschile sia femminile?
Ermafroditi
.......................................................................................................................................................................................................................
25 – Frutto
Sul banco del fruttivendolo si trovano i seguenti frutti, inseriscili opportunamente, nella tabella:
fagioli, pere, pesche, olive, pannocchie di mais, uva, susine, arance, limoni, noci, zucche, meloni, cocomeri,
pomodori, datteri, banane, mele, ciliegie, castagne, nocciole, piselli, mandorle, fragole.
Frutti secchi
cariosside
mais
drupa
pesca, ciliegia, susina, oliva, noce, mandorla
noce
castagna, nocciola
esperidio
arancia, limone
achenio
fragola
bacca
pomodoro, dattero, banana, uva
legume
pisello, fagiolo
peponide
zucca, melone, cocomero
pomo
mela, pera
siliqua
pag. 159
Frutti carnosi
26 – A chi corrisponde?
– Il pericarpo comprende epicarpo (in forma di pellicola), mesocarpo (di spessore notevole, costituito da una
polpa succulenta e carnosa), endocarpo (duro e legnoso, contenente un solo seme).
Drupa
..................................................................................................................................................................................................................
– Mesocarpo ed endocarpo sono carnosi.
Bacca
..................................................................................................................................................................................................................
– Epicarpo colorato con tasche lisigene, mesocarpo bianco spugnoso, endocarpo settato, membranoso, tappezzato di cellule piene di succo.
Esperidio
..................................................................................................................................................................................................................
– Epicarpo e mesocarpo fusi insieme; endocarpo deliquescente alla maturità.
Peponide
..................................................................................................................................................................................................................
– La polpa carnosa deriva dall’ingrossamento del talamo fiorale, i frutti sono acheni.
Frutti
multipli: fragola e mora del rovo
..................................................................................................................................................................................................................
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
65
– È in realtà un falso frutto, in quanto la parte carnosa è costituita dall’ingrossamento del talamo fiorale; il vero frutto è il torsolo.
Il..................................................................................................................................................................................................................
pomo: mela e pera
– Frutto diviso da setti trasversali.
Balaustio:
..................................................................................................................................................................................................................
melograno
27 – Il seme
frutto
deriva
➤
ovario
➤
Completa la seguente mappa concettuale.
contiene
è contenuto
➤
seme
deriva
➤
ovulo
28 – Il seme
Analizza le seguenti affermazioni.
1. Il seme maturo è composto da sporofito materno, sporofito del nuovo individuo e gametofito materno.
Quale parte appartiene allo sporofito materno?
Tegumenti
.............................................................................................
Quale allo sporofito del nuovo individuo?
Embrione
.............................................................................................
Quale al gametofito materno?
Endosperma primario
.............................................................................................
Si tratta di un seme di Gimnosperma o di Angiosperma?
Gimnosperma
.............................................................................................
pag. 163
2. Il seme maturo è composto da sporofito materno, sporofito del nuovo individuo e gametofito materno + nucleo spermatico.
Quale parte appartiene allo sporofito materno?
Tegumenti
.............................................................................................
Quale allo sporofito del nuovo individuo?
Embrione
.............................................................................................
Quale al gametofito materno + nucleo spermatico?
Endosperma secondario
.............................................................................................
Si tratta di un seme di Gimnosperma o di Angiosperma?
Angiosperma
.............................................................................................
29 – Descrivi la struttura del seme
Endosperma, cotiledoni, embrione
.......................................................................................................................................................................................................................
pag. 162
66
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 4
1 – Guardiamoci attorno
1. Le siepi che delimitavano i campi erano spesso costituite da Citrus aurantium per evitare che le pecore portate al pascolo invadessero i campi coltivati. Qual è il motivo di questa scelta?
I..................................................................................................................................................................................................................
rami della pianta sono trasformati in spine
2. Uno dei più gravi problemi ambientali in Italia è il dissesto idrogeologico causato spesso da disboscamento. Come spieghi questo fatto?
..................................................................................................................................................................................................................
Le
radici degli alberi trattengono il terreno.
3. Se ti venisse chiesto di rimboschire un dirupo sceglieresti piante con radici a fittone o affastellate?
..................................................................................................................................................................................................................
Affastellate
4. Una pesante nevicata è meglio sopportata da alberi a portamento monopodiale o simpodiale?
..................................................................................................................................................................................................................
Monopodiale
5. Il legno utilizzato per strumenti musicali è quello delle Gimnosperme. Perché?
..................................................................................................................................................................................................................
È
costituito da fibrotracheidi
2 – Rispondi con vero o falso
– Il fellogeno è un tessuto di riserva
– Il fellogeno produce sughero
– Le infiorescenze sono costituite da più fiori
– Le sostanze di riserva del seme sono contenute nei cotiledoni
– I verticilli del fiore sono foglie trasformate
– I verticilli del fiore sono il calice e la corolla
– Le radici carnose sono tutte a fittone
– Nelle Angiosperme i vasi legnosi sono trachee e tracheidi
– Nelle Gimnosperme i fasci cribrovascolari sono collaterali chiusi
– Le antere contengono ovuli
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
3 – Una frase…sempre attuale
Rispondi alle seguenti domande ed unendo le lettere nei riquadri troverai una frase… sempre attuale.
1) Meristema secondario da cui si origina il sughero.
2) Meristema secondario da cui si origina il legno.
3) Costituiscono nell’insieme i tessuti conduttori.
4) Sono i tessuti conduttori entro la foglia.
5) Insieme di frutti.
6) Occupa gran parte del volume cellulare vegetale.
7) Tessuto fondamentale.
8) Parte estrema del fiore.
9) L’area impermeabile presente nel periderma.
10) Cellule epidermiche ricche di cloroplasti.
11) Parte dell’androceo.
12) Tessuti parenchimatici disposti fra i fasci cribrovascolari.
13) Gamete maschile.
✘
MODULO
Frase:
1
f
e
l
l
o
g
c
a
m
b
i
o
f
a
s
c
i
n
e
r
v
a
i
n
f
r
v
a
c
p
a
t
s
Ogni
........................................................................
frutto ha la sua stagione
2
3
4
5
6
7
8
9
10
s
11
a
12
r
13
p
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
e
n
o
t
u
r
e
u
t
t
e
s
c
u
o
l
o
r
e
n
c
h
i
m
a
a
l
a
m
o
u
b
e
r
o
s
a
t
o
m
i
n
t
e
r
a
g
g
i
o
l
l
i
e
n
z
e
a
n
e
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 68 - 73:
Esercizio 1: 1) a-V; b-V; c-F; d-V; d-F
5) a-F; b-V; c-V; d-F; d-F
8) a-V; b-V; c-F; d-V; d-V
2) a-F; b-F; c-V; d-V; d-F
6) a-V; b-F; c-V; d-F; d-F
9) a-F; b-V; c-V; d-V; d-F
3) a-V; b-V; c-V; d-F; d-F
7) a-V; b-V; c-V; d-F; d-V
10) a-V; b-F; c-F; d-V; d-F
4) a-F; b-V; c-V; d-V; d-F
Esercizio 2: sotterraneo; ancoraggio al terreno; assorbimento dellʼacqua e dei sali minerali; accumulo delle sostanze di riserva; primaria; allorrizico; a fittone; fascicolato; avventizie;
apice; cuffia; strato pilifero esterno, una corteccia e un cilindro centrale; endoderma;
periciclo; laterali; alternato; cambio; sinusoidale; cilindrico; cambio; libro; secondaria.
Esercizio 3: 1) colletto; 2) nodi; 3) perule; 4) dormiente; 5) a fiore, a legno, miste; 6) tunica corpus; 7) collaterale aperto; 8) collaterale chiuso; 9) esternamente in cerchi concentrici; 10) periciclo.
Esercizio 4: 1) laminare; 2) fillotassi; 3) da non farsi ombra a vicenda; 4) tre; 5) uguali; 6) diversa;
7) mesofillo; 8) inferiore; 9) priva; 10) chiuso; 11) parenchima; 12) stomi; 13) cellule
di guardia; 14) guttazione; 15) metamorfosate.
Esercizio 5: 1a – 2a – 3a – 4a – 5b – 6a – 7b – 8b – 9b – 10b
Esercizio 6: 1) F; 2) V; 3) V; 4) F; 5) V.
Esercizio 7: 1) V; 2) F; 3) V; 4) V; 5) V; 6) F; 7) V; 8) F; 9) V; 10) V.
Esercizio 8: 1) nei fusti; 2) sviluppo della gemma laterale; 3) nel seme, nellʼapice radicale; 4) nel
fusto delle Monocotiledoni; 5) tutte le radici, nei fusti ; 6) nel cilindro centrale del fusto; 7) nei semi delle Gimnosperme; 8) da petali; 9) nel fusto delle Monocotiledoni;
10) nei frutti.
Esercizio 9: 1) acquifero; 2) aerifero; 3) lenticelle; 4) cromoplasti; 5) fusto sotterraneo – di riserva – amiloplasti; 6) Gimnosperme; 7) omoxilo; 8) morte; 9) germoglio; 10) trasformate – di riserva.
67
68
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
unità didattica 4
come sono fatte le piante
Proposte di esercitazioni
1 – Cellule e tessuti
Rispondi con vero o falso.
1) La cellula vegetale
vero falso
a) Contiene tutti gli organuli della cellula animale, ad eccezione dei centrioli
b) È protetta da una parete rigida
c) Non presenta mitocondri
d) È ricca di plastidi
e) Ha parete formata da proteine
2) Tutte le cellule vegetali
vero falso
a) Contengono vacuoli
b) Possiedono cloroplasti
c) Hanno parete formata da fibrille
d) Hanno l’apparato del Golgi
e) Contengono amiloplasti
3) La parete cellulare
vero falso
a) È organizzata in tre parti
b) È costituita da fibrille
c) Le fibrille sono costituite da cellulosa
d) È continua
e) La prima parete che si forma durante la citodieresi è la parete primaria
4) I tessuti meristematici
vero falso
a) Sono ricchi di spazi intercellulari
b) Quelli degli apici sono detti primari
c) Il protoderma dà origine al sistema tegumentale
d) Il cambio è un tessuto secondario
e) Il meristema fondamentale produce sughero verso l’esterno
5) I tessuti definitivi
a) Sono formati da cellule in divisione
b) Il parenchima si trova in tutti gli organi
c) Il parenchima fa parte del sistema dei tessuti fondamentali
d) Lo sclerenchima è un tipo di parenchima
e) Le fibre sono cellule del collenchima
vero falso
MODULO
69
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
6) I tessuti conduttori
vero falso
a) I vasi legnosi sono costituiti da cellule morte
b) Le tracheidi sono vasi cribrosi
c) I vasi legnosi durante il riposo vegetativo vengono obliterati dai tilli
d) I cribri si trovano nella parete dei vasi legnosi
e) Durante il riposo vegetativo i cribri vengono obliterati dai tilli
7) I tessuti tegumentali
vero falso
a) Si originano dal protoderma
b) La cuticola è uno strato impermeabile dell’epidermide
c) Le cellule dell’epidermide hanno ampi vacuoli
d) Le cellule dell’epidermide contengono cloroplasti
e) Le aperture del periderma sono le lenticelle
8) I tessuti secretori
vero falso
a) Sono tessuti complessi
b) I peli sono estroflessioni delle cellule epidermiche
c) I peli ghiandolari sono tessuti secretori interni
d) I tubuli laticiferi sono tessuti secretori interni
e) I canali resiniferi si originano per schizìa
9) Il sistema dei tessuti fondamentali
vero falso
a) Il collenchima è un tessuto complesso
b) Il collenchima è un tessuto meccanico
c) Il collenchima è formato da cellule vive
d) Il parenchima acquifero si trova nelle piante con scarso ricambio d’aria
e) Il parenchima aerifero si trova nelle piante che vivono in ambienti aridi
10) Le cellule dei tessuti
vero falso
a) Del floema sono vive
b) Delle sclereidi sono vive
c) Del procambio sono allungate e provviste del vacuolo centrale
d) Del sughero sono morte
e) Dei tricomi sono morte
2 – La radice
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
La radice è l’organo nella maggior parte dei casi .............................. che assolve importanti funzioni per la pianta:
A)
...........................................
...................................................................
B)
....................................................................................
C)
. Se deriva dalla radichetta embrionale detta radice ...................... che si ac-
cresce per tutta la vita, il sistema radicale è detto ................... . Questo sistema si può ricondurre a due modelli
a)
....................
b) .................... . Le radici che si formano a partire dal fusto o dalle foglie sono dette ....................... .
70
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
L’allungamento della radice avviene a partire dall’ .............. . La zona terminale che lo protegge è detta .................
.
La
radice
giovane
ha
un
struttura
..............................................................................................................
primaria
caratterizzata
da
uno
. Lo strato più interno che separa la corteccia dal ci-
lindro centrale è detto ...................... . Sotto l’endoderma vi è uno strato di cellule detto
......................
da cui si ori-
ginano le radici ....................... . Lo xilema e il floema sono disposti in modo ...................... . Con il tempo fra essi si
origina un tessuto meristematico detto
....................
........................
che assume dapprima un aspetto
.......................
e poi
. Il cambio produce legno all’interno e ................... all’esterno permettendo così l’accrescimento del-
3 – La struttura del fusto
Completa le seguenti frasi.
1. Il punto di passaggio fra radice e fusto è
....................................................................................
2. Le foglie si inseriscono sui
....................................................................................
3. Le squame protettive delle gemme sono dette
....................................................................................
4. La gemma in inverno è detta
....................................................................................
5. Le gemme vengono classificate in
....................................................................................
6. L’organizzazione dell’apice è detta
....................................................................................
7. I fasci cribrovascolari nelle Dicotiledoni sono di tipo ....................................................................................
8. I fasci nelle Monocotiledoni sono di tipo
....................................................................................
9. Nelle graminacee i fasci si trovano
....................................................................................
10. Fra il cilindro centrale e la corteccia vi è
....................................................................................
4 – Le foglie
Cancella la risposta errata.
1) La foglia è un’espansione laminare/metamorfosi del fusto
2) La disposizione delle foglie sul ramo è detta eterofillia/fillotassi
3) Le foglie si dispongono sul ramo in modo da non farsi ombra a vicenda/a caso
4) Le foglie sono costituite da tre/due parti principali
5) Le foglie isofacciali hanno pagine uguali/diverse
6) Le foglie bifacciali hanno pagina con struttura uguale/diversa
7) Fra le due pagine si riconosce il mesofillo/la lamina
8) Nel mesofillo delle foglie bifacciali il parenchima lacunoso si trova nella pagina inferiore/superiore
9) L’epidermide della foglia è priva/ricca di cloroplasti
10) Nelle nervature sono collocati fasci conduttori del tipo collaterale chiuso/aperto
11) Intorno ai fasci si trova la guaina del fascio costituita da collenchima/parenchima
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
12) Le aperture dell’epidermide si chiamano lenticelle/stomi
13) L’apparato stomatico è costituito da una rima e dalle cellule di guardia/compagne
14) Il fenomeno per cui l’acqua viene eliminata allo stato liquido è detto guttazione/traspirazione
15) Le foglie che assumono funzione diversa si dicono metamorfosate/allomorfiche
5 – Il fiore
Scegli la risposta esatta.
1) Il perianzio è costituito da
a calice e corolla
b tepali
c talamo
2) Il calice è formato da
a sepali
b petali
c tepali
3) L’androceo è
a la struttura riproduttiva maschile
b la struttura riproduttiva femminile
c la struttura vessillare
4) L’androceo è costituito da
a stami
b stomi
c pistillo
5) L’antera contiene
a le cellule madri delle megaspore
b le cellule madri delle microspore
c la placenta
6) Nel gineceo si trovano
a i carpelli
b gli stami
6 – Il frutto
c il peduncolo
Il frutto
1) Deriva dall’ovulo dopo fecondazione
7) Gli ovuli si collegano all’ovario attraverso
2) Deriva dall’ovario dopo fecondazione
a il peduncolo
3) Può essere secco
e carnoso
la placenta
4) La bacca è unb frutto
secco
c lainfruttescenza
nocella
5) La fragola è una
vero falso
71
72
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
8) La nocella è
a la parte del filamento
b la parte fertile dell’ovulo
c la parte sterile dell’antera
9) Le cellule madri delle megaspore si trovano entro
a il ricettacolo
b la nocella
c le sacche polliniche
10) L’insieme di fiori che assume l’aspetto di un unico fiore è detto
a brattea
b infiorescenza
c perigonio
6 – Il frutto
Rispondi con vero o falso.
vero falso
1) Deriva dall’ovulo dopo fecondazione
2) Deriva dall’ovario dopo fecondazione
3) Può essere secco e carnoso
4) La bacca è un frutto secco
5) La fragola è un’infruttescenza
7 – Il seme
Rispondi con vero o falso.
vero falso
1) Delle Angiosperme contiene endosperma triploide
2) Ha tessuti protettivi che derivano dai tegumenti dell’ovario
3) Contiene un embrione
4) Nell’embrione delle Dicotiledoni ci sono due cotiledoni
5) I cotiledoni sono foglie trasformate
6) L’epicotile è la porzione fra i cotiledoni e la radichetta
7) I semi contengono amiloplasti
8) Il seme contiene cloroplasti
9) Si conserva per tempi lunghi
10) Viene utilizzato per l’alimentazione umana
8 – Uno sguardo complessivo
Sottolinea le risposte errate.
1. L’endoderma si trova nelle radici, nei fusti, nei fusti sotterranei.
2. Nella dominanza apicale si verifica sviluppo della gemma laterale, sviluppo della gemma apicale, inibizione delle gemme laterali.
MODULO
2 - COME SONO FATTE LE PIANTE
3. L’organizzazione tunica corpus si trova nel seme, nell’apice radicale, nell’apice del germoglio.
4. La struttura secondaria si trova nel fusto delle Gimnosperme, nel fusto delle Dicotiledoni, nel fusto delle
Monocotiledoni.
5. La guaina del fascio è presente in tutte le radici, nei fusti, nelle foglie.
6. Il parenchima di dilatazione si trova nella zona corticale del fusto, nel cilindro corticale della radice, nel cilindro centrale del fusto.
7. L’endosperma secondario si trova nei semi delle Gimnosperme, nei semi delle Monocotiledoni, nei semi
delle Dicotiledoni.
8. Il calice è costituito da tepali, da sepali, da petali.
9. I fasci collaterali aperti si trovano nel fusto delle Monocotiledoni, nella radice secondaria delle Dicotiledoni, nel fusto delle Dicotiledoni.
10. L’epidermide si trova nei fusti giovani, nei frutti, nelle foglie.
9 – Uno sguardo complessivo
Completa le seguenti frasi mettendo al posto dei puntini il termine mancante.
1. Il parenchima delle xerofite è ................................... .
2. I pneumatofori sono radici il cui parenchima è ................................... .
3. Gli scambi gassosi di un frutto avvengono attraverso le ................................... .
4. I plastidi dei petali dei fiori sono ................................... .
5. La patata è un .......................................... dotato di parenchima ................................... ricco di ................................... .
6. Le fibrotracheidi sono i vasi legnosi delle ................................... .
7. Il legno delle Gimnosperme è ................................... .
8. Il ritidoma è costituito da cellule ................................... .
9. La gemma è un ................................... in miniatura.
10. I cotiledoni sono foglie ................................... che contengono sostanze ................................... .
73
74
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
come
si nutrono
le piante
ESERCIZI
unità
didattica
5
IL METABOLISMO
Prove di laboratorio
Lo zucchero si ossida lentamente
pag. 168
Obiettivo: Le reazioni che rendono bruni il rame, lʼargento, i frutti tagliati, fanno arrugginire il ferro, trasformano lʼalcol in aceto o decompongono la zolletta di
zucchero che mangiamo sono lente reazioni di ossidoriduzione e avvengono molto spesso in natura. Esse sono alla base di tutto il metabolismo dellʼuomo,
degli animali e delle piante: non si sviluppa una fiamma, ma lʼenergia che si sviluppa viene liberata sotto
forma di calore o utilizzata per compiere un lavoro.
Materiali: zucchero, acido solforico al 20%, permanganato di potassio, acqua di calce.
Strumenti: beuta da 100 ml, tappo di gomma con inserito tubo di vetro ad U, provetta.
Procedimento: 1) Porre in una beuta 5 ml di acido
solforico al 20%, 5 ml di soluzione satura di saccarosio, una punta di spatola di permanganato di potassio. 2) Chiudere la beuta con tappo di gomma in cui
sia inserito un tubo di vetro che vada a pescare in
una provetta contenente acqua di calce. 3) Dopo
qualche minuto la beuta si riscalda lentamente e dalla superficie del liquido si vedranno liberarsi delle
bollicine. 4) Nella provetta si forma un intorbidamento, mentre il liquido della beuta si sarà decolorato (lo
zucchero si ossida a CO2 che va a formare CaCO3
con l’acqua di calce che diviene torbida, mentre il
permanganato di potassio viola si riduce e diviene incolore).
Esercizi di autovalutazione
1 – Lʼenergia
Completa con le parole appropriate il seguente brano.
Sensazione di caldo, fiato corto, il cuore che batte forte e in fretta sono le sensazioni che fanno seguito ad una
corsa o ad un esercizio di ginnastica. La stessa cosa accade se siamo preoccupati, se siamo “in tensione” per
un esame, per un appuntamento importante. Diciamo che abbiamo fatto fatica e abbiamo la sensazione di
energia
aver consumato ..............................
.
Se assistiamo all’eruzione di un vulcano, se vediamo la nuvola di vapore che esce dalla valvola della pentola
energia . Calore, movia pressione o la legna che brucia siamo certi di trovarci di fronte a liberazione di ..........................
mento, luce sono le manifestazioni più spesso accompagnate alla liberazione di energia. In realtà anche se
energia . Mantenere il tono
dormiamo, leggiamo il giornale, studiamo seduti comodamente c’è consumo di .....................
energia .
muscolare, mantenere la temperatura del corpo costante, pensare, vivere, in una parola, richiede ....................
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
75
Nel nostro organismo, come in tutti gli organismi viventi, dunque avvengono reazioni simili a quelle della legna che brucia. Senza che noi ce ne accorgiamo la sostanza organica contenuta negli alimenti brucia nel nostro corpo senza produrre fiamme, ma attraverso una serie di reazioni graduali dette .............................................
reazioni accoppiate .
L’insieme di queste reazioni prende il nome di ............................................
metabolismo
distinto in una fase di costruzione, detta
...............................
anabolismo , in cui viene accumulata sostanza organica ed una seconda fase, detta ..........................................
catabolismo
in cui essa viene demolita per compiere la “fatica” di vivere.
2 – Le ossidoriduzioni
Completa con le parole appropriate il seguente brano.
lʼenergia viene intrappolata entro gli ecosistemi, ed è grazie ad essa che
Grazie alla fotosintesi clorofilliana ........................
tutti gli organismi di un ambiente possono vivere e riprodursi.
elettroni ed essa viene indicaOgni sostanza chimica ha una sua naturale tendenza a cedere o acquistare .....................
elettroni fluiscono naturalmente da un
ta con un valore numerico definito potenziale di ossidoriduzione. Gli .......................
maggiore
minore
composto a potenziale di ossidoriduzione ..............................
verso uno a potenziale ............................
. L’acquisto di
riduzione , mentre la sua perdita è detta ..................................
ossidazione .
un elettrone viene definito ............................
3 – La carta di credito dellʼorganismo
Immaginiamo di dover compiere un viaggio attraverso varie nazioni e di dover attraversare varie catene montuose. Per far prima non saliremo certo la cima delle montagne, ma passeremo attraverso i tunnel e le gallerie. Per mangiare e fare acquisti, poiché in ogni nazione vi è una moneta diversa, dovremo viaggiare con pacchi di denaro ciascuno diverso per ogni paese, oppure potremmo procurarci una carta di credito che ci permetterebbe di acquistare e spendere la valuta in ogni paese da noi visitato.
Se paragoniamo le catene montuose alle reazioni metaboliche e il denaro all’energia che un organismo spende, a cosa paragoneresti i tunnel e la carta di credito?
I.......................................................................................................................................................................................................................
tunnel sono gli enzimi, la carta di credito lʼATP
LA FOTOSINTESI
Prove di laboratorio
Le strutture vegetali che consentono
gli scambi con lʼambiente
Obiettivo: La fotosintesi clorofilliana e gli altri processi metabolici sono possibili anche grazie alla presenza, in alcuni tessuti vegetali, di particolari strutture fisiche (stomi e lenticelle) che assicurano la comunicazione del mezzo interno della pianta con il mezzo esterno e di strutture chimiche (pigmenti) che sono sensibili alla luce. Per lʼosservazione delle strutture fisiche vedere le prove dellʼUD 4.
Materiali: foglie verdi (bietole, spinaci).
Strumenti: alcol a 95°, carta da cromatografia o car-
ta da filtro, pipette Pasteur, recipiente di vetro (con
tappo al cui fondo va inserito un gancetto al quale appendere la striscia di carta), eluente (acetato di etile).
Procedimento
I pigmenti fotosintetici: 1) Tagliare a pezzetti alcune foglie verdi e pestarle in mortaio assieme ad alcuni millilitri di alcol a 95° fino a ridurle in poltiglia. 2) Lasciare decantare e filtrare il liquido verde sopranatante in una provetta. 3) Con la pipetta di Pasteur deporne alcune gocce sulla linea di base, tracciata precedentemente, a 2 cm dal fondo di un foglio di carta
da filtro (fare attenzione che le gocce non si espandano troppo). 4) Immergere la carta da filtro in un re-
pag. 172
76
pag. 175
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
cipiente sul cui fondo è contenuta la soluzione eluente (l’eluente deve rimanere al di sotto del punto di caricamento della soluzione verde, potrebbe essere
necessario appendere la carta al tappo del recipiente). 5) Chiudere il recipiente e attendere che l’eluente giunga a circa 1 cm dal bordo superiore. 6) Toglie-
re la carta da filtro ed osservare (quattro bande colorate dall’alto verso il basso indicheranno i quattro pigmenti presenti: carotene (giallo dorato), xantofilla
(giallo), clorofilla a (blu-verde), clorofilla b (giallo-verde)).
I prodotti della fotosintesi
re la foglia e lasciarla bollire 2-3 minuti. 6) Togliere la
foglia dall’acqua e immergerla nel becher piccolo che
contiene 10 ml di alcol a 95°. 7) Far bollire la soluzione a bagnomaria per 10 minuti circa, fino a quando la
foglia sarà completamente decolorata. 8) Togliere la
foglia dall’alcol e stenderla con attenzione sul coperchio di una scatola Petri. 9) Versare la soluzione iodio-iodurata sulla foglia ben stesa e osservare.
Obiettivo: La luce e lʼanidride carbonica che penetrano nella foglia producono, grazie alla decomposizione dellʼacqua, sostanze organiche (soprattutto
carboidrati) e liberano ossigeno. La riproduzione in
laboratorio del processo e lʼalterazione di alcune
condizioni che ne consentono lo svolgimento consentono di dimostrare il fenomeno.
Materiali: pianta verde in vaso (Impatiens), Helodea
canadensis, alghe verdi.
Strumenti: tappo di sughero, spilli, fornello elettrico
(non a gas!), alcol a 95°, soluzione iodio-iodurata,
becher da 500 ml e da 150 ml, pipette, scatola Petri,
pinzette, lametta, becher grande, imbuto, fiammiferi,
bacinella trasparente, microscopio, vetrini.
Procedimento
Le sostanze organiche: 1) Tagliare, con la lametta,
due dischetti dal tappo di sughero. 2) Scegliere una
foglia ben sviluppata e, senza staccarla, chiuderne
un lembo tra i due dischetti di sughero fermati con gli
spilli. 3) Lasciare per 3-4 giorni la pianta in luogo luminoso e riscaldato. 4) Trascorso il periodo, staccare
la foglia, privarla dei dischetti di sughero. 5) Nel becher da 500 ml fare bollire acqua distillata, immerge-
Una materia prima: lʼanidride carbonica
pag. 177
Obiettivo: Dimostrare la primaria funzione della anidride carbonica, che, presente nellʼaria in quantità
minima, costituisce lʼelemento di partenza del più importante processo di produzione di sostanza organica. Processo articolato e complesso che, senza che
noi ce ne avvediamo, le piante svolgono quotidianamente sotto i nostri occhi.
Materiali: Helodea, Impatiens.
Strumenti: blu di bromotimolo (blu a pH alcalino,
giallo a pH acido), acqua distillata, provette, pipette,
Lʼossigeno
I prova: I fase 1) In un becher porre alcuni ramoscelli di Elodea canadensis. 2) Coprirli con un imbuto rovesciato. 3) Rovesciare al di sopra del foro dell’imbuto una provetta piena d’acqua, evitando di farne uscire troppa. 4) Porre in un luogo illuminato per alcune
ore. 5) Osservare, dopo un po' di tempo, lo sviluppo
di bollicine nella provetta. 6) Dopo alcune ore, introdurre nella provetta un fiammifero appena spento.
II prova: I fase 1) Raccogliere in un recipiente alcune
alghe verdi e lasciarlo aperto in un luogo esposto alla luce. 2) Prelevare ad intervalli regolari alcune gocce del liquido ed osservare al microscopio come attorno alle alghe sviluppino batteri aerobi a forma di
zig zag.
III prova: 1) Ripetere l’esperimento tenendo la bacinella al buio.
cannuccia per bibite, cilindro di vetro, soluzione di
KOH al 20%, becher, fornello elettrico, alcol etilico
95°, soluzione iodio-iodurata, pellicola trasparente.
Procedimento
Nella fotosintesi viene assorbita CO2
I fase: 1) Riempire per 2/3 una provetta con acqua distillata e aggiungere 10 gocce di blu di bromotimolo.
2) Soffiare, con una cannuccia, facendo gorgogliare
la soluzione fino a che non avrà assunto un colore
giallo. 3) Tagliare il giovane apice (circa 6 cm) di una
piantina di Helodea in vegetazione. 4) Immergerlo
MODULO
subito e completamente nella precedente provetta.
5) Porre la provetta vicino ad una intensa sorgente di
luce a temperatura di circa 20°C. 6) Controllare le colorazioni assunte dalla soluzione dopo 30, 60 e 90
minuti.
II fase: 1) Ripetere le operazioni fino al punto 3. 4)
Porre la provetta al buio completo. 5) Controllare le
colorazioni nei tempi e nei modi sopra descritti.
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
77
deve toccare la soluzione). 3) Chiudere con film plastico l’apertura del cilindro in modo che non possa
penetrare aria. 4) Esporre la pianta a luce intensa per
7-8 ore.
III fase: 5) Staccare la foglia dentro al cilindro e un’altra foglia qualsiasi. 6) Porle in acqua bollente e farle
bollire per 1 minuto. 7) Toglierle dall’acqua e farle bollire, a bagnomaria, in alcol etilico a 95° per 10 minuti. 8) Sgocciolarle e trattarle con soluzione iodio-iodurata.
Senza CO2 non avviene la fotosintesi
I fase: 1) Tenere per 24-36 ore una pianta di Impatiens completamente al buio (o coperta con un telo
scuro).
II fase: 2) Trascorso il tempo, introdurre, senza staccarla, una foglia in un cilindro di vetro che contiene
per 1/3 una soluzione di KOH a 20% (la foglia non
Lʼaumento di CO2 aumenta la resa della fotosintesi:1) Ripetere la prima esperienza e aggiungere all’acqua che ospita l’Helodea un cucchiaio di bicarbonato di sodio. 2) Osservare l’aumentata produzione
di bolle di ossigeno.
Esercizi di autovalutazione
pag. 175
4 – Associa alle seguenti definizioni il nome corrispondente
1. Organuli citoplasmatici in cui avviene la fotosintesi
2. Fotosistema contenente molecola P680
3. Processo attraverso il quale l’energia solare viene intrappolata negli ecosistemi
4. Molecola di clorofilla a cui viene trasferita l’energia
5. Molecola in grado di utilizzare l’energia del sole
6. Fase in cui la luce solare viene trasformata in energia chimica
7. Catena fotosintetica di trasporto degli elettroni
8. Fotosistema contenente molecola P700
9. Fase in cui l’energia chimica viene utilizzata per produrre sostanza organica
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
fotosintesi
fotosistema I
clorofilla
centro di reazione
fotosistema II
cloroplasti
fase luminosa
fotosistema
fase oscura
1
2
3
4
5
6
7
8
9
F
E
A
D
C
G
H
B
I
5 – Il processo fotosintetico
Rispondi alle seguenti domande tenendo presente che ad alcune corrispondono più risposte esatte.
1) L’energia presente nei legami chimici della sostanza organica si libera
a improvvisamente
b gradualmente attraverso reazioni accoppiate
c formando composti intermedi
d formando ATP
✘
✘
✘
2) Il passaggio della fotosintesi in cui l’energia di un elettrone eccitato viene incamerata nell’ATP è detto
a anabolismo
b fase oscura
c fase luminosa
d catena di trasporto
✘
78
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
3) L’ossigeno dell’aria proviene
a dall’anidride carbonica durante la fotosintesi
b dall’anidride carbonica durante le eruzioni vulcaniche
c dall’acqua degli oceani
d dall’acqua durante la fotosintesi
✘
4) Quale dei seguenti fatti accade nella fase oscura della fotosintesi?
a viene scissa l’acqua
b si forma ATP
c si forma NADPH2
d si forma zucchero
✘
5) Quale dei seguenti fatti avviene nella fase luminosa della fotosintesi?
a viene eccitata la clorofilla
b l’anidride carbonica si combina col ribulosio difosfato
c l’acqua si scinde
d si forma ATP
✘
✘
✘
6) Quali affermazioni sono vere per la fase oscura della fotosintesi?
a viene eccitata la clorofilla
b si forma il glucosio
c l’acetil Coenzima A si lega al glucosio
d la CO2 si fissa e viene organicata
✘
✘
7) L’equazione generale della fotosintesi è
a C6H12 O6 + O2
➜
b C6H12 O6 + ATP
➜
c 6CO2+ 6H2O + ATP ➜
d C6 H12 O6 + CO2
➜
✘
CO2 +H2O + ATP
CO2 + Alcol
C6 H12 O6 + 6O2
O2+ ATP
8) Quale delle seguenti frasi si addice alla fotosintesi?
a avviene in tutte le cellule
b libera energia immagazzinata negli zuccheri
c produce glucosio e ossigeno
✘
6 – Completa il seguente schema muto della fase luminosa della fotosintesi, segnalando i
processi che avvengono
fd
Q
NADP+ NADPH
Trasportatori
di elettroni
ADP + Pi ➜ ATP
P700
P680
MODULO
79
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
Attraverso quali esperimenti si possono dimostrare le seguenti affermazioni?
1) Le piante hanno bisogno di luce per nutrirsi
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
2) Le piante hanno bisogno di anidride carbonica per nutrirsi
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
3) Le piante producono ossigeno
.......................................................................................................................................................................................................................
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
7 – Per capire ciò che vediamo
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
LA RESPIRAZIONE
Prove di laboratorio
I prodotti della respirazione
Procedimento
Obiettivo: Verificare la produzione di energia e di
CO2, prodotti della respirazione, significa dimostrare
il verificarsi del processo. Si utilizzano semi in germinazione perché il processo non è mascherato dalla
produzione di ossigeno della fotosintesi. Lʼenergia
necessaria per svolgere la germinazione del seme
viene ricavata dalla demolizione (respirazione) della
sostanza organica accumulata con la fotosintesi.
Energia e anidride carbonica: 1) Preparare due recipienti isolati termicamente. 2) Introdurre nel primo
alcuni semi in germinazione, nel secondo alcuni semi prima fatti bollire (inattivati). 3) Chiudere i recipienti con tappo in cui siano inseriti un termometro
ed un tubicino di vetro ad U. 4) Immergere l’estremità
libera di ciascun tubo ad U in una provetta contenente acqua di calce. 5) Registrare le variazioni di temperatura nei due recipienti ogni mezz’ora. 6) Verificare nelle due provette se l’acqua di calce è divenuta
torbida.
Materiali: semi.
Strumenti: due cilindri di vetro isolati termicamente
(due thermos), due tappi di gomma forato per trattenere due termometri, acqua di calce.
Anche le radici respirano ed emettono CO2
Materiali: piantine di mais con apparato radicale sviluppato in germinazione.
Strumenti: carta da filtro, scatola Petri, blu di bromotimolo, acqua distillata, provette, pipette, stagnola.
Procedimento: 1) Versare in una provetta acqua di-
stillata e 10 gocce di blu di bromotimolo. 2) Inserire
nella provetta, curando che rimanga intatto, l’apparato radicale della piantina di mais. 3) Annotare il colore della soluzione, all’inizio della prova. 4) Rivestire la
provetta con stagnola e metterla in luogo luminoso e
caldo. 5) Verificare il cambiamento del colore della
soluzione dopo ogni mezz’ora.
pag. 180
80
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
Le piante compiono la fotosintesi e respirano
pag. 183
Materiali: due piante in vaso della stessa specie e di
dimensioni molto simili.
Strumenti: due campane di vetro, due becher con
acqua di calce, telo nero.
Procedimento: 1) Mettere le due piante e i due becher con l’acqua di calce sotto una campana di vetro.
2) Coprire una delle due campane con il telo nero. 3)
Osservare dopo un’ora circa le soluzioni nei becher
con acqua di calce.
Esercizi di autovalutazione
pag. 181
8 – Una delle quattro
1) Quale dei seguenti fatti avviene durante la glicolisi?
a l’ossigeno si combina con l’idrogeno
b si forma acido citrico
c si forma acido piruvico
d si ha il ciclo di Krebs
✘
2) Gli elettroni nella catena respiratoria passano attraverso
a i fotosistemi
b i citocromi
c gli acidi carbossilici
d gli enzimi
✘
3) Il processo mediante il quale il glucosio è scisso in molecole di acido piruvico è
a la glicolisi
b respirazione aerobia
c fotosintesi
✘
4) Durante la respirazione cellulare l’ATP è prodotto nel
a citoplasma
b nucleo
c mitocondrio
✘
5) Quale dei seguenti fatti avviene nel mitocondrio?
a la fase luminosa
b la fase oscura
c la fotosintesi
d la respirazione
✘
6) Qual è il rendimento della respirazione?
a 2 ATP
b 4 ATP
c 38 ATP
d 36 ATP
✘
7) L’equazione complessiva della respirazione è
a C6H12 O6 + O2
➜ CO2 + H2O + ATP
b C6H12 O6 + ATP ➜ CO2 + Alcol
c CO2 + H2O + ATP ➜ C6 H12O6 + O2
d C6 H12 O6 + CO2 ➜ O2 + ATP
✘
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
9 – Mappa concettuale
Utilizzando le seguenti parole e aggiungendovi le mancanti costruisci uno schema della respirazione:
glucosio, ciclo di Krebs, ATP, fosforilazione ossidativa, catena respiratoria, acqua, anidride carbonica, mitocondrio, acido piruvico, acido citrico, citocromi, ossigeno.
10 – I fatti della respirazione
2
Associa ad ogni numero uno dei seguenti fatti
che si verificano durante la respirazione cellulare.
1
2
3
4
1
3
glicolisi
acetil Coenzima A
ciclo di Krebs
catena respiratoria
4
11 – Schema
Completa il seguente schema che rappresenta il ciclo
di Calvin.
CO2
H2O
ATP
ATP
RIBULOSIO
NADP +
NADPH
12 – Lʼenergia della respirazione
GLUCOSIO
Descrivi il bilancio energetico della respirazione.
Dove:
nei mitocondri
...........................................................................................................................................................................................
Come:
ciclo di Krebs e fosforilazione
...........................................................................................................................................................................................
Quanti ATP:
30 ATP
...........................................................................................................................................................................................
13 – Definizioni
Associa alle seguenti definizioni il nome corrispondente.
A. Processo biologico in cui si ha liberazione di energia
B. Molecola trasportatrice di energia
C. Insieme delle reazioni endoergoniche ed esoergoniche che avvengono nell’organismo
D. Catalizzatori biologici
E. Processo di degradazione dello zucchero anaerobio che avviene nel citoplasma
F. Organuli cellulari in cui avviene la respirazione
G. Complessa catena di reazioni detta ciclo dell’acido citrico
H. Fase in cui si forma energia utilizzando l’ossigeno
I. Processo energetico anaerobio che si verifica in alcuni microrganismi
L. Rapporto fra moli di CO2 prodotte e moli di O2 consumate
1. glicolisi
2. enzimi
3. ciclo di Krebs
4. quoziente respiratorio
5. metabolismo
6. fermentazione
7. ATP
8. mitocondri
9. fosforilazione ossidativa
10. catena respiratoria
A
B
C
D
E
F
G
H
I
L
10
7
5
2
1
8
3
9
6
4
81
82
DALLʼESAME DEL REALE:
DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
MODULO
pag. 184
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
14 – Per capire ciò che vediamo
Attraverso quali esperimenti puoi dimostrare che le piante producono anidride carbonica?
.......................................................................................................................................................................................................................
Per quale motivo si dice che non è consigliabile tenere piante in camera da letto durante la notte?
.......................................................................................................................................................................................................................
15 – Foglie e intensità luminosa
Inserisci al posto dei puntini i termini mancanti.
sciafite e ......................
eliofite e le foglie in una stessa chioIn base all’intensità luminosa le piante si distinguono in .......................
foglie dʼombra e ............................
foglie di sole . Le .......................
sciafite vivono in ............................
penombra per non subire con il calore
ma in ..................................
eliofite
le perdite dovute alla respirazione indotta dall’eccessiva intensità luminosa, le ..............................
in luoghi molto
soleggiati
..........................
dʼacqua per non appassire.
e abbisognano di grandi quantità .......................
sciafite è sottile con un unico strato
parenchima a palizzata , quello delle ..................
eliofite è
Il mesofillo delle ..................
di ......................................................
sciafite l’attività fotosintetica è massima a .....................
bassa intensità luminosa e non .........................
aumenta
spesso. Nelle .......................
bassa aumenta con l’ ..........................
aumento della
con l’aumentare dell’intensità, mentre la respirazione piuttosto .......................
eliofite l’ attività fotosintetica .........................
aumenta con l’aumentare dell’intensità luminosa e la
temperatura. Nelle .......................
elevata e costante.
respirazione è .......................
16 – Per capire ciò che vediamo
Dopo aver considerato le caratteristiche delle seguenti piante definisci quali amano il sole e quali lʼombra.
–
–
–
–
–
Le felci che vivono nel sottobosco umido
Il pino marittimo che erge la sua chioma negli ambienti aperti
L’ippocastano che, nel bosco, si accresce in un ambiente molto intricato
La quercia che vive in ambiente ampio e soleggiato
Il faggio che negli stadi giovanili si sviluppa ai piedi della quercia
ELIOFITE
SCIAFITE
✘
✘
✘
✘
✘
RICAMBIO DELL’ACQUA E NUTRIZIONE MINERALE
Prove di laboratorio
I fenomeni fisico-chimici alla base della vita
e dello sviluppo delle piante
pag. 188
Obiettivo: I meccanismi fisiologici che consentono lo
sviluppo di una pianta sono la dimostrazione di importanti fenomeni fisico-chimici che possono essere
evidenziati con semplici dimostrazioni.
Materiali: idrossido di ammonio, acido cloridrico
conc., foglie appassite di bietola, insalata, spinacio,
sedano, foglie di muschio, Elodea, foglie di cavolo.
Strumenti: tubo di vetro (2 cm di diametro e 50 cm di
lunghezza), ovatta, cilindro graduato, cartina indicatrice di pH universale, 6 becher da 250 ml, soluzione
di permanganato di potassio 1 N, sale, soluzione di
saccarosio al 7%, glicerina, vetrini, microscopio.
Procedimento
La diffusione dei gas: 1) Porre ad una estremità del
tubo di vetro un batuffolo di ovatta con qualche goccia
di idrossido di ammonio. 2) Porre all’altra estremità un
altro batuffolo con qualche goccia di acido cloridrico.
3) Fare attenzione alla nube di fumo (NH4Cl) che si
forma nel punto di incontro dei due gas (più vicino al
batuffolo che conteneva acido poiché, avendo questi
massa maggiore, muove più lentamente).
— il profumo dei fiori (fresie, giacinti, gigli) può diffondersi in una stanza. Le particelle profumate sono
MODULO
gassose e diffondono nell’aria fino ai recettori olfattivi del naso, che, inviando un messaggio al cervello, vengono avvertiti.
1) Porre alcuni millilitri di idrossido di ammonio sul
fondo di un cilindro graduato (senza bagnare le pareti). 2) Chiudere subito con il tappo a smeriglio, bloccando una striscia (di lunghezza pari a 1/3 di quella
del cilindro) di cartina indicatrice al pH universale. 3)
Osservare il tempo impiegato perché la cartina si tinga di blu corrispondente alla diffusione dell’ammoniaca gassosa.
La diffusione dei liquidi: 1) Riempire due becher da
250 ml: il primo con acqua fredda e il secondo con
acqua calda. 2) Attendere qualche minuto per essere certi che il moto convettivo dell’acqua sia stabilizzato. 3) Senza più muovere i becher, porre con delicatezza sulla superficie di ciascuno due o tre gocce
di soluzione di permanganato di potassio 1 N. 4) Osservare e prendere nota del tempo impiegato.
I fenomeni osmotici: 1) Prendere foglie appassite
(bietola, insalata, spinacio, sedano). 2) Preparare
Le piante e la soluzione circolante
Obiettivo: Le possibilità di sviluppo delle piante sono
strettamente connesse alla presenza di acqua e ai
sali minerali in essa disciolti. Si vuole dimostrare il
rapporto dellʼapparato radicale con la soluzione circolante e lʼimportanza dei sali minerali nellʼarmonico
sviluppo di una pianta.
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
quattro recipienti da 250 ml (A,B,C,D) e versare in
due (A,B) acqua distillata e negli altri due (C,D) acqua e tre cucchiaini di sale. 3) Immergere le foglie
nelle soluzioni. 4) Osservare.
— 1) Prelevare con le pinze una fogliolina di muschio,
di Helodea. 2) Montare in acqua e coprire con il
vetrino coprioggetti. 3) Osservare al microscopio
un’area in cui le cellule appaiano integre, si vedano cloroplasti. 4) Continuare l’osservazione per verificare le modificazioni delle cellule, dopo aver aggiunto prima a) soluzione di saccarosio o di glicerina da un lato, mentre si aspira l’acqua dal lato opposto con un pezzetto di carta da filtro, poi b) acqua distillata da un lato e carta da filtro dall’altro.
Movimenti stomatici: 1) Raccogliere le foglie la
mattina presto o conservarle in un sacchetto di plastica trasparente esposte alla luce. 2) Fare una spellatura di epidermide inferiore. 3) Montare in acqua. 4)
Osservare al microscopio procedendo come nella
esperienza precedente dal punto 4.
luzioni sotto indicate. 2) Immergere l’apparato radicale di ogni pianta nel liquido. 3) Osservarne lo sviluppo e prendere nota degli effetti prodotti.
soluzione A COMPLETA
0,79 g di KNO3 - 0,25 g di KH2PO4 - 0,51 g di MgSO4 .
7H2O - 0,015 g di FeSO4 . 7 H2O - 0,9 g di CaCl2
Materiali: semi germinati con apparato radicale sviluppato.
soluzione B priva di AZOTO
0,25 g di H3PO4 - 0,51 g di MgSO4 . 7 H2O 0,015 g di FeSO4 . 7 H2O - 0,9 g di CaCl2
Strumenti: due recipienti di vetro da 100 ml, acqua,
olio, vaso di vetro contenente terra, tavoletta di legno,
recipienti di vetro, soluzioni nutritizie.
Soluzione C priva di FOSFORO
0,79 g di K NO3 - 0,9 g di CaCl2 - 0,51 g di MgSO4 . 7 H2O
- 0,015 g di FeSO4 .7 H2O
Procedimento
Soluzione D priva di POTASSIO
0,3 g di NH4NO3 - 0,51 g di MgSO4 .7 H2O 0,9 g di CaCl2 - 0,015 g di FeSO4 .7 H2O
Le piante assorbono soluzioni acquose: 1) Riempire per metà due recipienti: uno con acqua e l’altro
con olio. 2) Immergere l’apparato radicale di ogni
pianta nel liquido. 3) Osservare dopo alcuni giorni.
Le piante orientano le radici verso lʼacqua: 1) Introdurre una pianta nel vaso di vetro pieno di terra facendo
in modo che le radici siano avvicinate al bordo. 2) Separare la terra con una tavoletta. 3) Innaffiare la terra solo nella parte del vaso in cui non vi è la pianta. 4) Osservare come le radici si rivolgano verso quella parte.
Le piante si sviluppano in relazione alla composizione della soluzione nutritizia: 1) Preparare 7
recipienti ciascuno contenente circa 500 ml delle so-
83
Soluzione E priva di CALCIO
0,25 g di KH2PO4 - 0,79 g di K NO3 - 0, 51 g di MgSO4 .
7 H2O - 0,015 g di FeSO4 .7 H2O
Soluzione F priva di FERRO
0,25 g di KH2PO4 - 0,79 g di K NO3 - 0,51 g di MgSO4.7H2O - 0,9 g di CaCl2
Soluzione G priva di MAGNESIO
0,25 g di KH2PO4 - 0,79 g di K NO3 0,015 g di FeSO4 .7 H2O - 0,9 g di CaCl2
Le soluzioni si preparano sciogliendo in 1000 ml di
acqua distillata i sali sopra indicati.
pag. 189
84
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
Esercizi di autovalutazione
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
17 – Per capire ciò che vediamo
1) Per quale motivo è consigliabile condire l’insalata pochi minuti prima di servirla in tavola?
a perché avviene il fenomeno dell’endocitosi
b perché il condimento asporta per osmosi acqua dai tessuti che si afflosciano
c perché escono per diffusione i profumi del condimento
✘
2) Una tecnica antica, per conservare gli alimenti utilizza i fenomeni osmotici: qual è?
a essicazione
b molitura
c salatura
✘
3) Quale fra questi alimenti è conservato con una tecnica che utilizza i fenomeni osmotici?
a surgelato
b prosciutto
c conserva
✘
4) Per quale motivo la frutta “sotto spirito” conserva colore e forma naturali ma ha sapore alcolico?
a l’alcol penetra nella frutta per osmosi
b la frutta si ricopre di alcol
c si verifica un fenomeno di esocitosi
✘
5) Le sostanze più grosse entrano nella cellula grazie a
a proteine della membrana
b osmosi
c acqua
✘
6) Se mettessimo una trota in mare dopo poco morirebbe per disidratazione. Ciò è dovuto al fenomeno
a omeostasi
b diffusione
c osmosi
✘
18 – La micorriza
Completa il seguente brano inserendo al posto dei puntini i termini mancanti da scegliere fra quelli elencati;
con le parole restanti costruisci un brano.
Tartufi, funghi, endomicorrize, reciproco vantaggio, resa, maggior, ectomicorrize, carbonio, fosforo, Siluriano,
Devoniano, nutrienti, stabilità.
funghi del terreno e la ......................
maggior parte
La micorriza è una simbiosi mutualistica che si instaura tra alcuni ....................
delle piante (circa il 90% delle piante esistenti sulla Terra, di cui gran parte di interesse agrario). L’unione dei
due organismi è caratterizzata da uno stretto rapporto fisiologico, ecologico e riproduttivo che si risolve in terreciproco vantaggio . Infatti i ..................
funghi ottengono dalla pianta i composti del ..........................
carbonio a loro nemini di .............................................
fosforo
cessari e, nel contempo, attuano un trasferimento di materiali nutritivi come il .......................
e l’azoto dal terreno all’apparato radicale dell’ospite.
Siluriano
Il consorzio tra i funghi micorrizici e le piante risale a circa 400 milioni di anni fa, a cavallo tra il ................................
Devoniano , quando le prime piante tentavano di affrancarsi dall’ambiente acquatico e intraprendevano
e il ..........................
l’avventura “terrestre”. È opinione comune che gli antenati dei funghi micorrizici moderni abbiano contribuito
sostanzialmente alla colonizzazione delle terre emerse da parte delle piante, aiutandole ad “estrarre” dal suonutrienti
lo poco evoluto di quei tempi lontani i .........….................
indispensabili alla loro sopravvivenza.
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
85
19 – Lʼassimilazione dellʼazoto nella simbiosi
La simbiosi tra alcuni batteri appartenenti alla famiglia delle Rhizobiaceae e le piante leguminose comporta la
formazione, a livello delle radici di tali piante, di strutture specializzate dette noduli radicali.
pag. 189
Qual è l’importanza dell’azoto negli organismi viventi?
.......................................................................................................................................................................................................................
È costituente delle proteine
All’interno di questi organi i batteri sono degli endosimbionti intracellulari chiamati batteroidi e divengono capaci di trasformare l’azoto atmosferico in ammonio, che viene poi assimilato dalla pianta. Tale simbiosi rende
le piante leguminose quasi indipendenti (70-80%) dall’azoto presente nel suolo. L’importanza ecologica e
agronomica di questa interazione pianta-batterio giustifica gli intensi studi condotti in tutto il mondo.
Fin dai tempi dei romani si comprese l’importanza di questa simbiosi e si attuò una pratica agronomica detta:
.......................................................................................................................................................................................................................
Rotazione
L’intero processo che porta alla formazione del nodulo simbiontico prevede che si verifichino tre eventi fondamentali:
– il riconoscimento pianta-batterio;
– lo sviluppo dei noduli radicali;
– la fissazione dell’azoto atmosferico (azotofissazione).
Negli esercizi sommativi dell’intero modulo approfondiremo il modo con cui si formano i noduli radicali.
20 – La soluzione circolante: nutrizione minerale
Rispondi con vero o falso.
– La mancanza di ferro provoca clorosi
– L’azoto forma composti ad alta energia
– La mancanza di calcio provoca la morte quasi immediata
– Il magnesio catalizza la sintesi della clorofilla
– Il molibdeno è presente nelle ceneri di tutte le piante
– Lo zolfo è un microelemento
– Il potassio è essenziale per la costruzione dell’apparato vegetativo
– Il fosforo è un microelemento
– Il rame non è essenziale alla vita della pianta
– La mancanza di cloro provoca morte precoce
vero
falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
21 – Lʼuomo e la nutrizione minerale
Liebig non si limitò a formulare la legge del minimo, ma con le sue scoperte rinnovò tutte le idee sulla nutrizione minerale fornendo la risoluzione di alcuni problemi. La sintesi dei suoi studi è formulata nei seguenti aforismi: 1° legge della restituzione, 2° legge del minimo, 3° teoria degli avvicendamenti, 4° teoria del riposo e
del maggese. Di seguito sono riportate le spiegazioni di ciascun aforismo. Individua di quale si tratta.
– I vegetali prendono dal terreno gli elementi di cui hanno bisogno per fabbricare il complesso organico del loro corpo perciò per quanto si voglia rendere duratura la fertilità di un terreno agrario è necessario restituire
periodicamente gli elementi asportati con i raccolti.
1°
legge della restituzione
..................................................................................................................................................................................................................
– La crescita della pianta avviene condizionata dalla concentrazione dell’elemento nutritivo indispensabile
presente nella quantità minima rispetto alle sue necessità anche quando gli altri sono presenti in misura
adeguata.
2°
legge del minimo
..................................................................................................................................................................................................................
pag. 189
86
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
– Quando uno degli elementi viene asportato in quantità dalla successione di raccolti un terreno può diventare improduttivo per una determinata specie di piante ma non per altre. Sostituendo nella coltura altre piante
meno esigenti di quell’elemento è possibile avere ancora raccolti redditizi. Se poi l’elemento carente viene
ricostituito, la pianta coltivata per prima potrà ancora occupare il terreno.
3°
teoria degli avvicendamenti
..................................................................................................................................................................................................................
– Lasciando in riposo per alcuni anni il terreno oppure preparandolo con lavorazioni meccaniche, si può ricostruire la fertilità del terreno.
4°
teoria del riposo e del maggese
..................................................................................................................................................................................................................
LA CIRCOLAZIONE DEI LIQUIDI
Prove di laboratorio
La circolazione dei liquidi
pag. 194
Obiettivo: Lʼacqua ed i sali in essa disciolti sono penetrati attraverso le radici nella pianta. Si vuole far
comprendere come, dentro alle piante, lʼacqua riesce a salire muovendosi contro la forza di gravità.
Materiali: piante di Impatiens (utili perché i fusti sono quasi trasparenti), rami in attività vegetativa, piante integre di margherite, piante di geranio.
Procedimento
La risalita avviene dalle radici alle foglie: 1) Immergere parzialmente le piante di margherita o altre
piante con fiore nelle soluzioni colorate. 2) Osservare la colorazione dei petali.
La risalita avviene attraverso i vasi legnosi: 1)
Preparare in contenitori di vetro soluzioni colorate
con carminio acetico o con blu di metilene. 2) Immergere parzialmente nella soluzione alcune piantine di
Impatiens (con l’apparato radicale o anche rami recisi). 3) Osservare, in corrispondenza dei vasi legnosi,
la formazione di fili colorati nello spessore del fusto.
Entro i vasi legnosi la pressione è negativa: 1)
Asportare una piccola porzione di corteccia dal fusto
di geranio. 2) Praticare un taglio in corrispondenza
dei vasi legnosi. 3) Osservare come non fuoriesce
acqua. 4) Porre sulla superficie del taglio una goccia
di acqua. 5) Osservare il riassorbimento dell’acqua
all’interno del fusto.
Le piante eliminano acqua
Procedimento
Obiettivo: Il cammino dellʼacqua assorbita dallʼapparato radicale si svolge veicolando sali minerali e
fotosintetati a tutti i distretti della pianta e si conclude
ritornando allʼatmosfera come vapor dʼacqua attraverso le foglie. Si vuole dimostrare che la traspirazione avviene attraverso le foglie influenzata dalla temperatura, dalla ventilazione dellʼaria e dalla superficie
fogliare (le foglie piccole perdono più acqua di quelle
grandi poiché ai margini lʼevaporazione è maggiore).
La traspirazione avviene attraverso le foglie: 1)
Versare 10 ml circa di soluzione di cloruro di cobalto
al 7 % (azzurro se anidro, rosa se idrato) su un foglio
di carta da filtro. 2) Asciugare in stufa. 3) Tagliare il foglio di carta in strisce larghe 2 cm. 4) Premere una
striscia sulla pagina inferiore della foglia di una pianta in vaso finché non si avrà cambiamento di colore.
Strumenti: carminio acetico o blu di metilene, contenitori di vetro, gelatina.
pag. 197
Bloccando i vasi legnosi non si ha risalita: 1) Recidere due rami, in attività vegetativa, che abbiano
circa lo stesso numero di foglie. 2) Porre immediatamente un ramo in una miscela di gelatina fusa. 3)
Porre l’altro ramo in acqua. 4) Controllare ogni 10 minuti i cambiamenti delle foglie: con l’abbassarsi della
temperatura la gelatina solidifica e intasa i vasi. 5)
Osservare i tempi di appassimento dei due rami.
Materiali: pianta in vaso.
Strumenti: sacchetto di plastica trasparente, elastico, cloruro di cobalto al 7%, carta da filtro, phon.
La traspirazione è favorita da:
Temperatura: 1) Coprire la parte aerea di una pianta
in vaso con un sacchetto di plastica trasparente e legarlo strettamente con un elastico alla base del vaso.
2) Esporre il vaso al sole. 3) Dopo qualche ora porta-
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
re la pianta in luogo fresco. 4) Il vapor d’acqua,
emesso dalle foglie in grande quantità durante l’esposizione al sole, condenserà sulla superficie del
sacchetto.
Ventilazione: 1) Staccare una foglia con il picciolo. 2)
Inserirla in una provetta contenente acqua immergendo solo metà del picciolo. 3) Coprire con un foglio
di film plastico l’apertura della provetta. 4) Pesare e
prender nota. 5) Con il phon ventilare la superficie
della foglia per qualche minuto. 6) Pesare di nuovo. 7)
Ripetere queste due ultime operazioni per verificare
il calo graduale di peso per traspirazione dell’acqua.
Superficie fogliare: (la dimostrazione è facile utilizzando
un semplice modello). 1) Ritagliare dischetti di carta da
filtro di varie dimensioni (ad essi verranno paragonate le
dimensioni delle foglie). 2) Porre una piccola quantità di
acqua, ma sempre la stessa quantità in varie capsule
Petri. 3) Porre in ogni capsula Petri un dischetto di carta
da filtro. 4) Lasciare evaporare. 5) Controllare il tempo di
evaporazione per ciascun dischetto. 6) L’esperimento
termina quando tutti i dischetti risultano asciutti.
Accumulo delle riserve
una soluzione acquosa all’1% di eosina o di fucsina
acida. 5) Osservare al microscopio.
Materiali: semi di ricino, semi di crucifere in germinazione, semi di malva, fiori del genere Tulipa, Ornithogalum, tuberi di Topinambur.
Strumenti: cloruro di mercurio in alcol assoluto al
20%, eosina 1%, fucsina acida, lametta, vetrini, microscopio, blu Nilo, soluzione di Sudan III, glicerina.
Procedimento
Sostanze proteiche
Aleurone: 1) Fare sezioni di semi vari. 2) Mettere le
sezioni per circa 30 minuti in una soluzione di cloruro di mercurio in alcol assoluto al 20%. 3) Lavarle accuratamente. 4) Lasciarle colorare per 10 minuti in
Sostanze amilacee
Amido: 1) Fare sezioni di semi o di tuberi. 2) Montare
in soluzione iodio-iodurata.
Inulina: 1) Tagliare a piccoli pezzi alcuni tuberi di topinambur. 2) Aggiungere glicerina o alcol. 3) Attendere alcune ore fino a quando non si è formata una
poltiglia. 4) Filtrare. 5) Osservare al microscopio i fini
aghi o le masse di sferocristalli precipitate.
87
pag. 198
Sostanze lipidiche: 1) Fare sezioni trasversali di semi di crucifere o di ricino. 2) Colorare con Sudan III.
3) Osservare.
Esercizi di autovalutazione
22 – Dalle radici alle foglie
1) Passaggio dell’acqua dal ter1
o s m o s
reno alla radice.
2
2) Flusso dell’acqua attraverso i
s
i m p l
plasmodesmi.
3
t
r a s p
3) Passaggio dei sali minerali.
4
4) Zona della corteccia in cui si
e n d o d
selezionano le sostanze.
5
l
i n
f a
5) Soluzione all’interno dei vasi
6
xilematici.
t
e n s
i
6) Pressione negativa generata
7
c o e s
i
dalla forza aspirante della
8
chioma.
t
r a s p
7) Fattore per cui le molecole bi9
t
r a s
l
polari dell’acqua si attirano
con le polarità opposte.
8) Fuoriuscita dell’acqua dagli stomi sotto forma di vapore.
9) Passaggio della linfa elaborata.
pag. 193
i
a
s
t
i
c
o
o
r
t
o
a
t
e
r
m
a
g
r
e
z
z
a
o
n
e
o
n
e
i
r
a
z
i
o
c
a
z
i
t
i
o
n
e
o
n
e
v
o
88
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
23 – Il fenomeno del pianto
Tagliando un ramo di vite quando le gemme hanno cominciato a rigonfiarsi, dalla superficie di taglio sgorga
un liquido che può essere esaminato. Che cosa contiene?
pag. 195
.......................................................................................................................................................................................................................
Una
soluzione zuccherina.
Come vien detto il fenomeno?
..........................................................................................................................................................
Pianto
Questo fenomeno cessa con il comparire delle foglie. Qual è il motivo?
La
soluzione acquosa viene spinta attivamente dalle radici per aumento della concentrazione osmoti.......................................................................................................................................................................................................................
ca
alle gemme fino a quando le foglie si formano e si distendono iniziando lʼaspirazione della chioma.
.......................................................................................................................................................................................................................
Questo fenomeno varia in quantità e durata a seconda della specie: nella vite ne viene emesso circa 1 litro al
giorno per 4-5 giorni, nella betulla 5-6 litri al giorno per un mese, nell’acero 100-150 litri per un mese e nell’agave il fenomeno è talmente grande e si prolunga per vari mesi che in Messico dalla sua fermentazione si produce una bevanda nazionale, il “pulque”. In che cosa differisce questo liquido dalla normale linfa grezza?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
linfa grezza contiene acqua e sali minerali, il liquido proveniente dal fenomeno del pianto contiene
.......................................................................................................................................................................................................................
zuccheri
Il liquido fuoriesce con una certa pressione che può arrivare fino ad una atmosfera. Come è detta questa pressione?
Pressione
radicale
.......................................................................................................................................................................................................................
Fino a quale altezza l’acqua può risalire spinta dalla pressione?
Fino
a 10 metri
.......................................................................................................................................................................................................................
Per quale fenomeno fisico la spinta non può superare tale altezza?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
pressione radicale raggiunge il valore della pressione atmosferica.
Quando si formano le foglie traspiranti il fenomeno scompare. Fino a quale altezza l’acqua può risalire aspirata dalla traspirazione?
Fino
a 10 metri
.......................................................................................................................................................................................................................
Per quale fenomeno fisico l’aspirazione non può superare tale altezza?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
vuoto generato dalla traspirazione raggiunge il valore della pressione atmosferica.
24 – Fattori che influenzano la risalita
Completa la seguente mappa concettuale.
determina
osmosi
➤ apertura degli stomi
➤
traspirazione
aspirazione
➤ della chioma
determina
➤
➤
determina
➤ pressione radicale
capillarità
imbibizione
➤
natura fisico-chimica dellʼacqua
determina
➤
spinta verso lʼalto
➤
assorbimento
➤
➤
pag. 194
determina
natura dei
vasi xilematici
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
89
25 – La linfa elaborata
L’individuazione dei componenti della linfa elaborata che circola nei vasi floematici a bassa pressione non è
semplice poiché occorre prima eliminare i tessuti corticali che proteggono il floema e riuscire a raggiungerne
i vasi le cui dimensioni sono spesso quelle di un capillare. Un mezzo è quello di utilizzare gli afidi o pidocchi
delle piante. Essi si nutrono esclusivamente di linfa che raggiungono infiggendo il loro apparato boccale entro
i tessuti fino a raggiungere il grande vacuolo presente nelle cellule dei vasi cribrosi. Lo stiletto così infilzato
funge da micropipetta dalla quale la linfa drena dopo che il corpo dell’animale viene eliminato. Facciamo il
punto della situazione:
a) Perché vengono utilizzati gli afidi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché
possiedono un apparato boccale pungente e succhiante che penetra attraverso i tessuti
b) Da che cosa è costituita la linfa elaborata?
Acqua,
zuccheri
.......................................................................................................................................................................................................................
c) In che cosa si distingue dalla linfa grezza?
La
linfa grezza non contiene sostanze organiche
.......................................................................................................................................................................................................................
d) Perché siamo sicuri che gli afidi si nutrono di linfa elaborata e non di linfa grezza?
Perché
i viventi eterotrofi hanno bisogno di sostanza organica già formata.
.......................................................................................................................................................................................................................
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 5
1 – Completa le seguenti frasi
L’acqua dalle radici alle foglie si chiama
linfa grezza
......................................................................................................................................
L’acqua dalle foglie alle radici si chiama
linfa elaborata
......................................................................................................................................
Il movimento dell’acqua dalle radici alle foglie viene detto
Il movimento dell’acqua dalle foglie alle radici è detto
trasporto
...................................................................................................
traslocazione
............................................................................................................
Il passaggio dell’acqua in senso trasversale è dovuto al
gradiente di concentrazione
.......................................................................................................
Il movimento dei sali minerali in senso trasversale avviene attraverso i
La risalita della linfa avviene lungo lo
plasmodesmi
..........................................................................
xilema
...........................................................................................................................................
vasi sottili
Le proprietà della pianta per la risalita dell’acqua sono .........................................................................................................
Le proprietà dell’acqua che favoriscono la risalita sono
polarità delle molecole
........................................................................................................
flusso di massa
La teoria per cui l’acqua viene traslocata è detta .....................................................................................................................
2 – Domande a risposta multipla
1) Nella fase oscura della fotosintesi il prodotto finale è
a CO2
b elettroni eccitati
c acqua
d glucosio
✘
2) Il momento più importante della fotosintesi è quando
a viene assorbita energia luminosa
b si accumula energia in forma utilizzabile dagli organismi viventi
c si produce CO2
✘
pag. 198
90
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
3) La molecola che assorbe energia luminosa è
a cloroplasto
b clorofilla
c cloroformio
d cromoplasto
✘
4) L’azoto viene preso dalle piante attraverso
a le foglie
b il fusto
c le radici
✘
5) Le piante che vivono in terreni molto salati come avranno i loro succhi cellulari?
a non è un problema di concentrazione
b molto concentrati
c poco concentrati
✘
6) La dominanza apicale si riferisce
a alla gemma apicale
b al fusto
c all’apice radicale
✘
3 – Mappa concettuale
Riordina i termini inserendo i seguenti nessi logici: si distingue, avviene, dipende.
nutrizione
si distingue
➤
➤
➤
organica
idrica
minerale
➤
➤
➤
dipende
fotosintesi
osmosi
trasporto
attivo
avviene
➤
➤
avviene
foglia
radice
4 – Domande a risposta multipla
1) Il cammino degli elettroni dal P700 e dal P680 agli accettori primari P430 e Z è
a spontaneo
b in salita
c non esiste
✘
2) Passando da un potenziale redox più negativo ad uno meno negativo o positivo il cammino degli elettroni è
a in salita
b in discesa
c non è possibile
✘
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
3) Lo schema Z descrive
a la via degli elettroni dall’NADP+ all’acqua
b la via degli elettroni dal P700 al P680
c la via degli elettroni dall’acqua all’NADP+
✘
4) Le piante a C3 sono dette
a ad alta efficienza fotosintetica
b a bassa efficienza fotosintetica
✘
5) Le piante a C4 sono dette
a ad alta efficienza fotosintetica
b a bassa efficienza fotosintetica
✘
6) La glicolisi avviene in
a aerobiosi
b anaerobiosi
c in entrambi
✘
7) La glicolisi è una fase dei processi
a catabolici
b anabolici
c di entrambi
✘
8) La respirazione si svolge in tre fasi
a glicolisi, reazione di transizione, ciclo di Krebs
b fase oscura, fase luminosa, ciclo di Calvin
c glicolisi, reazione di transizione, ciclo di Calvin
✘
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 92 - 93:
Esercizio 1: 1) di sintesi; 2) di demolizione; 3) quoziente respiratorio; 4) ossigeno; 5) anidride carbonica.
Esercizio 2: 1) F; 2) V; 3) F; 4) F; 5) F; 6) V; 7) V; 8) V; 9) F; 10) V.
Esercizio 3: 1) 4; 2) citoplasma; 3) 30; 4) creste mitocondriali; 5) 700nm; 6) 680nm; 7) endoergoniche; 8) esoergoniche; 9) quoziente respiratorio; 10) ossigeno; 11) acqua; 12) anidride
carbonica.
Esercizio 4: 1) a-V; b-F; c-V; d- F; e-V
2) a-F; b-V; c-F; d- V; e-V
Esercizio 5: 1) V; 2) F; 3) V; 4) F; 5) V; 6) V; 7) V; 8) V; 9) V; 10) F.
Esercizio 6: soluzione; grezza; sali minerali; radicale; elaborata; organiche; foglie; pilifero; primarie; cilindro; corteccia; simplastico; apoplastico; grezza; alto; xilematici; aspirazione;
spinta; tensione e coesione; elaborata; mesofillo; fotosintesi; cribrosi; flusso di massa.
91
92
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
unità didattica 5
come si nutrono le piante
Proposte di esercitazioni
1 – Il metabolismo
Completa le seguenti frasi.
1) Dal punto di vista energetico l’anabolismo è una serie di reazioni
................................................................................
2) Dal punto di vista energetico il catabolismo è una serie di reazioni
..............................................................................
3) Il rapporto fra le moli di CO2 prodotte e le moli di O2 consumate è definito ................................................................
4) Il prodotto di rifiuto della fotosintesi è
.......................................................................................................................................
5) Il prodotto di rifiuto della respirazione è
...................................................................................................................................
2 – Fotosintesi
Rispondi con vero o falso.
vero
falso
1) La fase oscura della fotosintesi avviene di notte
2) Le piante a metabolismo CAM sono xerofite
3) Le piante C4 sono a bassa energia
4) Nella fase luminosa della fotosintesi viene prodotto glucosio
5) Nelle piante a C3 la fotosintesi avviene nella guaina del fascio
6) Nelle piante a metabolismo CAM esistono enzimi sia delle C3 sia delle C4
7) Nelle piante a metabolismo CAM gli stomi si aprono di notte
8) Le piante C4 sono tipiche dei climi tropicali
9) La maggior parte delle piante acquatiche ha metabolismo CAM
10) Nella fase luminosa della fotosintesi viene prodotto ossigeno
3 – Respirazione
Domande aperte.
1) Quanti ATP si formano nella glicolisi?
.......................................................................................................................................................................................................................
2) Dove avviene la glicolisi?
.......................................................................................................................................................................................................................
3) Quanti ATP si formano nella fosforilazione ossidativa?
.......................................................................................................................................................................................................................
4) Dove avviene la fosforilazione ossidativa?
.......................................................................................................................................................................................................................
5) Quale lunghezza d’onda assorbe il fotosistema I?
.......................................................................................................................................................................................................................
MODULO
93
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
6) Quale lunghezza d’onda assorbe il fotosistema II?
.......................................................................................................................................................................................................................
7) Dal punto di vista energetico l’anabolismo è una serie di reazioni
.......................................................................................................................................................................................................................
8) Dal punto di vista energetico il catabolismo è una serie di reazioni
.......................................................................................................................................................................................................................
9) Il rapporto fra le moli di CO2 prodotte e le moli di O2 consumate è definito
.......................................................................................................................................................................................................................
10) Il prodotto di rifiuto della fotosintesi è
.......................................................................................................................................................................................................................
11) Durante la fotosintesi la clorofilla eccitata sottrae elettroni da
.......................................................................................................................................................................................................................
12) Il prodotto di rifiuto della respirazione è
.......................................................................................................................................................................................................................
4 – Macro e microelementi
Rispondi con vero o falso.
1) I macroelementi sono
a) Sostanze indispensabili alla vita della pianta
b) Presenti in quantità minime
c) La pianta non si accresce se uno manca
d) Il molibdeno è un macroelemento
e) Formano la soluzione circolante
vero
falso
2) I microelementi sono
a) Sostanze non indispensabili alla vita della pianta
b) Presenti in quantità minime
c) La pianta si accresce anche se uno solo manca
d) Il magnesio è un microelemento
e) Formano la soluzione circolante
vero
falso
5 – Fotosintesi e respirazione
Rispondi con vero o falso.
1) L’energia solare viene assorbita dal centro di reazione
2) L’energia solare viene trasformata in energia chimica durante la fase oscura
3) Nella fase oscura si produce sostanza organica
4) Clorofilla a e b assorbono energia luminosa alla stessa lunghezza d’onda
5) Nelle piante a C3 l’elevata concentrazione di ossigeno riduce la resa della fotosintesi
6) La respirazione è il processo inverso alla fotosintesi
7) Alla glicolisi segue una reazione di transizione in cui l’acido piruvico perde una molecola di CO2
8) Durante la respirazione, l’ossidazione dell’NADH2 consente di produrre ATP
9) Substrato respiratorio è qualsiasi molecola possa essere respirata ovvero demolita per
produrre energia
10) La reazione di respirazione è un semplice scambio di gas non una reazione di ossidoriduzione
vero falso
94
MODULO
2 - COME SI NUTRONO LE PIANTE
6 – La circolazione dei liquidi
Completa il seguente brano con le parole mancanti.
La ....................... acquosa che circola all’interno delle piante è detta linfa. Si distinguono due tipi di linfa: la linfa
.......................... contenente ................................... che si origina a livello .......................... e la linfa .......................... ricca di
sostanze ........................... che si distribuisce dalle ............................ a tutti gli organi della pianta. L’acqua e i sali minerali sono assorbiti a livello dello strato ........................... nelle radici .......................... , da qui raggiungono i vasi del
........................
centrale attraversando la ......................... in due modi: flusso ............................ e flusso ........................... .
Giunta nel cilindro centrale la linfa ....................... subisce uno spostamento verso l’ ........................ che la conduce
ai diversi organi delle piante e alle foglie attraverso i vasi .............................. . Per spiegare questa risalita si avanzano ipotesi diverse: .......................... della chioma, ........................... della radice, forza di .............................................. .
La linfa .......................... è ricca di zuccheri che si formano nel .......................... grazie al processo di .......................... .
Essa passa a tutti gli organi della pianta attraverso i vasi ............................... , secondo un meccanismo spiegato
con l’ipotesi del ........................................... .
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
95
ESERCIZI
unità
didattica
6
come
si riproducono
le piante
Prove di laboratorio
Gli ormoni vegetali
Obiettivo: La scoperta degli ormoni vegetali è relativamente recente: il primo che ne intuì la presenza
negli apici dei coleoptili di avena fu Darwin, scoperte
e indagini successive permisero lʼidentificazione dellʼauxina come responsabile dei movimenti di curvatura verso la luce. Vengono proposte, in ordine cronologico, le esperienze che permisero lʼidentificazione
di questo ormone ed una dimostrazione della sua
azione sullʼaccrescimento.
Materiali: piante di avena germinati, foglia di santipaulia (violetta africana).
Strumenti: contenitori larghi e piatti, luce unidirezionale, cappucci di alluminio (Darwin utilizzò tubi di vetro anneriti), tubi di vetro o sostanze trasparenti,
agar, auxina, 2 contenitori.
Procedimento
Lʼidentificazione dellʼauxina:
Esperimento di Darwin: 1) Far germinare i semi di
avena in un contenitore largo e piatto. 2) Coprire alcuni apici del coleoptile con cappuccio di alluminio. 3)
I tattismi
Obiettivo: Essere attirate dalla luce è tipico di tutte le
piante, lʼesempio dellʼeuglena è una verifica semplice e veloce.
Materiali: coltura di Euglena viridis.
Strumenti: vasetto di vetro, pipette, foglio di alluminio.
Coprire con carta trasparente o con un tubo trasparente altri apici. 4) Coprire altri coleoptili nella porzione sotto l’apice. 5) Esporre il contenitore ad una luce
proveniente da un’unica direzione. 6) Osservare l’allungamento degli apici.
Esperimento di Boister–Jensen: 1) Tagliare l’apice di
alcuni coleoptili. 2) Porre sul taglio un blocchetto di
agar agar. 3) Ricollocarvi l’apice. 4) Esporre il contenitore ad una luce proveniente da un’unica direzione.
Esperimento di Paal: 1) Rimuovere l’apice del coleoptile. 2) Porlo su un lato del moncone. 3) Collocare il contenitore al buio. 4) Osservare.
Esperimento di Went: 1) Rimuovere l’apice del coleoptile. 2) Porre gli apici su cubetti di agar. 3) Dopo un’ora
rimuovere gli apici. 4) Collocare i cubetti di agar lateralmente sul moncone. 5) Porre il contenitore al buio.
pag. 206
Lʼauxina stimola lʼaccrescimento: 1) Riempire due
recipienti (A, B) da 100 ml di acqua. 2) In A sciogliere auxina sintetica. 3) Inserire le foglie di violetta africana in modo che solo il picciolo sia bagnato dal liquido nel recipiente A e B. 4) Osservare per circa 10
giorni l’accrescimento delle foglie nei due recipienti.
Procedimento: 1) Prelevare 20 ml di coltura di euglena e trasferirli nel vasetto. 2) Aggiungere acqua di
rubinetto. 3) Osservare la sospensione divenuta verdastra. 4) Coprire interamente il vasetto con il foglio
di alluminio per creare il buio. 5) Aprire una fessura
nel foglio di alluminio. 6) Esporre il vasetto verso una
sorgente luminosa in modo che la luce penetri nella
fessura. 7) Dopo 10-15 minuti togliere il foglio di alluminio. 8) Osservare.
pag. 212
96
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Ritmi circadiani
pag. 214
Per sapere lʼora: Se il tuo orologio va in panne, per
sapere l’ora basta consultare i fiori con uno sguardo.
Come ognuno di noi si sente più in forma nelle prime
Fiore
Si apre
Fiore
Villucchione
dalle 3 alle 4
Malva
dalle 13 alle 14
Cicoria
dalle 5 alle 6
Pulmonaria
dalle 14 alle 15
Lino
dalle 5 alle 6
Bella di giorno
dalle 15 alle 17
Fiorrancio
dalle 6 alle 7
Pelargonio
profuma più intensamente dopo le 20
Mordigallina
dalle 7 alle 8
Gelsomino
profuma più intensamente dopo le 21
Malvone
dalle 9 alle 10
Latte di gallina
dalle10 alle 11
Portulaca
dalle 12 alle 13
Enotera
dalle 17 alle 18
Bella di notte
dalle 18 alle 19
I colori dei fiori
pag. 215
ore del mattino o a notte inoltrata, così anche le piante hanno nella giornata il loro momento forte: si chiudono o si schiudono, emanano un profumo più intenso in determinate ore della giornata.
Obiettivo: I colori rosso o blu dei petali dei fiori o la
colorazione rossa delle foglie dʼautunno sono dovuti
alla presenza di sostanze coloranti del gruppo degli
antociani. Si vuole dimostrare lʼinfluenza del pH del
mezzo o dei succhi cellulari, degli zuccheri sulle variazioni di colore.
Materiali: cavolo rosso, violette, aceto, acido cloridrico, idrossido di sodio, idrossido di ammonio, pianta di
vite, bacche di ligustro.
Strumenti: vasetto di vetro, pipette, foglio di alluminio.
Procedimento
Lʼinfluenza del pH
1) Fare bollire le foglie più scure del cavolo rosso con
acqua fino ad ottenere un estratto di colore azzurro
intenso. 2) Aggiungere qualche goccia di acido cloridrico (o un poco di aceto) e il colore diverrà rosso vinoso. 3) Aggiungere poi poche gocce di soda per farlo tornare azzurro.
1) Porre in un becher da 100 ml pochi ml di HCl concentrato (sotto cappa!). 2) Inserire per pochi mm il
gambo di una violetta. 3) Osservare che i petali blu
violacei (esposti ai vapori di acido) diverranno rossi.
4) Ripetere l’operazione mettendo nel becher idros-
Si chiude
sido di ammonio. 5) Osservare il colore dei petali divenire verde o giallo chiaro.
1) Innaffiare le piante di varietà rosa di ortensia con
soluzioni di sali di alluminio e di allume ferrico. 2) Il
colore dei fiori cambierà in azzurro.
Anticipiamo lʼautunno (le concentrazioni degli
zuccheri): 1) Scegliere una pianta di vite che produrrà uva con acini blu. 2) Incidere la costa centrale
di una foglia all’inizio di agosto o comunque quando
la foglia è ancora verde. 3) Osservare dopo 2-3 settimane che la zona sopra all’incisione ha assunto una
colorazione rossa (favoriti dall’accumulo degli zuccheri si sono formati gli antociani che si manifestano
anche perché in questo periodo si riduce la clorofilla
che di solito li maschera).
Dalla natura una cartina indicatrice di pH: 1) Raccogliere in autunno bacche di ligustro. 2) Lasciarle
seccare. 3) Polverizzarle e farle bollire in acqua per
alcuni minuti. 4) Filtrare e aggiungere qualche goccia
di acido per far divenire la soluzione rossa. 5) Immergere un foglio di carta da filtro nella soluzione filtrata.
6) Lasciare asciugare: la cartina avrà un colore rosa
pallido. 7) Toccando con soluzioni basiche si avrà
una colorazione verde, mentre rimarrà rossa con gli
acidi.
MODULO
Germinazione del polline
Obiettivo: Dimostrare la formazione del tubetto pollinico che, in natura, viene stimolata dalle sostanze
zuccherine secrete dallo stigma del pistillo.
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
tro molto umida a rivestire la base ed il coperchio),
vetrini, microscopio.
Strumenti: soluzione di glucosio al 10%, camera
umida (capsula Petri chiusa contenente carta da fil-
Procedimento: 1) Spargere il polline su una grossa
goccia di soluzione zuccherina posta su un vetrino.
2) Dopo circa 30 minuti porre il vetrino in camera
umida. 3) Chiudere con il coperchio. 4) Osservare al
microscopio ogni 10 minuti il preparato fresco (mantenere umido il preparato aggiungendo spesso soluzione di glucosio).
Impollinazione incrociata
Strumenti: pinzette, microscopio, vetrini, sambuco.
Obiettivo: Lʼimpollinazione incrociata è un modo che
la natura ha inventato per favorire il rimescolamento
genetico. Alcune piante hanno struttura morfologica
adatta a questo scopo: le dimensioni del polline di un
fiore si accordano allo stigma di un altro fiore e viceversa.
Procedimento: 1) Estrarre il polline da un’antera
matura di un fiore con pistillo corto e versarlo su un
vetrino. 2) Estrarre il polline da un’antera di un fiore a
pistillo lungo e versarlo sullo stesso vetrino. 3) Mescolare i due pollini. 4) Osservare al microscopio le
dimensioni. 5) Inserire i pistilli dei due fiori in sambuco. 6) Fare una sezione trasversale dello stigma. 7)
Montare in acqua. 8) Osservare la superficie dello
stimma dei due tipi di fiori.
Materiali: fiori di Impatiens sultani (non ancora completamente fioriti o schiusi da poco).
Materiali: fiori di Linum anglicum o di primula longistili e brevistili.
La germinazione dei semi
Obiettivo: La germinazione dei semi è un complesso insieme di reazioni biochimiche influenzate dai
fattori esterni (temperatura, acqua, ossigeno, anidride carbonica) e fattori interni (barriere fisiche e inibitori). Si vuole dimostrare lʼeffetto di alcuni di essi e le
pratiche utilizzabili per ridurre la dormienza.
Materiali: semi vari (meglio se di orzo, fagiolo, mais),
crescione.
Strumenti: soluzioni di soda al 5%, 8%, 10%, vasi di
vetro, pinzette, colini, aghi manicati, bisturi, soluzione
di glicerina ed acqua (1:2), contenitore di vetro, carta
assorbente, sabbia o terriccio, acido pirogallico,
idrossido di sodio, pellicola trasparente, frigorifero, 9
beute, 3 tappi e 3 tappi a cui fissare un piccolo gancio.
Procedimento
La germinazione
I esempio 1) Foderare il contenitore con carta assorbente. 2) Riempire la cavità con terriccio. 3) Porre i
semi fra la carta assorbente e il vetro. 4) Innaffiare
giornalmente il terreno. 5) Osservare attraverso il vetro le varie fasi di sviluppo delle piantine.
II esempio 1) Porre i semi su un batuffolo di ovatta
molto inumidito, all’interno di una beuta.
97
pag. 217
pag. 218
La respirazione dei semi
Vedi UD 5
Fattori esterni che condizionano la germinazione
Temperatura: 1) Porre sul fondo di 3 beute (A,B,C)
ovatta e un uguale numero di semi della stessa specie. 2) Mettere la beuta A in frigorifero, B a temperatura ambiente, C vicino ad una fonte di calore. 3) Osservare giornalmente l’accrescimento.
Acqua: 1) Porre sul fondo di 3 beute (A,B,C) ovatta e
un uguale numero di semi della stessa specie. 2) In A
aggiungere acqua fino a coprire, in B inumidire l’ovatta, in C lasciare asciutto. 3) Chiudere le beute e lasciarli a temperatura costante. 4) Osservare i semi
germinati dopo una settimana.
Ossigeno e CO2: 1) Porre su 3 falde di ovatta alcuni
semi di crescione. 2) Arrotolare l’ovatta in modo da
poterla inserire nelle provette. 3) Fissare i rotoli al
gancio di ciascun tappo. 4) Porre nelle tre beute
(A,B,C) rispettivamente in A: (1g di acido pirogallico),
in B: (10 ml di NaOH), in C: (10 ml di H2O). 5) Chiudere con i tappi preparati prima. 6) Coprire tutte le
beute con pellicola trasparente. 7) Porre le beute in
luogo luminoso e caldo. 8) Osservare dopo 4-5 giorni (nella beuta A l’acido pirogallico ha consumato ossigeno e non si avrà germinazione. La germinazione
avverrà nella beuta B e C, ma si arresterà poi in B dove NaOH ha sottratto l’anidride carbonica).
pag. 225
98
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Fattori interni che condizionano la germinazione
Materiali: semi di mela, acero, tarassaco, vari tipi di
seme.
Strumenti: acqua calda, setaccio con maglie di circa
mezzo centimetro, torba, contenitori larghi, sacco di
polietilene, frigorifero, barattoli con coperchio a vite,
carta vetrata, bisturi o lametta, lima da unghie.
Procedimento
Stratificazione (in natura i freddi invernali inducono la
degradazione degli inibitori. La tecnica della stratificazione consente di dimostrare il fabbisogno di freddo del seme per interrompere la dormienza): 1) Se i
semi hanno tegumento duro immergerli in una ciotola con acqua appena bollita in proporzione di 3 parti
di acqua e uno di semi. 2) Collocare la ciotola in ambiente caldo e lasciarvela 24 ore (il seme diviene più
permeabile e assorbe acqua). 3) Setacciare 4 parti di
torba. 4) Aggiungere alla torba un parte di acqua,
una parte di semi, una parte di sabbia grossolana. 5)
Mescolare e inserire il miscuglio in un sacco di polietilene. 6) Lasciare per due o tre giorni il sacco in ambiente caldo. 7) Trasferire il sacco in frigo e girarlo di
tanto in tanto per mantenere l’areazione (a seconda
delle specie, il raffreddamento può durare da 2-3 fino
a 10-15 settimane).
Scarificazione (il seme rimane nello stato di quiescenza finché protetto da barriere meccaniche. Con
la scarificazione si eliminano tali barriere): 1) Semi
grossi: tagliare con il bisturi o con la lametta una parte del tegumento (senza eliminare tutto il tegumento,
ma solo per creare un punto di ingresso all’acqua) o
assottigliare la superficie strofinandolo con una lima
da unghie. 2) Semi piccoli: foderare il barattolo con
carta vetrata e versarvi i semi. Scuotere energicamente il barattolo finché il tegumento dei semi si sia
assottigliato.
Esercizi di autovalutazione
pag. 203
1 – I cicli vitali
Nel seguente brano è stata fatta confusione fra termini e definizioni. Prova a mettere ordine.
Il ciclo vitale della pianta è costituito da due momenti: nel primo momento, detto fase riproduttiva, la pianta si
nutre e si accresce, nel secondo momento, detto fase vegetativa, la pianta si riproduce.
Se l’intero ciclo vitale si svolge in una sola stagione di crescita le piante sono dette perenni, se tra fase vegetativa e riproduttiva si interpone un periodo di riposo vegetativo le piante sono biennali, se dopo un anno la riproduzione non è seguita dalla morte le piante sono annuali.
Il.......................................................................................................................................................................................................................
ciclo vitale della pianta è costituito da due momenti: nel primo momento detto fase vegetativa, la
pianta
si nutre e si accresce, nel secondo momento detto fase riproduttiva la pianta si riproduce.
.......................................................................................................................................................................................................................
Se
lʼintero ciclo vitale si svolge in una sola stagione di crescita le piante sono dette annuali, se tra fa.......................................................................................................................................................................................................................
se
vegetativa e riproduttiva si interpone un periodo di riposo vegetativo le piante sono biennali, se do.......................................................................................................................................................................................................................
po
un anno la riproduzione non è seguita dalla morte le piante sono perenni.
.......................................................................................................................................................................................................................
2 – I fitormoni
Associa le funzioni sotto indicate allʼormone corrispondente.
Sviluppo delle gemme laterali. Inibizione della crescita. Accrescimento secondario di radici e fusti. Vernalizzazione e germinazione dei semi. Controllo del turgore delle cellule di guardia. Controllo della senescenza delle foglie. Crescita e distensione cellulare. Incremento della sintesi di proteine. Crescita per divisione. Inibizione dell’accrescimento. Modifica della lunghezza e del numero delle foglie. Fruttificazione e ingrandimento dei
frutti. Rizogenesi. Inibizione apicale. Dormienza dei semi e delle gemme. Formazione graduale dei frutti climaterici. Abscissione. Accrescimento dei frutti. Sintesi di mRNA. Scavalcamento di barriere fisiologiche determinate da stimoli ambientali. Abscissione delle foglie.
MODULO
99
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
auxine
Accrescimento secondario di radici e fusti. Crescita e distensione cellulare. Rizogenesi. Inibizione apicale. Accrescimento dei frutti.
citochinine
Sviluppo delle gemme laterali. Controllo della senescenza delle foglie. Modifica della
lunghezza e del numero delle foglie.
gibberelline
Scavalcamento di barriere fisiologiche determinate da stimoli ambientali. Crescita per
divisione. Incremento della sintesi di proteine. Fruttificazione e ingrandimento dei
frutti. Vernalizzazione e germinazione dei semi.
etilene
Inibizione della crescita. Formazione graduale dei frutti climaterici. Abscissione.
acido abscissico
Abscissione delle foglie. Inibizione dellʼaccrescimento. Dormienza dei semi e
delle gemme. Sintesi di mRNA. Controllo del turgore delle cellule di guardia.
3 – Il fotoperiodo
pag. 211
Rispondi alle seguenti domande (guida a una prova sintetica).
1) Perché sarebbe più esatto chiamare le piante longinotti o brevinotti anziché brevidiurne o longidiurne?
..................................................................................................................................................................................................................
Perché
è la durata del buio a determinare la fioritura
2) Quale particolare recettore regola la fioritura?
..................................................................................................................................................................................................................
Fitocromo
3) Questo recettore esiste in due forme che si convertono reversibilmente l’una nell’altra. Quali sono?
..................................................................................................................................................................................................................
Pr
e Pfr
4) Quali lunghezze d’onda della luce assorbono?
..................................................................................................................................................................................................................
La
luce rossa.
5) In quale forma si trova al mattino?
..................................................................................................................................................................................................................
Al
mattino esso si trova nella forma Pr che assorbe lunghezza dʼonda 660 nm nella regione rosso
..................................................................................................................................................................................................................
chiaro
6) In quale forma si trasforma velocemente per effetto della luce?
..................................................................................................................................................................................................................
In
Pfr che assorbe luce a lunghezza dʼonda 730 nm nella regione del rosso scuro.
7) Come si chiama il ritmo di illuminazione che regola la vita delle piante?
4 – Per capire ciò che vediamo: i movimenti delle piante
1. In primavera una pianta comunissima è il Tarassaco officinale che nelle giornate luminose costella i prati
con il suo giallo appariscente in mezzo al verde, ma all’imbrunire i fiori spariscono nascondendosi sotto le
brattee che sostengono l’infiorescenza. Come si chiama questo fenomeno?
..................................................................................................................................................................................................................
Nastìa
2. Se poniamo un tulipano chiuso vicino al termosifone, dopo mezz’ora ha schiuso la corolla. Di quale movimento si tratta?
..................................................................................................................................................................................................................
Termotropismo
DALLʼESAME DEL REALE:
DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
..................................................................................................................................................................................................................
Fotoperiodismo.
100
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
3. All’avvicinarsi del crepuscolo le foglie degli ippocastani si ripiegano su se stesse. Che cos’è questo fenomeno detto sonno delle foglie?
Nastìa
..................................................................................................................................................................................................................
4. Nelle piante di appartamento si consiglia di ruotare il vaso periodicamente per evitare una crescita deformata verso la fonte di luce. Come si chiama il movimento delle piante verso la luce?
Fototropismo
..................................................................................................................................................................................................................
5. I viticci della vite si attorcigliano attorno a qualsiasi oggetto eretto. Di quale movimento si tratta?
Tigmotropismo
..................................................................................................................................................................................................................
6. La tradizione agricola consiglia di seminare alcune piante quando vi è la luna piena, altre quando vi è luna
nuova. Quale significato scientifico si può dare a tali consigli?
Si
tratta di semi fotoblastici positivi nel primo caso, negativi nel secondo
..................................................................................................................................................................................................................
5 – Lʼorologio dei fiori
pag. 214
… Quali fioretti, dal notturno gelo
chinati e chiusi, poi che ʼl sol li'mbianca
si drizzan tutti aperti in loro stelo
(Dante, Inferno, Canto II, vv.127 e segg).
Nella sua osservazione poetica Dante descrive il fenomeno di apertura e chiusura dei fiori dando uguale importanza alla luce (ʼl sol liʼmbianca) che alla temperatura (gelo). Questi due fattori agiscono contemporaneamente e in modo diverso sulla chiusura e apertura dei singoli fiori e poiché il loro effetto combinato varia con
il succedersi delle ore, si verifica alternanza di apertura e chiusura delle corolle.
a) Come si chiamano tali alternanze?
Ritmi
circadiani.
..................................................................................................................................................................................................................
b) Come si chiamano i fenomeni che regolano la fioritura durante l’alternarsi delle stagioni?
Termoperiodismo
e fotoperiodismo
..................................................................................................................................................................................................................
c) Da quale recettore sono mediati?
Fitocromo
..................................................................................................................................................................................................................
6 – Nel regno dei colori naturali
pag. 215
Alla fine del XVII secolo il naturalista inglese Nehemia Grew cominciò a studiare i coloranti estraendoli da bacche e da fiori blu, rossi, violetti con lʼaiuto dellʼacqua calda e dellʼalcol. Solo molto tempo dopo i chimici sono
riusciti a dimostrare la struttura di quelle molecole e a produrle per sintesi.
Il rosso, il blu, il violetto che colorano fiori come le rose, i gerani, i fiordalisi o le violette, le foglie dellʼacero, del
faggio, del nocciolo in autunno, le bacche dellʼuva, del mirtillo, del ligustro appartengono tutti ad uno stesso
gruppo di coloranti detti antociani.
Un solo gruppo e tante sfumature di colore?
La struttura chimica della molecola degli antociani è la stessa, ma basta qualche piccola differenza: il numero diverso di gruppi OH inseriti nella struttura ad anello delle antocianidine che, unite con molecole di zuccheri
vanno a formare gli antociani, sono responsabili del colore rosso del geranio o del violetto della viola, del mirtillo, delle ciliegie o delle prugne. Altre sfumature si potranno osservare in conseguenza della particolare struttura dei fiori, della mescolanza di diverse quantità di antocianidine o con altri coloranti molto simili, i flavoni
(gialli) come accade nella viola del pensiero o al variare del pH del terreno o dei succhi cellulari. Oltre agli an-
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
101
tociani ci sono molti altri coloranti naturali simili a loro come i flavoni di arance, limoni, mandarini, uve bianche,
ma anche di natura chimica completamente diversa. Sono i carotenoidi che tingono dʼarancio lo zafferano o
le carote, la clorofilla responsabile del colore verde e le melanine cui si devono le pigmentazioni brune o nere dei funghi o dei semi.
a) Conosci una comune pianta da giardino i cui fiori, di solito rosa perché il terreno ha pH alcalino, assumono
colore blu se si innaffiata la pianta con sali di alluminio?
..................................................................................................................................................................................................................
Ortensia
b) Cerca il nome di piante utilizzate nell’antica industria tessile per tingere tessuti.
..................................................................................................................................................................................................................
Guado,
indaco, tagete, calendula, narciso, cartamo, carota, ortica, sambuco
c) Cerca il nome di altre piante che contengano flavoni, antociani, carotenoidi.
..................................................................................................................................................................................................................
Flavoni
(mais, mele, cedro), antociani (fragole, ribes, melograno, olive, melanzane, uve rosse, cilie..................................................................................................................................................................................................................
gie,
foglie dʼautunno), carotenoidi (foglie dʼautunno, albicocche, pomodoro).
pag. 218
7 – Impollinazione
Associa la definizione al termine corrispondente.
1. Processo che si verifica con il trasferimento del polline
2. Gametofito maschile
3. Membrana interna del granulo pollinico
4. Impollinazione ad opera di insetti
5. Membrana esterna del granulo pollinico
6. Deriva dalla divisione della cellula vegetativa
7. Gametofito femminile
8. Gamete femminile
9. Impollinazione ad opera del vento
10. Il nucleo secondario è formato da
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
L.
nuclei polari
nocella
oosfera
anemofila
intina
tubetto pollinico
esina
polline
entomofila
impollinazione
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L
H
E
I
G
F
B
C
D
A
8 – Cancella la risposta errata
1) Il gelsomino notturno, che si apre di notte, può essere impollinato da
a falene
b api
✘
2) La digitale purpurea, che ha calice imbutiforme, può essere impollinata da
a farfalle
b calabroni
✘
3) Il mandorlo può essere impollinato da
a bombi
b falene
✘
4) Il gigaro, che emana odore di carne putrefatta, può essere impollinato da
a mosche
b api
✘
5) Il caprifoglio atlantico, che si apre di notte, può essere impollinato da
a zanzare
b falene
✘
102
MODULO
pag. 220
9 – Fecondazione e disseminazione
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Rispondi con vero o falso.
vero falso
– La fecondazione nelle Gimnosperme è doppia
– La disseminazione anemocora avviene ad opera del vento
– I semi a disseminazione anemocora sono dotati di uncini per aggrapparsi agli animali
– I semi a disseminazione anemocora sono molto leggeri e piccoli
– La disseminazione bolocora avviene senza l’intervento di agenti esterni
– I semi provvisti di sostanze adesivanti vengono disseminati dall’acqua
– Gli animali nutrendosi dei frutti provvedono alla disseminazione
– L’endosperma è triploide
– L’embrione delle Angiosperme è triploide
– L’embrione delle Angiosperme è nucleare
10 – I frutti
Osserva i frutti della figura del testo e prova ad individuare il tipo di disseminazione.
pag. 222
11 – La maturazione dei frutti
Ordina in sequenza temporale gli eventi della maturazione dei frutti ed indica per ciascuno di essi la fase.
N°
fasi
N°
1)
Disorganizzazione del frutto
postmaturazione
9
2)
La clorofilla viene sostituita da altri pigmenti
maturazione
6
3)
La crescita avviene con rapide mitosi
accrescimento
2
4)
Compare un ormone, l’etilene
maturazione
5
5)
La crescita avviene per distensione cellulare
accrescimento
3
6)
La parete dell’ovario si ingrossa in seguito all’impollinazione
accrescimento
1
7)
Si verifica un aumento della respirazione cellulare (climaterio)
maturazione
7
8)
La liberazione del seme dai tegumenti
completa
9)
Il frutto è duro, di sapore sgradevole
accrescimento
4
Abscissione
postmaturazione
8
10)
pag. 225
Fenomeni
10
12 – La germinazione
Rispondi alle domande sotto indicate e componi un proverbio con le lettere presenti nei quadretti in evidenza.
1) Condizioni di vita sospesa causate da fattori fisici.
2) Condizioni di vita sospesa causati da fattori chimici.
3) Sostanze che impediscono lo svolgersi delle fasi di germinazione.
4) Pratica agronomica che consiste nel porre i semi in ambiente freddo, disposti su strati alternati con materiale umido.
5) Rispetto alla luce i semi possono essere negativi o positivi.
6) Pratica agronomica per ridurre le barriere fisiche di tipo meccanico.
7) Pratica agronomica per il passaggio del periodo di freddo.
8) Germinazione in cui i cotiledoni rimangono al di sotto della superficie del suolo.
9) Deriva dallo sviluppo dell’embrione.
10) Germinazione in cui l’allungamento dell’ipocotile porta i cotiledoni al di sopra della superficie del suolo.
MODULO
1
2
q
u
i
e
s
c
e
n
z
d
o
r
m
i
e
n
z
a
i
n
i
b
i
t
o
r
i
s
t
r
a
t
i
f
i
c
a
z
i
f
o
t
o
b
l
a
s
t
i
c
i
s
c
a
r
i
f
i
c
a
z
i
v
e
r
n
a
l
i
z
z
a
z
i
p
o
g
e
a
p
l
a
n
t
u
l
a
p
i
g
e
a
3
4
5
6
7
8
9
10
Frase: ......................................
Sotto la neve pane
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
e
a
o
n
o
n
e
i
o
n
e
e
13 – Tema di discussione
Commenta il proverbio che hai individuato nellʼesercizio precedente.
14 – La germinazione
Rispondi con vero o falso.
– Avviene dopo un periodo di freddo
– Avviene in due fasi
– Sviluppa una plantula
– Può avvenire sotto terra
– Può avvenire sopra terra
– È favorita dall’anidride carbonica
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
15 – Le lenticchie
Al museo del Louvre sono esposte lenticchie, perfettamente uguali alle attuali, provenienti da tombe egiziane
della XII dinastia (2200 a.C). In Egitto le lenticchie erano coltivate fin da tempi antichissimi e sono raffigurate
nella tomba di Ramsete III. Nella genesi si racconta che per un piatto di lenticchie Esaù vendette la primogenitura. I Romani le importavano dallʼEgitto (la nave che nel 39 d.C. portò a Roma lʼobelisco di Eliopoli aveva
nella stiva 120.000 staia di lenticchie). Nei banchetti funebri costituivano un piatto rituale.
A quale famiglia appartengono le lenticchie?
.......................................................................................................................................................................................................................
Leguminose
Come si chiama il loro frutto?
.......................................................................................................................................................................................................................
Legume
Quali altri legumi si utilizzano per i loro semi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Fagioli,
fave, piselli, lupini
Quali legumi anche oggi utilizzati provengono dal Nuovo Mondo?
.......................................................................................................................................................................................................................
Fagioli
Quali rapporti instaurano con i microrganismi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Simbiosi
con gli azotofissatori
103
104
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 6
1 – Collega le varie fasi della riproduzione delle piante partendo dalla germinazione del seme
1 germinazione
5
2 sviluppo della plantula
7
4
2 – È influenzata da…
Domande a risposta multipla.
1) La germinazione è influenzata da
a auxine
b ormoni inibitori
c etilene
✘
2) La maturazione dei frutti è influenzata da
a auxine
b ormoni inibitori
c etilene
✘
3) La germinazione è influenzata dal
a freddo
b caldo
c vento
✘
4) La fioritura è influenzata da
a fitocromo
b caldo
c etilene
✘
5) La maturazione dei frutti è influenzata da
a caldo
b freddo
c insetti
✘
6) L’accrescimento dei frutti è influenzato da
a auxine
b ormoni inibitori
c etilene
✘
7) La fioritura è influenzata da
a luce
b freddo
c buio
✘
8) La disseminazione è influenzata da
a luce
b caldo
c vento
✘
impollinazione
fruttificazione
fioritura
3
8
6
fase vegetativa
disseminazione
fecondazione
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
9) L’impollinazione delle Gimnosperme è influenzata da
a insetti
b vento
c Gimnosperme
✘
10) Il movimento della radice è influenzato da
a ormoni inibitori
b luce
c auxine
✘
3 – Il fiore
Cancella la risposta errata.
In qualsiasi luogo ci troviamo osserviamo che le distese fiorite hanno in genere lo stesso colore perché sono
composte dalle stesse specie di piante/dagli stessi fiori. Il processo fisiologico con cui le piante della stessa
specie fioriscono contemporaneamente è detto gametogenesi/fioritura. Esso viene stimolato dal caldo/dalla
luce ed il meccanismo prende il nome di fotoperiodismo/termoperiodismo. Il recettore che permette alla pianta di adattarsi ai cambiamenti dell’ambiente è la clorofilla/il fitocromo attraverso cui la pianta capta l’intensità/la
durata della luce. Entro al fiore maturano i gameti, quello maschile è detto polline/ovulo, quello femminile è
detto polline/ovulo. Anche se la maggior parte dei fiori porta sullo stesso talamo/gambo stami e pistilli, è cioè
ermafrodita/dioica, sono poche le specie allogame/autogame. La regola generale è infatti l’impollinazione incrociata, ma perché ciò sia possibile occorre che da parte del fiore siano risolti due problemi: ostacolare/favorire l’autofecondazione; affidare il polline/l’ovulo ad un agente atto a trasportarlo sopra un altro fiore. Il meccanismo attraverso cui il polline giunge sullo stigma è detto fecondazione/impollinazione. I gameti maturano
allo stesso modo/in modo diverso. Il nucleo della microspora e della macrospora subiscono entrambi una
meiosi/una mitosi, poi il nucleo maschile subisce due/tre mitosi, quello femminile due/tre mitosi. L’unione del
gamete maschile con quello femminile è detto impollinazione/fecondazione. Da essa si forma il seme/il frutto.
Dalla trasformazione dell’ovario si origina il frutto/l’endosperma.
4 – La conservazione della specie
Nelle Fanerogame lʼembrione si è costituito allʼinterno del seme, entra in quiescenza dalla quale si desterà solo quando il seme si troverà nelle condizioni per germinare. Non così nelle Crittogame in cui le spore appena
formate sono pronte a germinare.
Quale conseguenza comporta questa diversa strategia di riproduzione?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
numero di spore è elevatissimo perché poche di esse possono trovare lʼambiente adatto a sopravvivere.
.......................................................................................................................................................................................................................
La quiescenza del seme è di enorme importanza per la conservazione della specie. Che cosa si intende per
quiescenza del seme?
Un
periodo di riposo che può durare anche diversi anni in cui il seme, pur essendo vitale, rallenta le
.......................................................................................................................................................................................................................
proprie
attività fisiologiche
.......................................................................................................................................................................................................................
Se l’embrione continuasse a svilupparsi, come avviene negli animali, i semi germinerebbero sulla pianta madre e le giovani piantine, esaurita la provvista di endosperma e dei cotiledoni sarebbero condannate a perire.
Da che cosa si origina l’endosperma?
Dalla
fecondazione del nucleo germinativo del polline con il nucleo secondario della nocella
.......................................................................................................................................................................................................................
105
106
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Che cosa sono i cotiledoni?
Foglie
trasformate contenenti sostanze di riserva
.......................................................................................................................................................................................................................
Se poi le piante figlie riuscissero a svilupparsi tutte ai piedi della madre verrebbero a soffocarsi a vicenda nella lotta inevitabile per la conquista di luce, di ossigeno, di acqua e di sali minerali. Perché le piante hanno bisogno di luce?
Per
compiere la fotosintesi
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché hanno bisogno di ossigeno?
Per
respirare
.......................................................................................................................................................................................................................
Attraverso quali organi si procurano l’acqua e i sali minerali?
Attraverso
le radici
.......................................................................................................................................................................................................................
Qual è il processo fisico che consente l’assorbimento?
Lʼosmosi
.......................................................................................................................................................................................................................
Anche la pianta madre impedisce ai semi caduti a terra di germinare immediatamente poiché le foglie che da
essa cadono contengono ormoni inibitori della crescita. Qual è l’ormone che favorisce la caduta delle foglie?
Lʼacido
abscissico
.......................................................................................................................................................................................................................
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
5 – Il mondo attorno a noi
Possono esserci più risposte esatte.
1) In una pineta è difficile trovare il sottobosco perché
a gli aghi di pino che cadono continuamente contengono ormoni inibitori che bloccano la
germinazione di altri semi
b sotto ai pini c’è poca luce
c sotto ai pini non cadono semi
d i pini sono competitivi per l’acqua con le altre piante
✘
2) Le bacche perlacee del vischio hanno polpa viscosa e zuccherina appetita dagli uccelli che
a permettono in questo modo l’impollinazione
b depongono il seme nel pulirsi il becco
c favoriscono la germinazione con l’attività dei succhi gastrici
d consentono la fecondazione incrociata
✘
✘
3) Il frutto della vitalba possiede code piumose che
a rendono più leggera la struttura
b favoriscono la disseminazione anemofila
c favoriscono la disseminazione zoocora attaccate al vello delle capre
d si muovono nell’aria con facilità
✘
✘
✘
4) I frutti carnosi di certe ninfee
a permettono la disseminazione zoocora attraverso i pesci
b permettono la disseminazione idrocora perché marciscono nell’acqua
c sono diffusi dai pescatori con le loro reti
d permettono la disseminazione anemocora perché trasportati dalle correnti
✘
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
5) Il geranio campestre, il cocomero asinino, il noli me tangere hanno disseminazione
a idrocora
b anemocora
c autodisseminazione
d zoocora
✘
6) Il giaggiolo ha le antere nascoste sotto tre grandi stimmi. Avvenuta la fecondazione, gli stimmi avvizziscono e liberano le antere. Questa struttura
a impedisce l’autofecondazione
b favorisce l’impollinazione incrociata
c si trova perché la pianta è monoica
d si trova perché la pianta è ermafrodita
✘
✘
✘
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 108 - 110:
Esercizio 1: 1) a-V; b-F; c-F; d-V
2) a-F; b-F; c-V; d-V
3) a-F; b-V; c-V; d-F
4) a-V; b-V; c-F; d-V
5) a-V; b-V; c-V; d-F
6) a-V; b-V; c-V; d-V
Esercizio 2: quiescenza; rigonfiamento; endosperma; cotiledoni; enzimi; idrolitici; embrione; cellulare; zigote; sospensore; calazale; Monocotiledoni; cilindrica; cuore; radichetta; piumetta; cotiledoni; geotropismo positivo; geotropismo negativo; assorbimento; anidride carbonica; sostanze organiche.
Esercizio 3: 1a – 2b – 3c – 4b – 5b – 6a – 7a – 8a – 9a – 10c
107
108
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
unità didattica 6
come si riproducono
le piante
Proposte di esercitazioni
1 – Rispondi con vero o falso
1) Le auxine
a) Sono prodotte nell’apice del fusto
b) Controllano il turgore delle cellule di guardia
c) Determinano la formazione graduale dei frutti
d) Determinano la crescita per distensione cellulare
vero
falso
2) Le citochinine
a) Inducono a fioritura piante che in condizioni normali non potrebbero fiorire
b) Determinano la dormienza dei semi
c) Determinano la germinazione dei semi
d) Determinano la crescita per divisione cellulare
vero
falso
3) L’acido abscissico
a) È utilizzato per favorire la caduta dei frutti
b) Determina l’abscissione delle foglie
c) Controlla la dormienza dei semi
d) Modifica la lunghezza delle foglie
vero
falso
4) L’etilene
a) È utilizzato per favorire la caduta dei frutti
b) Inibisce la crescita dei vegetali
c) Favorisce lo sviluppo delle gemme laterali
d) Favorisce l’abscissione delle foglie
vero
falso
5) Le gibberelline
a) Determinano la vernalizzazione
b) Determinano l’ingrandimento dei frutti
c) Stimolano l’accrescimento delle piante erbacee
d) Determinano la maturazione dei frutti
vero
falso
6) Gli ormoni vegetali
a) Le auxine sono prodotte nell’apice del fusto
b) Le citochinine sono prodotte nelle radici
c) Le gibberelline sono prodotte nelle radici
d) L’etilene è prodotto nei frutti
vero
falso
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
2 – Dal seme alla pianta
Inserisci al posto dei puntini le parole mancanti.
I semi pervenuti nel terreno, se vi trovano condizioni favorevoli, entrano in fase germinativa dopo un periodo
di ............................... . Dapprima assorbono acqua che provoca il ................................ dei tegumenti e determina importanti modificazioni chimiche nell’ ............................ e nei ............................. . Tali modificazioni sono dovute all’attività di .......................... amilolitici, liolitici, proteolitici che determinano importanti processi ............................. . Le sostanze di riserva sono mobilizzate e rese assorbibili dall’ ............................. il quale inizia il suo sviluppo. Esso nelle Angiosperme è di tipo ........................... : lo ............................... si divide trasversalmente e, nella zona micropilare
dell’uovo, origina il ................................. , mentre nella zona .................................. si forma l’embrione che assume forma diversa fra le ................................. e le Dicotiledoni. Nelle prime ha forma ........................... , nelle seconde ha forma a ....................... . In esso si riconoscono una ............................ , una ............................. e i ............................ . Gli ormoni vegetali che regolano lo sviluppo della piantina sono le auxine. La concentrazione di tali ormoni necessaria allo sviluppo della radice e del fusto è diversa: minore per l’apparato epigeo. Questi effetti differenti sui
vari organi della pianta danno luogo a movimenti di curvatura diversi nei confronti della gravità: quello della radice è detto ......................................... , quello del fusto ........................................... . Quando la pianticella ha emesso le
radici e prodotto le foglie, è in condizioni di vita autonoma provvedendo con i propri mezzi all’ .............................
dell’acqua dal terreno e dell’ ........................................... dall’aria per la sintesi delle ........................................... .
3 – I fattori esterni
Scegli la risposta esatta.
1) I processi fisiologici delle piante sono determinati da fattori esterni come
a temperatura
b vento
c acqua
2) Il termoperiodismo è
a un periodo di caldo
b un meccanismo fisiologico delle piante
c una zona climatica
3) Il fabbisogno in freddo regola
a le basse temperature
b la caduta delle foglie
c la dormienza delle gemme
4) La fotomorfogenesi è
a una foto modificata
b lo sviluppo del vegetale in seguito ad illuminazione
c la foto dello sviluppo del vegetale
5) Senza la luce
a la pianta muore
b la pianta può vivere in condizioni particolari
c la pianta diventa eterotrofa
109
110
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
6) Le piante che vivono al buio sono dette
a eziolate
b fitocromizzate
c fotosensibilizzate
7) Il fitocromo è
a un recettore delle lunghezze d’onda della luce
b un fotomorfogeno
c un recettore della temperatura
8) Il P660 è
a il fitocromo che assorbe luce nella regione del rosso chiaro
b il fitocromo che assorbe luce nella regione del rosso scuro
c il fitocromo che assorbe luce nella regione del verde
9) Il fotoperiodismo determina
a il passaggio dalla fase vegetativa a quella riproduttiva
b il periodo di luce e di buio
c la luce critica
10) Prima di riprendere l’attività vegetativa le piante devono passare
a un periodo di caldo
b un periodo di piogge
c un periodo di freddo
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
Esercizi sommativi del Modulo 2
1 – La patente di botanico
Rispondi con vero o falso.
L’endoderma
vero falso
a) È un tessuto della radice
b) È un tessuto vascolare
c) Ha funzione di sostegno
d) Serve a regolare l’entrata dei liquidi nella pianta
✘
✘
✘
✘
2) Il periderma
a) Si trova nelle foglie vecchie
b) Serve a proteggere i tessuti sottostanti
c) Contiene sughero
d) Si trova nella struttura primaria della radice
vero falso
3) La radice
vero falso
a) Assorbe l’acqua e i nutrienti
b) Assorbe anidride carbonica
c) Emette anidride carbonica
d) Àncora la pianta al terreno
4) Gli stomi
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Si aprono per permettere la traspirazione
b) Sono aperti di notte se vi è acqua in abbondanza
c) Sono presenti anche nei fusti
d) Sono costituiti dalle cellule di guardia
5) Il fiore
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Possiede sempre calice e corolla
b) Fiorisce sotto lo stimolo della luce
c) Viene impollinato dal fitocromo
d) È l’organo della riproduzione
6) Il seme
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Contiene l’embrione, l’endosperma e i cotiledoni
b) Germina in due fasi
c) Resta dormiente a causa di inibitori
d) Può restare quiescente per diversi anni
7) Il frutto
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Può essere carnoso o secco
b) È indotto a maturazione dall’etilene
c) Serve per la disseminazione
d) Possiede il ritidoma
8) La foglia
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Contiene parenchima di riserva
b) Nelle piante C4 non ha stomi
c) Nelle piante sciafite ha lamina espansa
d) Permette gli scambi gassosi con l’esterno
✘
✘
✘
✘
111
112
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
9) I tessuti meristematici
a) Sono in continua divisione meiotica
b) Producono ormoni
c) Si trovano negli apici
d) Sono tessuti definitivi
10) I fitormoni
vero falso
✘
✘
✘
✘
vero falso
a) Sono prodotti da ghiandole endocrine
b) Sono tutti sostanze gassose
c) Presiedono tutti all’accrescimento della pianta
d) Regolano il termoperiodismo
✘
✘
✘
✘
2 – Quale delle tre?
1) Il periciclo è costituito da
a cellule parenchimatiche
b cellule sclerenchimatiche
c cellule meristematiche
✘
2) Il rizoderma è
a la corteccia
b l’epidermide della radice
c il tegumento del seme
✘
3) I pori delle aree cribrose sono occlusi da
a xilosio
b callosio
c cribroso
✘
4) Le radici secondarie hanno origine dal
a cambio
b periciclo
c protoxilema
✘
5) Le cellule che svolgono un ruolo importante nel trasferimento dei soluti per breve distanza si chiamano
a sclereidi
b cellule transfer
c cellule floematiche
✘
6) Le cellule di guardia
a sono associate ai tubi cribrosi
b si trovano nelle Gimnosperme
c regolano gli scambi gassosi
✘
7) I punti di permeazione sono
a i punti di passaggio fra la corteccia e il cilindro centrale
b i punti di inserzione del procambio
c le bande del Caspary
✘
8) Il mesofillo è
a la pianta che vive in ambienti non troppo umidi né troppo secchi
b il tessuto fondamentale della foglia
c la parte del midollo
✘
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
113
9) La ciclosi è
a un processo mediante il quale le cellule si dividono
b la perdita di acqua attraverso gli stomi
c un movimento del citoplasma delle cellule
✘
10) Le cellule epidermiche hanno
a una cuticola
b uno strato di parenchima a palizzata
c un picciolo
✘
3 – Classifica le foglie in base allʼintensità luminosa
eliofite sciafite
–
–
–
–
–
–
–
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
Un unico strato di parenchima a palizzata
Lembo piccolo
Lembo sottile, ampio
Alta densità delle nervature
Verde tenue
Verde intenso
Vari strati di parenchima a palizzata
4 – Nulla senza utilità
Associa i termini alla funzione.
1. frutto
2. insetto
3. polline
4. seme
5. xilema
6. radice
7. stoma
8. cambio
9. cotiledone
10. fusto
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
I.
L.
Fecondazione
Germinazione
Ancoraggio al terreno
Traspirazione
Accrescimento
Riserva
Impollinazione
Disseminazione
Sostegno
Trasporto di linfa grezza
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
H
G
A
B
L
C
D
E
F
I
5 – La comunicazione fra le piante
Dopo aver letto il seguente brano e aver risposto alle domande completa la mappa concettuale.
I meccanismi di relazione tra piante più diffusi e più studiati riguardano la competizione, la lotta per affermarsi in un ambiente, in generale, quindi, più che la comunicazione regna la legge del più adatto. Le piante competono per lo stesso territorio e, ad esempio, comunicano tramite sostanze chimiche prodotte dalle radici che
una determinata zona del terreno è esclusivamente loro, e le radici di altre piante la evitano.
Come si chiama l’ambiente intorno alla radice?
.......................................................................................................................................................................................................................
Rizosfera
Altri esempi di comunicazione per via chimica riguardano la produzione di ormoni volatili prodotti dalla matu-
pag. 212
114
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
razione dei frutti o durante l’invecchiamento della pianta; sono volatili appunto per comunicare messaggi ormonali a parti diverse di una stessa pianta, ma anche tra piante diverse.
Come si chiama l’ormone volatile emesso durante la senescenza?
.......................................................................................................................................................................................................................
Etilene
Molte piante nel momento in cui si sentono aggredite dal fitofago emettono sostanze deterrenti (Parthenium
isterophones) o velenose (ginestrina) o difficilmente digeribili (pomodoro). Alcune Salicacee quando vengono
aggredite dal fitofago secernono sostanze difficilmente digeribili in grado di scoraggiare l’animale a farne delle scorpacciate.
In quale regione della cellula vegetale vengono prevalentemente accumulate queste sostanze?
.......................................................................................................................................................................................................................
Vacuolo.
Contemporaneamente emettono nell’aria alcune sostanze che avvertono del pericolo le altre piante le quali
cominciano immediatamente a secernere le sostanze poco digeribili e a difendersi. Lo stesso tipo di comunicazione avviene se la pianta viene percossa o subisce qualche stress fisico.
In quali tessuti delle piante vengono elaborate queste sostanze?
Tessuti
secretori esterni
.......................................................................................................................................................................................................................
Esistono anche complesse comunicazioni biochimiche tra piante verdi e funghi, non solo quando si instaurano simbiosi, ma anche gli attacchi di patogeni iniziano con scambi di messaggeri chimici, che servono al parassita per riconoscere l’ospite.
Come si chiamano le simbiosi fra fungo e pianta?
.......................................................................................................................................................................................................................
Micorrize
Come vengono chiamate le malattie delle piante causate dai funghi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Crittogamiche
La patata selvatica quando viene attaccata dagli afidi emette una sostanza simile al feromone di pericolo che
essi usano per comunicarsi la presenza di un nemico. Gli afidi così avvertiti si lasciano cadere come se fossero morti. Alcune piante chiamano in soccorso i nemici naturali dei loro aggressori emettendo sostanze che
li attirano.
In una catena alimentare come vengono definiti i nemici naturali dei fitofagi?
Carnivori
.......................................................................................................................................................................................................................
Quale livello trofico occupano?
Consumatori
secondari
.......................................................................................................................................................................................................................
Per il resto sembra che le piante preferiscano comunicare con gli insetti, ad esempio indicando con forma e
colore dei fiori dove possono trovare il nettare, ma si tratta sempre senza dubbio di una comunicazione interessata.
Per quale motivo, pur offrendo cibo agli insetti, si tratta di comunicazione interessata?
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché
contemporaneamente vengono impollinate
Completa la mappa concettuale:
competizione
comunicazione
difesa
collaborazione
MODULO
115
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
6 – Legno da ardere
Se si vuole un fuoco brillante e profumato si dovranno scegliere le Conifere, prime fra tutti i pini, poi il larice,
l’abete bianco e rosso.
Perché le conifere emanano un piacevole aroma?
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché
sono ricche di resine
Se si vuole un fuoco duraturo si usa il legno di quercia, il castagno invece fa molte scintille e poco fuoco, anzi si dice che si veste da monaco, cioè si copre di uno strato di carbone che impedisce un’ulteriore combustione del legno. La tradizione dice che il fuoco del legno di faggio fa venire mal di testa. In realtà durante la
combustione si generano sostanze volatili che possono provocare fastidio.
Come si chiamano e dove vengono accumulate tali sostanze?
.......................................................................................................................................................................................................................
Tannini
nel duramen e nella corteccia.
Dell’olmo c’è un detto “olmo né per casa né per forno” perché il legno brucia in fretta e non dà fiamma.
Da quale sostanza è costituito il legno?
.......................................................................................................................................................................................................................
Lignina
In quale strato della parete cellulare si accumula tale sostanza?
.......................................................................................................................................................................................................................
Parete
secondaria
Quali altre sostanze si inseriscono in tale strato?
Tannini
.......................................................................................................................................................................................................................
La funzione del legno non è tuttavia quella di essere arsa.
Qual è la funzione del legno?
Trasporto
dellʼacqua dalle radici alle foglie
.......................................................................................................................................................................................................................
Come si chiama il legno funzionante?
Alburno
.......................................................................................................................................................................................................................
Come si chiama la teoria della risalita dell’acqua?
Tensione-coesione
.......................................................................................................................................................................................................................
Sottolinea la risposta esatta e rispondi alle domande.
1) Nella stessa specie
Molte piante della stessa specie al sud fioriscono precocemente e hanno tempo di impollinare e produrre semi
mentre in latitudini superiori non arrivano a maturare i semi essendo uccise dal gelo prima di riuscirvi. Così una
pianta che fiorisce al nord può non riuscirvi a latitudini meridionali dove i giorni primaverili ed estivi sono troppo
brevi. Questo fenomeno è conosciuto come fotoperiodismo/circolo di illuminazione ed è causato dal fatto che
alle diverse latitudini corrispondono diverse lunghezze del periodo diurno/corrispondono piante diverse.
2) Nella stessa chioma
Nella stessa chioma di un faggio le foglie cresciute in zone poco illuminate differiscono da quelle cresciute in
zone molto illuminate e sono dette foglie di sole/foglie d’ombra. Esse hanno un maggior/minor spessore degli
strati a palizzata e della cuticola e lembo più grande/piccolo.
L’intensità luminosa, infatti, provoca l’apertura/la chiusura degli stomi perciò una forte/debole traspirazione
che richiede una bassa/elevata quantità di acqua che viene assorbita dalle foglie/dal terreno. Le piante che
crescono in zone poco illuminate sono dette sciafite/eliofite.
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
7 – Dal vivo
116
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
3) In un lago
In un lago la fotosintesi, e quindi la crescita delle alghe, dipende moltissimo dalla luce e dalla temperatura come succede anche ai vegetali terrestri. Per questo la crescita algale avviene solamente nella zona eufotica ed
è massima nei mesi caldi.
Che cosa si intende per zona eufotica?
La
zona delle acque illuminata dalla radiazione solare.
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché avviene una crescita maggiore nei mesi caldi?
Perché
la temperatura è uno dei fattori limitanti la fotosintesi
.......................................................................................................................................................................................................................
La produzione di sostanza organica dipende anche, ovviamente, dalla disponibilità di materia inorganica.
Quali sono gli elementi indispensabili perché le alghe possano riprodursi?
I.......................................................................................................................................................................................................................
macro e i microelementi.
A quale fenomeno dà luogo un eccesso di nutrienti nelle acque di un lago?
Allʼeutrofizzazione.
.......................................................................................................................................................................................................................
La presenza di un numero eccessivo di alghe indica lo stato di salute delle acque del lago. Come vengono definite perciò le alghe?
Bioindicatori.
.......................................................................................................................................................................................................................
Studiando con strumenti appropriati i componenti della struttura delle alghe si possono evidenziare presenze
di sostanze inquinanti o radioattive nelle acque.
Come vengono definite in questo caso le alghe?
Bioaccumulatori
.......................................................................................................................................................................................................................
8 – Fotosintesi
Rispondi con vero o falso.
– La fotosintesi è l’unico processo attraverso il quale il mondo vivente assume energia direttamente
dall’ambiente
– La fotosintesi è un processo di ossidoriduzione in cui l’acqua si riduce e libera ossigeno,
l’anidride carbonica si ossida a formare i carboidrati
– Durante la fotosintesi gli elettroni dell’acqua passano grazie alla luce ad un livello energetico
superiore
– I fotoni luminosi colpiscono le molecole di pigmenti provocando l’eccitazione degli elettroni
– I centri di reazione sono le strutture in cui avviene la conversione dell’energia luminosa in energia
chimica
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
9 – Il faggio
Rispondi alle domande.
Nel corso della sua vita un faggio purifica dall’inquinamento un volume d’aria di circa 24 milioni di metri cubi.
Una superficie fogliare di 7 mila metri quadrati, in un’ora assorbe 2,5 chilogrammi di anidride carbonica e libera nell’atmosfera 1,7 chilogrammi di ossigeno sufficiente alla respirazione di dieci persone.
Come avviene questo processo?
.......................................................................................................................................................................................................................
Durante una calda giornata estiva lo stesso faggio immette nell’atmosfera 300, 400 litri di acqua aumentando
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
l’umidità dell’aria dal 40 al 70 per cento. Un’attività paragonabile a quella di cinque condizionatori d’aria.
Come avviene questo processo?
.......................................................................................................................................................................................................................
Una città con tanto verde non è solo estetica ma soprattutto più sana.
Perché gli alberi combattono lo smog?
.......................................................................................................................................................................................................................
La tutela della biodiversità degli ecosistemi consente di aumentare lo spazio verde a disposizione di ogni cittadino.
Come si chiamano gli ecosistemi tutelati?
.......................................................................................................................................................................................................................
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 118 - 120:
Esercizio 1: 1b – 2c – 3c – 4b – 5c – 6b – 7a – 8a – 9b – 10b
Esercizio 2: 1) C; 2) F; 3) I; 4) H; 5) A; 6) L; 7) D; 8) E; 9) G; 10) B.
Esercizio 3: seme; quiescenza; fattori interni; germinazione; acqua; riserva; embrione; radichetta;
aerea; fotosintesi; energia chimica; organiche; sali minerali; macroelementi; microelementi; vegetativa; vegetativo; meristemi; sistema radicale; sistema del germoglio; annuale; biennale; riproduttore; stami; gametogenesi; ovulo; polline; fecondazione; frutto.
Esercizio 4: 1) V; 2) F; 3) V; 4) V; 5) V.
117
118
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
modulo 2
organizzazione delle piante
Proposte di esercitazioni
1 – Domande a risposta multipla
Scegli la risposta esatta.
1) Le stipole sono
a parti del picciolo
b espansioni squamiformi delle foglie
c il rachide
2) La traspirazione è il processo che porta
a l’anidride carbonica in una foglia
b le sostanze nutritive in una radice
c l’acqua fuori dalle foglie
3) La guttazione avviene
a quando l’aria è secca
b quando la pianta perde il suo turgore
c generalmente di notte quando gli stomi sono chiusi
4) I granuli pollinici contengono
a un singolo nucleo
b due nuclei
c microspore
5) L’impollinazione incrociata contribuisce ad assicurare che
a i semi siano dispersi
b il polline si formi nelle antere
c la discendenza sia geneticamente varia
6) I fiori impollinati mediante il vento hanno
a petali
b nettare
c grande stigma
7) Il tubo pollinico si sviluppa ed entra nel sacco embrionale attraverso
a il micropilo
b il ricettacolo
c l’ilo
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
8) Nella germinazione di un seme di fagiolo la struttura che si sviluppa rapidamente traendo nutrimento dai
cotiledoni è
a l’epicotile
b la radichetta
c il rivestimento del seme
9) Quando i semi germinano hanno bisogno di
a variare la temperatura
b ossigeno
c anidride carbonica
10) Il legno non modificato e funzionante si chiama
a duramen
b alburno
2 – Una funzione a ciascuno
Stabilisci la funzione specifica delle seguenti parti della pianta collegando fra loro i termini.
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
Attrazione degli insetti
Crescita in lunghezza
Protezione dell’apice radicale
Trasporto della linfa elaborata
Protezione degli ovuli
Assorbimento dell’acqua e dei sali minerali
Limitazione della traspirazione
Disseminazione anemofila
Respirazione
Fotosintesi
A)
B)
C)
D)
E)
F)
G)
H)
I)
L)
pistillo
cloroplasti
petali
spine
pappi
zona apicale
mitocondri
floema
cuffia
peli radicali
3 – La vita di una pianta
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
In inverno il prato perde i suoi colori. È finita l’esistenza delle piante che lo rendevano vivo durante l’estate?
Certamente no: esse si sono assicurate una discendenza e hanno affidato al .............. il compito di trasmettere
e continuare la vita. Questo si trova in uno stato di riposo caratterizzato dalla .............................. dovuta ai fattori
esterni e alla dormienza dovuta a .............................................. . A primavera quando tutti i fattori che influenzano
la ...................................... sono favorevoli, l’ ...................... entra attraverso i tegumenti, rigonfia i tessuti, idrolizza le
sostanze di
.......................... e l’ ......................... comincia a svilupparsi. La ........................ va a fissarsi nel suolo men-
tre la piumetta emerge per dare origine alla parte ........................ della pianta. Nascono quindi le prime foglioline
che cominciano a compiere la ......................... catturando la luce solare per mezzo della clorofilla e trasformandola in
..................... ....................
............................
nelle sostanze
..........................
. La radice assorbe dal terreno acqua e
. Alcuni di questi sono necessari in notevoli quantità e son detti ................................... , altri ugual-
mente importanti sono necessari in quantità minori e son detti ............................. . La giovane pianta si è fatta in-
119
120
MODULO
2 - COME SI RIPRODUCONO LE PIANTE
dipendente e comincia una fase della sua vita detta fase ................................ . L’intero apparato ........................... si
accresce per mezzo dei ............................. e si formano il ............................................ e il ........................................... . A un
certo momento della vita di una pianta, diverso a seconda che la specie sia .......................... , ........................... o perenne, si sviluppa l’apparato ............................. . Entro al fiore gli organi portanti i gameti: .................. i maschili; pistillo, il femminile. In seguito alla ................................. si formano i gameti : ...................... , il femminile e ......................
, il maschile. In seguito alla ........................................ si forma il seme, l’ovario si trasforma nel ........................ .
4 – La fotosintesi
Rispondi con vero o falso.
1) Il fotosistema è un insieme di vari pigmenti
2) P680 e P700 sono due fotosistemi. Il numero indica il numero di pigmenti contenuti
3) Le piante a C3 fissano la CO2 su una molecola a 5 atomi di carbonio e formano un importante
intermedio a 3 atomi di C
4) Le piante a C4 fissano la CO2 soprattutto su molecole a 3 atomi di carbonio e formano un
intermedio a 4 atomi di C
5) La struttura della clorofilla a differisce da quella della clorofilla b per un gruppo funzionale
vero falso
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
modulo tre – la biologia dai laboratori alla vita quotidiana
Prerequisiti sul modulo
1 – Le cellule: strutture e funzioni
Associa alla struttura la descrizione corrispondente e la funzione che in essa si svolge.
struttura
descrizione
funzione
A Membrana
cellulare
a RNA e proteine
1 Fotosintesi
B Mitocondri
b DNA
2 Sostegno e protezione
C Grana
c Strati sovrapposti di lignina e cellulosa
3 Accumulo riserve, aumento concentrazione osmotica
D Apparato
del Golgi
d Delimitato da un’unica membrana
4 Regolare gli ingressi e le uscite delle
sostanze
E Parete
e Doppia membrana lipoproteica
5 Sintesi proteica
F Vacuolo
f Cisterne appiattite
6 Respirazione
G Ribosomi
g A forma di salsicciotto con membrana ripiegata a formare creste
7 Informazione genetica
H Nucleo
h Membrane appiattite disposte a pila di
moneta
8 Secrezione
A
B
C
D
E
F
G
H
e
g
h
f
c
d
a
b
4
6
1
8
2
3
5
7
2 – Le reazioni biochimiche
Associa la funzione svolta alla struttura in cui si verifica e al nome che viene dato al meccanismo.
funzione
struttura
meccanismo
A Trasformazione dell’energia solare in energia chimica
a Strato lipoproteico
della membrana
1 Fosforilazione
ossidativa
B Trasformazione dell’energia chimica nei legami
chimici delle sostanze organiche
b Tilacoide
2 Glicolisi
C Scissione del glucosio
c Stroma del cloroplasto
3 Osmosi
D Formazione di ATP per passaggio di elettroni
d Citoplasma
4 Ciclo di Krebs
E Formazione di CO2, H2O e ATP
e Creste mitocondriali
5 Fase luminosa
F Assorbimento dell’acqua
f Stroma mitocondriale
6 Fase oscura
A
B
C
D
E
F
b
c
d
e
f
a
5
6
2
1
4
3
121
122
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
3 – Organi: strutture e funzioni
Associa la funzione alla struttura in cui si svolge e al meccanismo con cui si verifica.
funzione
struttura
meccanismo
A Risalita dell’acqua
a Frutto
1 Fotosintesi
B Catabolismo
b Cloroplasti
2 Fotoperiodo
C Assorbimento dei sali minerali
c Seme
3 Trasporto attivo
D Emissione dell’acqua
d Polline e nocella
4 Trasformazione dell’ovario
E Riproduzione
e Stomi
5 Tensione-coesione
F Nutrizione organica
f Calice e corolla
6 Traspirazione
G Disseminazione
g Mitocondri
7 Gametogenesi
H Germinazione
h Pelo radicale
8 Traslocazione
I Fioritura
i Floema
9 Sviluppo della plantula
L Anabolismo
l Xilema
10 Respirazione
A
B
C
D
E
F
G
H
I
L
l
g
h
e
d
i
a
c
f
b
5
10
3
6
7
8
4
9
2
1
4 – Le basi della genetica
Dopo aver eliminato le parole corrispondenti alle parole esatte scoprirai il nome dello scienziato che, agli inizi del XX secolo, riscoprì, con le sue ricerche sulla drosofila, le leggi della genetica.
m
e
i
o
s
i
t
m
i
r
t
m
f
d
e
r
t
e
e
o
e
i
t
e
o
t
m
z
n
t
r
c
s
t
a
i
o
a
a
e
i
a
g
g
t
m
d
s
o
r
e
o
i
o
i
s
r
a
n
t
p
r
g
i
a
c
i
e
o
c
n
v
g
e
n
o
t
i
p
o
MODULO
1) Processo attraverso cui si dimezza il numero dei cromosomi
3 - LE BASI GENETICHE
......................................................................................
meiosi
gameti
2) Cellule sessuali ...............................................................................................................................................................................
tetradi
3) Formazioni dell’appaiamento dei cromosomi durante la prima fase meiotica .........................................................
omozigote
4) Individuo portante i caratteri identici .......................................................................................................................................
mitosi
5) Duplicazione cellulare ..................................................................................................................................................................
cromatidi
6) Filamenti in cui si sdoppiano i cromosomi ............................................................................................................................
7) Parti di DNA
.....................................................................................................................................................................................
geni
carattere
8) Unità funzionale proveniente da un genitore .......................................................................................................................
9) Manifestazione somatica .............................................................................................................................................................
fenotipo
10) Patrimonio genetico
......................................................................................................................................................................
genotipo
11) Si manifesta solo nell’omozigote ..............................................................................................................................................
recessivo
Parola: ........................................................................................................................................................................................................
Morgan
5 – La riproduzione cellulare
Rispondi con vero o falso.
–
–
–
–
–
–
–
–
–
La mitosi è una fase della divisione cellulare
Mitosi è sinonimo di citodieresi
La cellula si accresce durante la fase G1
La sintesi del DNA avviene durante la profase
I cromosomi si dividono in due cromatidi
Nella telofase si formano due cellule figlie
Nella meiosi si formano cellule aploidi
Nella meiosi non si formano i cromatidi
I cromatidi sono uniti dal centromero
6 – La riproduzione della specie
Scegli la risposta esatta.
1. Qual è la funzione della mitosi nella maggior parte delle piante?
a accrescimento
b riproduzione
c gametogenesi
✘
2. Una cellula diploide differisce da una cellula aploide per il
a volume dei cromosomi
b numero dei cromosomi
c numero dei geni
✘
3. La sporogenesi è una forma di riproduzione
a della cellula
b dell’organismo
c della specie
✘
4. La riproduzione sessuata è tipica
a dei protisti
b delle piante
c delle Monera
✘
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
123
124
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
5. Rispetto alla riproduzione agamica, la riproduzione sessuata aumenta
a il numero degli individui
b la variabilità entro la specie
c la variabilità fra le specie
✘
6. Rispetto alle modalità riproduttive le piante sono classificate in
a cormofite/tallofite
b fanerogame/crittogame
c sporofite/gametofite
✘
7. L’adattamento si potrebbe definire come
a la presenza di variazioni nell’ambito della specie
b il fatto che le variazioni migliorino le probabilità di sopravvivenza della specie
c il fatto che ci sia una lotta per l’esistenza
✘
8. Quale scienziato parlò di evoluzione della specie per la lotta per la sopravvivenza?
a Mendel
b Lamark
c Darwin
✘
9. Come si chiama il fenomeno per cui si forma una specie nuova?
a specificazione
b speciazione
c competizione
✘
10. Come si chiama l’insieme di individui che appartengono alla stessa specie e occupano la stessa area?
a comunità
b popolazione
c biocenosi
✘
7 – La biodiversità
Scegli la risposta esatta.
1. Due specie molto simili fra loro ma che non danno prole feconda sono dette
a affini
b contemporanee
c collaboratrici
✘
2. I protisti sono
a un philum
b un regno
c una specie
✘
3. I biomi sono insiemi di
a biotopi
b biocenosi
c ecosistemi
✘
4. Le aree protette tutelano la biodiversità
a degli ecosistemi
b delle specie
c degli organismi
✘
5. La riproduzione sessuata favorisce la biodiversità
a degli ecosistemi
b delle specie
c entro la specie
✘
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
6. Se due organismi danno prole non feconda
a appartengono a varietà della stessa specie
b non appartengono alla stessa specie
c non appartengono allo stesso ecosistema
✘
7. La biodiversità viene analizzata a
a 1 livello di organizzazione
b 2 livelli di organizzazione
c 3 livelli di organizzazione
✘
8. La popolazione è costituita da
a organismi autotrofi
b organismi della stessa specie
c organismi della catena alimentare
✘
8 – Gli acidi nucleici
Rispondi alle seguenti domande a risposta multipla.
1. Nel DNA è presente
a zucchero
b proteina
c aminoacidi
✘
2. La molecola dell’RNA è formata da
a un filamento
b due filamenti
c tre filamenti
✘
3. La timina è presente
a nel DNA e nell’RNA
b nel DNA
c nell’RNA
✘
4. Nei nucleotidi l’acido fosforico si lega
a con le basi azotate
b con lo zucchero
c con un’altra molecola di acido fosforico
✘
5. In una doppia elica di DNA la quantità di timina è uguale alla quantità di
a citosina
b guanina
c adenina
✘
6. Nell’RNA lo zucchero è
a glucosio
b ribosio
c ribulosio
✘
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 126-127:
Esercizio 1: F-a-5; B-d-7; D-i-1; I-f-2; C-h-9; L-b-4; A-l-3; H-c-6; G-e-8; E-g-10.
Esercizio 2: 1) a-V; b-F; c-V; d-V
2) a-V; b-F; c-V; d-F
3) a-V; b-F; c-F; d-V
4) a-V; b-F; c-V; d-V
5) a-V; b-F; c-F; d-V
6) a-F; b-V; c-V; d-F
7) a-F; b-V; c-V; d-V
8) a-V; b-F; c-F; d-V
9) a-V; b-V; c-F; d-F
10) a-F; b-V; c-F; d-F
125
126
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
modulo 3
la biologia dai laboratori
alla vita quotidiana
Proposte di esercitazioni
1 – Organi: strutture e funzioni
Associa la funzione alla struttura in cui si svolge e al meccanismo con cui si verifica.
funzione
struttura
organo
A Trasporto
a Organulo cellulare contenente clorofilla
1 Petalo
B Riproduzione
b Membrana che delimita il vacuolo
2 Endosperma
C Accrescimento diametrale
c Cellule reniformi
3 Sistema longitudinale
D Vessillare
d Organo a forma di fiasco
4 Tonoplasto
E Respirazione
e Cellule allungate
5 Cloroplasto
F Fotosintesi
f Sostanza triploide
6 Stomi
G Assorbimento
g Organulo cellulare
7 Pistillo
H Traspirazione
h Tessuto meristematico
8 Pelo radicale
I Riserva per l’embrione
i Foglia trasformata e di solito colorata
9 Cambio
L Regola gli scambi osmotici
l Vasi xilematici
10 Vasi xilematici
2 – Rispondi con vero o falso
1. Gli acidi nucleici
a) Sono costituiti da uno zucchero, una base, un acido
b) Hanno entrambi struttura a doppia elica
c) Intervengono nella duplicazione cellulare
d) Contengono le informazioni genetiche
vero falso
2. I gameti
a) Sono cellule aploidi
b) Fondendosi originano un individuo identico ai genitori
c) Si originano entro organi specializzati
d) Possiedono due serie di cromosomi omologhi
vero falso
3. La riproduzione sessuata favorisce
a) La biodiversità
b) La formazione di specie nuove
c) L’incontro fra specie diverse
d) Il rimescolamento dei caratteri
vero falso
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
4. Rispetto alla riproduzione agamica, la riproduzione sessuata
a) Consente una maggiore biodiversità
b) Consente la formazione di cloni
c) Favorisce la speciazione
d) Origina individui diversi
vero falso
5. Gli individui della stessa specie che vivono nello stesso territorio
a) Costituiscono una popolazione
b) Costituiscono una comunità
c) Sono legati tra loro dalla catena alimentare
d) Hanno rapporti di competizione
vero falso
6. Un bioma
a) È caratterizzato dal tipo di animale
b) È caratterizzato dalla vegetazione dominante
c) È costituito da vari ecosistemi
d) Presenta solo specie selvatiche
vero falso
7. Nella riproduzione cellulare
a) L’RNA si duplica
b) La cellula si accresce nella fase S
c) La cellula si divide nella cariocinesi
d) Il nucleo si forma nella telofase
vero falso
8. La variabilità della specie favorisce
a) L’adattamento all’ambiente
b) Un maggior numero di organismi
c) Organismi selezionati
d) L’evoluzione
vero falso
9. I geni
a) Sono unità funzionali responsabili di un carattere
b) Sono parti del DNA
c) Sono presenti nell’RNA
d) Sono costituiti da aminoacidi
vero falso
10. Il termine Fanerogame
a) È in relazione alla modalità nutrizionale
b) È in relazione alla modalità riproduttiva
c) È sinonimo di pianta
d) È in contrapposizione a Tallofite
vero falso
127
128
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
le basi
genetiche
ESERCIZI
unità
didattica
7
DA MENDEL A WATSON E CRICK
Prove di laboratorio
Estrazione del DNA
pag. 233
Obiettivo: È possibile mettere in evidenza i filamenti
di DNA che vengono recuperati percorrendo numerose fasi e utilizzando soluzioni con un ruolo ben preciso da svolgere:
– La soluzione salina come il dodecilsolfonato ha il
compito di rompere le membrane cellulari e nucleari;
– La soluzione a base di succo dʼananas o lʼacido
cloridrico sono utili a denaturare le proteine presenti assieme al DNA;
– Lʼalcol etilico assoluto freddo fa precipitare il DNA,
ovvero lo fa “aggregare” in modo da renderlo visibile anche ad occhio nudo;
– Il rosso fenolo è un indicatore che assume colore
rosa in ambiente acido, utile ad evidenziare le caratteristiche acide del DNA.
Materiali: un pezzetto di cipolla fresca, ghiandola del
timo di vitello.
Strumenti: imbuto, garza, dodecilsolfonato di sodio
al 10%, acido cloridrico 1N, ammoniaca, bacchetta di
vetro, becher da 100 ml, provettone da 50 ml (o qualsiasi contenitore in vetro purché piccolo e fornito di
tappo), alcol etilico a 95° (conservato in freezer), detergente liquido (va bene anche detersivo liquido per
piatti), cloruro di sodio, pipetta graduata, succo d’ananas, acqua distillata, soluzione di rosso fenolo (ottenuta sciogliendo in acqua distillata tanta polvere di
rosso fenolo fin quando la soluzione non diventi color
ambra).
Procedimento
Estrazione dalle cipolle: 1) Mettere in un becher un
pezzo di cipolla e 10 ml di soluzione salina (10 g di
NaCl e 90 ml di acqua distillata). 2) Pestare la cipolla
con la bacchetta di vetro. 3) Decantare il liquido nel
provettone avendo cura di non trasferire la cipolla. 4)
Aggiungere 3-4 ml di una soluzione formata da 5 ml
di succo d’ananas e 95 ml di acqua distillata. 5) Mescolare capovolgendo delicatamente la provetta,
chiusa da un tappo. 6) Aggiungere, lentamente perché le due fasi non si mescolino, 10 ml di etanolo
freddo (conservato in freezer) facendolo scorrere
lungo le pareti del tubo. 7) Lasciare 3 minuti a temperatura ambiente. 8) Nell’area di separazione delle
due fasi si forma un precipitato di DNA che può essere raccolto con una bacchetta di vetro (il DNA può
essere prelevato e inserito in una provetta con qualche ml di una soluzione ottenuta sciogliendo 5 g di
NaCl in 95 ml di acqua distillata). Aggiungere qualche goccia di una soluzione di rosso fenolo.
Estrazione dalla ghiandola del timo: 1) Tagliare 2 g
di timo di vitello in piccoli pezzi in 15-20 ml di acqua
distillata. 2) Filtrare la soluzione su due strati di garza
(si eliminano così le impurezze presenti che causano
torbidità e passano, nel filtrato, solo cellule isolate costituite in prevalenza da nucleo). 3) Aggiungere al filtrato, non del tutto limpido, alcune gocce di dodecilsolfonato di sodio al 10% (svolge una forte azione detergente che rende il filtrato limpido e viscoso). 4) Mescolare e aggiungere 5 ml di acido cloridrico 1 N. Si
forma un precipitato bianco. 5) Filtrare e diluire con
acqua distillata, resa leggermente basica con poche
gocce di ammoniaca. 6) Aggiungere una quantità di
alcol assoluto freddo (conservato in frigo) pari a quasi il doppio del volume della soluzione. 7) Mescolare
con una bacchetta di vetro. 8) Osservare i filamenti
bianchi (DNA purificato) che aderiscono ad essa. 9)
Aggiungere alla soluzione un volume di acetone pari
a circa sei volte il volume della soluzione in esame per
dimostrare la presenza di proteine istoniche.
MODULO
Cromosomi
3 - LE BASI GENETICHE
in vaso con acqua, che appena lo sfiori, e al buio: in
circa 8 giorni si formeranno radici bianche e sottili. 2)
Prelevare circa 4 mm di un apice radicale. 3) Fissare
con soluzione formata da acido acetico ed alcol etilico (1:3) per circa 24 ore. 4) Prelevare l’apice, immergerlo alcuni minuti in acido cloridrico 1 N. 5) Trasferirlo sul vetrino e versarvi sopra alcune gocce di orceina acetica (per evidenziare il nucleo). 6) Coprire col
vetrino coprioggetti, schiacciare delicatamente. 7)
Osservare.
Obiettivo: I cromosomi sono evidenti solo durante le
fasi della divisione cellulare, è pertanto necessario
esaminare tessuti in accrescimento.
Materiali: apice radicale di cipolla o di giglio prelevati da bulbi fatti radicare in acqua, al buio.
Strumenti: acqua, vaso di vetro, bisturi, acido acetico, alcol etilico, acido cloridrico 1 N, vetrini porta e
coprioggetti, orceina acetica, microscopio, carta da
filtro.
Procedimento: 1) Fare radicare un bulbo ponendolo
Poliploidia
Strumenti: acqua, vaso di vetro, bisturi, acido acetico, alcol etilico, acido cloridrico 1 N, vetrini porta e
coprioggetti, orceina acetica, microscopio, colchicina
(potente veleno che impedisce la formazione dei fusi
mitotici).
Obiettivo: Trattando con colchicina cellule in accrescimento si induce la produzione di cellule poliploidi.
La colchicina è una sostanza naturale velenosa,
estratta dal Colchicum autumnale che impedisce la
formazione di fusi mitotici e quindi la mitosi.
Procedimento: Si procede come nell’esperienza
precedente fino al punto 6, quindi osservare il differente numero di cromosomi contenuti nelle singole
cellule.
Materiali: apice radicale di cipolla o di giglio prelevato da bulbi fatti radicare, al buio, in soluzione acquosa contenente 0,03% di colchicina (veleno!).
Esercizi di autovalutazione
1 – Gli acidi nucleici
Dopo aver risposto alle seguenti domande,
unendo le lettere che appariranno nei riquadri, si troverà una frase che sintetizza
un gene, una proteina.
1) Base azotata purinica.
2) Base azotata purinica.
3) Base azotata pirimidinica.
4) Base azotata pirimidinica.
5) Struttura del DNA.
6) Unità fondamentali degli acidi nucleici.
7) Numero degli atomi di carbonio presenti nello zucchero pentoso.
8) Legami fra le basi azotate.
9) RNA che porta gli aminoacidi.
10) Acido degli acidi nucleici.
11) RNA che trasporta il messaggio.
12) Base azotata presente nell’RNA.
13) Caratteristica delle basi azotate.
Dogma centrale
Risposta: ................................................................
10
5
2
1
a
c
t
e
o
d
o
4
i
d
7
3
6
c
8
i
f
i
d
s
n
n
r
f
t
p
g
i
p
u
q
o
u
m
i
c
u
g
e
e
13
o
9
c
1
m
12
u
o
e
r
m
o
s
a
p
r
s
c
l
t
i
a
i
e
n
s
a
i
a
l
i
i
n
n
e
e
n
r
c
g
l
m
n
n
i
a
l
o
o
a
o
g
e
e
a
a
n
i
t
s
e
n
a
c
i
p
r
t
a
d
o
o
a
i
r
r
t
i
o
t
à
129
pag. 238
pag. 246
130
MODULO
pag. 235
2 – La sintesi proteica
3 - LE BASI GENETICHE
Rispondi alle seguenti domande a risposta multipla.
1) La molecola dell’RNA transfer assomiglia
a alla molecola dell’RNA messaggero
b alla molecola del filamento di DNA
✘
2) Il numero delle basi di DNA necessario per codificare un singolo aminoacido è
a 2
b 3
c 4
✘
3) La molecola che trasporta le informazioni codificate nel DNA dal nucleo ai ribosomi è
a il tRNA
b l’mRNA
c un aminoacido
✘
4) Quale delle seguenti è una funzione del tRNA
a aiuta a produrre aminoacidi
b trasporta aminoacidi dal citoplasma ai ribosomi
c trasporta un RNA ai ribosomi
✘
5) L’RNA messaggero si forma
a nel nucleo
b nel citoplasma
c nei ribosomi
✘
6) Le proteine sono specifiche perché
a la loro sintesi è regolata dal nucleo
b ogni cellula è diversa
c ogni nucleo è diverso
✘
7) La tripletta dell’mRNA è detta
a base azotata
b codone
c anticodone
d aminoacido
✘
8) L’anticodone GAC corrisponde al codone
a CTA
b GUC
c CUG
✘
3 – I codoni
Rispondi con vero o falso.
I codoni sono
vero falso
– una sequenza di tre nucleotidi dell’ mRNA
– una sequenza di tre nucleotidi del tRNA
– una sequenza di basi azotate del DNA
– nucleotidi che codificano un polipeptide
– UGC
– UUU
– ACR
– ATT
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
131
4 – La sintesi proteica
Rispondi con vero o falso.
Nella sintesi proteica
– il tRNA è la molecola deputata al trasferimento degli aminoacidi
– il tRNA è l’unità codice
– i geni sono tratti di DNA
– il tRNA è complementare dell’mRNA
– il codice genetico è organizzato in triplette di aminoacidi
– l’anticodone è una sequenza di nucleotidi dell’mRNA
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
5 – Il brano scomposto
Mettere in ordine il seguente brano secondo le sequenze che avvengono durante la sintesi delle proteine.
1. Il tRNA trasporta gli aminoacidi
2. L’mRNA copia l’informazione dal DNA
3. Gli aminoacidi si legano fra loro
4. L’insieme di tre nucleotidi codificanti per un aminoacido è detto tripletta o codone
5. L’RNA messaggero si forma nel nucleo
6. L’mRNA si dispone sui ribosomi
7. Il tRNA riconosce le triplette dell’mRNA attraverso l’anticodone
8. Tre triplette, dette non senso, indicano l’inizio e la fine del messaggio
9. Perciò è esatta l’ipotesi un gene, una proteina
10. Appena il tRNA si è inserito sull’mRNA il legame tra aminoacido e tRNA viene scisso
11. Il processo di trasferimento dell’informazione si chiama trascrizione
12. Il processo in cui l’mRNA mette in pratica le informazioni è detto traduzione
5 – 2 – 6 – 12 – 4 – 1 – 7 – 3 – 11 – 8 – 10 – 9
Ordine corretto: .......................................................................................................................................................................................
6 – La scoperta del DNA
– Il primo ad isolare ed analizzare le molecole di DNA fu il chimico Miescher nel 1869.
a) Sapresti dire quali sono le componenti chimiche del DNA?
.......................................................................................................................................................................................................................
Acido
fosforico, desossiribosio, adenina, timina, guanina, citosina
– Nel 1953 la scienziata americana Rosalind Franklin riuscì, attraverso una serie di microfotografie ai raggi X,
ad individuare la struttura del DNA.
b) Sapresti dire com’è la struttura del DNA?
Doppia
elica
.......................................................................................................................................................................................................................
– Per interpretare dal punto di vista chimico-fisico questa configurazione lo scienziato Pauling ipotizzò che
questa configurazione fosse dovuta a particolari legami.
c) A quali legami è dovuta questa configurazione?
Legami
idrogeno
.......................................................................................................................................................................................................................
7 – La scoperta del codice genetico
– Nel 1959-60 due scienziati, Marshall Niremberg e Heiring Matthei, misero a punto un test per la sintesi proteica in vitro, utilizzando un estratto cellulare contenente ribosomi, tRNA e una molecola di mRNA sintetica
costituita da un unico nucleotide U, chiamandola poliU. Questa molecola doveva produrre un polipeptide costituito da una sequenza ripetuta dello stesso aminoacido.
a) Aiutandoti con la tabella del testo, sapresti dire da quale aminoacido era costituito questo polipeptide?
.......................................................................................................................................................................................................................
Fenilalanina
pag. 236
132
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
– Successivamente provarono con un poliA.
b) Da quale aminoacido era costituito questo polipeptide?
Lisina
.......................................................................................................................................................................................................................
In questo modo furono messe in relazione sequenze note di basi con specifici aminoacidi.
pag. 238
8 – Le leggi di Mendel
Rispondi alle seguenti domande a risposta multipla.
1) Dall’incrocio tra linee pure di piante di pisello a seme giallo (dominante) e a seme verde (recessivo) in prima generazione si ottengono
a tutte piante a seme giallo
b tutte piante a seme verde
c 50% di piante a seme giallo e 50% di piante a seme verde
d 75% di piante a seme giallo e 25% di piante a seme verde
✘
2) Dall’incrocio di due linee eterozigoti di pisello si ottengono
a tutte piante a seme giallo
b tutte piante a seme verde
c 50% di piante a seme giallo e 50% di piante a seme verde
d 75% di piante a seme giallo e 25% di piante a seme verde
✘
3) Dall’incrocio tra linee pure di piante di pisello a seme giallo (dominante) e liscio (dominante) e a seme verde (recessivo) e rugoso (recessivo) in prima generazione si ottengono
a tutte piante a seme giallo e liscio
b tutte piante a seme verde e rugoso
c 50% di piante a seme giallo liscio e 50% di piante a seme verde rugoso
d 75% di piante a seme giallo rugoso e 25% di piante a seme verde liscio
✘
4) Dall’incrocio tra linee eterozigoti di piante di pisello a seme giallo e liscio si ottengono
a tutte piante a seme giallo liscio
b tutte piante a seme verde rugoso
c 9/16 a seme giallo liscio; 3/16 a seme giallo rugoso; 3/16 a seme verde liscio; 1/16 a seme verde rugoso
d 9/16 a seme verde rugoso; 3/16 a seme giallo liscio; 3/16 a seme verde liscio; 1/16 a seme giallo rugoso
✘
9 – Genotipo e fenotipo
In una pianta il gene che determina la forma del petalo e la forma del seme si trovano su due cromosomi distinti. Incrociando piante con petali tondi e semi allungati (A dominante) con piante con petali allungati (B dominante) e semi tondi, quale risultato otterremmo in F1? E in F2?
F1
genotipo
BbAa
F2
fenotipo
petali allungati e semi allungati
genotipo
fenotipo
Bbaa
petali allungati e semi tondi
BbAa
petali allungati e semi allungati
BbAA
petali allungati e semi allungati
bbAA
petali tondi e semi allungati
bbaa
petali tondi e semi tondi
BBaa
petali allungati e semi tondi
bbAa
petali tondi e semi allungati
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
133
10 – Tema di discussione
Quale correlazione esiste fra genetica e sintesi proteica?
11 – I termini
Associa al termine la definizione corrispondente.
1. meiosi
A. Appaiamento degli omologhi
2. fenotipo
B. Si manifesta solo quando è omozigote
3. alleli
C. Divisione riduttiva del numero dei cromosomi
4. crossing-over
D. Combinazioni di alleli presenti nell’individuo
5. aploidi
E. Possiede due alleli identici per uno stesso carattere
6. genotipo
F. Possiede due alleli diversi per uno stesso carattere
7. omozigote
G. Manifestazione dell’aspetto esteriore
8. recessivo
H. Forme alternative di uno stesso gene
9. eterozigote
I. Portano la metà dei cromosomi tipici della specie
10. tetradi
L. Rottura di segmenti di cromatidi omologhi e successiva saldatura secondo un ordine scambiato
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
G
H
L
I
D
E
B
F
A
12 – Le mutazioni
Rispondi con vero o falso.
– Geniche alterano il numero di cromosomi
– Geniche alterano la struttura del gene
– Cromosomiche alterano il numero di cromosomi
– Cromosomiche alterano la struttura dei cromosomi
– Genomiche alterano la struttura dei cromosomi
– Genomiche alterano la struttura del gene
– Genomiche alterano il numero di cromosomi
– Geniche alterano la struttura dei cromosomi
– Cromosomiche alterano la struttura del gene
pag. 242
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
13 – Il genoma
Nella seguente sequenza di lettere.
xwrseimnoproperdfrseieasdfrdtremonhklentapoliuifngseitrnuiv
a) Individua la frase di senso compiuto.
Sei per sei trentasei
.......................................................................................................................................................................................................................
b) Descrivi il modello e rapportalo alla struttura dei geni negli eucarioti.
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................................
pag. 246
134
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
BIODIVERSITÀ DELLA SPECIE
pag. 250
14 – Variabilità e genetica
Associa al termine la definizione corrispondente.
1. pool genetico
A. Rapporto fra numero di volte in cui compare un allele rispetto al
numero di volte con cui compaiono tutti gli alleli
2. variabilità fenotipica
B. Cambiamenti della frequenza in seguito a movimenti di alleli da
una popolazione ad un’altra
3. mutazioni
C. Insieme dei geni di una specie
4. frequenza allelica
D. Aspetto esteriore degli individui di una specie
5. legge di Hardy-Weinberg
E. Fluttuazioni delle frequenze alleliche in seguito ad eventi casuali
6. deriva genetica
F. Fonte di variabilità in seguito a riproduzione sessuale
7. flusso genetico
G. Cambiamenti genetici, fonte di variabilità
8. ecotipo
H. (p + q)2 = 1
9. ricombinazione genetica
I. Popolazione che si è formata naturalmente
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C
D
G
A
H
E
B
I
F
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
15 – Le api e lʼambiente
Le api domestiche sono una chiara dimostrazione di come il genotipo non è altro che una delle potenzialità su
cui lʼambiente agisce per produrre il fenotipo. I maschi nascono da uova non fecondate e possiedono 16 cromosomi. Le femmine da uova fecondate: hanno tutte 32 cromosomi. Quella di loro che viene alimentata con
pappa reale è la regina: ha dimensioni più grosse delle altre, è longeva e produce uova. Le operaie sono sterili, hanno vita breve e sono di dimensioni più piccole.
a) Che cos’è il genotipo?
.......................................................................................................................................................................................................................
Lʼinsieme
delle caratteristiche genetiche.
b) Perché il fenotipo delle api femmine è diverso?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
fenotipo dipende non solo dal genotipo, ma anche dallʼambiente.
c) In che cosa consiste l’ambiente?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
pappa reale
16 – La Sagittaria e lʼambiente
La Sagittaria, una pianta acquatica che presenta eterofillia, ha foglie allungate sott’acqua e larghe foglie al di
sopra della superficie. Se viene coltivata in ambiente terrestre presenta solo foglie larghe, se è completamente immersa, ha solo foglie lunghe e strette.
Come interpreti questo fenomeno?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
fenotipo dipende dallʼambiente pur essendo il genotipo lo stesso.
17 – Le arance e lʼambiente
Le arance coltivate in località ad altitudine diversa presentano cambiamento di qualità (dolce, acida) pur essendo ciascuna rappresentata dallo stesso genotipo.
Qualità a 150 metri
Washington Navel
Satsuma
elevata
bassa
Qualità a 300 metri
bassa
elevata
Come interpreti l’interazione fra geni e ambiente ?
In
base allʼaltitudine le due varietà hanno diversa qualità organolettica
.......................................................................................................................................................................................................................
18 – Lʼuomo e lʼambiente
A grandi altitudini l’uomo compensa la rarefazione di ossigeno dovuta alla diminuzione di pressione aumentando la produzione di globuli rossi; l’adattamento compare dopo alcuni giorni e cessa quando l’individuo torna in ambiente di pianura. Questo fenomeno si verifica solo a condizione che il genotipo sia capace di reazioni
abbastanza elastiche.
– Perché il genotipo consenta adattamenti all’ambiente è necessaria ..............................................................................
lʼeterozigosi
19 – Il coniglio e lʼambiente
Il mantello Hymalaia che si riscontra in alcuni conigli è caratterizzato da peli del corpo senza pigmento e dalle estremità colorate. La ragione di questo cambiamento sta nella sensibilità alla temperatura: se questa è più
bassa di una certa soglia il pigmento si forma, altrimenti no. La sensibilità alla temperatura è presente in molti animali e dipende da un mutante detto termosensibile.
a) Che cos’è un mutante?
.......................................................................................................................................................................................................................
Un
gene che ha subìto un cambiamento nella sequenza dei nucleotidi.
b) Per quale motivo si sono selezionati e riprodotti tali geni?
Per
un migliore adattamento allʼambiente freddo
.......................................................................................................................................................................................................................
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 7
1 – Esplora i geni nel tuo albero genealogico
Dal momento che i geni non possono essere visti per conoscere la loro distribuzione in un individuo o in una
famiglia (genotipo) occorre osservarne gli effetti: il fenotipo. L’albero genealogico consente di vedere quali caratteristiche si tramandino in una famiglia: malattie o caratteristiche somatiche.
Scegli una caratteristica tipica della tua famiglia e indaga, iniziando dalle generazioni precedenti fino a quando ti è possibile, fra i parenti per vedere da dove viene e come si è distribuita.
Esempio: maschi
femmine
coniugati
Evidenzia, colorandoli, gli individui che presentano la caratteristica scelta.
I generazione
II generazione
III generazione
IV generazione ………………….……….
V generazione ………………….……….
135
3 - LE BASI GENETICHE
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
MODULO
136
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
2 – La resistenza agli insetticidi
Nel 1944, il pidocchio del corpo, vettore del tifo, era completamente debellato dal DDT nella città di Napoli; nel
1945, lo stesso pidocchio veniva distrutto in Giappone e in Corea; nel 1948 in Spagna si ebbe un’epidemia di
tifo nonostante l’immissione di grandi quantità di DDT. L’anofele, vettore della malaria, nel giro di pochi anni
aveva acquistato una simile resistenza e così pure la mosca domestica. Il meccanismo di acquisizione di tale
resistenza ha un’origine genetica. Fra gli alleli presenti nel pool genetico di una popolazione di insetti ve ne
sono alcuni che inducono la resistenza all’insetticida.
Che cosa sono gli alleli?
.......................................................................................................................................................................................................................
Le
due forme alternative di uno stesso gene che occupano la stessa posizione (locus) su cromosomi
.......................................................................................................................................................................................................................
omologhi.
Che cos’è il pool genetico di una popolazione?
Lʼinsieme
dei geni e degli alleli della popolazione.
.......................................................................................................................................................................................................................
Da che cosa sono costituiti i geni?
DNA.
.......................................................................................................................................................................................................................
L’insetticida distrugge tutti gli individui che non possiedono tale resistenza operando una selezione. Che cos’è
la selezione?
.......................................................................................................................................................................................................................
Allʼinterno
della popolazione sopravvivono solo i più adatti.
Come conseguenza si ha che la popolazione diventa nel tempo sempre più adatta e produce un aumento nella frequenza degli alleli resistenti.
Che cos’è la frequenza allelica?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
numero di volte in cui un allele compare in una popolazione rispetto al numero di volte in cui com.......................................................................................................................................................................................................................
paiono
tutti gli alleli di quel gene.
Per questo motivo più si tratta più si deve trattare.
Perché è necessaria prudenza nell’impiego di insetticidi di sintesi?
Perché
di generazione in generazione vengono selezionati ceppi sempre più resistenti, mentre la sa.......................................................................................................................................................................................................................
lute
umana e lʼambiente vengono danneggiati.
.......................................................................................................................................................................................................................
3 – Le risorse genetiche: la patata
pag. 259
La patata fu importata dall’America in Europa nel XVII secolo dove inizialmente fu coltivata come pianta ornamentale. Successivamente, si scoprì che il tubero era ricco di sostanze amilacee in grado di sostituire nell’alimentazione il grano. La diffusione della patata nel nord Europa fu enorme. Per circa due secoli gli scambi
con l’America avvennero attraverso i velieri che attraversavano l’oceano sotto la spinta dei forti venti periodici. Conosci il nome di questi venti?
Alisei.
.......................................................................................................................................................................................................................
Durante l’attraversamento questi venti toccavano le zone tropicali dove le alte temperature devitalizzavano
una muffa, il fungo oomicete Phytopthora infestans. Ricordi chi sono gli oomiceti?
Funghi
cenocitici
.......................................................................................................................................................................................................................
Quando fu scoperto il motore a scoppio, l’attraversamento dell’oceano fu possibile anche ad elevate latitudini
dove le temperature sono più basse e adatte allo sviluppo della muffa. Giunta in Europa la peronospora attaccò le colture di patate provocando nel giro di pochi anni un’enorme carestia.
Sembra che le patate coltivate in Europa fossero tutte di un’unica varietà, derivante da pochi esemplari importati nel XVI secolo dall’ America Latina. Che cosa mancava nel genotipo di queste patate?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
gene della resistenza alla peronospora
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
137
Se si fosse mantenuta la biodiversità fra le varietà di patata si sarebbero verificati problemi così gravi di carestia?
No,
perché sarebbero state presenti patate resistenti e si sarebbe potuto continuare la coltivazione
.......................................................................................................................................................................................................................
con
quelle.
.......................................................................................................................................................................................................................
4 – Le risorse genetiche: il mais
Nel 1970 una malattia fungina, l’elmintosporiosi, attaccò, negli Stati Uniti, le colture di mais provocando enormi perdite di prodotto. L’Helminthosporium maydis, un ascomicete, era l’agente della malattia. Ricordi chi sono gli ascomiceti?
pag. 259
Funghi
che si riproducono attraverso aschi
.......................................................................................................................................................................................................................
Gran parte del seme utilizzato proveniva da un incrocio con la varietà “Texas” molto produttiva ma sensibile a
questa malattia. Per quali motivi le varietà coltivate vengono ridotte nell’agricoltura industrializzata?
.......................................................................................................................................................................................................................
Per
ottenere piante uniformi sia dal punto di vista morfologico sia fisiologico (contemporaneo svilup.......................................................................................................................................................................................................................
po
e maturazione) e per meglio utilizzare i mezzi meccanici.
Si riuscì ad evitare la carestia perché furono ritrovati in Africa colture di mais resistenti a tale malattie. Come
si chiamano le varietà primitive selezionate in piccoli ambienti?
.......................................................................................................................................................................................................................
Ecotipi
In quale modo i geni offrono capacità di resistenza ad una malattia?
Inducendo
la sintesi di proteine adatte
.......................................................................................................................................................................................................................
5 – Le risorse genetiche: la canna da zucchero
Nel 1979-80 a Cuba il raccolto di canna da zucchero andò distrutto per un attacco di ruggine (Puccinia malanocefala). La ruggine è un basidiomicete. Ricordi chi sono i basidiomiceti?
.......................................................................................................................................................................................................................
Funghi
che si riproducono attraverso basidi.
La varietà colpita era “Barbados 4362” che da sola costituiva il 40% della produzione. Il restante 60% era costituito da diverse varietà di canna da zucchero meno produttive. Come si chiama l’insieme dei geni e degli alleli di una popolazione?
.......................................................................................................................................................................................................................
Pool
genetico
Perché le specie primitive hanno maggiori capacità di resistenza ai patogeni?
Perché
sono state selezionate dallʼambiente
.......................................................................................................................................................................................................................
6 – Conservazione del germoplasma: i centri di Vavilov
Sottolinea la frase esatta.
I centri di Vavilov, così chiamati dal botanico russo che li individuò, si trovano nei paesi industrializzati/nei paesi del Terzo Mondo. In essi è conservata una ricchezza genetica/alimentare che altrove è sconosciuta. Queste
aree furono risparmiate dai rigori del gelo durante le glaciazioni, e mantengono conservato un patrimonio botanico, assente nel resto del pianeta. Ne sono un esempio le estensioni di monocoltura del mais/la foresta
amazzonica. Da qui vengono prelevate numerose/poche specie vegetali che vengono conservate in apposite
“banche” come riserva/erosione genetica del futuro. L’accesso ad esse è un vero business: i Paesi industrializzati/i Paesi del Terzo Mondo che già dipendono dai Paesi industrializzati/Paesi del Terzo Mondo per le importazioni alimentari si troveranno a dipendere anche per le forniture di sementi. Queste, ironia della sorte, de-
pag. 259
138
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
rivano da materiale genetico proveniente da laboratori di ricerca/aree sottosviluppate. Il modo migliore per
conservare le risorse genetiche dette germoplasma/monocoltura è l’esistenza di varietà selezionate/selvatiche. Di fronte a imprevedibili necessità future la tendenza a favorire/eliminare la diversità genetica tipica dell’agricoltura industrializzata, ipoteca la possibilità di avere genotipi/fenotipi adatti, presenti nelle specie primitive/ selezionate.
7 – Chi sceglie la natura?
Se ad ogni affermazione operi la scelta esatta, unendo le lettere troverai qual è la scelta della natura.
Il più adatto.
Frase: .........................................................................................................................................................................................................
1. Durante la sintesi proteica la traduzione avviene:
I nel citoplasma
A nel nucleo
2. I geni sono segmenti di DNA che:
F codificano un codone
L codificano una proteina
3. Omozigoti sono individui che possiedono:
L molti alleli
P due alleli identici
4. Mutante è un organismo che presenta:
I cambiamenti del materiale ereditario
G cambiamenti della struttura cellulare
5. Genoma è:
U la quantità del DNA presente nelle cellule
H la quantità del DNA presente in una specie
6. Esoni sono sequenze di triplette:
A con un significato
I apparentemente prive di significato
7. Pool genetico è:
M l’insieme dei geni di un individuo
D l’insieme dei geni di tutti i membri di una specie
8. Ecotipo è una popolazione:
A in equilibrio con il proprio habitat
P in equilibrio con il flusso genetico
9. Risorsa genetica è caratterizzata:
L da uniformità genetica elevata
T da variabilità genetica elevata
10. Germoplasma è:
O l’insieme delle cellule del germoglio
T l’insieme delle cellule riproduttive dell’organismo
11. Le risorse genetiche vengono classificate a:
O tre livelli
E cinque livelli
8 – Colleghiamo le conoscenze
Inserisci al posto dei puntini una delle seguenti parole.
Biodiversità, gametofito, in situ, ecosistemi, selezione naturale, specie, ex situ, geni, popolazioni, materiale
genetico, sporofito, risorse naturali, comunità, adattamento, variabilità genetica, sopravvivenza.
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
Nel modulo 1 abbiamo notato come la ...................................
biodiverstà
delle piante è frutto di evoluzione.
Nella riproduzione si assiste ad una alternanza di generazioni con progressiva riduzione dello stato di
gametofito . Lo ..............................
sporofito diploide comporta, infatti, un continuo rimescolamento del .............................
materiale
...............................
genetico
variabilità genetica sulle quale agisce la .....................................................
selezione naturale
...................................
, aumenta la ...................................................
che
sopravvivenza
privilegia i caratteri più adatti per assicurare la ...........................................
della specie all’interno di zone diverse di
adattamento .Esistono diversi modi di operare in favore della conservazione degli ........................................
ecosistemi
...................................
e
risorse naturali e, per ciascuno di essi, diversi livelli di azione. Tra le strategie di intervento due si didelle ......................................
stinguono per importanza: la conservazione ........................
in situ
ex situ . Cia, ed i programmi di conservazione ........................
scuna modalità di intervento può agire a diversi livelli biospaziali a partire da strategie a favore di ecosistemi
comunità , le ..............................
popolazioni ,
su scala molto ampia, per passare ad ambiti sempre minori attraverso le ..............................
le ..................
specie ed infine i .................
geni quale campo più ridotto di azione.
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 140 - 142:
Esercizio 1: a) F – b) V – c) F – d) V – e) V – f) F – g) F.
Esercizio 2: a) V – b) F – c) V – d) V – e) V – f) F – g) V – h) V.
Esercizio 3: 1-5; 2-7; 3-6; 4-8; 5-4; 6-1; 7-10; 8-3; 9-9; 10-2.
gli aminoacidi; una proteina; peptidico; lʼanticodone; elica; ribosomi; trascrizione; tripletta o codone; lʼinizio e la fine del messaggio; il legame tra aminoacido e tRNA.
Esercizio 4: 1c – 2a – 3b – 4b – 5c – 6a – 7a – 8b – 9b – 10b.
Esercizio 5: a) V – b) F – c) V – d) F – e) V – f) F – g) V – h) F – i) V – l) F.
Esercizio 6: a) V – b) F – c) V – d) F – e) V – f) F – g) V – h) V – i) V – l) F.
Esercizio 7: a) V – b) F – c) V – d) V – e) F – f) F – g) V – h) V – i) F – l) V.
139
140
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
unità didattica 7
le basi genetiche
Proposte di esercitazioni
1 – Gli anticodoni
Rispondi con vero o falso.
Gli anticodoni sono
a) Una sequenza di tre nucleotidi dell’mRNA
b) Una sequenza di tre nucleotidi del tRNA
c) Una sequenza di basi azotate del DNA
d) UGC
e) UUU
f) ACR
g) ATT
vero falso
2 – Sintesi proteica
Rispondi con vero o falso.
Nella sintesi proteica
a) La traduzione porta alla formazione delle proteine
b) Il DNA si duplica
c) La trascrizione porta alla formazione di RNA
d) Il nucleo ha funzione replicativa e di controllo della sintesi proteica
e) Il tRNA assomiglia al DNA
f) I geni sono sequenze di aminoacidi
g) Il processo di trasferimento dell’informazione si chiama trascrizione
h) Il processo in cui l’mRNA mette in pratica le informazioni è detto traduzione
vero falso
3 – Il brano scomposto
Completa le frasi e metti in ordine il brano secondo le sequenze che avvengono durante la sintesi delle proteine.
1) Il tRNA trasporta .............................................................................................................................................................................
2) Perciò è esatta l’ipotesi un gene
..............................................................................................................................................
3) Gli aminoacidi si legano fra loro con un legame
................................................................................................................
4) Il tRNA riconosce le triplette dell’mRNA attraverso
...........................................................................................................
5) L’RNA messaggero si forma nel nucleo con una sola
6) L’mRNA si dispone sui
......................................................................................................
.................................................................................................................................................................
7) L’mRNA copia l’informazione dal DNA e la fase è detta
..................................................................................................
8) L’insieme di tre nucleotidi codificanti per un aminoacido è detto...................................................................................
9) Tre triplette, dette non senso, indicano....................................................................................................................................
10) Appena il tRNA si è inserito sull’mRNA viene scisso
.......................................................................................................
MODULO
4 – Segna lʼaffermazione corretta
1) Allele è
a una successione di geni
b un gene modificato
c la forma alternativa di uno stesso gene
2) Istoni sono
a proteine che riducono il volume del DNA
b carboidrati che avvolgono un gene
c unità fondamentali del cromosoma
3) La struttura del cromosoma non si duplica
a a livello dell’istone
b a livello del centromero
c a livello del cromatide
4) Eterozigote è un individuo che possiede
a due alleli identici per lo stesso carattere
b due alleli diversi per lo stesso carattere
c due alleli sullo stesso cromosoma
5) Recessivo è il carattere che si presenta
a nell’omozigote e nell’eterozigote
b nell’eterozigote
c nell’omozigote
6) Fenotipo è
a l’aspetto esteriore di un individuo
b l’assetto cromosomico di un individuo
c il patrimonio genetico di un individuo
7) Cromosoma è
a un insieme di nucleosomi
b un insieme di istoni
c un insieme di fenotipi
8) Genoma è
a la composizione genetica di un individuo
b il corredo cromosomico
c un segmento di DNA
9) Linkage è
a mappa cromosomica
b associazione di geni
c cromosoma ricombinato
10) Crossing-over significa
a associazione di geni sullo stesso cromosoma
b scambio di geni fra cromosomi omologhi
c scambio di geni sullo stesso cromosoma
3 - LE BASI GENETICHE
141
142
MODULO
3 - LE BASI GENETICHE
5 – Vero o falso
Le mutazioni
vero falso
a) Sono improvvisi cambiamenti del materiale ereditario
b) Quando avvengono a livello cromosomico sono dette puntiformi
c) Quando modificano il numero dei cromosomi sono dette genomiche
d) Se si modificano i geni sono dette cromosomiche
e) Possono essere indotte artificialmente
f) Se cambia la posizione dei geni avvengono per delezione
g) Se il numero dei cromosomi moltiplica si ha la poliploidia
h) Se diminuisce di uno o più cromosomi si ha l’euploidia
i) Se si modificano i geni varia il fenotipo
l) Se avvengono a livello genomico variano i caratteri funzionali
6 – Vero o falso
La variabilità
vero falso
a) È causata dalle mutazioni
b) Non è influenzata dalla ricombinazione genetica
c) L’equilibrio genetico è rappresentato dalla legge di Hardy-Weinberg
d) Il pool genetico rappresenta il numero di volte in cui un allele compare
e) Le frequenze alleliche si alterano a causa della deriva genetica
f) La deriva genetica si realizza con le migrazioni
g) Una specie in equilibrio con il proprio habitat è detta ecotipo
h) Lo sviluppo di un organismo non è condizionato da fattori ambientali
i) L’adattamento all’ambiente è favorito dalla variabilità
l) L’agricoltura è fonte di biodiversità
7 – Vero o falso
Le risorse genetiche
a) Gli ecotipi sono risorse genetiche
b) Gli ecotipi si trovano al livello terziario
c) Le varietà progredite sono varietà agricole oggi in abbandono
d) Sono utili per evitare la perdita di pool genetici
e) I centri Vavilov sono localizzati nei Paesi industrializzati
f) Si conservano solo nei paesi in via di sviluppo
g) Si mantengono attraverso il germoplasma
h) Le banche dei semi sono utilizzate per la conservazione statica
i) Le specie selvatiche non servono per la variabilità
l) Il germoplasma è l’insieme di tutte le cellule che trasmettono il materiale ereditario
vero falso
MODULO
ESERCIZI
unità
didattica
8
3 - LE APPLICAZIONI
143
le
applicazioni
Prove di laboratorio
Propagazione agamica delle piante
Obiettivo: Per verificare in laboratorio la propagazione agamica delle piante si consiglia di far uso della
torba già concimata con pH 5,5-6,5. È consigliabile
disporre di torba per la normale coltivazione delle
piante (contenuto totale di sali non superiore a 2 g/litro) e torba poco concimata (contenuto totale dei sali 1g/litro) da usare per le semine e il taleaggio.
La torba non deve essere mai completamente
asciutta, quindi, se necessario, bagnare bene prima
dellʼuso.
Materiali: pianta di Chlorophytum, stelo di Lilium varietà Lilium tigrinum, Lilium bulbiferum che producono bulbilli all’ascella delle foglie, piantine di Impatiens, Tradescantia, geranio, patate.
Strumenti: coltello ben affilato o lametta, torba concimata (poco concimata adatta per semine e taleaggio), vasetti in plastica (diametro 8-10 cm), vasetti in
vetro (o bottigliette tipo succo di frutta), pompetta nebulizzatrice, serra casalinga: cassetta di legno abbastanza alta da ricoprire con film plastico, utilizzando
anche due o tre archetti di filo zincato e un foglio di
plastica. N.B. Temperatura ambiente: optimum 2022°C; luminosità elevata (evitare però che il sole diretto colpisca la “piccola serra”); umidità relativa elevatissima da realizzare con frequenti spruzzature e
tenendo chiusa con film plastico la cassetta ove le
piante sono in radicazione.
Procedimento
Stoloni: 1) Acquistare una pianta di Chlorophytum
(detta anche Phalangium) già grande e, se non li ha
già, lasciare sviluppare gli stoloni. 2) Appoggiare sulla superficie dei vasetti riempiti con torba i ciuffi di foglioline che la pianta emette alla fine di ogni stolone.
3) Fissare, aderente al terreno, il ciuffo di foglie con
forcelle di sottile filo zincato piegato ad U. 4) Attendere che la nuova pianta emetta radici autonome e
recidere lo stolone. Il tempo necessario per la radicazione varia in funzione della temperatura, sviluppo
del ciuffo, stagione ecc., prendere nota delle osservazioni. 5) Quando i ciuffi di foglie sono abbastanza
grandi tagliarli dallo stolone e collocarne uno per
ogni vasetto (diametro 8-10 cm riempito con torba
umida). 6) Collocarli in una cassetta ricoperta da film
plastico. 7) Spruzzare spesso acqua sulle foglie per
ricreare un piccolo ambiente con elevata umidità relativa.
Bulbilli: 1) Raccogliere i bulbilli che si sono formati
all’ascella delle foglie e porli nei vasetti o nelle vaschette già quasi pieni di torba e sabbia (8 parti di
torba e 2 di sabbia). 2) Ricoprire i bulbilli con circa 1
cm di torba ed annaffiare. 3) Collocare i vasi in luogo
luminoso (con questo metodo di riproduzione occorreranno due/tre o anche quattro anni per ottenere la
fioritura. È meglio non usare bulbilli troppo giovani!).
Talee
– Impatiens :1) Con un coltello ben affilato o con la
lametta, tagliare, della lunghezza di circa 10-15
cm, cime non troppo vecchie. 2) Privarle alla base
di alcune foglie e inserirle in una bottiglietta riempita con acqua di rubinetto. 3) Osservare l’emissione
delle radici (più facile in acqua che nel terreno).
– Tradescantia: 1) Con lama affilata tagliare, tra un
nodo e l’altro, le cime della pianta per una lunghezza di 10-15 cm. 2) Porle a radicare o in acqua o in
vasetti con torba (in questo caso eliminare le foglie
basali che verrebbero interrate, collocare 1-2 talee
per vasetto di 8-10 cm ad una profondità di 3-4
cm). 3) Porre i vasetti così preparati nella cassettina coperta con plastica, tenere moderatamente
umido il substrato e spruzzare spesso sulle foglie.
pag. 268
144
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
– Geranio: 1) Procedere come sopra. 2) Fare radicare in vasetti con torba. 3) Per prevenire eventuali marciumi attendere 1-2 ore prima di collocare le
talee nei vasetti; il velo di cicatrizzazione impedirà
l’ingresso di patogeni.
Tuberi: 1) Con un coltello ben affilato tagliare un tubero di patata in più parti (3 o 4) ognuna delle quali
deve avere almeno una o meglio due gemme. 2) At-
tendere un giorno perché si formi il tessuto di cicatrizzazione che proteggerà dall’ingresso di eventuali
patogeni. 3) Piantare ogni pezzo in un vasetto, lasciando le gemme rivolte verso l’alto. 4) Ricoprire di
torba. 5) Collocare i vasetti in luogo luminoso e caldo
e mantenerli sempre umidi, evitando però i ristagni
d’acqua.
Esercizi di autovalutazione
pag. 268
1 – La propagazione vegetativa
Completa il seguente schema.
Circondare un ramo, attaccato
alla pianta madre, con un manicotto di terra legato strettamente.
Interrare un fusto modificato e
tagliare la parte dopo radicazione.
stolone
...........................................................
Incurvare un ramo verso il
basso ed interrarlo per qualche centimetro.
propaggine
...........................................................
margotta
...........................................................
PROPAGAZIONE
VEGETATIVA
Sviluppo dell’embrione dall’uovo non fecondato.
Inserire su un ramo il ramo di
un’altra pianta.
apomissia
...........................................................
innesto
...........................................................
Staccare dalla pianta madre
una porzione e collocarla in
terreno umido.
talea
...........................................................
2 – Le tecniche di propagazione vegetativa
Abbina ad ogni definizione il nome della tecnica corrispondente.
1. Gruppo di piante riprodotte da una pianta madre per via vegetativa
2. Si ottiene staccando dalla pianta madre una porzione e collocandola in terreno
umido
3. Si ottiene incurvando un ramo verso il basso ed interrandolo per qualche centimetro
4. Si ottiene circondando un ramo, attaccato alla pianta madre con un manicotto
di terra legato strettamente
5. Si ottiene interrando un fusto modificato e tagliando la parte dopo radicazione
6. Si ottiene inserendo su un ramo il ramo di un’altra pianta
7. Origine agamica dell’embrione dall’uovo non fecondato
8. Origine di embrioni dalle cellule della nocella
A. apomissia
B. innesto
C. stolone
D. embrionia avventizia
E. talea
F. propaggine
G. clone
H. margotta
1
2
3
4
5
6
7
8
G
E
F
H
C
B
A
D
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
3 – La selezione: le viole
pag. 271
In una aiuola sono nati due tipi di viole: uno con stelo alto e petali gialli, lʼaltro con stelo corto e petali viola. Sapendo che lo stelo alto S e il colore giallo G sono caratteri dominanti.
a) Quale sarà il fenotipo e il genotipo dei genitori?
fenotipo
maschio
genotipo
femmina
maschio
femmina
stelo alto e petali gialli
stelo corto petali viola
SsGg
ssgg
stelo alto e petali gialli
stelo alto e petali gialli
SsGg
SsGg
stelo corto e petali viola
stelo alto e petali gialli
ssgg
SsGg
stelo corto e petali gialli
stelo alto e petali viola
ssGg
Ssgg
stelo alto e petali viola
stelo corto e petali gialli
Ssgg
ssGg
stelo alto e petali gialli
stelo corto e petali gialli
SsGg
ssGg
stelo corto e petali gialli
stelo alto e petali gialli
ssGg
SsGg
b) Se decidessimo di ottenere solo viole con petali gialli e stelo corto come dovremmo procedere?
Isolare
..................................................................................................................................................................................................................
le viole con stelo corto e petali gialli ssGg e incrociarli: ss gG, ss GG, ssGg, ssgg
4 – La selezione: i cocomeri
In un campo di cocomeri sono nati alcuni cocomeri di forma rotonda e di colore verde, altri di forma allungata
e di colore striato, altri di forma allungata e di colore verde, altri di forma rotonda e di colore striato. Sapendo
che la forma rotonda R e il colore verde V sono caratteri dominanti.
a) Quale potrebbe essere il fenotipo e il genotipo dei genitori?
fenotipo
maschio
145
genotipo
femmina
maschio
femmina
tonda e verde
tonda e verde
RrVv
RrVv
tonda e verde
allungata e striata
RrVv
rrvv
tonda e striata
tonda e verde
Rrvv
RrVv
allungata e verde
tonda e verde
rrVv
RrVv
tonda e striata
allungata e verde
Rrvv
rrVv
tonda e verde
allungata e verde
RrVv
rrVv
b) Se volessimo ottenere solo cocomeri di forma tonda e striata come dovremmo procedere?
Incrociare
fra loro gli individui di forma tonda e striata ed isolare quelli che hanno forma allungata
..................................................................................................................................................................................................................
e..................................................................................................................................................................................................................
striata.
146
MODULO
pag. 279
5 – Il miglioramento genetico: il mais
3 - LE APPLICAZIONI
Nel mais il gene che determina la resistenza a un parassita (Helminthosporium) si trova sul cromosoma 1,
mentre il gene che determina la resistenza alla siccità si trova sul cromosoma 2. Incrociando piante resistenti allʼ Helminthosporium (H) ma poco resistenti alla siccità (s) con piante poco resistenti allʼ Helminthosporium
(h) ma resistenti alla siccità (S).
a) Quali risultati otterremo in F1?
b) Quali risultati vi aspettate dal loro reincrocio?
F1
genotipo
HhSs
F2
fenotipo
resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
genotipo
fenotipo
HhSs
resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
HHSs
resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
HHSS
resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
HHss
resistenti allʼ Helminthosporium e non resistenti alla siccità
Hhss
resistenti allʼ Helminthosporium e non resistenti alla siccità
hhSS
non resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
hhSs
non resistenti allʼ Helminthosporium e resistenti alla siccità
hhss
non resistenti allʼ Helminthosporium e non resistenti alla siccità
6 – Fin nellʼantica Roma
Il filosofo romano Seneca non ammetteva la forzatura delle piante e si scagliava “..Contra eos qui naturam invertunt”, cioè contro coloro che cambiano la natura e in particolare contro i giardinieri che ottenevano rose in
pieno inverno.
Come potevano i giardinieri romani, senza le tecniche moderne, ottenere rose in pieno inverno?
Selezionando
le piante più resistenti al freddo e facendole crescere in ambienti adatti
.......................................................................................................................................................................................................................
LAVORARE SULLE CELLULE
Prove di laboratorio
Un laboratorio per colture in vitro
pag. 281
Lʼorganizzazione è in funzione dellʼindirizzo e della
potenzialità della produzione, nonché degli spazi disponibili.
Strumenti:
– prodotti chimici per i terreni di colture, vetreria (becher, beute, matracci, cilindri, pipette), dosatori, bilance, miscelatori, film plastico;
– sterilizzatori ad umido per terreni di coltura e strumenti (autoclave che di solito opera a 121°C, 1 atmosfera, per 20-30 minuti);
– sterilizzatore a secco per gli strumenti (fornello
elettrico con camera a incandescenza);
– cappa a flusso laminare (costituita da un filtro assoluto, in materiale cellulosico con pori di 0,2 micron di diametro, attraverso cui viene spinta in
pressione l’aria che va a colpire il piano di lavoro in
acciaio inox. Si crea così un microambiente sterile).
Spazi: l’organizzazione degli spazi è fondamentale
per realizzare quelle condizioni di asepsi indispensabili per la sanità del prodotto finale, per evitare che
spore, batteri eventualmente presenti nei terreni di
colture o nell’ambiente, sviluppino muffe e marciumi
che comprometterebbero la coltura.
Il laboratorio viene pertanto suddiviso in zone a se-
MODULO
conda delle funzioni da svolgere:
1) deposito materiali (chimici, vetreria, terreni di coltura sterili);
2) preparazione e sterilizzazione dei mezzi nutritivi;
3) lavaggio ed eliminazione degli inquinanti;
4) moltiplicazione (cappe sterili a flusso laminare);
5) sala di coltura a luce e temperatura controllata;
6) serre (per il prelievo del materiale da propagare e
per l’ambientamento delle piante prodotte).
Procedimento
Per eseguire colture in vitro è indispensabile:
3 - LE APPLICAZIONI
147
a) che il tessuto da moltiplicare derivi da una pianta
sana;
b) operare in ambiente asettico.
Preparato il terreno di coltura adatto, viene sterilizzato in autoclave e, sotto cappa a flusso laminare, viene inoculato il tessuto da propagare. Pinze, bisturi ed
ogni strumento utilizzato per il prelievo e il trasferimento del materiale da propagare deve essere sterilizzato di frequente su fornello elettrico. Eseguito l’inoculo, il recipiente viene protetto da film plastico e
trasferito nella sala di coltura.
Esercizi di autovalutazione
7 – Le colture in vitro in base al materiale vegetale utilizzato
pag. 281
Completa il seguente schema riconoscendo il tipo di coltura dalla definizione.
meristemi
coltura di .......................................
tessuti indifferenziati.
embrioni
coltura di .......................................
prodotti della fecondazione.
coltura di
semi di orchidee
...........................................................
semi il cui sviluppo dipende da
una micorriza.
COLTURE
IN VITRO
coltura di
...........................................................
apici, germogli, espianti,
coltura di .......................................
protoplasti
cellule private della parete.
coltura di
...........................................................
calli, singole cellule
parti della pianta.
antere e microspore
...........................................................
cellule aploidi.
8 – Nelle colture in vitro: una soluzione ad ogni problema
Quale tecnica di colture in vitro adotteresti:
1. Per superare il problema dell’impoverimento, a seguito della selezione per il miglioramento genetico, del
germoplasma delle specie coltivate.
..................................................................................................................................................................................................................
Coltura
di embrioni
2. Per ottenere un embrione (embriogenesi somatica).
..................................................................................................................................................................................................................
Coltura
di protoplasti
3. Per le orchidee il cui sviluppo dipende dall’attività di una micorriza.
..................................................................................................................................................................................................................
Coltura
di piante intatte
4. Per indurre in vitro aploidi.
..................................................................................................................................................................................................................
Coltura
di antere o polline
148
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
5. Per recuperare quei caratteri come resistenza ai parassiti, alla siccità ecc. che solo le specie selvatiche o
quelle ad esse affini possiedono.
Coltura
di embrioni
..................................................................................................................................................................................................................
6. Per fini di prevenzione fitosanitaria.
Coltura
di meristemi
..................................................................................................................................................................................................................
7. Per ottenere organi (organogenesi somatica).
Coltura
di protoplasti
..................................................................................................................................................................................................................
8. Per sfruttare le mutazioni positive che si verificano in alcuni geni o cromosomi.
Coltura
di antere o polline
..................................................................................................................................................................................................................
9. Per ottenere un elevato numero di piante in tempi brevi.
Coltura
di germogli o espianti
..................................................................................................................................................................................................................
10. Per specie che in ambiente naturale trovano difficoltà a riprodursi.
Coltura
di piante intatte
..................................................................................................................................................................................................................
pag. 281
9 – La tecnica delle colture in vitro
Scegli tra le seguenti la risposta esatta.
1. La prima fase della rigenerazione di piante in vitro è
a ambientamento
b prelievo
c produzione
2. La seconda fase della rigenerazione di piante in vitro è
a moltiplicazione
b ricerca fitopatologica
c prelievo
3. La terza fase della rigenerazione di piante in vitro è
a moltiplicazione
b ambientamento
c manipolazione genetica
✘
✘
✘
4. La fase di ambientamento avviene
a in pieno campo
b in laboratorio
5. Le operazioni di prelievo devono essere eseguite
a in pieno campo
b in serra
✘c in serra
✘c in laboratorio
6. Il prelievo viene inserito su un mezzo nutritivo durante la fase
a di prelievo
b di moltiplicazione
c di ambientamento
7. Durante la moltiplicazione è bene tenere conto
a dell’asepsi assoluta
b del fotoperiodo delle piante
c della disidratazione
✘
✘
8. Il prelievo si effettua
a con un coltello da innesto
b con l’autoclave
✘c con pinze e bisturi sterili
9. Con le colture in vitro si ottengono piante omogenee perché i frammenti prelevati
a sono della stessa grandezza b non si ha rimescolamento
c si prelevano solo piante identiche
di caratteri
✘
10. Con le colture in vitro si osservano
a le proprietà fisiologiche delle b la grandezza delle cellule
cellule
✘
c i geni delle cellule
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
10 – Gli ibridomi: chi sono e a che cosa servono?
149
pag. 289
Completa la seguente mappa concettuale.
➤
ibridomi
vegetali
derivano
➤
fusione di protoplasti
......................................................
IBRIDOMI
...........................
specie ibride poliploidi
..........................................................
➤
ibridi asimmetrici
..........................................................
➤
test ormonali
..........................................................
derivano
di malattie tumorali
..........................................................
➤ diagnosi
➤
anticorpi
➤ monoclonali
➤
si ottengono
si ottengono
fusione di linfociti B e cellule tumorali
....................................................................................
diagnosi di malattie virali
➤ ..........................................................
pag. 290
11 – Gli ibridomi vegetali
Completa gli spazi vuoti con i termini appropriati.
Gli ibridomi sono cellule prodotte dalla .......................
fisica di due cellule .......................
fusione
differenti . Spesso la fusione è facilitata da sostanze chimiche come il .....................................
polietilenglicol o da ....................
virus come quello emoagglutinante del Giappone. La cellula di ibridoma e la sua progenie contiene alcuni cromosomi da ciascuna dei due partner della
fusione mentre altre sono di solito perdute. Sono stati prodotti per primi ibridi tra cellule animali perché, prive
della ............................................
parete di cellulosa , ponevano meno problemi di manipolazione. Poi, l’impiego dei ...........................
protoplasti , ottenuti per eliminazione ..........................
enzimatica della parete cellulare, ha esteso la tecnica anche ai vegetali. Il pomato
è un ..................................
ibrido vegetale con le caratteristica della ......................
patata nella parte ipogea e del ...........................
pomodoro in quella
epigea. In Giappone hanno ottenuto un ibrido tra due generi di Citrus molto simili: il ...............................................
mandarino e lʼarancio .
L’interesse scientifico degli ibridomi vegetali è soprattutto quello di riuscire a introdurre i .......................................
geni di resistenza ,
tipici delle specie selvatiche in specie .................................
domesticate .
12 – Gli anticorpi monoclonali
pag. 291
Completa la seguente sequenza che descrive le fasi di preparazione degli anticorpi monoclonali.
➤
........................................................
producono anticorpi
si estraggono
topo
➤
........................................................
dalla milza i linfociti B che
antigene
....................
➤
➤ fusione
➤
PEG
...............................................
➤ ibridomi + linfociti B
..............................................
+ cellule di mieloma
terreno
selettivo
➤
.........................
ibridomi
.........................
policlonali
➤
test specifici
....................................
cellule tumorali
ibridomi che producono un solo antianticorpo monoclonale
corpo = .....................................................
150
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
13 – La diagnosi precoce
Completa il brano con i termini mancanti e rispondi alle domande.
pag. 294
Sono proteine specifiche e permettono di riconoscere sostanze estranee, come per esempio virus o agenti tumorali presenti nel sangue dell’individuo malato: si chiamano .........................................................
anticorpi monoclonali .
elevata specificità
Il loro punto di forza è, da un lato l’ ....................................................
(agiscono contro un solo antigene di un microrganismo infettivo, quello più interessante per la terapia dell’infezione), dall’altro il poter essere prodotti in maillimitata
niera ...................................
.
– Qual è la differenza rispetto agli anticorpi che si formano quando si contrae la malattia?
Gli anticorpi monoclonali agiscono contro un solo antigene, gli altri hanno minore specificità
..................................................................................................................................................................................................................
Nel campo delle malattie infettive gli anticorpi monoclonali hanno consentito di realizzare sieri cosiddetti di seconda
generazione che offrono possibilità di cura in patologie di grande rilevanza clinica quali la prevenzione del rigetto nel
trapianto di rene. Vengono usati nel settore della diagnostica in vitro: nei test di gravidanza, nella determinazione dei
gruppi sanguigni. Ogni anticorpo ha un preciso destino, quello di andare a cercare l’antigene suo nemico…del cuore per il quale è specifico ed iniziare con lui la battaglia per annientarlo. Affidabili ed economici gli anticorpi monoclonali vengono usati per il dosaggio di farmaci, per la diagnosi precoce di malattie virali o di forme tumorali.
– Sai indicare la diagnosi di quali malattie può essere eseguita con questa tecnica?
Tumori e malattie virali
..................................................................................................................................................................................................................
pag. 294
14 – Un fiocco azzurro per Dolly
Si è appreso di recente dai giornali che: “Frutto di un accoppiamento e di una gestazione completamente normali, nonostante i dubbi e le perplessità sorte alla sua nascita, da poco Dolly ha dato alla luce un agnellino,
cui è stato dato il nome di Bonnie.”
a) Chi è Dolly?
b) Quali erano i dubbi e le perplessità sorte alla sua nascita?
c) Descrivi la tecnica di clonazione animale.
LAVORARE SUI GENI
pag. 298
15 – Ingegneria genetica
Ordina in sequenze temporali le fasi dellʼingegneria genetica.
1 Costruzione di una molecola di DNA duplex o cDNA sulla quale lavorare
2 Le estremità tagliate vengono di nuovo saldate assieme per mezzo di altri enzimi “colla”, le ligasi
3 Gli enzimi di restrizione riconoscono specifiche sequenze di basi azotate leggendole in entrambi i sensi
senza cambiare il significato (sono cioè dei palindromi)
4 I vettori sono i plasmidi che vengono aperti con un enzima di restrizione e addizionati per mezzo della ligasi con il frammento di DNA scelto. Si ottiene così il plasmide ricombinante
5 I nuovi batteri, che contengono DNA di diversa origine, cDNA (DNA duplex), vengono chiamati batteri o
cellule ricombinanti
6 Isolamento del gene che codifica la proteina dalla cellula donatrice per mezzo degli enzimi di restrizione
7 Trasferimento in un’altra cellula che può essere un batterio
8 Identificazione del gene che codifica la proteina
9 Utilizzo di un enzima, la trascrittasi inversa, a partire dall’mRNA che corrisponde al gene desiderato
8–9–1–6–3–2–7–4–5
Sequenza: ................................................................................................................................................................................................
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
16 – Nuove forze lavoro?
Dopo aver risposto alle domande dello schema, riunisci le lettere che appariranno nella colonna centrale: troverai il nome di alcuni giocattoli che hanno accompagnato la tua infanzia.
1) Enzima che consente di riconoscere il gene codificante la proteina desiderata.
2) Sequenze di nucleotidi identiche nelle due parti del gene.
3) Enzima con cui viene tagliato il gene.
4) Tecnica con cui vengono prodotte su larga scala i microrganismi transgenici.
5) Enzimi con cui vengono collegati i geni.
6) Virus capace di penetrare all’interno dei batteri.
7) Frammenti di DNA antisenso.
8) DNA ingegnerizzato.
9) Anelli di DNA batterico.
10) Mezzo con cui vengono trasferiti i geni, soprattutto nelle cellule animali.
11) Batteri vettori di geni nei vegetali.
12) Vettori di geni.
Transformers
Parola: ........................................................................................................................................................................................................
1
t
r
a
2
p
3
4
s
c
r
i
t
t
a
s
i
a
l
i
n
d
r
o
m
i
e
n
z
i
m
a
r
e
e
r
m
e
n
t
l
i
g
a
s
i
e
r
i
o
f
o
l
i
g
f
5
6
b
a
t
t
7
8
9
10
1
a
m
i
c
r
g
r
o
b
i
n
v
e
r
s
a
s
t
r
i
z
i
o
n
a
z
i
o
n
e
a
g
o
o
n
u
c
l
e
o
t
i
d
i
r
i
c
o
m
b
i
n
a
n
t
n
e
p
l
a
s
m
i
d
i
o
i
n
i
e
z
i
o
a
c
t
e
r
i
u
m
v
i
r
u
s
12
17 – Tema di discussione
Per quale motivo questi giocattoli ricordano gli organismi transgenici?
e
e
151
152
MODULO
pag. 302
18 – Gli animali transgenici
3 - LE APPLICAZIONI
Rispondi con vero o falso.
– Gli animali transgenici sono le specie viventi cui sono stati sostituiti tutti i geni
– Produrre un animale transgenico pone gli stessi problemi in tutte le specie
– Nella produzione di mammiferi transgenici di grossa taglia solo un ovocita microiniettato su
200 sviluppa prole transgenica
– I geni vengono trasferiti con vettori o per microiniezione di DNA in cellule uovo fecondate
– Tra i possibili impieghi degli animali transgenici ci sono: produzioni di farmaci, miglioramento
della qualità e quantità degli alimenti, maggior resistenza al freddo
– Gli animali transgenici vengono utilizzati come modello per lo studio di patologie umane:
cancro, diabete, ipertensione…
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
19 – Perché gli animali transgenici
Completa gli spazi occupati dai puntini con le parole adatte.
uno o più geni estranei
Animali transgenici sono animali in cui siano stati inseriti in laboratorio .........................................................................
.
topi, mucche, maiali, capre
Molti sono gli esempi di animali geneticamente modificati, ad esempio .........................................................................
,
un
anche se, nella produzione di mammiferi transgenici di grossa taglia, la resa è bassa e solo ..................
ovocita
200
microiniettato su ......................
sviluppa prole transgenica. La tecnica, talvolta, non è priva di effetti collaterali per
dellʼormone della crescita
gli animali che si ammalano più facilmente. Suini cui era stato introdotto il gene ............................................................
artriti . Gli scopi della produzione di animali transgenici sono molteplici:
hanno presto contratto dolorose .....................
carni meno grasse ;
suini modificati con il gene dell’ormone della crescita umana con lo scopo di produrre ...........................................
latte umanizzato
bovini nei quali è stato introdotto il gene umano della lattoferrina per ottenere ................................................
; aninel latte proteine con attività di ..........................
farmaci
mali come bioreattori che secernono ........................
; animali utilizzabili per
trapianto di organi o come .......................
modello per lo studio di patologie umane.
il .......................
20 – I trapianti dʼorgano
pag. 302
I più giovani non ricordano certo l’emozione dei primi trapianti. Fece storia il trapianto di cuore attuato nel 1967
a Città del Capo da Christian Barnard, ma molti erano stati i tentativi fin dal 1963. Nel 1964 il primo paziente
trapiantato con un cuore di scimpanzè restò in vita 90 minuti, nel 1994 il primo trapianto di fegato di scimmia
prolungò la vita del malato per 26 giorni. I trapianti non risolvevano il problema per lungo tempo: l’organismo
umano riconosceva il nuovo organo come “estraneo”, metteva in atto le difese immunitarie e si aveva il rigetto e la morte dell’individuo.
– Considera la sintesi proteica: perché un individuo riconosce le proteine estranee appartenenti ad un altro organismo?
Le
proteine sono specifiche di ogni specie e di ogni individuo e dipendono dal suo patrimonio ge..................................................................................................................................................................................................................
netico.
..................................................................................................................................................................................................................
Solo la somministrazione di farmaci immunodepressori quali la ciclosporina scoperta nel 1978, isolandola da
un micete, ha aumentato la probabilità di attecchimento dell’organo.
– Perché sono necessari questi farmaci?
Il
sistema immunitario del nostro organismo riconosce come potenziale nemico ogni elemento
..................................................................................................................................................................................................................
estraneo
e lo distrugge. È il meccanismo che ci protegge dai virus e dai batteri, ma nel caso dei tra..................................................................................................................................................................................................................
pianti
dʼorgano è invece un problema.
..................................................................................................................................................................................................................
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
153
Da allora la sperimentazione è andata avanti ed oggi l’uso di organi da donatori viventi (trapianto di midollo) o
da individui clinicamente morti salva migliaia di vite umane.
– Il trapianto si effettua in ogni caso?
No,
si effettua solo fra individui compatibili.
..................................................................................................................................................................................................................
In tutto il mondo si stima che almeno 400 mila persone siano in attesa di un trapianto di reni. Ogni anno, in Italia, ne servirebbero 2400, e sono oltre 10 mila i pazienti costretti alla dialisi. Anche cuori e fegati scarseggiano: ce ne vorrebbero 500 all’anno, mentre in lista attendono già oltre 1000 persone.
– E allora, se non ci sono abbastanza organi umani per soddisfare tutte le richieste, perché non trovare il modo di trapiantare organi di animali direttamente nell’uomo?
Xenotrapianti.
..................................................................................................................................................................................................................
21 – Gli xenotrapianti
Inserisci al posto dei puntini le parole mancanti scegliendole fra le seguenti:
animalisti, maiale, permanenti, babbuino, microiniezioni di DNA, topo, ingegneria genetica, virus, centrifugazione, organo, sperimentazione, rigetto, difese, sistema immunitario, vettori, temporanei.
pag. 302
I problemi medici, etici, giuridici dell’accertamento di morte cerebrale e dell’autorizzazione all’espianto è cronaca dei nostri giorni e la sempre crescente richiesta di organi spinge la ricerca a considerare la possibilità di
utilizzare gli animali come alternativi donatori d’organo: xenotrapianto. L’animale più studiato a questo scopo
è il .................
maiale : i suoi organi, infatti, sono per dimensioni e per funzionamento abbastanza simili a quelli umani,
la sua fertilità garantisce la disponibilità della materia prima. Le tecniche di ...............................................
ingegneria genetica tentano di
risolvere i problemi di .........................
rigetto inserendo negli organi del maiale antigeni umani, tramite .......................
vettori o per
...................................................
microiniezioni di DNA . L’organismo che riceve l’organo animale non lo riconosce così diverso da sé e non
mette in opera le ...........................
immunitarie. Per ora sono disponibili organi solo per trapianti .............................
difese
temporanei .
Obiezioni sono state sollevate dagli ................................
animalisti che si oppongono a qualsiasi ..........................................
sperimentazione sugli
animali, poi non mancano problemi clinici ed etici: la possibilità di trasmissione di .......................
virus tra uomo ed animale, le reazioni psicologiche di possedere un organo animale.
22 – Tema di discussione
I trapianti di organi umani sono diventati assai frequenti, se da un lato da una vita che si spegne ne nasce una
nuova, dall’altro sono innumerevoli i problemi e il corpo umano rischia di divenire un bene economico. Il trapianto tra i viventi, per midollo osseo, rene, fegato, deve essere volontario e gratuito; per il prelievo d’organo
su non viventi la normativa, in Italia, sta per essere definita e il principio del silenzio assenso o del consenso
presunto sembra essere la scelta fatta. Il Consiglio d’Europa, l’Organizzazione Mondiale della Sanità invitano
i Paesi europei ad armonizzare le legislazioni.
Informati sulla legislazione italiana in materia, confrontala con quella di altri Paesi.
23 – Le piante transgeniche
Le piante transgeniche vengono prodotte con una precisa finalità: aumento delle proteine di riserva, aumento
dell’attività fotosintetica, autofertilizzazione, conservazione, estetica, resistenza agli erbicidi, resistenza alla
siccità, resistenza al freddo, bilanciamento nutrizionale, resistenza agli insetti.
Inserisci ciascuna di quelle finalità sopra elencate in un ambito più vasto inteso ad ottenere:
– maggior quantità di prodotto: .........................................................................................................................................................
aumento dellʼattività fotosintetica, autofertilizzazione
pag. 302
154
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
delle proteine di riserva, conservazione, estetica, bilanciamento
– maggior qualità del prodotto: aumento
.........................................................................................................................................................
nutrizionale
..................................................................................................................................................................................................................
– minor costo di produzione:
resistenza alla siccità, resistenza al freddo, resistenza agli insetti, resisten.............................................................................................................................................................
za
agli erbicidi
..................................................................................................................................................................................................................
24 – Il mais transgenico
pag. 309
Il mais transgenico contiene tre geni transgenici: uno conferisce resistenza agli erbicidi, uno conferisce resistenza alla Piralide, l’insetto che vive a spese del mais, uno ad un antibiotico. Quest’ultimo gene non ha significato commerciale ma è stato inserito per ............................................................................................................................
evidenziare se i batteri prodotti sono stati o no ingegnerizzati
25 – La terapia genica: una speranza
pag. 315
La terapia genica rappresenta una delle nuove frontiere della medicina. Il termine è stato usato circa trent’anni fa e rappresenta un approccio completamente nuovo alla malattia.
– Sapresti spiegare perché?
Come spesso nell’evoluzione delle scienze si è partiti da una fase iniziale di rifiuto giustificata, questa volta,
soprattutto da motivi di ordine etico. Attualmente si è in una fase di sviluppo e di approfondimento tecnico.
– Come avviene l’introduzione di geni? Quali sono i problemi da affrontare?
Le aspettative sono enormi, ma i successi ottenuti sono ancora limitati anche perché ogni malattia costituisce
un campo a sé stante, ogni paziente una realtà e un mondo unico.
– Quali sono le malattie per cui sono in atto sperimentazioni cliniche di terapia genica?
La terapia genica su cellule somatiche potrebbe correggere malattie gravi, ma il rifiuto che l’ha accolta nella
fase iniziale e le perplessità che, anche tuttora rimangono, sono giustificati dal rischio che possa essere usata, senza distinzioni, per migliorare prestazioni o l’aspetto estetico fabbricando individui “su ordinazione”: l’ipotesi di introdurre un gene che codifichi una proteina per ridurre l’appetito o per migliorare la memoria sono
allettanti. Stabilire dei limiti è indispensabile soprattutto per la terapia genica su cellule germinali.
– Sai dire perché?
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 8
1 – Un medico dellʼantichità
Rispondi alle domande e, se tutto è esatto, apparirà nel riquadro evidenziato il nome di uno dei medici più famosi dellʼantichità: era il chirurgo dei gladiatori e il medico dellʼimperatore Marco Aurelio. Per meglio curare gli
uomini, compiva esperimenti su animali vivi e soprattutto su maiali.
Galeno
Parola: ........................................................................................................................................................................................................
1) Sono detti così gli organismi che possiedono geni estranei.
2) Gli animali geneticamente modificati li producono nel latte.
3) Sono tra i vettori più utilizzati
dall’ingegneria genetica.
1
t
r
a n s
4) Uno degli scopi della produzio2
ne di animali transgenici è mif
a
r m
gliorare la qualità delle carni
3
p
per una più sana…
4
5) Tecnica con cui avviene l’ina
l
i m
serzione di geni estranei nei 5
m i
c
r o
i
nuclei delle cellule.
6
6) Nel 1982 fu il primo organismo
s u p e
r
t
transgenico.
g
e
n
i
c
i
a
c
i
l
a
s
m
i
d
i
e
n
t
a
z
i
o
n
n
i
e
z
i
o
n
e
o
p
o
e
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
2 – Le biotecnologie a tavola
Numerosi sono i prodotti alimentari ottenuti con le biotecnologie. I pareri sul loro utilizzo destano curiosità e
perplessità, ci si interroga sulle conseguenze del loro consumo, sul loro valore nutrizionale, se la loro origine
debba essere dichiarata in etichetta. Uno dei primi prodotti studiati è stato il pomodoro e in California ne sono
stati commercializzati due tipi: il primo presenta ottime caratteristiche organolettiche, resiste anche quaranta
giorni senza marcire, è prodotto con la tecnica del DNA ricombinante; il secondo, che mantiene la consistenza tipica del prodotto fresco più a lungo e non diviene morbido, è prodotto con la tecnica del DNA antisenso.
– Ricordi qual è la differenza di queste due tecniche?
..................................................................................................................................................................................................................
La
tecnica del DNA ricombinante inserisce nel seme il gene che codifica la soppressione dellʼenzi..................................................................................................................................................................................................................
ma
che produce etilene, capace di portare a maturazione il frutto. La tecnica del DNA antisenso, se..................................................................................................................................................................................................................
lezionata
la sequenza che codifica il rammolimento, la reinserisce invertita, quindi capace di codi..................................................................................................................................................................................................................
ficare lʼinformazione opposta.
3 – Cancella lʼintruso
1. Gli animali transgenici possono essere utili per
a produrre farmaci
b ottenere specie più produttive
c migliorare la qualità delle carni
d migliorare la catena alimentare
✘
2. L’ibridoma ottenuto dall’unione di una cellula tumorale e di un linfocita B conserva
a la capacità di riprodursi della cellula tumorale
b la capacità di produrre anticorpi
c entrambe le proprietà indicate
d ha proprietà nuove
✘
3. I vettori
a
b
c
d
✘
sono strutture di DNA in grado di penetrare in una cellula
servono a trasferire frammenti di DNA estraneo in una nuova cellula
sono cellule prive di DNA
sono frammenti di DNA incapsulati
4. Il DNA antisenso viene utilizzato per
a farmaci antivirali
b farmaci antitumorali
c batteri ricombinanti
✘
5. Le piante transgeniche vengono utilizzate per
a produrre organi
b produrre raccolti più abbondanti
c resistere alle malattie
✘
4 – Vero o falso?
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
– L’anticorpo monoclonale è antagonista di un ben preciso antigene
– La terapia genica è la sostituzione di geni malati con geni sani o l’introduzione di geni mancanti
– La terapia genica non ha ancora applicazioni pratiche
– Animali transgenici sono quelli manipolati a livello delle cellule germinali (ovocita o spermatozoo)
– Sono state ottenute rose transgeniche che producono fiori blu
155
156
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
5 – Patata e tabacco transgenici per la produzione di fruttani
pag. 311
Il fruttano è un polisaccaride, carboidrato di deposito, presente nel 15% delle specie vegetali in fiore, viene
sintetizzato, per via enzimatica partendo dal saccarosio, nel vacuolo della pianta.
– Conosci altri carboidrati di deposito?
Amido,
cellulosa
..................................................................................................................................................................................................................
Crescente è l’interesse per l’impiego dei fruttani nella dieta: come fibra grezza alimentare, dolcificanti ipocalorici o agenti addensanti. Infatti l’uomo non digerisce questi polisaccaridi poiché non possiede gli enzimi capaci di degradarli e inoltre il consumo di fruttani influisce sulla microflora dell’intestino crasso: stimola selettivamente la crescita di batteri del genere Bifidus, mentre riduce il numero dei batteri del genere Bacteroides,
Clostridium e Fusobacterium, determinando così una microflora più sana.
– Quale altro polisaccaride conosci che non viene digerito nell’intestino umano?
..................................................................................................................................................................................................................
La
cellulosa
La scoperta che il Bacillus subtilis, come altri e numerosi microrganismi, è in grado di sintetizzare, dal saccarosio, fruttani a maggior grado di polimerizzazione dei fruttani vegetali ha spinto a ricercare il gene che codifica la proteina: l’enzima necessario (levano saccarasi). È stato isolato il gene (SacB), è stato introdotto nelle
piante e sono state prodotte piante transgeniche.
– Come si introduce un gene estraneo in una pianta?
con
lʼAgrobacterium tumefaciens, con virus, con microiniezione
..................................................................................................................................................................................................................
Topinambur e cicoria sono per ora le due piante per la produzione su larga scala di fruttani vegetali, ma le fonti non sono economicamente convenienti e per ora tali carboidrati non hanno larga applicazione alimentari.
Si è quindi tentato di modificare piante che normalmente non accumulano fruttani, patata e barbabietola da
zucchero, per produrre fruttani ad elevato grado di polimerizzazione.
– Quali carboidrati si accumulano nella patata e quali nella barbabietola?
Amido
e saccarosio
..................................................................................................................................................................................................................
Nelle piante che naturalmente accumulano fruttani, questi si depositano nel vacuolo, mentre in alcune piante
coltivate (quali la barbabietola da zucchero) il vacuolo contiene il deposito di saccarosio. Il vacuolo viene quindi considerato l’ambiente più adatto per l’accumulo di fruttano ad elevato grado di polimerizzazione.
– Che cos’è il vacuolo?
Una
struttura presente nella cellula vegetale delimitata dal tonoplasto e contenente H2O, sali mine..................................................................................................................................................................................................................
rali,
tannini, ecc.
..................................................................................................................................................................................................................
Nella patata, a seconda della fase di crescita, il saccarosio, punto di partenza per la produzione di fruttani, si
presenta particolarmente elevato nelle foglie e nei fusti, ma scarso nelle radici (non tuberizzanti). Sono già
stati ottenuti fruttani in questi tessuti, ma sono allo studio le tecniche per sintetizzare fruttani ad elevato grado
di polimerizzazione nel vacuolo.
6 – Le biotecnologie e lʼambiente
In questo brano sintetico sono riassunte le applicazioni della biologia. Considerale una ad una nelle loro caratteristiche e rispondi alle domande.
pag. 313
Le tecniche “tradizionali” per produrre pane, birra, vino, formaggi, yogurt, la realizzazione dei primi antibiotici
come la penicillina, le colture in vitro, la clonazione, la fusione cellulare e l’ingegneria genetica sono tutte biotecnologie.
L’ingegneria genetica è una settore recente delle biotecnologie. Dar vita ad organismi transgenici può essere
comparato all’introduzione di animali, piante o microrganismi da altri pianeti. Per la prima volta, infatti, è possibile superare i confini tra le specie fino a ibridare piante con animali. Siamo ormai lontani dalle tecniche di
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
selezione e di miglioramento genetico. L’ambiente in senso lato si trova così a dover fare i conti con nuovi caratteri, che rendono difficile ogni previsione; come reagirà l’ambiente a questi nuovi input? È un interrogativo
che impone grande cautela.
– Come ha reagito l’ambiente con la tecnica del miglioramento genetico e della selezione?
..................................................................................................................................................................................................................
– Quali problemi si sono verificati di fronte a improvvisi cambiamenti ecologici nelle piante selezionate e produttive?
..................................................................................................................................................................................................................
– In quali problemi si può incorrere con l’introduzione di specie nuove in un ambiente?
..................................................................................................................................................................................................................
– Le piante resistenti agli erbicidi permettono agli agricoltori di usare diserbanti molto potenti perché non ne
vengono danneggiate. Potrebbe aumentare l’inquinamento delle acque e del suolo?
..................................................................................................................................................................................................................
– Se si verificasse un adattamento degli insetti alle piante Bt, che cosa potrebbe succedere?
..................................................................................................................................................................................................................
– Come si definiscono i rapporti numerici fra le popolazioni di un ambiente?
..................................................................................................................................................................................................................
– Verranno rispettate le regole della genetica di popolazioni?
..................................................................................................................................................................................................................
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 158 - 163:
Esercizio 1: stoloni; propaggine; margotta; apomissia; talea; innesto
Esercizio 2: 1) a-V; b-F; c-V; d-V
2) a-V; b-F; c-V; d-V
3) a-V; b-F; c-V; d-F
4) a-V; b-F; c-V; d-F
5) a-V; b-F; c-F; d-V
Esercizio 3: 1b – 2a – 3a – 4a – 5b.
Esercizio 4: 1) F; 2) V; 3) V; 4) F; 5) V; 6) F; 7) V; 8) V; 9) V; 10) F.
Esercizio 5: 1a – 2a – 3b – 4b – 5a – 6a – 7c – 8a – 9b – 10b.
Esercizio 6: ibridomi; PEG; virus emoagglutinante del Giappone; membrane; nuclei; sopravvive;
cromosomi; ibridomi; cellulosa; protoplasti; selvatica; ibridomi; anticorpi monoclonali; linfociti B; anticorpi; diagnosi.
Esercizio 7: 1c – 2a,b – 3c – 4c – 5c – 6a – 7b – 8a – 9b – 10a.
Esercizio 8: trascrittasi inversa; vettori; ligasi; batteri o cellule ricombinanti; enzimi di restrizione;
cDNA; la proteina; plasmidi ricombinanti; palindromi.
7 – 1 – 6 – 5 - 9 – 3 –2 – 8 –4.
Esercizio 9: 1) a-V; b-F; c-F; d-F
2) a-V; b-F; c-V; d-F
3) a-V; b-V; c-V; d-V
4) a-F; b-V; c-F; d-V
5) a-V; b-F; c-V; d-F
6) a-F; b-V; c-F; d-V
7) a-V; b-V; c-V; d-F
8) a-F; b-V; c-V; d-V
9) a-V; b-V; c-V; d-F
10) a-F; b-V; c-V; d-F
157
158
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
unità didattica 8
le applicazioni
Proposte di esercitazioni
1 – Indica il nome della tecnica di propagazione vegetativa di cui si parla
– La nuova pianta si sviluppa ai nodi di fusticini striscianti
– Un ramo viene piegato e collocato nel terreno
....................................................................................................
.......................................................................................................................
– Il ramo viene avvolto da terriccio ..................................................................................................................................................
– L’embrione si sviluppa senza che vi sia stata l’unione dei gameti
– Una porzione di pianta viene posta in un substrato idoneo
– Un fusto viene inserito in un altro fusto
...................................................................................
...............................................................................................
.....................................................................................................................................
2 – La patente del genetista
Rispondi con vero o falso.
1. Le mutazioni
a) Sono cambiamenti del DNA
b) Vengono sfruttate nel miglioramento genetico delle piante autogame
c) Vengono indotte artificialmente
d) Vengono sfruttate nel miglioramento genetico delle piante a propagazione vegetativa
vero falso
2. L’ibridazione
a) Si attua fra organismi della stessa specie secondo le leggi di Mendel
b) È una forma di selezione
c) Si attua fra organismi di generi diversi
d) Si attua con la fusione di protoplasti
vero falso
3. La micropropagazione
a) Si attua partendo da organi diversi della pianta
b) Dipende dalla poliploidia
c) Permette la conservazione delle risorse genetiche
d) Si attua con la fusione di protoplasti
vero falso
4. La tecnica della selezione
a) Consente di migliorare l’intensità di un carattere
b) Consente di ottenere caratteri nuovi
c) Si realizza secondo le leggi di Mendel
d) Cambia il DNA di un individuo
vero falso
5. L’ingegneria genetica
a) Si basa sui meccanismi della sintesi proteica
b) Origina gli ibridomi
c) Si basa sul concetto che le cellule sono totipotenti
d) Cambia il genotipo di un individuo
vero falso
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
3 – Organismi transgenici
Scegli al risposta esatta.
1) Cellula ricombinante è una cellula
a si è combinata con un’altra
b con DNA modificato
c si è combinata due volte con un’altra
2) Forbici molecolari sono
a enzimi che tagliano il DNA in sequenze definite
b enzimi che tagliano le molecole
c forbici che tagliano le molecole
3) La funzione di vettore può essere svolta da
a plasmidi, batteriofagi, virus
b plasmidi, batteriofagi, batteri
c virus, batteriofagi, batteri
4) Transgenico viene definito un organismo che possiede
a uno o più geni estranei
b tutti i geni estranei
c nessun gene estraneo
5) Il primo animale transgenico fu
a maiale
b topo
c pecora
4 – La tecnica delle colture in vitro
Rispondi con vero o falso.
1) La prima fase della rigenerazione di piante in vitro è l’ambientamento
2) La seconda fase della rigenerazione di piante in vitro è la moltiplicazione
3) La terza fase della rigenerazione di piante in vitro è l’ambientamento
4) La fase di ambientamento avviene in pieno campo
5) Le operazioni di prelievo devono essere eseguite in laboratorio
6) Il prelievo viene inserito su un mezzo nutritivo durante la fase di prelievo
7) Durante la moltiplicazione è bene tenere conto del fotoperiodo delle piante
8) Il prelievo si effettua con pinze e bisturi sterili
9) La prima fase di rigenerazione è il prelievo
10) Con le colture in vitro si ottengono piante omogenee perché i frammenti hanno la stessa grandezza
5 – Il miglioramento genetico
Scegli la risposta esatta.
1) La selezione
a migliora l’intensità di un carattere
b migliora la quantità dei caratteri
c migliora il numero di generazioni
vero falso
159
160
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
2) L’inincrocio si verifica
a tra due individui affini
b fra due ibridi
c fra due individui di specie diverse
3) Attraverso l’inincrocio si raggiunge
a eterozigosi
b omozigosi
c allogamia
4) L’ibridazione è
a una forma di inincrocio
b una forma di esoincrocio
c una forma di endoincrocio
5) Con l’ibridazione si ottiene
a il lussureggiamento degli ibridi
b la depressione da incrocio
c una mutazione
6) L’ibridazione interspecifica si origina fra
a specie differenti
b specie affini
c individui della stessa specie
7) Le mutazioni si propagano
a con il reincrocio
b con il metodo pedigree
c con la selezione clonale
8) Per attuare la selezione clonale si usano
a propagazione vegetativa
b ibridazione
c inincrocio
9) L’allopoliploidia si realizza
a dalla fusione di cromosomi diversi
b dalla fusione di genomi di specie diversa
c dalla moltiplicazione del genoma di una specie
10) La poliploidia origina nuove specie intervenendo
a sulle cellule somatiche
b sui gameti
c sui cloni
6 – Gli ibridomi
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
La tecnica della fusione di due cellule di specie diversa dà origine a cellule miste dette ..................... . Si possono, infatti, prendere più cellule di più organismi in una coltura con l’aggiunta di ............ o di .........................................
..............................,
si fondono le ............................ e successivamente i ...................... . In genere, se la fusione avvie-
ne fra due soli organismi, l’ibrido .......................... e si moltiplica in laboratorio. Con il passare del tempo, tuttavia,
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
l’embrione tende a perdere i .................................. di una delle due specie. Gli .............................. vegetali si formano
dopo aver eliminato la parete di ........................... e ottenuto i ............................ . Il valore scientifico di questa fusione è, soprattutto, cercare di inserire caratteri tipici di una specie ............................ selezionata nel tempo dalla natura in piante produttive. Un’applicazione in campo medico degli ............................ sono gli ...........................................
che utilizzano le proprietà dei .................................. di produrre .................................... ed hanno la possibilità di riprodursi indefinitamente come le cellule di mieloma. Questi anticorpi sono utilizzati per la ...................................... precoce di malattie.
7 – Clonazione
Scegli la risposta esatta (possono essere più di una).
1) La clonazione si realizza
a solo negli animali
b solo nei vegetali
c negli animali e nei vegetali
2) La clonazione vegetale si realizza
a con le tecniche delle colture in vitro
b con le tecniche della propagazione vegetativa
c con la fusione dei gameti
3) La clonazione animale si differenzia da quella vegetale perché
a si lavora solo sui gameti
b si lavora sui nuclei dei gameti
c si lavora sui gameti e sui nuclei delle cellule somatiche
4) La clonazione vegetale si differenzia da quella animale perché
a si lavora sui gameti
b si lavora sui gameti e sui nuclei delle cellule somatiche
c si lavora sulle cellule somatiche in genere
5) La tecnica di produzione di embrioni congelati si attua
a solo negli animali
b solo nei vegetali
c sia nei vegetali sia negli animali
6) La produzione di embrioni vegetali serve per
a superare il problema dell’impoverimento del germoplasma
b recuperare caratteri presenti solo nelle specie selvatiche
c per la fecondazione assistita
7) Per attuare la prevenzione fitosanitaria si eseguono
a colture di protoplasti
b colture di meristemi
c colture di embrioni
8) Gli organismi animali ottenuti in vitro sono
a identici al donatore del nucleo
b identici al donatore della cellula uovo
c diversi dai genitori
161
162
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
9) L’embriogenesi somatica si forma dalle colture
a di embrioni
b di protoplasti
c di antere
10) La clonazione animale può essere usata per mantenere la biodiversità in caso di
a specie in via di estinzione
b necessità di ricambio di organi
c produzione di specie selezionate
8 – Il brano scomposto
Completa le frasi e metti in ordine il brano secondo le sequenze che avvengono durante la sintesi delle proteine.
1) Utilizzo, a partire dall’mRNA che corrisponde al gene desiderato, di un enzima detto
2) Il trasferimento in un’altra cellula avviene per mezzo di
..........................................
....................................................................................................
3) Le estremità tagliate vengono di nuovo saldate assieme per mezzo di altri enzimi “colla” dette ........................
4) I nuovi batteri vengono chiamati
................................................................................................................................................
5) Isolamento del gene che codifica la proteina dalla cellula donatrice per mezzo degli
...........................................
6) Costruzione di una molecola, sulla quale lavorare, di DNA duplex detto anche .......................................................
7) Identificazione del gene che codifica
........................................................................................................................................
8) I plasmidi che contengono il nuovo gene si chiamano
......................................................................................................
9) Riconoscimento delle sequenze di basi azotate leggendole in entrambi i sensi senza cambiare il significato dette
.................................................................................................................................................................................................
9 – Gli organismi transgenici
Rispondi con vero o falso.
1. Gli organismi transgenici sono
a) Organismi in cui sono inseriti geni estranei
b) Organismi di specie differenti
c) Organismi con anomalie cromosomiche
d) Organismi clonati
vero falso
2. Gli animali transgenici
a) Sono studiati per migliorare la qualità degli alimenti
b) Sono studiati per produrre specie nuove
c) Sono prodotti con una microiniezione di DNA nelle cellule uovo già fecondate
d) Sono prodotti con una microiniezione di DNA nelle cellule uovo da fecondare
vero falso
3. Le piante transgeniche
a) Sono studiate per migliorare le qualità
b) Sono prodotte con l’utilizzo dell’Agrobacterium
c) Sono prodotte con bombardamento di particelle di DNA
d) Servono a migliorare l’azotofissazione
vero falso
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
4. Per migliorare la qualità della produzione
a) Si costruiscono piante con il gene che concentra i sali minerali
b) Si costruiscono piante con proteine ricche di aminoacidi
c) Si costruiscono piante ricche di colesterolo
d) Si ottengono prodotti più conservabili
vero falso
5. I geni Bt
a) Sono inseriti per avere piante resistenti agli insetti nocivi
b) Sono inseriti per avere piante resistenti agli erbicidi
c) Sono presenti assieme alla resistenza ad un antibiotico
d) Producono proteine di riserva
vero falso
6. I pomodori transgenici Flavr Savr
a) Possiedono il gene autofertilizzante
b) Sono costruiti con la tecnica del DNA antisenso
c) Sono costruiti con la tecnica del DNA ricombinante
d) Sono conservabili più a lungo
vero falso
7. I maiali transgenici
a) Vengono utilizzati come bioreattori
b) Sono esposti più facilmente a malattie degenerative
c) Secernono proteine umane nel latte
d) Sono ingegnerizzati attraverso l’Agrobacterium
vero falso
8. I plasmidi
a) Sono anelli di DNA presenti nelle cellule delle piante
b) Sono anelli di DNA presenti nell’Agrobacterium
c) Vengono utilizzati come vettori
d) Trasportano le informazioni genetiche dei batteri
vero falso
9. L’autofertilizzazione potrebbe servire a
a) Consentire ai cereali di fissare l’azoto
b) Ridurre i concimi chimici
c) Aumentare la produttività
d) Resistere agli erbicidi
vero falso
10. I geni Nif
a) Sono responsabili della resistenza agli insetti
b) Sono responsabili dell’azotofissazione
c) Si trovano presenti nei batteri
d) Si trovano nei cereali
vero falso
163
164
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
Esercizi sommativi del Modulo 3
1 – Un problema per la ricerca
Trasforma in mappa concettuale il seguente brano.
Avere a disposizione materiale genetico in abbondanza è sempre stata una esigenza pressante per tutti coloro che operano nel settore della ricerca genetica per la diagnosi di malattie ereditarie, per gli studi molecolari di base e per le applicazioni medico legali.
Aver individuato una tecnica grazie alla quale è possibile ottenere in laboratorio, in poche ore, una grande
quantità di materiale genetico avendo a disposizione anche solo frammenti infinitesimali di DNA è stato un
evento rivoluzionario.
Le sonde genetiche e la tecnica della PCR hanno affiancato, quando non sostituito, tecniche classiche di biologia.
2 – PCR: la reazione a catena della polimerasi
pag. 297
PCR è l’abbreviazione di “Polymerase Chain Reaction” o reazione a catena della polimerasi. La tecnica, realmente rivoluzionaria, si basa sul semplice principio dell’alternanza di temperature molto diverse ed è stata
messa a punto nel 1983 da un ricercatore americano, Kary Mullis, che, grazie a questa sua scoperta, ottenne nel 1993 il Nobel per la Chimica.
Oggi è entrata nella pratica di molti laboratori, si fonda sui meccanismi di replicazione del DNA e si svolge in
tre fasi: denaturazione, ibridizzazione e sintesi.
– Denaturazione a 95°C. Consente la separazione dei due filamenti della doppia elica di DNA. In pratica si
introduce in una provetta una piccola quantità di DNA contenente la regione che si vuole amplificare, una soluzione tampone contenente l’enzima termostabile Taq DNA polimerasi, gli oligonucleotidi innesco, i quattro
desossinucleotidi di cui è composto il DNA. Perché nella miscela di reazione è necessario aggiungere i quattro desossinucleotidi?
I.......................................................................................................................................................................................................................
quattro desossinucleotidi, cioè adenina, timina, citosina e guanina, sono le subunità di cui il DNA è
costituito
per cui essi sono necessari per la costruzione delle nuove molecole.
.......................................................................................................................................................................................................................
– Ibridizzazione a 50-65°C. Per delimitare la regione che si vuole amplificare è necessaria la presenza di
due sequenze innesco (nucleotidi sintetici di circa 20 basi ciascuno) che, a bassa temperatura, si appaiano
con i punti iniziale e finale della sequenza che si vuole amplificare su ciascuna delle due eliche un blocco
DNA/RNA. I nucleotidi marcati vengono riconosciuti dalla DNA polimerasi come siti di inizio (primers) della
propria attività.
Perché gli inneschi vengono scelti in maniera specifica?
Perché
essi devono delimitare esattamente la regione che si desidera amplificare.
.......................................................................................................................................................................................................................
– Sintesi a 72°C. La Taq DNA polimerasi è una DNA polimerasi particolare, isolata dal batterio Thermus
aquaticus, che vive in regioni vulcaniche ad alta temperatura e pertanto termostabile. Essa si lega al DNA in
corrispondenza degli inneschi e sintetizza il filamento corrispondente all’originale. I cicli sono ripetuti più volte e la sequenza di DNA compresa fra i due inneschi raddoppia di numero a ciascun ciclo in progressione geometrica. Dopo trenta cicli dovrebbero formarsi un miliardo di frammenti.
Perché la quantità di DNA amplificato aumenta in maniera esponenziale rispetto al numero dei cicli?
Man
mano che i cicli aumentano e si formano le prime molecole di DNA amplificato della lunghezza
.......................................................................................................................................................................................................................
desiderata,
i singoli filamenti possono funzionare essi stessi da stampo, fornendo quindi la possibi.......................................................................................................................................................................................................................
lità
a più polimerasi di agire contemporaneamente
.......................................................................................................................................................................................................................
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
– L’alternarsi delle temperature, alla base del metodo, deve essere controllato attentamente e questo avviene con strutture computerizzate. La Taq DNA polimerasi rimane attiva nonostante i ripetuti cicli ad alta temperatura cui viene sottoposta durante la PCR.
Perché viene scelta per la reazione di polimerizzazione la DNA polimerasi del batterio Thermus aquaticus e
non quella di Escherichia coli che è un batterio più facilmente reperibile?
Thermus
aquaticus è un batterio che vive ad alte temperature, di conseguenza i suoi enzimi sono pro.......................................................................................................................................................................................................................
teine
termoresistenti a differenza di quelle della DNA polimerasi di Escherichia coli. Se in una tecnica
.......................................................................................................................................................................................................................
della
PCR venisse usata la DNA polimerasi di Escherichia coli, bisognerebbe aggiungere lʼenzima ad
.......................................................................................................................................................................................................................
ogni
ciclo, mentre lʼutilizzo della Taq consente di immettere lʼenzima solo nella miscela di reazione ini.......................................................................................................................................................................................................................
ziale
evitando qualsiasi aggiunta successiva e permettendo lʼautomazione dellʼintero processo.
.......................................................................................................................................................................................................................
3 – Sonde molecolari
– Sono piccole sequenze di nucleotidi naturali o sintetici che, riconoscendo le sequenze ad essi complementari, presenti in un mezzo qualsiasi, consentono di rivelarne la presenza anche se solo in tracce. Come
fanno i nucleotidi a riconoscere le sequenze complementari?
La
tecnica delle sonde molecolari sfrutta un principio fondamentale della biologia molecolare: la com.......................................................................................................................................................................................................................
plementarità
delle basi azotate dei nucleotidi.
.......................................................................................................................................................................................................................
– Quando la sonda, una piccola sequenza di DNA marcata con isotopi radioattivi o enzimi che producono una
reazione colorata, incontra una zona ad essa complementare si lega e ne rivela la presenza. Vengono in questo modo identificati contaminanti biologici: un gene, un frammento di DNA appartenenti a batteri o virus, alghe, microrganismi ingegnerizzati, cellule eucariote vegetali o animali.
Per quale motivo non si possono identificare con questa tecnica i contaminanti chimici?
I.......................................................................................................................................................................................................................
contaminanti chimici non hanno il DNA con il quale la sonda si collega.
– Le tecniche di applicazione sono molte e vengono utilizzate, come anche la tecnica della PCR, in biologia,
medicina, veterinaria, ecologia. Per individuare la struttura del DNA di ogni uomo un aiuto è venuto dalla scoperta, nel gene della mioglobina umana, di una sequenza di DNA, presente in tutti gli individui esaminati, ma
localizzata in regioni diverse e costanti per ciascuno di essi. Procedendo con la sonda a DNA che si appaia ad
essa, si ottiene un complesso disegno a bande diverso e caratteristico di ogni individuo (a meno che non si tratti di gemelli monovulari), definito “le impronte digitali del DNA”. La tecnica è semplice anche se lunga.
Secondo te l’indagine potrà fornire dati più precisi rispetto alle impronte digitali?
4 – Diagnosi precoce
Le tecniche della PCR e delle sonde molecolari vengono utilizzate in medicina per diagnosticare alcune malattie, ma non tutte.
Perché solo nella diagnosi di malattie virali e non batteriche?
Nelle
malattie virali in seguito allʼinserzione del DNA virale si ha una modificazione genetica delle cel.......................................................................................................................................................................................................................
lule
infettate che non compare nelle infezioni batteriche.
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché nella diagnosi dell’AIDS e dell’epatite C e non nella diagnosi del tetano?
LʼAIDS
è una patologia di origine virale che comporta una modificazione genetica dovuta allʼinserzio.......................................................................................................................................................................................................................
ne
del DNA virale nel DNA delle cellule infettate. Il tetano è una tossinfezione dovuta ad una tossina
.......................................................................................................................................................................................................................
batterica
che non induce alcuna modificazione genetica, ma determina solo numerosi danni a livello
.......................................................................................................................................................................................................................
cellulare.
.......................................................................................................................................................................................................................
165
166
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
Perché si possono individuare precocemente malattie ereditarie come patologie infantili quali la fibrosi cistica
e la beta talassemia?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
fibrosi cistica e la beta talassemia sono malattie ereditarie conseguenti a mutazioni geniche e quin.......................................................................................................................................................................................................................
di
individuabili nellʼesame del DNA
Perché è possibile far diagnosi precoce di tumore?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
tumore si origina da cambiamenti nella normale sequenza del DNA. Anche una sola cellula tumorale
in mezzo a milioni di cellule normali può essere evidenziata con queste tecniche
.......................................................................................................................................................................................................................
Per determinare il sesso e far diagnosi prenatale nei casi di familiarità di malattie.
5 – Lʼeredità legata al sesso
Esistono patologie in cui le femmine sono portatrici sane, mentre i maschi risultano malati, come nel caso della distrofia muscolare di Duchenne, dell’emofilia, del daltonismo.
Qual è il cromosoma responsabile di tale patologia?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
gene responsabile di tale patologia è localizzato sul cromosoma X e quindi la patologia colpisce in
.......................................................................................................................................................................................................................
maggior
misura i maschi.
L’analisi molecolare ha rivelato che il 60-70% delle mutazioni che portano alla distrofia, ad esempio, sono in
realtà delezioni che interessano diverse regioni del gene. Che cosa sono le delezioni?
Mutazioni
in cui viene a mancare una sequenza genica.
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché si ammalano solo i maschi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché
hanno un solo cromosoma X
6 – Inquinamento delle acque
Cancella le parole errate.
Le acque dei fiumi o dei mari ospitano un’intensa vita di organismi fra i quali alcuni responsabili di malattie batteriche molto gravi per l’uomo e spesso sono contaminate da inquinanti chimici.
Con la tecnica della sonda molecolare si individuano batteri/nitrati per dichiarare il divieto di balneazione/navigazione. Nel mare Adriatico si hanno spesso maree colorate provocate dalla presenza di diverse alghe. Questo fenomeno si chiama eutrofizzazione/cromatismo. A volte le alghe producono tossine/pigmenti
che sono assorbite dai molluschi. L’uomo che consuma molluschi contaminati può venire colorato/avvelenato. Con le sonde è possibile identificare la presenza delle alghe/dei coloranti e quindi è possibile impedire in tempo il consumo di prodotti ittici pericolosi.
7 – La classificazione
Sottolinea la risposta esatta.
La PCR può essere utilizzata nella classificazione. Nel campo della botanica è stata proposta una nuova classificazione delle piante basata non più sulla morfologia, ma sul codice genetico. La classificazione fino ad ora
in uso fu proposta da Darwin/Linneo. Alcuni studiosi inglesi hanno confrontato tre geni di ciascuno dei 565 rappresentanti delle famiglie di piante e fiori presenti nel Kew Garden di Londra, uno dei giardini botanici più ricchi del mondo. I giardini botanici hanno lo scopo di conservare il germoplasma delle piante/rendere bello il
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
paesaggio. Analizzando il DNA delle diverse piante con la tecnica della PCR /della flottazione i ricercatori hanno scoperto parentele insospettabili: il loto sarebbe un “cugino” del platano, la rosa risulterebbe prossima all’ortica e il papavero al cavolo. Tali parentele sono state individuate per la sequenza dei geni/per la somiglianza biochimica. La classificazione mantiene la divisione delle piante migliorandone però accuratezza e precisione grazie alle osservazioni a livello molecolare. Partendo dalla classe le piante si classificano: classe - ordine - famiglia - genere - specie/classe - famiglia - genere - ordine - specie.
8 – Il DNA in Tribunale
Non più sulla scena del delitto con la lente di Sherlock Holmes!
Le procedure di biologia molecolare sono uno strumento ben più prezioso della lente e permettono al medico
legale di identificare con certezza un individuo attraverso un prelievo di sangue o un reperto biologico (macchie di sangue, tracce di sperma, capelli con radice, frammenti di cute).
Quali applicazioni potrebbe avere la tecnica della PCR in medicina legale, ad esempio nell’identificazione di
uno stupratore?
.......................................................................................................................................................................................................................
Se
vi fossero tracce di sperma, sarebbe possibile utilizzare la tecnica della PCR per amplificare il DNA,
.......................................................................................................................................................................................................................
analizzarlo,
confrontarlo con il DNA dei sospettati e risalire in maniera inequivocabile allo stupratore.
Siamo tutti diversi l’uno dall’altro per moltissimi caratteri, il DNA di ciascuno è diverso, ma non è facile osservare le differenze e identificare un singolo individuo.
Quali applicazioni potrebbe avere la tecnica delle sonde a DNA per individuare la struttura del DNA di un individuo?
Procedendo
con la sonda a DNA che si appaia ad essa, si ottiene un complesso disegno a bande di.......................................................................................................................................................................................................................
verso
e caratteristico di ogni individuo (a meno che non si tratti di gemelli monovulari), definito “le im.......................................................................................................................................................................................................................
pronte
digitali del DNA”.
.......................................................................................................................................................................................................................
Come si può essere certi del padre di un bambino?
.......................................................................................................................................................................................................................
Dal
momento che ciascun individuo eredita metà del patrimonio genetico dal padre e metà dalla ma.......................................................................................................................................................................................................................
dre,
avrà metà delle impronte da ciascuno di loro. Se il bambino in esame ha le proprie bande che
.......................................................................................................................................................................................................................
coincidono
con quelle del supposto padre, non vi è dubbio che egli sia suo padre.
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 168 - 170:
Esercizio 1: basi; del DNA; cromosomi; tre basi; codon; amminoacidi; proteine; gene; proteina; sequenza; codoni; cromosomi; enzimi; geni; DNA; geni; geni; virus; batteri; particelle
dʼoro o tungsteno ricoperte con il DNA; microiniezioni; Agrobacterium; transgenico;
madre; miglioramento; impollinazione; ibridazione; fusione protoplasmatica.
167
168
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
modulo 3
la biologia dai laboratori
alla vita quotidiana
Proposte di esercitazioni
1 – Organismi transgenici
Inserisci al posto dei puntini le parole mancanti.
Il codice genetico è contenuto nella sequenza di ................ della scala elicoidale della doppia molecola .................
che forma i .......................... . L’unità più piccola capace di portare un messaggio genetico è rappresentata dalla
sequenza di ........................ denominata ........................ . Per esempio questa funzione genetica può servire per iniziare o fermare la sintesi di ............................. essenziali oppure la produzione di ........................... . Un ..................... è
un insieme di codoni che identificano una particolare ........................ .
La mappa genetica rappresenta lo studio approfondito della ....................... esatta di .................... nei ....................... .
Sono stati identificati
........................
capaci di tagliare la catena del DNA in punti prestabiliti ed altri capaci di
congiungerla. Questo permette di isolare i ....................... in punti specifici della catena del ....................... .
Questo processo d’accoppiamento dei geni è alla base delle modificazioni genetiche degli organismi e può
avvenire attraverso l’inserimento di ....................... della stessa specie o di specie diverse.
Sono disponibili varie tecniche per inserire dei ...................... in organismi differenti. Questi includono l’uso di vettori come i ........................ o i ...................... , o metodi fisici attraverso il bombardamento con ............................................
............................................. oppure l’elettroforesi per rendere permeabile la membrana cellulare al DNA. Negli ani-
mali i geni vengono normalmente inseriti con ............................................. negli embrioni. In alternativa negli embrioni possono venire inseriti attraverso vettori virali. Nei vegetali i vettori sono batteri del genere
.............................
. La frequenza di successo per la formazione di un animale ................................... è normalmente
attorno all’1%. Si può ottenere la distinzione tra cellule modificate e quelle non modificate con l’inserimento di
un gene che trasmette la resistenza agli antibiotici. Successivamente con l’uso dell’antibiotico si eliminano le
cellule non modificate. Gli embrioni degli animali trattati sono trasferiti all’interno di una ............................ e, una
volta nati, si verifica se i soggetti ottenuti sono transgenici. Nelle piante le nuove tecnologie vengono usate in
congiunzione con i metodi classici di .......................... come l’.......................... controllata e l’ ......................... nonché la
......................... ............................................
.
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
169
Proposta di lavoro pluridisciplinare – Lavorare per progetti: alimenti transgenici
Poche altre scienze hanno coinvolto emotivamente la nostra società come l’ingegneria genetica che rappresenta per alcuni
la fonte di una nuova visione dell’uomo e per altri l’attacco definitivo al concetto di specie umana.
La produzione di organismi transgenici per l’alimentazione ha fatto emergere un complesso di considerazioni di ordine etico, sulla sicurezza alimentare, ambientali e sul benessere animale. Un tema che accomuna varie discipline perciò adatto ad
indagini inter e multi disciplinari per progetti comuni all’interno del consiglio di classe e fra classi. Il problema potrebbe essere affrontato secondo vari punti di vista.
Il punto di vista etico
Inserire materiale genetico estraneo nelle piante e negli animali è un’operazione che solleva molte perplessità:
perplessità:
“L’uomo non è Dio”.
argomentazioni contro:
L’uomo non ha diritto di modificare la vita di altri organismi: è innaturale e non è morale.
argomentazioni in risposta: Le modificazioni genetiche avvengono anche in natura spontaneamente, all’interno della
stessa specie, mentre tra specie diverse sono artificiali. Non per questo sono sempre positive quelle naturali e sempre negative quelle provocate.
perplessità:
Certe religioni (Musulmani ed Ebrei) prevedono la proibizione di alcune carni.
argomentazioni contro:
Chi segue tali norme religiose teme di contravvenirle se consuma carni di animali consentiti (pecore) in cui siano stati trasferiti geni provenienti da animali le cui carni sono proibite (maiale).
argomentazioni in risposta: I geni inseriti derivano da un processo di moltiplicazione e, pur essendo identici all’originale, ne sono solo la copia. Inoltre, specialmente nella clonazione, si usa RNA al posto
del DNA per produrre copie di geni: in questo modo nel genoma del nuovo animale non
vengono inseriti realmente i geni dell’organismo donatore.
perplessità:
I vegetariani non fanno uso di carni o di alimenti provenienti dagli animali.
argomentazioni contro:
Il trasferimento di geni animali in alimenti vegetali induce le piante a sintetizzare sostanze animali.
argomentazioni in risposta: L’organismo ospite è dominante e non assume le caratteristiche genetiche del donatore.
perplessità:
Accusa di cannibalismo.
argomentazioni contro:
L’uso di animali contenenti geni umani può far nascere l’accusa di cannibalismo. La religione musulmana ne proibisce l’uso poiché ritiene che contengano la natura umana.
argomentazioni in risposta: È l’animale a determinare lo status e non il gene. La religione ebraica sostiene che le caratteristiche dominanti sono quelle dell’organismo ospite.
170
MODULO
3 - LE APPLICAZIONI
perplessità:
L’uomo in pasto agli animali.
argomentazioni contro:
Per produrre proteine di importanza farmaceutica (insulina) si preparano lieviti modificati
con geni umani. Finita la produzione vengono usati come alimenti per animali, che mangerebbero l’uomo.
argomentazioni in risposta: Come per correggere disordini genetici si utilizzano geni umani sani, la stessa cosa deve
valere per l’alimentazione.
Le argomentazioni presentate rappresentano il modo di guardare la stessa problematica da due filosofie diverse. La domanda è questa: può un gene essere considerato unicamente un insieme di molecole oppure, anche se ne viene riprodotta
una singola parte, continua a rappresentare l’entità da cui deriva? Se la prima considerazione è vera il problema etico non
esiste. Se invece è vera la seconda considerazione, prima di applicare la tecnologia, bisogna tenere conto di tutti gli aspetti
etici.
Il punto di vista della sicurezza alimentare
Le preoccupazioni che nascono dall’uso nell’alimentazione umana di carni di animali transgenici o nutriti con alimenti transgenici sono la possibilità per i consumatori di trasferire materiale genetico nuovo con conseguenti eventuali rischi tossicologici:
1. all’interno della microflora intestinale
2. all’interno delle cellule del tratto gastrointestinale
Un approccio comune per accertare la sicurezza del nuovo prodotto è quello di confrontarlo con alimenti convenzionali per
stabilirne l’equivalenza nutrizionale e tossicologica, definendo innanzitutto se il materiale genetico modificato viene demolito o continua ad essere biologicamente attivo dopo il processo digestivo.
Dichiarare l’origine del prodotto transgenico è un requisito importante per la trasparenza verso il consumatore che può così
eseguire le sue scelte.
Etichettatura
Sono allo studio regolamentazioni in molti paesi anche se esistono ancora molte difficoltà.
In Europa una regolamentazione provvisoria per gli alimenti geneticamente modificati propone di etichettare se:
1) il nuovo alimento presenta caratteristiche nuove e non più equivalenti a quelle tradizionali
2) esistono rischi di allergie o altre implicazioni per la salute
3) esistono preoccupazioni etiche (religiose)
Un’altra proposta suggerisce di specificare in etichetta la presenza di organismi vivi modificati e di quelli morti solo se abbiano prodotto caratteristiche diverse.
Il punto di vista economico
L’immissione nell’ambiente di animali modificati geneticamente è accompagnata da alcune problematiche:
1. Organismi vegetali o animali più produttivi e qualitativamente migliori potrebbero, perché più richiesti dal mercato, fare
estinguere i soggetti della stessa specie non modificati geneticamente.
2. Organismi, come pesci, che per ragioni d’allevamento resistono meglio a temperature dell’acqua più fredda se liberati nell’ambiente potrebbero sostituire la popolazione indigena e far scomparire prodotti tipici.
3. I paesi produttori di questi alimenti possono acquisire un ruolo strategico creando problemi di natura economica globale.
4. La massiccia introduzione di colture transgeniche (più resistenti e quindi più remunerative) può portare al tracollo del settore agricolo.
modulo quattro – la microbiologiaMODULO
dai 4laboratori
- BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
alla vita quotidiana
Prerequisiti sul modulo
1 – Procarioti ed eucarioti
Scegli la risposta esatta.
1) I procarioti si differenziano dagli eucarioti
a non hanno DNA
b sono di maggiori dimensioni
c non hanno organuli nel citoplasma
✘
2) Il DNA è presente
a negli eucarioti solamente
b nei procarioti solamente
c in entrambi
✘
3) La membrana cellulare è presente
a negli eucarioti solamente
b nei procarioti solamente
c in entrambi
✘
4) La membrana nucleare è presente
a negli eucarioti solamente
b nei procarioti solamente
c in entrambi
✘
5) I plasmidi sono presenti
a negli eucarioti solamente
b nei procarioti solamente
c in entrambi
✘
2 – Un grande scienziato
Rispondi alle seguenti domande, unendo le lettere delle caselle evidenziate, leggerai il nome di un importante scienziato.
1) Principale molecola che fornisce energia.
2) Insieme delle reazioni chimiche che avvengono
nelle cellule.
3) Insieme delle reazioni che portano ad accumulo
di energia.
4) Lo sono le reazioni metaboliche.
5) Insieme di reazioni che avvengono con emissione di energia.
6) Processo metabolico che avviene in assenza di
ossigeno.
7) Molecola di zucchero, base per le reazioni cataboliche.
8) Processo metabolico che avviene in presenza di
ossigeno.
9) Processo che porta alla scissione del glucosio.
10) Sostanze che fungono da catalizzatori metabolici.
Pasteur
Soluzione: ................................................................................
1
2
3
4
5
6
7
8
9
a
t
p
m
e
t
a
b
o
l
i
s
m
a
n
a
b
o
l
i
s
m
o
a
c
c
o
p
p
i
a
t
e
c
a
t
a
b
o
l
i
s
m
a
n
a
e
r
o
b
i
c
o
g
l
u
c
o
s
i
o
a
e
r
o
b
i
c
o
g
l
i
c
o
l
i
s
n
z
i
m
i
10
e
i
o
o
171
172
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
3 – Microrganismi
Rispondi con vero o falso.
– Al regno dei Protisti appartengono organismi procarioti
– Al regno delle Monera appartengono organismi procarioti
– Non tutti i batteri sono procarioti
– Microbo è sinonimo di batterio
– Al regno dei Funghi appartengono organismi procarioti
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
4 – La sintesi proteica …
Rispondi con vero o falso.
– Avviene solo negli eucarioti
– Avviene in tutti gli organismi
– Dà luogo a proteine specifiche
– Avviene secondo l’informazione dell’RNA
– Si verifica in due momenti: traduzione e trascrizione
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
5 – Le proteine
Rispondi con vero o falso.
– Si formano sui ribosomi
– Vengono codificate secondo l’informazione del DNA
– Gli aminoacidi vengono trasportati dall’RNA di trasporto che riconosce l’informazione
– Gli aminoacidi si legano all’RNA messaggero
– L’RNA messaggero legge l’informazione
– L’RNA di trasporto trascrive l’informazione
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
6 – Con lʼingegneria genetica…
Rispondi con vero o falso.
– Il gene appartenente ad un organismo viene inserito in un altro organismo
– Gli enzimi di restrizione tagliano il DNA
– Per inserire un gene sono necessari dei vettori
– I virus sono vettori
– I plasmidi dei batteri fungono da vettori
– I plasmidi sono anelli di DNA
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
7 – Gli strumenti dellʼingegneria genetica
Rispondi con vero o falso.
– Gli enzimi di restrizione isolano il DNA
– Gli enzimi di restrizione srotolano il DNA
– Gli enzimi di restrizione legano fra loro due catene di DNA
– Il gene viene legato alla molecola del DNA attraverso l’enzima ligasi
– La ligasi blocca la mitosi
– I plasmidi ricombinanti sono vettori
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
8 – Lʼingegneria genetica utilizza
Rispondi con vero o falso.
– La capacità di replicazione dell’RNA
– Il meccanismo della sintesi proteica
– La duplicazione del DNA
– Le proprietà dei geni di codificare proteine specifiche
– Il dogma centrale della biologia
– L’energia della fotosintesi
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 174 - 175:
Esercizio 1: 1) V; 2) F; 3) V; 4) F; 5) V; 6) F; 7) V.
Esercizio 2: 1c – 2c – 3c – 4a – 5c – 6a – 7a – 8b – 9b – 10b
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
173
174
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
modulo 4
la microbiologia dalla vita
quotidiana ai laboratori
Proposte di esercitazioni
1 – Organismi modificati
Rispondi con vero o falso.
1. Organismi modificati sono quelli nel cui patrimonio genetico è stato inserito un gene estraneo
2. Gli organismi vengono modificati con la selezione naturale
3. L’ingegneria genetica consente di ricombinare il DNA
4. Un frammento di gene isolato può essere introdotto direttamente in una nuova cellula
5. La cellula ricombinante ha il compito di secernere la proteina codificata dal gene che ha ricevuto
6. Gli enzimi di restrizione servono a restringere la cellula
7. Le proteine prodotte per fermentazione della cellula ricombinante, purificate, possono essere
usate come farmaci
2 – Microrganismi
Scegli la risposta esatta.
1) I microrganismi appartengono ai regni
a dei Monera e Protisti
b dei Protisti e Funghi
c dei Funghi, Monera, Protisti
2) I microrganismi hanno
a cellule procariote
b cellule eucariote
c cellule procariote ed eucariote
3) La sintesi proteica avviene
a solo negli eucarioti
b nei solo batteri
c in tutti gli organismi viventi
4) L’ingegneria genetica sfrutta
a la capacità di replicazione del DNA
b la possibilità della clonazione
c il meccanismo della sintesi lipidica
5) I plasmidi sono presenti
a nei funghi
b nelle cellule vegetali
c nei batteri
vero falso
MODULO
6) I plasmidi ricombinanti sono formati da
a DNA
b RNA
c aminoacidi
7) Il meccanismo della sintesi proteica viene sfruttato
a nella tecnica del DNA antisenso
b nella tecnica della clonazione
c nella tecnica delle colture in vitro
8) Gli enzimi di restrizione si utilizzano per
a restringere il DNA
b isolare parti di DNA
c legare parti di DNA
9) I batteri ricombinanti sono
a batteri che hanno ricombinato il citoplasma
b batteri che possiedono il cDNA
c batteri che ne hanno combinato una grossa
10) Il cDNA consente
a di produrre palindromi
b di produrre proteine
c di produrre DNA antisenso
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
175
176
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
ESERCIZI
unità
didattica
9
biodiversità
dei
microrganismi
VIRUS
Esercizi di autovalutazione
pag. 322
1 – I virus
Se ad ogni affermazione operi la scelta esatta, unendo le lettere troverai il nome di colui che ha individuato il
Beijerinck
primo virus nel mosaico del tabacco .............................
A Sono cellule
E Hanno un capside
B Non sono cellule
O Hanno una parete
I Sono trasportati da vettori
R Si muovono autonomamente
J Sono formati da un involucro proteico e da acido
G Sono formati da soli acidi nucleici
S La maggior parte dei virus vegetali presenta DNA
E La maggior parte dei virus vegetali presenta RNA
F L’acido nucleico si localizza generalmente nel
citoplasma della cellula ospite
R L’acido nucleico si localizza generalmente nel
nucleo della cellula ospite
M Il virus a RNA possiede l’enzima replicasi
I Il virus a RNA possiede l’enzima trascrittasi inversa
N I retrovirus sono virus a RNA
H I retrovirus sono virus a DNA
C I batteriofagi distruggono i batteri
P I batteriofagi distruggono i virus
O I prioni sono virus
K I prioni sono costituiti da proteine
2 – Chi è il colpevole?
Qualcuno ha modificato il software nel computer della cellula, chiuso nel nucleo ed ha ridotto la cellula in
schiavitù.
Virus
Rispondi alle domande e, unendo le lettere nelle caselle evidenziate,comparirà il suo nome: .............................
1) È il responsabile della sindrome da immunodeficienza acquisita.
2) Il nome della particella virale completa.
3) È patogeno per i batteri.
4) Possono essere classificati secondo quella interna o esterna.
5) Lo è la simmetria del virus del Mosaico
del tabacco.
1
2
3
4
5
h
i
v
v
i
r
i
o
n
e
b
a
t
t
e
r
i
o
f
s
t
r
u
t
t
u
r
a
s
p
i
r
a
l
e
a
g
o
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
177
3 – Soffermiamoci a pensare
Qual è la verità che si nasconde nellʼaffermazione dellʼesercizio precedente?
Spiega perché è adatta a sintetizzare il meccanismo di azione dei virus.
4 – Portare ordine nel caos
Ordina le fasi come avvengono nel processo di riproduzione di un virus ed indica qual è la sequenza per il virus a DNA e quale quella del virus a RNA.
DNA
Fasi di riproduzione di un virus a .............................
Fasi di riproduzione di un virus a
RNA
.............................
1 Si produce nuovo DNA virale e nuovi involucri
proteici
1 Liberazione dei nuovi virus
2 Liberazione dei nuovi virus
2 Dall’RNA virale si formano proteine virali per il capside e nuovi virus completi
3 Il DNA virale modifica il metabolismo batterico
3 Si produce mRNA virale
4 Si libera un enzima litico che produce un foro
4 Il virus si lega a recettori specifici posti sulla cellula ed entra
5 Il virus si lega alla cellula
5 DNA virale si duplica ed entra a far parte del DNA
della cellula
6 Lisi della cellula
6 Libera RNA nel citoplasma
7 Il DNA penetra attraverso il foro nella cellula
7 La trascrittasi inversa trascrive le informazioni
dall’RNA virale al DNA virale
Soluzione: Virus a DNA .......................................................................................................................................................................
5-4-7-3-1-6-2
Virus a RNA .......................................................................................................................................................................
4-6-7-5-3-2-1
5 – Nel porto di New York
Quale sarà stata lʼimpressione degli emigranti che, allʼinizio del secolo, dopo un lungo viaggio per mare, raggiungevano il porto di New York? La sagoma si cominciava a vedere da molto lontano e poi si trovavano di
fronte la mole, quasi 50 volte più alta di loro, della Statua della Libertà: il dono dei francesi al trionfo della democrazia in America. Pressappoco la stessa impressione che avrebbe un virus se si trovasse di fronte ad un
batterio
.............................
1
Rispondi alle domande e lo saprai.
1) Uno dei tre tipi di simmetria nella struttura
esterna del virus.
2) È inutile prenderli per curare l’influenza.
3) La struttura esterna del virus si chiama.
4) Hanno potere antigene cioè producono.
5) Virus significa.
2
a
n
3
4
a
5
c
u
b
i
c
a
t
i
b
i
o
t
i
c
a
p
s
i
d
e
n
t
i
c
o
r
p
v
e
l
e
n
o
c
i
i
6 – Il nome dei virus
La nomenclatura dei virus differisce completamente dai sistemi tassonomici adottati per gli altri microrganismi
e per gli organismi superiori. Non sono note entità primigenie né cicli evolutivi, nei virus manca la riproduzione sessuale. La scelta operata in virologia umana e animale di adottare una classificazione binomiale (genere e specie) latinizzata che ricorda il tipo di Linneo non fu accolta dagli studiosi di virologia vegetale che introdussero il criptogramma. Si tratta di una sorta di formula che racchiude le informazioni chiave. R/1:2/5:
E/E:S/O ci informa che si tratta di un virus ad RNA (R), a singola elica (1) con peso molecolare 2x106 (2) che
pag. 323
178
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
costituisce il 5% del peso del virione (5), forma e nucleocapside sono anisometrici (E/E elongated), infetta le
Fanerogame (S= seed plants), si trasmette per contatto (O).
Nonostante sembrasse la soluzione più completa, il criptogramma non è certo la più pratica ed oggi è praticamente in disuso. Lʼattuale sistema si basa su un compromesso e la denominazione dei:
– virus animali prevede, indicandole con nomi latini, famiglie (Paramyxoviridae), sottofamiglie (Paramixovirinae), generi (Paramixovirus), sottogeneri (Morbillivirus, virus della parotite, virus parainfluenzali);
– virus vegetali prevede al posto delle famiglie, gruppi i cui nomi rappresentano una sigla, per lo più di tre lettere: la prima è il nome della specie vivente in cui il virus sviluppa, la seconda è lʼiniziale del sintomo provocato, lʼultima è una V e sta per virus.
Così il criptogramma sopra descritto diviene TMV, Tobacco Mosaic Virus
Prova a capire di che virus si tratta:
TMV
Tobacco Mosaic Virus
Virus
..............................................................................................................
del mosaico del tabacco
BYV
Beet Yellow Virus
Virus
..............................................................................................................
del giallume della bietola
CeLV
Celery Latent Virus
..............................................................................................................
Virus
latente del sedano
CVV
Citrus Variegation Virus
..............................................................................................................
Virus
della variegatura degli agrumi
CMV
Cucumber mosaic Virus
..............................................................................................................
Virus
del mosaico del cetriolo
CaMV
Cauliflower mosaic Virus
..............................................................................................................
Virus
del mosaico del cavolfiore
ALV
Alfalfa Laten Virus
..............................................................................................................
Virus
latente dellʼerba medica
7 – La storia dellʼHIV
pag. 327
– Stati Uniti 1981: le prime avvisaglie
È il New York Times il primo a descrivere il quadro morboso di una nuova malattia, grave al punto da essere
mortale, segnalata in un gruppo di omosessuali di New York, Los Angeles e San Francisco. Molte le ipotesi,
ma quella più attendibile è l’origine virale, in alcuni aspetti essa ricorda infatti l’infezione di un altro virus, il Citomegalovirus.
– …due anni dopo: lʼesplosione
La malattia si diffonde e casi di AIDS, questo è il suo nome, si riscontrano anche tra i tossicodipendenti. La
convinzione di trovarsi di fronte a un virus che, come quello dell’epatite B, si trasmette per via sessuale e sanguigna è sempre più forte: in due anni negli Stati Uniti il numero di malati è decuplicato, mentre il caso di due
omosessuali danesi che avevano avuto rapporti con la comunità gay di New York segna l’arrivo dell’infezione
in Europa. I casi registrati in Francia e in Belgio indicano che l’agente infettivo non è solo…americano, ma viene anche dall’Africa equatoriale dove una forma morbosa molto simile era stata segnalata negli anni ’50.
– La malattia delle 4 H: …ma, non solo gay e tossicomani
Nel 1982 la diagnosi della malattia in otto emofiliaci trattati con emoderivati è la prova dell’origine virale della
malattia. In America si continua a pensare sia appannaggio di omosessuali, eroinomani, emofiliaci e haitiani
(una delle mete del cosiddetto turismo sessuale) e viene chiamata “malattia delle 4 H”, perché queste parole
in inglese cominciano tutte con la lettera H.
Solo nel 1983, quando il contagio si estende a donne e a persone emotrasfuse, si ha la certezza che il rischio
di contagio sia più ampio ed avvenga anche per via eterosessuale. Da questo momento, si chiamerà ufficialmente AIDS (Sindrome da immunodeficienza acquisita).
– Sulle tracce del colpevole
Nel 1983 l’Istituto Pasteur di Parigi annuncia di aver individuato un retrovirus che potrebbe essere la causa
dell’AIDS. Nel 1984 anche il ricercatore americano Robert Gallo dichiara di aver identificato il virus, ma in
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
realtà era quello già isolato dal francese Montagnier. Enormi gli interessi in gioco e non solo scientifici. Mettere a punto un test diagnostico avrebbe fruttato milioni di dollari.
– Un germe che viene da lontano
Ma da dove viene questo virus che solo cinquant’anni fa era sconosciuto? Molte sono le ipotesi. Secondo alcuni è probabile che l’HIV derivi dalla mutazione di un germe che infettava le scimmie verdi dell’Africa centrale: il passaggio all’uomo potrebbe essere avvenuto attraverso inoculazioni rituali di sangue delle scimmie, o
attraverso il consumo delle cervella degli animali. Secondo altri l’HIV sarebbe il frutto di una mutazione in un
germe durante la preparazione di vaccini sperimentali che utilizzavano sieri di origine animale. Inoculati non
correttamente purificati, durante la sperimentazione, in volontari residenti in zone dell’Africa centrale, hanno
sviluppato la malattia.
Considera le seguenti definizioni rispondi alle seguenti domande.
– malattie infettive
Malattie sostenute da microrganismi patogeni
– malattie infettive contagiose
In grado di trasmettersi da un individuo ad un altro
– malattie infettive non contagiose Malattie infettive che non si trasmettono (ascessi, infezioni cardiache)
– malattie infettive sporadiche
Si manifestano in pochi individui e ogni tanto
– malattie infettive epidemiche
Si diffondono in un tempo breve e a numerose persone
– malattie infettive endemiche
Quando si trovano in un’area ristretta (collettività, condizioni geografiche,
ambientali, climatiche)
– malattie infettive pandemiche
Quando si diffondono a più nazioni
1) Che tipo di malattia infettiva poteva essere considerata l’AIDS fino al 1981?
Sporadica
.......................................................................................................................................................................................................................
2) Dopo il 1982 come era considerata?
Contagiosa
.......................................................................................................................................................................................................................
3) Poiché si riteneva fosse tipica di tossicodipendenti, omosessuali e emodializzati come veniva ritenuta?
Endemica
.......................................................................................................................................................................................................................
4) Quando anche le donne e gli emotrasfusi furono colpiti dalla malattia si comprese che essa era…
Epidemica
.......................................................................................................................................................................................................................
5) Quando si diffuse dagli Stati Uniti in Europa la malattia risultò essere…
Pandemica
.......................................................................................................................................................................................................................
8 – LʼAIDS: la terapia
Identificato l’agente causale dell’infezione inizia la ricerca di un farmaco in grado di sconfiggere l’AIDS.
Che cosa hanno in comune raffreddore, influenza, AIDS?
.......................................................................................................................................................................................................................
Sono
tutte malattie virali
Il primo farmaco viene prodotto dopo due anni, nel 1985, si chiama AZT e riesce a contrastare efficacemente la moltiplicazione del virus. Nel 1991 se ne producono altri tre, FDA, ddI, ddC che agiscono inattivando la
trascrittasi inversa.
Perché secondo te hanno cercato di bloccare la trascrittasi inversa?
Perché
è lʼenzima che consente al virus di trasformare la cellula attaccata in cellula infetta, trascri.......................................................................................................................................................................................................................
vendo
il proprio RNA nel DNA della cellula.
.......................................................................................................................................................................................................................
179
180
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
Ma la scelta terapeutica della somministrazione di un solo farmaco mostra presto i suoi limiti: la sua efficacia
è transitoria. La ricerca continua, grazie anche alla pressione che le organizzazioni di pazienti di tutto il mondo esercitano sulle istituzioni e sulle industrie: mai nella storia della medicina sono state acquisite così tante
informazioni in così poco tempo su di una nuova malattia.
La raccolta di fondi per la ricerca è prassi nelle piazze e attraverso i mass media. Conosci le modalità e altre
malattie per le quali si mette in pratica questa tecnica?
.......................................................................................................................................................................................................................
Telethon,
vendita di piante, uova di Pasqua, arance… per il cancro, la leucemia, la distrofia muscolare,
.......................................................................................................................................................................................................................
la
sclerosi multipla…
Da uno schema terapeutico con un solo farmaco si passa all’associazione di più molecole.
Nel 1995 viene messa a punto e commercializzata una nuova classe di antiretrovirali: gli inibitori della proteasi. La nuova arma è costituita da due farmaci inibitori della trascrittasi inversa e da un terzo che agisce, sempre nel ciclo replicativo, ma verso un altro enzima, la proteasi, che scinde le catene polipeptidiche per formare le proteine definitive del virus.
Quale parte della struttura virale è di natura proteica?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
capside
Notevole è la riduzione della mortalità, delle infezioni e della spesa sanitaria per quanto riguarda l’assistenza
ospedaliera, ma è in aumento la spesa farmaceutica.
Difficoltà di non poco conto sono però ancora gli effetti indesiderati prodotti dalle combinazioni dei farmaci e
soprattutto i problemi di poter contare sulla collaborazione del paziente: l’elevato numero di compresse che
l’ammalato deve assumere quotidianamente a orari fissi, il necessario rispetto di alternanze tra digiuno e assunzione di liquidi e di cibi sono difficoltà che possono rendere queste terapie complesse da seguire e da conciliare con i ritmi della vita quotidiana della persona. Disporre di molecole sempre più mirate al bersaglio, di
più facile tollerabilità, con un minor numero di assunzioni quotidiane sono ancora i traguardi da raggiungere
nella proposta terapeutica.
9 – LʼAIDS: la profilassi
Per il momento il mezzo più sicuro per non contrarre la malattia è una condotta di vita volta a non entrare in
contatto con il virus.
Quali sono i mezzi attraverso cui si può entrare in contatto con la malattia?
Attraverso
i liquidi organici.
.......................................................................................................................................................................................................................
Considera le seguenti situazioni.
Un ragazzo e una ragazza si incontrano in discoteca per la prima volta: come è opportuno comportarsi?
Astenersi
da rapporti sessuali a rischio, utilizzare sempre i profilattici.
.......................................................................................................................................................................................................................
Nel gruppo di tossicodipendenti che cosa bisogna assolutamente evitare?
Lo
scambio di siringhe.
.......................................................................................................................................................................................................................
Dal dentista, dallʼestetista, dal callista può esserci rischio di contagio. Qual è il mezzo utilizzato per eliminarlo?
La
sterilizzazione degli strumenti chirurgici.
.......................................................................................................................................................................................................................
Individuare un vaccino che risolva il problema in maniera più incisiva è l’obiettivo della profilassi. Un obiettivo
ancora a lungo termine poiché la strada non è stata ancora individuata.
Qual è il maggior problema?
La
grande variabilità del virus.
.......................................................................................................................................................................................................................
Qual è lʼipotesi che si persegue?
Ridurre
la capacità di replicazione del virus per consentire allʼorganismo di elaborare anticorpi.
.......................................................................................................................................................................................................................
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
181
10 – Unʼarma per le guerre del corpo umano: la vaccinazione
Completa con le parole adatte gli spazi con i puntini.
Nella difesa dalle infezioni, un ruolo essenziale è svolto dall’immunità: essa rappresenta la possibilità di un orantigene
ganismo di difendersi da agenti patogeni e dalle loro tossine (entrambi hanno potere ...............................
). La reazione immunitaria consiste nella capacità dell’organismo di riconoscere le sostanze estranee con potere antianticorpi specifici . All’invasione del patogeno l’organismo ingaggia una lotta e, se
gene e di produrre ....................................................
naturale attiva
vince e supera la malattia, ne acquisisce un’immunità definita .................................................
. Il trasferimento degli
anticorpi preformati dalla madre al feto (attraverso la placenta) o al neonato (attraverso il latte) costituisce una
forma di immunità naturale passiva. Le osservazioni di Jenner hanno aperto la strada alla preparazione di arvaccini e i sieri . La vaccinoprofilassi produce un’immunità .................................
artificiale attiva ,
mi per prevenire le infezioni: i ..................................
non ha effetto immediato, ma l’organismo deve avere il tempo per produrre anticorpi a seguito della somminiantigeni morti o attenuati. Con la sieroprofilassi si somministrano ...............................................
anticorpi preformatie si
strazione di ........................................................
artificiale passiva che è immediata ma temporanea.
raggiunge un’immunità ...............................................
La diffusione delle vaccinazioni in Europa è ampia: sono già disponibili vaccini pentavalenti contro difterite, tetano, polio ed Hemophilus, un batterio che provoca meningiti. Ma presto ci sarà anche l’esavalente perché a
queste si aggiungerà l’immunizzazione contro il virus dell’epatite B. Se il programma di vaccinazione sarà attuato a tappeto tali infezioni diverranno, in Europa, in via di estinzione. Queste le previsioni dell’Organizzazione Mondiale della Sanità che prevede anche che, in un prossimo futuro, ben 75 malattie infettive potrebbero
essere prevenute con la vaccinazione.
BATTERI
Prove di laboratorio
La carica batterica totale nel latte
Strumenti: provettoni, pipette.
Obiettivo: La presenza di microrganismi è evidenziata considerando che essi, durante il loro sviluppo,
consumando ossigeno e producendo enzimi, modificano il potenziale di ossidoriduzione del mezzo di
coltura, quindi decolorano indicatori (blu di metilene)
appositamente aggiunti.
Procedimento: 1) Prelevare in ciascun provettone
10 ml di latte. 2) Aggiungere 1 ml di blu di metilene. 3)
Capovolgere il provettone per mescolare. 4) Mettere
a bagnomaria a 37°C. 5) Prendere nota del tempo
impiegato alla soluzione per decolorarsi in ciascun
provettone. 6) Agitare le provette circa ogni 1/2 ora.
Materiali: latte fresco, latte lasciato a temperatura
ambiente per 1, per 2, per 3 giorni.
Tempo di decolorazione
N° microrganismi/ml
Qualità del latte
5 ore o più
< 100.000-200.000
buona
Da 2 a 4 ore
Da 200.000 a 2 milioni
mediocre
Meno di 2 ore
Da 2 milioni a 10 milioni
cattiva
pag. 331
182
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
I batteri al microscopio
pag. 331
Obiettivo: I batteri sono ovunque: non cʼè ambiente,
neppure la casa più pulita che ne sia priva. Proviamo
ad evidenziarli nel terreno, nellʼacqua, negli alimenti
che consumiamo.
Materiali: latte non pastorizzato o lasciato a temperatura ambiente per 12-18 ore, infuso di fieno preparato da due giorni, piante di fagiolo o altre leguminose (fave, trifoglio) vicine alla fioritura.
Strumenti: vetrini, microscopio, bunsen, carta da filtro, acqua distillata, xilolo, alcol a 95°, blu di metilene,
soluzione di fucsina fenicata, stereomicroscopio, lametta, aghi manicati, soluzione fisiologica (soluzione
di NaCl 0,9%), pipette, ansa.
Procedimento
Nel latte: 1) Porre una goccia di latte su un vetrino. 2)
Stenderla con l’ansa. 3) Lasciare asciugare. 4) Fissare passando il vetrino velocemente alla fiamma. 5)
Immergere in xilolo per 1 minuto e asciugare all’aria.
6) Immergere in alcol per 1 minuto ed asciugare all’aria. 7) Immergere in blu di metilene per 10-15 se-
Colorazione con il metodo di Gram
pag. 333
Obiettivo: Mettere in evidenza i batteri cosiddetti
Gram-negativi non resistenti al Gram e Gram-positivi
o Gram-resistenti. La colorazione del Gram prevede
lʼuso di violetto di genziana e soluzione iodurata, che
colorano le cellule batteriche. Il successivo trattamento con alcol assoluto fa perdere il colore ad alcune (Gram-, colore rosso), mentre altre lo conservano
(Gram+, colore violetto cupo).
Materiali: colture giovani di batteri.
Strumenti: violetto fenicato di Nicolle (10 ml soluzione satura di violetto di genziana + 100 ml acido fenico 1% in soluzione acquosa), liquido di Lugol, alcol
assoluto, fucsina fenicata (diluita 1:10).
Procedimento: 1) Distendere con l’ansa il materiale
su un vetrino in cui è stata posta una goccia di soluzione fisiologica. 2) Lasciare essiccare. 3) Fissare
velocemente a caldo. 4) Colorare per 1 minuto con
La capsula batterica
pag. 332
Obiettivo: Evidenziare la capsula batterica osservando lʼalone chiaro che circonda il batterio che appare chiaro su fondo scuro.
Materiali: vegetali in decomposizione.
condi. 8) Sciacquare e asciugare a temperatura ambiente. 9) Osservare a forte ingrandimento.
Nellʼinfuso di fieno: 1) Porre una goccia di acqua distillata sul vetrino. 2) Disperdervi un poco della muffa
superficiale dell’infuso. 3) Lasciare asciugare all’aria.
4) Fissare passando il vetrino velocemente sulla
fiamma. 5) Aggiungere il colorante (blu di metilene o
soluzione di fucsina fenicata) fino a coprire il materiale. 6) Attendere 4-5 minuti poi sciacquare sotto acqua corrente. 7) Lasciar asciugare all’aria. 8) Osservare a forte ingrandimento.
Nelle leguminose: 1) Estirpare con delicatezza le
piante senza rompere le radici. 2) Lavare le radici
sotto acqua corrente con cautela. 3) Prelevare un tubercolo integro e di colore chiaro. 4) Porre sotto lo
stereomicroscopio. 5) Dividere a metà il tubercolo
con la lametta. 6) Prelevare un poco del materiale
scuro al centro e stemperarlo in una goccia di soluzione fisiologica posta su un vetrino portaoggetti. 7)
Coprire con il coprioggetti ed osservare a forte ingrandimento.
violetto fenicato di Nicolle. 5) Allontanare l’eccesso di
colore e trattare per 1 minuto con il liquido di Lugol.
6) Gettare il liquido di Lugol e lavare con acqua. 7)
Decolorare con alcol assoluto per 10-20 secondi. 8)
Lavare con acqua e toglierne l’eccesso. 9) Colorare
per 1 minuto con fucsina fenicata diluita. 10) Lavare
con acqua, asciugare con carta e poi a leggero calore.
Bacillus Amylobacter
Materiali: vegetali in decomposizione.
Strumenti e Procedimento: secondo la colorazione
del Gram.
Batteri dello yogurt
Materiali: vasetto di yogurt naturale.
Strumenti e Procedimento: secondo la colorazione
del Gram.
Strumenti: vetrini, microscopio, inchiostro di china.
Procedimento: 1) Porre una goccia di inchiostro ad
un’estremità del vetrino. 2) Stemperare un poco di
materiale prelevato dal vegetale. 3) Stendere la goccia facendovi strisciare sopra, tenendolo inclinato, un
secondo vetrino. 4) Lasciare asciugare all’aria.
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
Esercizi di autovalutazione
11 – Lo sapevi?
Rispondi esattamente alle domande e nei riquadri scuri comparirà una frase.
1) Specie di batteri coloniali a di- 1
s
t
a
f
i
l
o c o c c
sposizione sparsa che ricorda
2
un grappolo d’uva.
p r
i
o n
i
2) Agenti di malattie infettive co- 3
s
t
r
e p
t
o c o c c
stituiti da sole proteine.
4
3) Specie di batteri coloniali con
c a p s u
l
a
t
i
cellule disposte come le perle 5
c h e m i
o s
i
n
t
e
di una collana.
6
4) Lo sono i batteri che possiedob a c
i
l
l
i
no uno strato più esterno, non 7
a n a e
r o b
i
sempre presente, della cellula
8
batterica.
i
n d u
t
t
o r
e
5) Batteri litotrofi.
9
p
i
l
i
f
6) Cellule batteriche a baston10
cello.
v
i
r o
i
d e
7) Lo sono i batteri che non uti- 1
p
l
a s m i
d
i
lizzano l’ossigeno.
12
8) Molecola che compare dentro
p e p
t
i
d o g
l
i
c
il citoplasma che si lega con il 13
c o n
i
u g a z
i
o n
repressore.
14
s c
i
s s
i
o n e
9) Servono allo scambio di materiale genetico fra batteri.
10) Virus semplificato costituito solo da acido nucleico.
11) Anelli di DNA.
12) Componente fondamentale della parete cellulare.
13) Modalità di ricombinazione genetica con scambio di materiale genetico fra batteri.
14) Riproduzione dei batteri.
h
i
h
i
t
i
c
a
n
o
i
e
Frase:
.......................................................................................................................................................................................................................
Son
più i microbi utili dei dannosi
12 – Tema di discussione
Analizza la frase precedente portando anche esempi reali.
13 – Il ritorno delle malattie scomparse
Il termine microrganismo viene, di solito, collegato al concetto di malattia infettiva. I batteri patogeni hanno una
temperatura ottimale di sviluppo di circa 37°C, ed ogni ulteriore aumento è nocivo per la loro vitalità.
Quale condizione naturale si verifica durante una malattia per rallentare la crescita e la vitalità dei batteri?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
febbre
Da quando l’uomo si è reso conto che le cause non erano mutamenti dell’atmosfera, comete, punizioni divine, stregonerie ha cercato di affinare i mezzi per difendersi da questi implacabili nemici.
Come vengono definite le malattie causate da microbi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Malattie
infettive.
183
184
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
La lebbra, la peste bubbonica, la sifilide, la tubercolosi erano malattie assai diffuse che hanno provocato vere
e proprie stragi nei secoli passati.
Da quali microrganismi sono causate queste malattie?
Batteri
.......................................................................................................................................................................................................................
Il miglioramento delle condizioni igieniche, le conoscenze raggiunte dalla medicina hanno consentito di debellarle, ma…
Quali farmaci hanno consentito la cura e la prevenzione di queste malattie?
Antibiotici
e vaccini
.......................................................................................................................................................................................................................
In Europa, ad esempio, il crollo dell’ex impero sovietico e le disastrose condizioni socio sanitarie di quelle regioni hanno fatto riemergere malattie che sembravano sconfitte: sifilide, difterite, colera. Il contagio si è diffuso in Finlandia, Germania e Norvegia. La situazione è pericolosa in quei Paesi dove è difficile o non esiste la
possibilità di affrontare l’emergenza come in Crimea o in Albania. Drammatica la situazione anche nei Paesi
in via di sviluppo dove mancano le risorse economiche per far fronte a malaria e tubercolosi. La malaria è trasmessa da un protozoo veicolato da un insetto.
Quale?
La
zanzara anofele
.......................................................................................................................................................................................................................
Ma anche l’industrializzato Occidente deve fare i conti con germi vecchi e nuovi: diventano sempre più comuni le legionelle, batteri presenti in diversi habitat, soprattutto acque dolci superficiali, ma occasionalmente anche acque di umidificazione di impianti di condizionamento. Da qui diffondono trasmettendosi per via inalatoria e sono responsabili di polmoniti, anche gravi, come accadde nel 1976, in un albergo di Filadelfia, ai partecipanti di un convegno dell’American Legion (da qui il nome di “malattia dei legionari”).
Conosci oltre alla via inalatoria altre vie di trasmissione batterica o virale?
Alimenti
o bevande (tifo, colera), sessuale (sifilide), inoculazione diretta (rabbia), ferite (tetano).
.......................................................................................................................................................................................................................
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
Come resistono alcuni batteri tanto a lungo, magari in condizioni avverse? Se le basse o le alte temperature
bastano per le forme viventi dei batteri, non sono assolutamente sufficienti per quelle di “resistenza” entro le
quali un batterio può sopravvivere per millenni e resistere a temperature anche di 120°C.
Come si chiamano queste forme?
Spore
.......................................................................................................................................................................................................................
14 – In cucina e al supermercato
Impariamo a capire ciò che vediamo.
1) Il formaggio, conservato in frigo, si riveste dopo alcuni giorni di una sottile patina microbica. Ciò dimostra che la bassa temperatura è sufficiente solo a ..................................
la riproduzione dei batteri non ad eliminarli.
rallentare
2) Perché al supermercato il latte sterilizzato è negli scaffali vicino alla pasta, ai biscotti, alla marmellata e il latte pastorizzato è nel banco frigorifero? La pastorizzazione (HTST) del latte è un trattamento
in cui il latte, in strato sottile, viene portato a circa 78°C per 15 secondi e serve per uccidere i batteri patorefrigerato
geni ma non tutti i saprofiti, perciò il latte deve essere .......................................
per rallentarne lo sviluppo. Il trattamento di sterilizzazione (UHT) riscalda il latte, in strato sottile, fino a +135°C per 1-2 secondi in modo da
inattivare tutti i microrganismi e le spore.
Poiché molte proteine sono termolabili, dal punto di vista nutrizionale è preferibile bere latte pastorizzato.
3) Non sempre le conserve fatte sono le più genuine e certo esenti da pericoli. Nell’industria come in casa può capitare che pelati, salsa di pomodoro, carciofini siano contaminati dal Clostridium botulinum, ca-
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
185
pace di produrre spore molto resistenti e agente del tristemente famoso botulismo, causa di morte per paralisi flaccida.
Per quale motivo è più facile che il botulismo si riveli in cibi conservati artigianalmente?
Perché
in casa è difficile raggiungere le temperature e il vuoto spinto necessari a distruggere le spo.......................................................................................................................................................................................................................
re,
che, risvegliandosi, producono la pericolosissima tossina.
.......................................................................................................................................................................................................................
4) Lesso, in umido, fritto, al forno. La tecnica di cottura incide sulle caratteristiche organolettiche, sul valore nutritivo e sulla carica microbica di un alimento. Nella bollitura con acqua o nella cottura di cibi in soluzione acquose, come sughi e salse, la temperatura raggiunta è di appena 100 gradi, mentre raggiunge i
120 gradi nelle pentole a pressione. Una frittura, raggiunge la temperatura di 180 gradi, la cottura al forno,
raggiunge temperature simili, per almeno 30 minuti.
Dal punto di vista della sterilità, quale è il tipo di cottura consigliabile?
Al
forno
.......................................................................................................................................................................................................................
5) Mangeresti i batteri vivi? Esistono alimenti, oggi caldamente consigliati nell’ambito di una sana alimentazione il cui punto di forza è la presenza di batteri vivi: sono i batteri lattici.
In quali alimenti li puoi trovare?
Yogurt
.......................................................................................................................................................................................................................
15 – I batteri
pag. 331
Scegli la risposta esatta.
1) La distinzione fra batteri Gram positivi e Gram negativi si ottiene
a dalla colorazione della membrana cellulare
c dalla colorazione del citoplasma
b dalla colorazione della parete
d dalla colorazione della capsula
✘
2) I batteri si riproducono
a per scissione
b per spore
✘
3) I batteri con forma sferica si chiamano
a bacilli
b spirilli
c sessualmente
d per gemmazione
✘c cocchi
d vibrioni
4) La cellula dei batteri possiede
a il nucleo
b il DNA
c organuli provvisti di membrana
d ribosomi
5) La maggior parte dei batteri si riproduce
a tra i 20° e 50°C
b tra i 10° e i 40°C
c tra i 60° e i 70°C
d tra i -5° e i 10°C
✘
✘
6) I batteri si riproducono
a ogni settimana
b ogni anno
✘c ogni 20 minuti
d ogni 8 ore
7) I batteri autotrofi sono quelli
a che vivono da parassiti
b che producono da sé le sostanze per nutrirsi
c che vivono senza ossigeno
d che vivono nel terreno
8) I batteri che hanno un ruolo ecologico sono
a decompositori
b aerobi
c autotrofi
d patogeni
✘
✘
186
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
16 – Il padre della batteriologia
Mise a punto la tecnica per la “fissazione dei batteri” sui vetrini mediante alcol e quella per lʼallestimento di colture pure, scoprì gli agenti patogeni di tubercolosi, colera e febbre tifoide: ...........................
Koch
Scoprilo in quattro mosse:
1) Inventò il primo microscopio.
2) Gas dell’aria che uccide alcuni microrganismi.
3) La riproduzione sessuata dei batteri si chiama.
4) Della diversa risposta alla colorazione del Gram è responsabile la struttura della parete cellulare.
1
l
e
e
u
w
e
n
h
o
e
k
2
3
4
b
i
o
c
o
s
s
i
g
e
n
o
c
o
n
i
u
g
a
z
h
i
m
i
c
a
i
o
n
e
17 – Lʼ Agrobacterium tumefaciens
Rispondi vero o falso.
1. È un batterio dei vegetali
2. Origina tubercoli nel fusto
3. Origina tubercoli nelle radici
4. Si localizza sui rami
5. Inietta il proprio DNA nelle cellule infettate
6. Viene utilizzato come vettore nelle piante transgeniche
7. Produce tossine utili alle piante transgeniche
8. È utilizzato nella produzione di animali transgenici
9. Viene dato come mangime ai maiali transgenici
10. Produce tumori nelle piante
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
18 – La biodiversità dei batteri
pag. 332
L’interesse della ricerca è oggi volto verso ceppi particolari di batteri capaci di vivere in condizioni, si potrebbe dire, “proibitive”: i cosiddetti estremofili.
Chi sono? Si tratta di procarioti. Vivono in ambienti che si è soliti considerare sterili, caratterizzati da parametri chimico-fisici particolari: alta temperatura, vicina o superiore a 100°C; bassa temperatura, vicina a 0°C o
anche molto inferiore; salinità fino al 20% (alofili); acidità e alcalinità elevate, pressioni elevate (come quelle
che si creano a 5000-6000 metri di profondità), carenza di ossigeno, presenza di contaminanti tossici, alto
grado di disidratazione.
Circa 16 anni fa, nell’ambito dello studio della biodiversità degli ambienti abissali, possibile con l’impiego di
sommergibili, sono stati eseguiti campionamenti nei fondali degli oceani Atlantico e Pacifico ed è stata messa
in evidenza la presenza di tali batteri che rappresentano la base della catena alimentare.
Gli ipertermofili “muoiono di freddo” se la temperatura scende sotto gli 80°C: il Pirolobus fumarii (temperatura ottimale a 106°C, crescita massima a 113°C) è stato isolato dai “black smokers”, camini formatisi per la presenza di attività geotermica nei fondali marini ad elevate profondità ed è stato coltivato in laboratorio. Si pensa che gli ipertermofili siano i discendenti dei progenitori della vita sulla Terra, quando essa era calda, priva di
ossigeno e ricca di sale e da ciò nasce la recente ipotesi di vita sul satellite Europa del pianeta Giove. Sulla
superficie del pianeta sono visibili zone discontinue nel manto di ghiaccio, che potrebbero essere dovute a
temperature elevate nel sottosuolo. Ove vi è acqua calda potrebbe essersi sviluppata la vita!
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
187
I termofili, nonostante amino l’alta temperatura, possono sopravvivere per lungo tempo anche a temperatura ambiente e così colonizzano gli ambienti più vari. È un’abilità essenziale per la loro diffusione attraverso il
freddo dell’atmosfera e dell’idrosfera e la dimostrazione si è avuta nell’isolamento di termofili dalle acque fredde del mare di Beaufort e da quelle del Pacifico, vicino al vulcano Mac Donald Sea Mount.
Nella base di East-Paris, in Alaska, sono stati isolati, nei giacimenti di petroli, ipertermofili con grande differenze filogenetiche e si pensa abbiano avuto origine con la formazione dei giacimenti e qui siano sopravvissuti alle varie ere geologiche.
Dal lato opposto della scala della temperatura vi sono gli psicrofili, microrganismi capaci di vivere da temperature sotto lo zero o prossime ad esso, fino anche a -20 -25°C. Essi colonizzano gli ambienti più disparati e
sono filogeneticamente molto diversi. Il microrganismo più resistente al freddo è il Polaromonas vacuolata,
abita nelle rocce Antartiche, sopporta temperature di -50°C ed è denominato “Cryptoendolite”.
Facciamo il punto e rispondi se è vero o falso.
vero falso
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Alcuni microbi vivono nel ghiaccio e morirebbero a temperatura ambiente
L’acqua bollente uccide tutti i batteri
Alcuni microbi vivono nei luoghi aridi
In salamoia, soluzione ad alta concentrazione di sali, non si sviluppano microrganismi
I batteri che amano l’alta temperatura sono detti Psicrofili
I batteri che amano le soluzioni ad elevata concentrazione di sali sono detti Termofili
I batteri che amano l’alta temperatura sono detti Alofili
Ove c’è acqua c’è vita
I microbi sono le forme di vita più antiche della Terra
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
LIEVITI
Prove di laboratorio
Una coltura di lieviti
Obiettivo: I lieviti sono presenti ovunque, ma soprattutto dove cʼè un substrato favorevole, ricco di zuccheri, come il nettare dei fiori o la superficie dei frutti.
Si vuole osservare lʼinfluenza della temperatura e del
substrato nutritivo sul loro sviluppo.
Materiali: lievito di birra, mosto d’uva, succo ottenuto dalla macerazione di polpa di frutta.
Strumenti: 2 beute da 150 ml, brodo di coltura A (sciogliere in 200 ml di acqua distillata 0,5 g di estratto di lievito, 0,4 g di K2HPO4, 8 g di peptone, 1 g di glucosio),
brodo di coltura B (come A, ma con 2 g di glucosio),
brodo di coltura C (come A, ma con 4 g di glucosio).
Procedimento
Condizioni: normali 1) Preparare il brodo di coltura:
pesare le sostanze e scaldare a bassa temperatura
mescolando continuamente fino a dissoluzione. 2)
Versarne 50 ml in ciascuna beuta. 3) Coprire con foglio di alluminio. 4) Sterilizzare e lasciare raffreddare.
5) Trasferire 1 ml di coltura di lievito di birra o di mosto o di succo di frutta in una beuta. 6) Non aggiungere nulla all’altra. 7) Lasciare alla temperatura di 2025°C per due o più giorni. 8) Osservare al microscopio lo sviluppo dei microrganismi.
Temperatura: 1) Ripetere le operazioni a temperature inferiori e superiori di 15°C rispetto a quella indicata prima. 2) Osservare.
Substrato: 1) Ripetere le operazioni con il brodo di
coltura B e C. 2) Osservare l’influenza della variazione della concentrazione di glucosio.
pag. 341
188
MODULO
pag. 341
19 – I lieviti…in due parole
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
Completa gli spazi vuoti con le parole esatte.
I lieviti sono un gruppo di .............................
che, perduta la capacità di sviluppare un micelio, si presenta solo con
Funghi
forme unicellulari. Sono cellule immobili di varie forme, per lo più ..................
ovali , di dimensione dieci volte maggiori
dei ..................
batteri ricche di vitamine e della maggior parte degli aminoacidi essenziali necessari all’uomo e agli animali. Il termine lievito è molto antico, fu coniato, ancora prima che si venisse a conoscenza dei microrganismi,
per indicare il responsabile delle fermentazioni. Si riproducono per ..............................
gemmazione , ...............................
scissione e tramite
.......................
sessuali: ..............................
ed
spore
ascospore o ..............................
basidiospore . Svolgono un duplice metabolismo: ..............................
aerobico
..............................
anaerobico
: le sostanze organiche, di solito ...............................
e
zuccheri vengono decomposte fino ad .........................
acqua
..............................................
anidride carbonica
nel primo caso, ma, se l’ossigeno è assente, solo fino a metaboliti intermedi utilizzati
dall’uomo come ................................
alcol etilico .
20 – Unʼesperienza francese
In Francia è stato messo a punto un metodo che utilizza la Candida lypolitica per ossidare substrati organici
costituiti da emulsioni acquose di idrocarburi lineari con meno di 20 atomi di carbonio. La tecnica ha il duplice
effetto di svolgere a poco prezzo un’importante fase nel processo di raffinazione del petrolio e di produrre
grandi quantità di Candida lypolitica, un eccellente integratore per mangimi animali.
La composizione chimica della cellula del lievito giustifica la scelta dellʼintegratore alimentare?
.......................................................................................................................................................................................................................
Sì,
poiché contiene vitamine e un 25% di lipidi, glucidi e protidi, ricchi della maggior parte degli ami.......................................................................................................................................................................................................................
noacidi
essenziali necessari allʼuomo e agli animali.
Perché si producono elevate quantità di lievito?
.......................................................................................................................................................................................................................
A
causa della grande velocità di riproduzione cellulare.
pag. 342
21 – I fattori che influenzano lo sviluppo dei lieviti
Prima di essere cotti, il pane, la pizza e le brioche devono subire un processo di fermentazione chiamato lievitazione. Il termine deriva dallʼantico nome dei lieviti.
Rispondi alle domande ed unendo le caselle evidenziate saprai quale era questo antico nome.
1) Se la concentrazione zuccherina del substrato supera il
30% i lieviti non si sviluppano perché subiscono la … e
muoiono.
2) In sua assenza fermentano e non si accrescono.
3) Ne hanno bisogno, come gli esseri umani, per crescere
più forti e più belli!
4) Non mangiano carne ma hanno bisogno di…
5) Il pH è preferibile acido per eliminare lo sviluppo di…
6) È il substrato nutritivo preferito.
Parola:
Levare
................................................................................................................
1
2
3
4
5
6
p
l
a
s
m
o
l
i
o
s
s
i
g
e
n
o
v
i
t
a
m
i
n
e
a
z
o
t
o
b
a
t
t
e
r
i
z
u
c
c
h
e
r
i
s
i
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 9
1 – I microrganismi e la vita quotidiana
Rispondi con vero o falso.
1. L’ebollizione in acqua distrugge tutti i batteri
2. Senza microrganismi non ci sarebbero fabbriche per produrre cibi
3. Monumenti e palazzi non possono essere attaccati da microrganismi
4. I microrganismi non possono vivere nei luoghi aridi
5. Una casa pulita è sicuramente priva di microrganismi
6. Ogni grammo di suolo può contenere più di 1000 differenti specie di microbi
7. Conservare il latte in frigo blocca lo sviluppo di batteri
8. Le acque luride non contengono microrganismi
9. Microrganismi intervengono nei processi digestivi
10. I microbi aiutano a combattere malattie causate da altri microbi
2 – I microrganismi
Scegli la risposta esatta.
1) Un prione è costituito
a da cellule procariote
b da DNA e proteine
c da proteine
✘
2) Un viroide è costituito
a da cellule procariote
b da acido nucleico
c da proteine
✘
3) Un virione è
a un’entità costituita da un filamento di DNA
b una particella virale
c un virus grande
✘
4) Il batteriofago è
a un virus
b un batterio
c un lievito
✘
5) Le spore batteriche sono
a forme di riproduzione dei batteri
b forme di protezione dei batteri
c forme diploidi dei batteri
✘
6) Il cromosoma batterico è
a un unico filamento di DNA
b due filamenti intrecciati
c un filamento di RNA
✘
7) La parete cellulare dei batteri contiene
a cellulosa
b peptidoglicani
c lignina
✘
vero falso
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
✘
189
190
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
8) Le cellule dei lieviti sono
a procariote
b pluricellulari
c eucariote
✘
9) I lieviti appartengono al regno dei
a protisti
b funghi
c monera
✘
10) L’attività metabolica dei lieviti può svolgersi
a solo in presenza di ossigeno
b solo in assenza di ossigeno
c in entrambi i casi
✘
3 – Le malattie infettive
La peste, la lebbra, il vaiolo, il colera, la febbre gialla sono malattie infettive di cui avrai sentito parlare, oggi
non più particolarmente diffuse in Europa. Associa la descrizione alla malattia.
1) Malattia esotica causata da un bacillo Mycobacterium leprae colpisce la cute e il sistema nervoso e determina zone di anestesia che negli stadi avanzati causano la caduta di parti del corpo al minimo urto. In Europa è malattia sporadica, ma in passato è stata un vero flagello; la sua trasmissione avviene dopo lungo
contatto con individui ammalati e in condizioni scarsamente igieniche. Si combatte facilmente con antibioLebbra
tici. ..........................................................................................................................................................................................................
2) Malattia esotica causata da un vibrione, colpisce l’intestino tenue dell’uomo e si manifesta con vomito e
diarrea, abbassamento della temperatura corporea fino ad una morte apparente da cui il malato si può svegliare anche dopo uno o due giorni. Essa si diffonde o per contagio diretto o attraverso gli alimenti, sopratColera
tutto l’acqua nella quale il vibrione vive e si moltiplica. .......................................................................................................
3) Malattia esotica causata dal Bacterium pestis. Si manifesta con febbre elevata, forte sete, ingrossamento
delle ghiandole linfatiche (bubboni). In passato ha mietuto una gran quantità di vittime ma oggi, grazie alle
migliorate condizioni igieniche, è stata quasi debellata. Essa si trasmette attraverso la catena ratto-pulci-uomo. Sono infatti le pulci del ratto che, abbandonato il ratto morto di peste si trasferiscono all’uomo; anche la
Peste
pulce umana (Pulex irritans) può favorire la malattia. .........................................................................................................
4) Malattia esotica causata da un virus (Virus amarilico) e da un batterio (Bacterium icteroides). Questo agisce sull’organismo già colpito dal virus e determina la degenerazione del fegato. È tramessa da una zangialla
zara tropicale, Stegonia fasciata. Frebbre
................................................................................................................................................
5) È considerata una malattia esotica causata da un virus, ma in passato si ebbero epidemie con migliaia di
morti, mentre nei soggetti scampati alla morte restavano gravi cicatrici causate dall’esantema. A debellare
la malattia fu la vaccinazione obbligatoria praticata per diversi anni in buona parte del mondo. Oggi la vaccinazione non viene più praticata perché non esiste più il pericolo di infezione. I rari casi di vaiolo devono
Vaiolo
essere assolutamente isolati per almeno 40 giorni. ............................................................................................................
4 – I microrganismi
Nel seguente brano sono stati fatti 8 errori: prova ad individuarli.
I lieviti sono protozoi che vivono in tutti gli ambienti, possono avere metabolismo aerobio o metabolismo anaerobio e in questo caso danno luogo alle fermentazioni. I batteri sono tutti anaerobi. I virus vivono all’interno di
un altro individuo e sono formati da capside e da acido nucleico, se questo è il DNA si hanno i retrovirus. I lieviti si classificano in base alla forma (se sembrano limoni sono detti ellittici) o in base alla classe di apparte-
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
nenza : quelli delle fermentazioni sono tutti basidiomiceti. I batteri si classificano in base alla forma, alla patogenicità, al metabolismo, alla capacità di produrre spore. Le spore dei batteri sono forme di riproduzione sessuata. Anche i lieviti producono spore che sono forme resistenti di fronte alle avversità. In particolari condizioni i virus producono spore.
5 – Il labirinto
Quale ingresso bisogna scegliere e quale strada bisogna percorrere per rispondere a tutte le domande senza mai uscire dal labirinto?
1
2
i batteri sono
esenti da virus
V
F
3
birra e vino sono prodotti
dai microrganismi
V
F
4
6
gli antibiotici
curano lʼinfluenza
V
F
i microrganismi
non invadono
gli esseri umani
V
F
gli scienziati usano
i virus come vettori
i lieviti sono
correlati ai funghi
V
F
V
F
5
6 – La sintesi proteica
In questo brano è stata fatta confusione fra la sintesi proteica degli eucarioti e quella dei procarioti. Prova a
riordinare le sequenze.
– I gruppi di geni correlati (operoni) non vengono trascritti sulla stessa molecola di mRNA.
– Regioni non codificanti dei geni eucariotici: introni (la parte viene eliminata per mezzo di enzimi specifici).
– L’ operone è un gruppo di geni correlati e allineati su uno stesso filamento di DNA, si tratta di un’unità di trascrizione, consistente di tre tipi di geni.
– Operatore (controlla la produzione di mRNA).
– Esoni (le loro parti vengono legate assieme ➜ mRNA eucariotico che raggiunge il citoplasma; anche rRNA
e tRNA sono trascritti dai cromosomi eucariotici).
– Geni strutturali (codificano enzimi o proteine specifici).
– Promotore (nel punto in cui inizia la formazione di mRNA).
191
192
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
Procarioti:
Lʼ
operone è un gruppo di geni correlati e allineati su uno stesso filamento di DNA, si tratta di unʼunità
.......................................................................................................................................................................................................................
di
trascrizione, consistente di tre tipi di geni: promotore (nel punto in cui inizia la formazione di mR.......................................................................................................................................................................................................................
NA),
operatore (controlla la produzione di mRNA), geni strutturali (codificano enzimi o proteine spe.......................................................................................................................................................................................................................
cifici).
.......................................................................................................................................................................................................................
Eucarioti:
I.......................................................................................................................................................................................................................
gruppi di geni correlati (operoni) non vengono trascritti sulla stessa molecola di mRNA.
Regioni
non codificanti dei geni eucariotici: introni (la parte viene eliminata per mezzo di enzimi spe.......................................................................................................................................................................................................................
cifici).
.......................................................................................................................................................................................................................
Esoni
(le loro parti vengono legate assieme ➜ mRNA eucariotico che raggiunge il citoplasma; anche
.......................................................................................................................................................................................................................
rRNA
e tRNA sono trascritti dai cromosomi eucariotici).
.......................................................................................................................................................................................................................
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 193 - 195:
Esercizio 1: Virus a DNA: 7 - 6 - 1 - 5 - 2 - 4 - 3;
Esercizio 2: 1) a-V; b-F; c-F; d-V
2) a-V; b-F; c-V; d-V
3) a-V; b-F; c-F; d-V
4) a-V; b-V; c-V; d-F
5) a-V; b-F; c-V; d-V
6) a-F; b-V; c-V; d-F
Virus a RNA: 7 - 4 - 3 - 6 - 2 - 5 - 1.
7) a-F; b-V; c-V; d-F
8) a-V; b-V; c-F; d-F
9) a-F; b-F; c-F; d-F
10) a-V; b-V; c-F; d-F
11) a-V; b-V; c-V; d-F
12) a-F; b-V; c-F; d-V
Esercizio 3: virus; unicellulari; procarioti; procarioti; eucarioti; lieviti; virus; capside; filamento di
acido nucleico; acido nucleico; retrovirus; interno; vivente; parassiti; non; cromosoma; istoni; membrana; ribonucleico; proteica; operone; promotore; operatore; geni
strutturali; fermentazioni; eucarioti; lieviti; Funghi; sessualmente; asessualmente;
gemmazione; ascospore; basidiospore; Ascomiceti; Basidiomiceti; Deuteromiceti.
MODULO
1 - BIODIVERSITÀ
unità didattica 9
biodiversità
dei microrganismi
Proposte di esercitazioni
1 – Riproduzione: virus a DNA e virus a RNA
Ordina le fasi come avvengono nel processo di riproduzione di un virus ed indica qual è la sequenza per il virus a DNA e quale quella del virus a RNA.
Fasi di riproduzione di un virus a ................
Fasi di riproduzione di un virus a ................
1 Il DNA penetra attraverso il foro nella cellula
1 Liberazione dei nuovi virus
2 Si produce nuovo DNA virale e nuovi involucri
proteici
2 Si produce mRNA virale
3 Liberazione dei nuovi virus
3 La trascrittasi inversa trascrive le informazioni
dall’RNA virale al DNA virale
4 Lisi della cellula
4 Libera RNA nel citoplasma
5 Il DNA virale modifica il metabolismo batterico
5 Dall’RNA virale si formano proteine virali per il
capside e nuovi virus completi
6 Si libera un enzima litico che produce un foro
6 Il DNA virale si duplica ed entra a far parte del
DNA della cellula
7 Il virus si lega alla cellula
7 Il virus si lega a recettori specifici posti sulla cellula ed entra
Virus a DNA
.............................................................................................................................................................................................
Virus a RNA
.............................................................................................................................................................................................
2 – I microrganismi
Rispondi vero o falso.
1) Un virus
a) È costituito da virioni
b) È una cellula procariote
c) Possiede una capsula di cellulosa
d) Possiede un unico filamento di acido nucleico
vero falso
2) I virus
a) Si distinguono in virus a DNA e virus a RNA
b) Il batteriofago è un virus a RNA
c) Quello dell’HIV è un retrovirus
d) Si riproducono all’interno di un organismo ospite
vero falso
193
194
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
3) I prioni
a) Sono responsabili della sindrome della “mucca pazza”
b) Attaccano unicamente le mucche
c) Sono costituiti da acido nucleico
d) Sono costituiti da proteine
vero falso
4) I virus
a) Quelli che attaccano i vegetali sono prevalentemente a RNA
b) Sono classificati in base alla forma esterna
c) I virus vegetali non sono presenti nei tessuti meristematici
d) I virus vegetali non presentano l’involucro proteico
vero falso
5) I batteri
a) Si classificano in base alla forma
b) Si classificano in base alla sostanza nucleare
c) Si classificano in base alla parete
d) Si classificano in base al metabolismo
vero falso
6) I batteri
a) Possono essere solamente parassiti
b) Possono essere saprofiti
c) Se sono litotrofi sono sempre autotrofi
d) Se sono organotrofi sono sempre autotrofi
vero falso
7) I batteri
a) Si riproducono per spore
b) Si riproducono per scissione binaria
c) Si riproducono per coniugazione
d) Si riproducono per gameti
vero falso
8) I batteri
a) Possiedono un unico cromosoma
b) Possiedono i plasmidi
c) Il cromosoma batterico è identico a quello delle cellule eucariote
d) Il cromosoma batterico prende il nome di operone
vero falso
9) I lieviti
a) Hanno cellule procariote
b) Hanno dimensioni inferiori ai batteri
c) Hanno esclusivamente metabolismo anaerobico
d) Compiono solo fermentazioni
vero falso
10) I micoplasmi
a) Hanno dimensioni più piccole dei batteri
b) Sono privi di parete cellulare
c) Si riproducono solo in presenza di organismi ospiti
d) Sono parassiti solo di cellule animali
vero falso
MODULO
4 - BIODIVERSITÀ DEI MICRORGANISMI
11) I lieviti
a) Si riproducono per via agamica e sessuata
b) Si classificano in base alla forma
c) Si classificano in base alla struttura riproduttiva
d) Si classificano in base al metabolismo
vero falso
12) I lieviti
a) Si sviluppano a bassa temperatura
b) Si sviluppano solo con elevate concentrazioni di zucchero
c) Si accrescono solo in assenza di ossigeno
d) Preferiscono un ambiente acido
vero falso
3 – I microbi
Completa con le parole mancanti il seguente brano.
Il termine microbo è stato usato per la prima volta nel 1878 da Charles Sedillot e etimologicamente significa
“di vita breve”. Esso viene utilizzato per indicare i ...................... e gli organismi ................................ sia ..........................
sia eucarioti. I microbi ............................... sono i batteri, i microbi ............................ appartengono al Regno dei Protisti e a quello dei Funghi. Questi ultimi vengono comunemente chiamati .......................... .
I ....................... hanno una struttura apparentemente semplice costituita da un ......................... e da un ........................
........................................ . Se l’ .................................... è l’RNA i virus sono chiamati ............................ . I virus possono svi-
lupparsi esclusivamente all’ ......................... di una cellula ......................... , sono perciò ......................... obbligati. I batteri ............ sono parassiti obbligati. Sono costituiti da cellule il cui nucleo, formato da un unico .................................
privo di ....................... , non possiede ....................... . Contengono anche l’acido .............................. e compiono la sintesi ..................... utilizzando un gruppo di geni riuniti in un modello definito .................... . Questo è costituito da un
......................
, un .................... e da ..................................... . I microbi sono spesso responsabili delle ............................. ,
processi che si verificano in assenza di ossigeno. I microbi ................................. che compiono questi processi sono i ........................ . Essi vengono classificati nel Regno dei ........................ e si riproducono ....................................... e
........................................ . La riproduzione asessuale avviene per .......................................... , la riproduzione sessuale
avviene sotto forma di ........................................ o ...................................... a seconda che appartengano alla classe degli ....................................... o dei ........................................ . I lieviti di cui non si conosce la riproduzione sessuale sono
detti ....................................... .
195
196
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
le
applicazioni
ESERCIZI
unità
didattica
10
BIOTECNOLOGIE TRADIZIONALI
Prove di laboratorio
I fattori che modificano lʼattività degli enzimi
pag. 348
Obiettivo: Gli enzimi sono catalizzatori, sostanze
che accelerano o rallentano la velocità delle reazioni
chimiche senza consumarsi e senza apparire fra i
prodotti della reazione. Si vuole mettere in evidenza
come la funzione da essi svolta sia influenzata dal
calore e dal pH.
CALORE
Materiali: terriccio da giardino, fegato crudo di pollo,
soluzione di amido 1%, albume d’uovo.
Strumenti: H2O2 al 3%, crogiolo di porcellana, provette, saliva, becher, acqua distillata, pepsina 1%,
cartine indicatrici di pH, termometro, soluzione di Benedict, liquido di Lugol, HCl 2M, bicarbonato di sodio.
Procedimento
Gli enzimi nel terreno: 1) Pesare 5 g di terriccio e
porli in un crogiolo di porcellana a fiamma bassa per
10 minuti. 2) Lasciare raffreddare e trasferire tutto in
provetta (A). 3) Pesare altri 5 g di terriccio e porli in
una seconda provetta (B). 4) Aggiungere a ciascuna
provetta 5 ml di acqua ossigenata al 3%. 5) Confrontare lo sviluppo gassoso.
Catalasi: 1) In un becher fare bollire con acqua per
5-10 minuti, un pezzo di fegato. 2) Tagliarlo in piccoli
pezzi e porli in una provetta fino a riempirne un terzo
dell’altezza. 3) Fare altrettanto con un pezzo di fegato crudo in un’altra provetta. 4) Aggiungere alle due
provette l’acqua ossigenata fino a ricoprire il fegato
ed osservare. 5) Accendere un fiammifero di legno, e
quando sarà bruciato per un paio di centimetri spegnerlo. 6) Inserire la parte ancora ardente, ma senza
fiamma, nelle provette: la fiamma si accende solo
nella provetta in cui la catalasi ha decomposto l’acqua ossigenata e liberato ossigeno.
Ptialina: 1) Preparare la soluzione di amido sciogliendo l’amido a caldo. 2) Raffreddare. 3) Preparare
2 provette e procedere secondo lo schema mettendo
in ciascuna: Provetta A:5 ml soluzione di amido + 2
ml di saliva; Provetta B 5 ml soluzione di amido + 2 ml
di saliva bollita. 4) Agitare le provette. 5) Riscaldare le
provette a bagnomaria a 40°C per 2-3 minuti. 6) Osservare.
pH E CALORE
Pepsina: 1) Mescolare energicamente albume d’uovo con acqua distillata fino ad ottenere una sospensione. 2) Farla bollire alcuni minuti, agitando continuamente, fino a che sarà omogenea e lattiginosa. 3)
Raffreddare. 4) Preparare 4 provette e procedere secondo lo schema mettendo in ciascuna: Provetta 1-5
ml sospensione + 1 ml di pepsina all’ 1%; Provetta 25 ml sospensione + 1 ml di pepsina all’1% + 3 gocce
di HCl 2M (verificare il pH); Provetta A:5 ml sospensione +1 ml pepsina bollita; Provetta B:5 ml sospensione +1 ml pepsina all’1% + 1 ml di sodio bicarbonato al 5% (verificare il pH). 5) Riscaldare le provette a
bagnomaria a 40°C per 2-3 minuti. 6) Osservare.
MODULO
Le fermentazioni
Obiettivo: I microrganismi si accrescono utilizzando
i substrati disponibili e li trasformano producendo alcol, gas, acidi. Si vuole verificare la formazione di alcuni prodotti.
Materiali: lievito di birra fresco, terreno di coltura A
(sciogliere in 1 litro di acqua 20 g di zucchero, 10 g
Fermentazione alcolica
Prova di fermentazione I: 1) Preparare il terreno di
coltura A e fare sciogliere scaldando a bassa temperatura. 2) Versare in un provettone. 3) Sterilizzare. 4)
Passare alla fiamma un tubicino da saggio. 5) Lasciarlo raffeddare e disperdere con un’ansa il lievito
attorno alle pareti. 6) Porre il tubicino capovolto nel
provettone contenente il terreno ed agitare in modo
che non rimanga aria al suo interno. 7) Mantenere al
caldo (25-30°C) per alcuni giorni. 8) Quando lo zucchero fermenta, lo sviluppo di CO2 farà innalzare il tubicino o formerà bollicine di gas al suo interno.
Prova di fermentazione II: 1) Mettere in un matraccio da 1 litro, 500 ml di acqua, 70 g di zucchero, 15 g
di lievito di birra fresco già sciolto in poca acqua, 2 g
di fosfato di ammonio e 1g di solfato di potassio. 2)
Mantenere al caldo (25-30°C) per alcuni giorni.
Si forma anidride carbonica: 3) Quando si vede la
formazione di bolle si chiude il matraccio con un tap-
Lievitazione
Materiali: lievito di birra, farina.
Strumenti: becher o altro recipiente graduato.
Procedimento: 1) Sciogliere una piccola quantità
di lievito di birra in acqua calda e fare un impasto
4 - LE APPLICAZIONI
197
di peptone, 3 g di KH2PO4, 3 g di MgSO4), lievito di
birra fresco, acqua, zucchero, NH4H2PO4 , K2SO4.
Strumenti: provettone, tubicino da saggio, matraccio
da 1 litro, beuta, capsula di porcellana, apparecchio
di distillazione, acqua di barite, beuta chiusa con tappo forato, manometro ad acqua costituito da un tubo
capillare ad U, thermos.
po di gomma forato in cui sia inserito un tubicino ad
U. 4) Immergere l’altra estremità del tubicino in un
becher in cui sia contenuta acqua di barite. 5) Osservare l’intorbidamento dovuto alla reazione della CO2
con Ba(OH)2.
pag. 354
pag. 354
Si forma alcol: 6) Mettere nel matraccio in cui si è verificata la presenza di CO2 qualche pezzetto di pietra
pomice per regolarizzare l’ebollizione. 7) Collegarlo
al refrigerante di un apparecchio di distillazione. 8)
Accendere la fonte di riscaldamento sotto l’apparecchio di distillazione. 9) Attendere che si formi all’altro
capo del refrigerante il distillato che verrà raccolto in
una beuta. 10) Prelevare i primi 10 ml di distillato e
metterli in una capsula di porcellana. 11) Accendere
con un fiammifero, bruceranno facilmente con fiamma bluastra.
Si produce calore: Per verificare la produzione di calore occorre condurre la prima parte della prova in un
thermos chiuso con tappo di gomma forato in modo
da poter contenere un termometro.
con la farina in modo da formare un cubetto di 1 cm
di lato. 2) Fare un impasto delle stesse dimensioni,
ma solo con acqua e farina. 3) Porre i due cubetti
nel recipiente graduato in luogo caldo. 4) Osservare
le modificazioni delle masse al passare del tempo.
pag. 354
198
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Esercizi di autovalutazione
pag. 348
1 – Il ponte
Come il passaggio di un fiume è reso più agevole da un ponte così gli enzimi rendono più facile la reazione.
Se ad ogni affermazione operi la scelta esatta, unendo le lettere troverai il nome di un famoso ponte dʼAmeBrooklyn
rica: il ponte di ..................................
Gli enzimi
Agiscono
P in grandi quantità
B in piccola quantità
Durante la reazione
S si modificano
R non si modificano
Ciascuno per ogni substrato
O è specifico
R non è specifico
Chimicamente
O sono di natura proteica
I non sono di natura proteica
Alla temperatura
K sono sensibili
L non sono sensibili
Nella reazione catalizzata
L’energia di attivazione
L è abbassata
F è alzata
La velocità
Y è direttamente proporzionale
alla concentrazione di enzima
O è inversamente proporzionale alla concentrazione di enzima
La velocità
M è influenzata dal pH
A non è influenzata dal pH
2 – Le fermentazioni e gli enzimi
Domande a risposta multipla.
1) Perché durante la fermentazione si produce calore?
a perché si formano molecole più semplici, quindi a minor contenuto energetico
b perché si formano molecole più complesse, che producono calore
c perché il movimento del materiale che fermenta produce calore
✘
2) Quando una fermentazione si definisce omofermentativa?
a quando avviene ad una sola e precisa temperatura
b quando produce una sola sostanza
c quando trasforma un solo substrato
✘
3) ATP e NAD
a sono enzimi
b sono la parte prostetica degli enzimi e durante la reazione subiscono modificazioni per cui devono
essere rigenerati prima di essere riutilizzati
c sono la parte prostetica dell’enzima e come l’enzima non subiscono modificazioni durante la reazione
✘
4) L’equazione generale di fermentazione è
a C6H12O6 ➜ 2C2H5OH + 2CO2 + calore
b C6H12O6 ➜ C2H5OH +CO2 + calore
c C6H12O6 ➜ 2C2H5OH + calore
✘
5) Lattobacilli e Streptococchi fermentano il glucosio con produzione di
a acido acetico
b acido propionico
c acido lattico
✘
6) La fermentazione acetica è definita una fermentazione impropria perché
a non produce alcol
b avviene in presenza di ossigeno
c non è sostenuta da lieviti
✘
MODULO
199
4 - LE APPLICAZIONI
3 – Le fermentazioni
Completa il seguente schema.
Fermentazione Sostanza trasformata
Microrganismo
Prodotti ottenuti
Eterolattica
.......................................
Glucosio
...................................................
Leuconostoc
.........................................................................
Acido
lattico, alcol etilico, CO2
Propionica
.......................................
Acido
lattico
...................................................
Propionbacterium
.........................................................................
Acido
propionico, acetico e CO2
............................. Acido
.......................................
Butirrica
lattico
Clostridium tyreoutirricum
.........................................................................
Acido
butirrico, acido acetico, H2, CO2
............................. Alcol
.......................................
Acetica
etilico
..................................................... Acido acetico
Acetobacter
4 – Tutto sulla fermentazione vinaria
pag. 353
Una teoria filosofica e seducente che risale al 1684, molto prima degli studi di Pasteur, è quella suggerita dalla frase seguente. Non ha nulla di vero, ma si è rivelata tanto seducente che il nome della causa della fermentazione da essa indicato è rimasto e, ancora oggi in tutte le lingue europee, il prodotto della fermentazione viene chiamato così.
“La fermentazione è una ebullizione causata da .......................
spiriti che, cercando una via d’uscita da qualche corpo
e incontrando delle parti terrestri e grossolane che si oppongono al loro passaggio, fanno gonfiare e rarefare
spiriti
la materia fino a quando essi si siano staccati. Ora, in questo distacco, gli ........................
dividono, assottigliano
e separano i princìpi, rendendo così la materia di natura diversa da quella che era precedentemente”
1) Il nome del lievito responsabile della fermentazione vinaria.
2) Lo è l’amido.
3) La deve subire l’amido dell’orzo e del
1
s a c c
grano prima di essere fermentato.
2
4) Dal momento che da una mole di glup o
l
i
cosio se ne producono due di alcol eti- 3
i
d r o
lico si dice che la … è del 60% in volu4
me.
r
e s a
5) La temperatura troppo alta favorisce lo
5
i
n
i
b
sviluppo di batteri ed … i lieviti.
6
6) Quella ottimale va da 20° a 25°C.
t
e m p
7) Perché il substrato fermenti deve esse7
o s s
i
re assolutamente assente.
h
a
r
o
m
y
c
e
s
s
a
c
c
a
r
i
d
e
l
i
s
i
i
s
c
e
e
r
a
t
u
r
a
g
e
n
o
5 – I crauti
“Di questi cavoli si fanno crauti, cibo che vi s’usa molto, e più in terra tedesca, dove entra nelle mense a segno, che senza crauti non si fa quasi pasto in tutto l’anno”. Trento, il Sacro Concilio 1673
È una tecnica di conservazione antichissima, nota anche ai Cinesi, migliaia di anni fa, risale alla necessità di
far durare i prodotti anche in stagioni in cui la terra non li produce.
I cavoli cappucci vengono lavati, privati del torsolo, affettati e deposti a strati alternati con sale, semi e bacche
aromatiche. Ben pressati e coperti vengono lasciati fermentare prima a temperatura ambiente per una settimana, poi al fresco per 3-4 settimane.
Interroghiamoci:
Di che tipo di fermentazione si tratta?
Fermentazione
lattica
.......................................................................................................................................................................................................................
DALLʼESAME DEL REALE: DERIVAZIONE E CONSEQUENZIALITÀ
Rispondi alle domande e nelle caselle evidenziate apparirà questo nome che inserirai negli spazi della frase
sopraindicata per completarla.
200
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Quali sono i microrganismi responsabili?
Fermenti
lattici
.......................................................................................................................................................................................................................
Quale substrato viene trasformato?
Zuccheri
.......................................................................................................................................................................................................................
Qual è il prodotto ottenuto?
Acido
lattico
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché la fermentazione è prima a temperatura ambiente e poi abbassata?
Perché
prima occorre favorire lo sviluppo dei batteri, poi è preferibile proceda in maniera più lenta
.......................................................................................................................................................................................................................
Conosci altri prodotti ottenuti con la stessa fermentazione?
Yogurt
.......................................................................................................................................................................................................................
6 – Tema di discussione: Pasteur e le biotecnologie
Alla fine del 1800 in tutte le sale operatorie del mondo l’infezione costituiva un problema assai grave, ma i chirurghi non stabilivano ancora il collegamento tra sporcizia ed infezione. Fu dopo aver letto le opere di Pasteur
che Lister, un chirurgo inglese, si convinse che le infezioni potevano essere causate da microbi, introdusse l’uso degli antisettici ed ottenne un’immediata diminuzione del numero di infezioni e di decessi.
Nel 1892 in occasione del settantaseiesimo compleanno di Pasteur, Lister, a sottolineare il debito di riconoscenza verso di lui, gli disse “Non c’è nessuno in tutto il mondo cui le scienze mediche debbano più che a lei”.
Prendendo spunto da questa affermazione e alla luce di quello che sai sullʼopera di Pasteur pensa in che modo egli può aver contribuito allo sviluppo delle biotecnologie.
BIOTECNOLOGIE INNOVATIVE
Prove di laboratorio
pag. 376
Il compost
Obiettivo: Ottenere un compost maturo e omogeneo.
Materiali: legno, paglia, trucioli, foglie secche, erba,
scarti di cucina, fiori appassiti.
Strumenti: stuoie di canna, teli di juta.
Procedimento: 1) Sminuzzare i rifiuti legnosi (ad
esclusione degli sfalci quando l’erba è tagliata corta).
2) Preparare un fondo di paglia e ramaglie. 3) Allestire il cumulo mescolando in parti uguali: materiale
secco e legnoso (legno o potature sminuzzati, paglia, trucioli, foglie secche) + materiali verdi ed umidi
(erba, scarti di cucina e dell’orto, fiori appassiti) + additivi (facoltativo), cascami e scarti ricchi d’azoto (letame fresco, polline, colaticcio); concime organico,
attivatori, farina di roccia, bentonite, ecc.
4) Bagnare di tanto in tanto, ma senza che il materiale divenga fradicio: stringendone un poco nel pugno,
non gocciolerà, ma lascerà bagnato il palmo della
mano. 5) Proteggere il cumulo dalle precipitazioni, da
insolazione eccessiva, dal vento con materiali vegetali (frasche, paglia, erba), stuoie di canna o teli di juta, evitando teli plastici che impediscono l’aerazione
della massa. 6) Eseguire ogni 20 giorni il rivolgimento della massa affinché la temperatura interna non si
abbassi. Se fosse possibile controllare la temperatura, fare il rivolgimento solo se la temperatura scende
sotto i 40°C in estate e i 30°C in inverno. 7) Rivoltare
una o due volte, ad intervalli di 20-30 giorni, poi non
muovere più il materiale. 8) Solo dopo 9 - 12 mesi si
avrà un compost maturo. 9) Volendo un compost
omogeneo, utile per terriccio per vasi, si può vagliare
il prodotto con un setaccio.
MODULO
Simuliamo lʼazione delle piogge acide
Sulla crescita delle piante
Materiali: parte di fusto, con almeno una foglia, di filodendro, di begonia o Coleus come per fare talee.
Strumenti: 4 barattoli di vetro (A, A’, B, B’), acqua distillata, aceto bianco, cartina indicatrice di pH, ammoniaca.
Procedimento: 1) Preparare una soluzione con acqua distillata e aceto bianco fino pH 4. 2) Preparare
una seconda soluzione con acqua distillata aggiustando il pH a 7 con ammoniaca o aceto bianco. 3)
Disporre nei barattoli di vetro rispettivamente:
A – soluzione di acqua e aceto + talea di filodendro
A’ – soluzione di acqua e aceto + talea di begonia o
Coleus
B – acqua distillata + talea di filodendro
B’ – acqua distillata + talea di begonia o Coleus
4) Aggiungere le rispettive soluzioni fino a coprire il fusto e parte della foglia. 5) Esporre le piante alla luce. 6)
Verificare ogni due giorni che tutto sia a posto e controllare il livello del liquido reintegrandolo. 7) Verificare
l’accrescimento radicale in ogni barattolo. Potrà protrarsi anche oltre due settimane.
201
4 - LE APPLICAZIONI
Sui materiali di costruzione e sui metalli
Materiali: pezzetto di roccia calcarea.
Strumenti: becher, cartina indicatrice di pH, becher
piccoli, pezzetto di rame, aceto bianco o succo di limone, acqua distillata, film plastico.
pag. 378
Procedimento
I prova: 1) Mettere un piccolo pezzo di roccia calcarea in un becher con aceto bianco fino a coprirlo. 2)
Metterne un secondo pezzo in acqua distillata (verificare che il pH sia 7 e aggiustare come nella prova
precedente). 3) Lasciare riposare una notte. 4) Osservare.
II prova: 1) Versare l’acqua distillata in un becher A e
regolare il pH a 7 come nella prova precedente. 2)
Versare nel becher B acqua distillata, aceto o succo
di limone e regolare a 4 il pH. 3) Aggiungere un pezzetto di rame in ciascun becher. 4) Coprire i recipienti con film plastico per evitare l’evaporazione. 5) Osservare dopo 5 giorni e oltre fino ad attendere la formazione di una patina verde sulla superficie metallica. Attendendo ancora è possibile verificare la modificazione dei margini. La dissoluzione dei metalli, anche se inizia subito, è visibile solo con il tempo.
7 – I propositi delle biotecnologie innovative
pag. 361
Le scienze tecnologiche hanno prodotto alterazioni nell’aria, nell’acqua, nel suolo: le biotecnologie si proponinvertire la direzione
gono di: ..............................................
Rispondi alle domande e nelle caselle evidenziate apparirà il progetto delle nuove scienze biotecnologiche.
1) Si definisce così il biorisanamento del suolo.
2) Le sigle di un ceppo di funghi micorrizici utili a produrre biofertilizzanti.
3) L’elevata concentrazione di CO2 produce aumento di temperatura noto come…
4) Il bacillo utilizzato per produrre biopesticidi.
5) Si definisce così la sostanza degradata dai microrganismi.
6) Sono colture interessa1
te alla produzione di alb
i
o r
e m e d
i
a
t
col come combustibile.
2
v a m
7) Sono contenuti nei mi3
crorganismi capaci di vie
f
f
e
t
t
o s e
r
r
vere in habitat difficili.
4
t
h u r
i
n g e n s
i
8) L’abbattimento degli in5
quinanti nelle acque di
b
i
o d e g r
a d a b
scarico avviene con si6
a m i
l
a c e e
stemi…
7
9) Il problema delle piogge
p
l
a s m i
d
i
c a
t
acide è grave nelle zone
8
a e
r o b
i
c
i
a n a
ad elevata…
9
i
n d u s
t
r
i
a
l
i
i
o
n
i
l
e
a
b
o
l
i
c
i
e
r
o
b
i
c
i
z
z
a
z
i
o
n
a
s
e
202
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
8 – Chi sono i microrganismi biotecnologici?
Le biotecnologie risalgono a milioni di anni fa, l’uomo da sempre ha utilizzato prodotti ottenuti da microrganismi, perché oggi se ne parla con tanta insistenza? Quali sono le differenze tra i microrganismi tradizionali e
quelli delle biotecnologie?
Una definizione insolita, che sottolinea lʼopera delle biotecnologie, comparirà nelle caselle evidenziate dopo
aver risposto correttamente alle domande: ................................................................
microrganismi ammaestrati
1) Lo sono lieviti, muffe, batteri.
2) Si chiama così il settore dell’agricoltura e della nutrizione.
3) Si chiama cosi l’industria di pro1
m i
c
r o
duzione dei farmaci.
2
4) Le tecniche di ingegneria genetia g r o a
ca inseriscono in un organismo 3
f
a
r m a
geni ad esso…
4
5) Si chiamano così i prodotti del
e s
t
r
a
metabolismo microbico, possono
5
m e
t
a b
essere primari o secondari.
r
g
a
n
i
s
m
i
l
i
m
e
n
t
a
r
c
e
u
t
i
c
a
n
e
i
o
l
i
t
i
e
9 – Biotecnologie e la sintesi chimica tradizionale
Scegli le caratteristiche proprie dei processi biotecnologici.
– I costi di produzione sono più alti/più bassi.
– La resa del processo produttivo è più alta/più bassa.
– Il prodotto finale è recuperato con facilità/con difficoltà.
– Le fasi di produzione sono più lunghe/più brevi.
10 – La cura della salute
Sottolinea la risposta esatta e completa lo schema.
Le applicazioni delle biotecnologie nel campo delle salute sono state senz’altro il settore principale e scarsi/importanti sono stati i traguardi già raggiunti. Il normale/anomalo funzionamento dell’organismo produce un fenomeno definito “malattia”. Perché essa possa essere superata occorre: mettere in atto la profilassi, per curarla/prevenirla, fare la diagnosi, per curarla/riconoscerla, disporre di una terapia, per curarla/prevenirla.
Sai indicare i farmaci da biotecnologie impiegati in questi settori.
Profilassi
Diagnosi
Terapia
Vaccini,
ad esempio antiepati.................................................................
Anticorpi
monoclonali
.................................................................
Antibiotici
.................................................................
te
B, antipertosse
.................................................................
Sonde
nucleotidiche
.................................................................
Insulina
.................................................................
Tecnica
della PCR
.................................................................
Ormone
della crescita
.................................................................
11 – Una speranza per evitare il trapano del dentista
750 milioni di batteri di decine e decine di specie diverse possono stare in poche gocce di saliva. Essi sono
capaci di fermentare gli zuccheri in acidi che vanno ad attaccare lo strato più esterno e resistente dei denti,
producendo carie. La scoperta che animali allevati in laboratori asettici, nonostante la dieta ricca di zuccheri,
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
non avevano carie portò a concludere che delle carie erano responsabili i batteri: tra i più aggressivi lo Streptococcus mutans.
In seguito a questa scoperta quale tipo di prevenzione, oltre ad una perfetta igiene orale, potrebbe essere di
maggiore efficacia?
.......................................................................................................................................................................................................................
Una
vaccinazione.
Questo tipo di prevenzione, ancora in fase sperimentale su volontari, pare fornisca risultati promettenti: ha il
compito di impedire ai batteri di attaccare lo smalto, è un prodotto biotecnologico ottenuto sparando i geni
umani che producono gli anticorpi contro le carie nella pianta del tabacco.
Sapresti indicare un teorico schema di produzione di questo farmaco secondo le tecniche del DNA ricombinante? Conosci farmaci già utilizzati a scopo profilattico ottenuti con la tecnica del DNA ricombinante?
.......................................................................................................................................................................................................................
Vaccino
antiepatite B e antipertosse.
12 – Mali di stagione
Raffreddore ed influenza sono malattie sostenute da virus, tra loro parenti molto stretti.
Il raffreddore:
1) È una delle malattie più comuni: banale, ma fastidiosa
2) È prodotta da un virus, anzi da venti diversi virus
3) Si trasmette da una persona all’altra con le secrezioni nasali in forma di minutissime goccioline
4) L’immunità, per chi ha superato la malattia, dura solo poche settimane
Lʼinfluenza:
1) Ne esistono di diversi tipi A, B, C
2) Il virus che la sostiene muta aspetto e manifestazione molto spesso
3) Capita, ad esempio, che una persona, immune ad un tipo di virus A, venga infettata di nuovo da un virus A,
ma un poco diverso e per questo si ammali
Dalle caratteristiche sopra elencate sapresti dire perché non è possibile creare un vaccino per la prima malattia?
È
dovuto alla grande variabilità dei virus e al fatto che lʼimmunità indotta è di breve durata e rende.......................................................................................................................................................................................................................
rebbe
inutile la vaccinazione.
.......................................................................................................................................................................................................................
Perché per la seconda malattia ogni anno, in autunno, occorre mettere a punto un nuovo vaccino che non
sempre è di efficacia totale?
.......................................................................................................................................................................................................................
Per
la grande variabilità del virus
13 – Da Pasteur: ancora un importante contributo
Partendo dagli studi di Jenner sul vaccino antivaiolo, Pasteur allestì un vaccino con batteri “indeboliti” per curare il colera dei polli e il carbonchio. Il suo vaccino più importante fu però quello contro la rabbia, una malattia mortale trasmessa tramite il morso di animali infetti. Pasteur riuscì ad immunizzare cani iniettando loro un
vaccino contenente midollo spinale seccato di conigli idrofobi. Nel 1885 lo inoculò, per la prima volta, e con
successo in un bambino di 9 anni. In breve ben 2500 persone furono vaccinate.
Rispondi con vero o falso.
vero falso
– Con la vaccinazione si ottiene un’immunizzazione passiva poiché si introducono strutture
(antigeni) dai quali l’organismo si difenderà producendo anticorpi
– Avere potere antigene significa poter produrre anticorpi
– I vaccini tradizionali possono causare effetti collaterali anche pericolosi
✘
✘
✘
203
204
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
vero falso
– Nei vaccini biotecnologici mancano gli effetti collaterali perché il microrganismo è modificato
in modo da produrre solo l’anticorpo più efficace
– Gli anticorpi che si formano dopo la vaccinazione sono policlonali
✘
✘
14 – La somatostatina
La somatostatina è un ormone prodotto da un gruppo di cellule nervose dell’ipotalamo ed ha il compito di bloccare l’attività dell’ormone della crescita (prodotto dall’ipofisi) e quindi anche la proliferazione cellulare. La struttura chimica è quella di un piccolo ormone, un peptide formato da 14 aminoacidi. È stata una delle prime molecole umane ad essere prodotta in laboratorio con le tecniche di ingegneria genetica: era il 1977 in California.
Conosci altri farmaci ottenuti con questa tecnica?
Insulina,
ormone della crescita
.......................................................................................................................................................................................................................
Descrivi brevemente la tecnica del DNA ricombinante per la produzione di farmaci.
.......................................................................................................................................................................................................................
Identificato
il gene che codifica la proteina che interessa, è inserito con un appropriato vettore nelle
.......................................................................................................................................................................................................................
cellule
di un batterio che la sintetizzerà in grande quantità
pag. 373
15 – Si può risolvere lʼinquinamento?
Completa le seguenti frasi, scrivi le risposte nello schema e…al numero 1-3-7 ti verrà consegnato un mesbiomassa energia futuro
saggio: ........................................................................................
1) Qualunque sostanza organica che, attraverso processi biochimici o chimici può divenire energia, viene definita …
2) Il nome del combustibile ottenuto con sistemi aerobici ed anaerobici di trattamento dei rifiuti civili ed industriali.
3) Quella solare è contenuta nella biomassa.
4) Il nome del prodotto, usato poi come fertilizzante, che si ottiene dai fanghi nel processo di depurazione delle acque.
5) I trattamenti biochimici di risanamento del suolo e dell’abbattimento del carico inquinante del suolo, aria,
acqua, richiedono l’inter1
vento di …
b
i
o m a s s a
6) Il biogas può essere ot2
b
i
o g a s
tenuto durante il tratta3
mento anaerobico delle
e n e
r g
i
a
acque di scarichi …
4
c o m p o s
t
7) Barbabietola, manioca,
5
canna da zucchero per
m i
c
r o r g a n
i
s m i
fermentazione produco6
z o o
t
e c n
i
c
i
c
i
v
i
l
i
no alcol che potrebbe
7
essere il combustibile
f
u
t
u r o
del …
16 – Le muffe
Fra le parole in elenco scegli quelle che ritieni più opportune da inserire al posto dei puntini.
Streptomicina, antibiotici, parassite, ingegnerizzate, microbi, grana padano, metaboliti, yogurt, gorgonzola,
cloramfenicolo, funghi, lieviti, specie, basidiomiceti, ascomiceti, enzimi, deuteromiceti, penicillina, tetracicline.
Le muffe sono .............................................................................
funghi ascomiceti o deuteromiceti e comprendono una notevole varietà di .................
specie .
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Alcune sono nocive in quanto deteriorano gli alimenti o vivono parassite
......................... su organismi animali o vegetali,
altre invece sono utilissime.
Alcuni formaggi, come il .............................
gorgonzola , vengono seminati artificialmente di muffe per ottenere il tipico sapore. Le utilizzazioni pratiche più importanti concernono la produzione diantibiotici
............................ . Nel loro ciclo vitale prometaboliti
microbi
ducono
....................... secondari, capaci di uccidere o impedire la moltiplicazione dei
....................... responsabili di
infezioni nell’uomo. Queste sostanze, opportunamente purificate, vengono utilizzate per curare le malattie infettive. La prima e più nota è stata la penicillina. Essa ha aperto la strada a una serie di ricerche che hanno
tetracicline , ........................................
streptomicina
portato alla scoperta di altre sostanze capaci di sortire gli stessi effetti: ..............................
,
..........................................
cloramfenicolo . Oggi si cerca di far produrre a muffe .....................................
ingegnerizzate quantità maggiori e sempre più
attive di tali sostanze.
17 – Una richiesta dalle acque del pianeta
Rispondi alle domande e la richiesta apparirà nelle caselle evidenziate.
1) L’ossidazione del nitrato ad azoto elementare avviene ad opera dei batteri.
2) La depurazione delle acque di scarico con sistemi aerobici prevede l’uso di colture microbiche dette…
3) Le sostanze disciolte nelle acque di scarico vengono eliminate con reazioni di…
4) Nel processo di fermentazione
1
d e n
i
t
r
i
f
i
c a n
t
i
anaerobica il gas prodotto è…
2
5) Nella fase di trattamento anaerof
a n g h
i
a
t
t
i
v
i
bico si ha la produzione di…
3
o s s
i
d a z
i
o n e
6) L’azoto ammoniacale contenuto
4
nelle acque di scarico viene elimim e
t
a n o
nato ossidandolo ad azoto…
5
b
i
o g a s
7) I fanghi disseccati possono essere
6
usati per la coltura di…
e
l
e m e n
t
a
r
e
SOS
Parola: …………………………………
7
m
a
c
r
o
f
i
t
e
18 – Un aiuto che arriva da…
Completa le seguenti affermazioni con un sostantivo, riportane le iniziali nella colonna di sinistra e apparirà il
nome di qualcuno da cui potrebbe arrivare un aiuto.
.....
M
Sono detti così i batteri che solubilizzano i minerali delle rocce .............................
minatori
.....
I
Ormone, ottenuto con la tecnica del DNA ricombinante, la cui carenza produce il diabete mellito ...................
insulina
.....
C
Gli enzimi batterici che sbiancano i jeans .............................
cellulasi
.....
R
I batteri producono plastica (PHB) che usano come materiale di .............................
riserva
.....
O
Gruppo di geni riuniti che nei batteri codificano proteine .............................
operone
.....
R
L’enzima che produce il cosiddetto “formaggio vegetale” .................................................
rennina ricombinante
.....
G
Gli enzimi, usati dall’industria alimentare, per degradare i polisaccaridi .............................
glucidasi
.....
A
Il pH dei comuni saponi al quale riesce ad agire un batterio “detersivo” .............................
alcalino
.....
N
Contiene il DNA nelle cellule eucariote .............................
nucleo
.....
I
L’alimento dei batteri mangia-petrolio .............................
idrocarburi
.....
S
Lieviti della fermentazione vinaria .............................
saccaromiceti
.....
M
Producono gli antibiotici .............................
muffe
.....
I
Viene acquisita dopo aver contratto la malattia o dopo la vaccinazione .............................
immunità
205
206
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Esercizi sommativi dellʼUnità Didattica 10
1 – …con Pasteur ripassiamo le fermentazioni
Pasteur nacque ad Arbois nel 1822, non era medico né biologo, ma un chimico. Attratto dal fenomeno dell’inacidimento del latte, osservò al microscopio la sostanza mucillaginosa che si trova nel latte fermentato e scoprì cellule allungate, s’avvide poi che il lattosio scompariva per dare acido lattico. La stessa cosa che accadeva nel foraggio conservato dagli agricoltori per nutrire d’inverno il bestiame: Pasteur aveva scoperto che non
solo i lieviti, ma anche i batteri possono fermentare.
Quale tipo di fermentazione aveva individuato?
.......................................................................................................................................................................................................................
Fermentazione
lattica
Dopo questi studi ebbe la cattedra di Chimica a Strasburgo e poi presso la facoltà di Scienze a Lilla e fu qui
che, al centro di una delle regioni francesi più ricche di industrie, fu invitato da un industriale a ricercare le cause del cattivo rendimento della sua distilleria. Le osservazioni su quei liquidi furono il vero punto di partenza
del lavoro di Pasteur sulle fermentazioni: egli aveva osservato che i globuli del fermento erano rotondi, quando la fermentazione era sana, ma si allungavano quando la fermentazione iniziava ad alterarsi.
Sai spiegare che cosa accadeva?
I.......................................................................................................................................................................................................................
lieviti della fermentazione alcolica erano sostituiti dai batteri della fermentazione acetica
I produttori di vino dell’epoca si erano accorti che se il prodotto veniva lasciato esposto all’aria si trasformava
in aceto, ma sapevano anche che bastava imbottigliarlo per conservarlo. Ma perché talvolta inacidiva anche
chiuso in bottiglia? Fu Pasteur ad individuare e descrivere il Mycoderma aceti, che sviluppa all’aria e gli altri
batteri che, terminata l’attività dei lieviti, iniziano a moltiplicarsi e causano le alterazioni del vino in bottiglia.
Qual è il nome della fermentazione sostenuta da Mycoderma aceti e a quali altre trasformazioni si fa riferimento nel secondo caso?
.......................................................................................................................................................................................................................
Fermentazione
acetica. Trasformazioni indotte da batteri anaerobi responsabili delle malattie del vino
Per incarico dell’imperatore Napoleone III, Pasteur approfondì le ricerche sui vini e sui metodi di conservazione durante il trasporto. Dimostrò che l’unica soluzione era riuscire ad inattivare i microrganismi e per questo
era sufficiente scaldare il vino tra i 55° e i 60°C per 1-2 ore e conservarlo perfettamente chiuso. La scoperta
andò a beneficio anche dei produttori di birra alle prese con le “malattie” di quella bevanda e aiutava anche a
conservare il latte.
Sai che nome prende questo trattamento e se è in uso ancora oggi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Pastorizzazione
2 – In favore dei batteri
Colloca le seguenti parole al posto giusto, negli spazi vuoti del seguente brano.
Vino, fossili, intestino, decomporre, adattabilità, crescere, streptomicina, azoto atmosferico, Rhizobium, sapore, lievitazione, tifo, radici, base, Attinomiceti, Mycobacterium, riprodursi
tifo o il ....................................
Mycobacterium cui
I batteri sono dannosi e causa di malattie come la Salmonella, responsabile del .........
Attinomiceti , producono antibiotici come la ..................................
streptomicina ,
si deve la tubercolosi. Però alcuni batteri, gli ............................
intestino
altri vivono in simbiosi nell’.................................
degli animali, compreso l’uomo, o ovunque nel loro corpo, o sulle
radici
.................
lʼazoto atmosferico in forme assimilabili, come il .............................
Rhizobium .
di alcune piante, convertendo ................................................
sapore allo yogurt e consentono il processo di fermentazione del .......................
vino
I batteri conferiscono il ........................
e di
lievitazione
..............................
base
....................
decomporre la sostanza organica e rappresentano il cibo alla
del pane. I batteri aiutano a ................................
adattabilità , nella capacità di
della piramide alimentare. La loro importanza sta nella grande ...................................
crescere e ..........................
riprodursi rapidamente; nell’essere le forme .................
fossili più antiche, circa 3,5 miliardi di anni fa.
.......................
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
3 – La frase incompleta
Dopo aver risposto esattamente alle domande, completa la frase introducendo le lettere che trovi nelle caselle evidenziate:
si chiede .......................
cosa sarebbe accaduto se .......................
Watson ed io non avessimo ......................
chiarito la struttura del ...............
DNA ”
“…mi ........
1) Sono strumenti di analisi costituiti da materiali biologici a contatto con un sensore.
2) Gli antibiotici sono prodotti dai batteri come metaboliti …
3) La sostanza a partire dalla quale l’Aspergillus niger produce acido citrico.
4) Si chiamava James e, assieme a Francis,
1
b
i
o s e n s o
fece nel 1953 un’importante scoperta per la
2
quale ebbe il Nobel. Quale era il suo cognos e c o n d a
r
me?
3
m e
l
a s s a
5) Il complesso di enzimi contenuti nell’abo4
maso degli animali lattanti.
w a
t
s o n
6) I batteri cui sono stati inseriti geni estranei
5
c h
i m o s
i
n
sono detti…
6
7) La sostanza, prodotta dal Corynebacterium
r
i
c o m b
i
n
glutamicum, usata per aumentare la sapi7
g
l
u
t
a m m a
dità dei cibi.
8
8) Un acido nucleico.
d n a
r
i
i
a
a
n
t
o
4 – Spunto di discussione: una tappa fondamentale
Chi credi abbia pronunciato la frase precedente?
Quale influenza pensi abbia avuto quella scoperta sullo sviluppo delle biotecnologie innovative?
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 208 - 211:
Esercizio 1: 1) a-V; b-V; c-V; d-F
2) a-F; b-V; c-V; d-V
3) a-F; b-F; c-V; d-V
4) a-F; b-V; c-V; d-V
5) a-F; b-V; c-F; d-F
6) a-V; b-V; c-F; d-V
7) a-V; b-F; c-F; d-F
8) a-V; b-V; c-F; d-F
9) a-V; b-F; c-V; d-V
10) a-F; b-F; c-F; d-F
11) a-V; b-F; c-V; d-F
12) a-V; b-V; c-V; d-F
Esercizio 2: 1) V; 2) F; 3) V; 4) F; 5) V; 6) F
Esercizio 3: 1a – 2b – 3c – 4b – 5c – 6a – 7c – 8b – 9c – 10c – 11c – 12b – 13a – 14c – 15a
t
i
207
208
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
unità didattica 10
le applicazioni
Proposte di esercitazioni
1 – Rispondi con vero o falso
1) Gli enzimi
vero falso
a) Sono catalizzatori organici
b) Favoriscono le reazioni metaboliche
c) Hanno una componente di natura proteica
d) Appaiono tra i prodotti della reazione
2) Gli enzimi
vero falso
a) Alzano l’energia di attivazione
b) Abbassano l’energia di attivazione
c) Si legano al substrato
d) Sono specifici per un substrato
3) Il substrato
vero falso
a) È l’ambiente chimico in cui avviene la reazione
b) È l’ambiente fisico in cui avviene la reazione
c) È la sostanza su cui agisce l’enzima
d) È la sostanza che dà il nome all’enzima
4) Gli enzimi
vero falso
a) Agiscono in grande quantità
b) Sono sensibili alla temperatura
c) Agiscono meglio a pH caratteristico per ogni enzima
d) Possono essere localizzati nei liquidi biologici
5) Gli enzimi
vero falso
a) Se sono formati dalla sola parte proteica sono detti coenzimi
b) Se sono formati da una parte prostetica e da una proteica sono detti oloenzimi
c) La parte proteica è detta apoenzima
d) Il cofattore è uno ione metallico
6) La specificità di un enzima
a) È causata da legami con il sito attivo
b) Si realizza nel complesso enzima/substrato
c) Il sito attivo si modifica all’avvicinarsi del substrato nel modello chiave-serratura
d) I siti allosterici modificano la funzionalità dell’enzima
vero falso
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
7) Le fermentazioni
a) Sono proprie se avvengono in assenza di ossigeno
b) Sono improprie se avvengono in assenza di ossigeno
c) Sono olofermentative se il prodotto è più di uno
d) Avvengono solo su sostanze zuccherine
vero falso
8) La fermentazione alcolica
a) È operata da lieviti
b) Il substrato è uno zucchero
c) Tutto lo zucchero viene trasformato in alcol
d) Durante il processo viene assorbito calore
vero falso
9) La fermentazione lattica
a) Il substrato è uno zucchero
b) È operata da lieviti
c) È utilizzata nella produzione dei formaggi
d) La produzione di acido lattico si verifica anche nei muscoli
vero falso
10) Altre fermentazioni
a) La fermentazione aceton butilica è la causa degli “occhi” dell’emmental
b) La fermentazione butirrica trasforma in burro il latte
c) La fermentazione propionica trasforma il glucosio in acetone
d) La fermentazione butirrica avviene ad opera dei lieviti
vero falso
11) La fermentazione acetica
a) È una fermentazione impropria
b) Avviene in assenza di ossigeno
c) Avviene ad opera dei batteri
d) Avviene con emissione di calore
vero falso
12) Le fermentazioni
a) La malolattica rende il vino meno acido
b) L’alcolica si utilizza per produrre la birra
c) La lattica si utilizza per produrre lo yogurt
d) L’alcolica si utilizza per produrre il formaggio
vero falso
2 – Microrganismi modificati
Rispondi con vero o falso.
1) Microrganismi modificati sono quelli nel cui patrimonio genetico è stato inserito un gene estraneo
2) Anche in passato si utilizzavano microrganismi modificati
3) I microrganismi del passato non erano modificati
4) Un frammento di gene isolato può essere introdotto direttamente in una nuova cellula
5) La cellula ricombinante ha il compito di secernere la proteina codificata dal gene che ha ricevuto
6) Gli enzimi di restrizione servono a restringere la cellula
vero falso
209
210
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
3 – Chi è lʼintruso?
1) La bioindustria è
a l’industria di un organismo
b l’industria che utilizza organismi
c l’industria biotecnologica
2) La biosintesi viene preferita alla sintesi chimica perché
a utilizza materie prime meno costose
b utilizza materie prime inorganiche
c consente il recupero del prodotto finale
3) L’industria farmaceutica utilizza i batteri per
a produrre insulina
b produrre vaccini
c produrre antibiotici
4) L’industria agroalimentare si serve degli additivi per
a conferire maggiore stabilità all’alimento finito
b rispettare un determinato obiettivo tecnologico
c aggiungere sostanze migliorative senza valore nutritivo
5) I biosensori servono
a per il controllo della qualità degli alimenti
b per il controllo di microrganismi negli alimenti
c per valutare la sensibilità degli alimenti alla temperatura
6) Le sostanze biodegradabili
a si sciolgono nell’acqua
b vengono degradate da microrganismi
c entrano nei cicli biogeochimici
7) I plasmidi catabolici
a sono in grado di degradare sostanze xenobiotiche
b sono in grado di degradare sostanze biodegradabili
c sono in grado di produrre sostanze non inquinanti
8) Il compostaggio è un metodo per
a smaltire i rifiuti solidi biodegradabili
b smaltire i rifiuti solidi xenobiotici
c ottenere humus
9) La bioremediation è un metodo per
a rimuovere composti tossici dalle acque
b rimuovere composti tossici dai terreni
c rimuovere composti tossici dall’aria
MODULO
10) Il biogas deriva
a dalla degradazione di biomasse
b dal trattamento delle acque di scarico
c dal biofiltraggio dell’aria
11) Per ottenere i biofertilizzanti si utilizzano
a funghi micorrizici
b batteri azotofissatori
c saccaromiceti
12) Per ottenere i biopesticidi si utilizzano
a Bacillus thuringensis
b siderofori
c Baculovirus
13) Per estrarre minerali si utilizzano
a batteri organotrofi
b batteri litotrofi
c strumentazioni meccaniche
14) Nei confronti del petrolio i batteri
a degradano il petrolio
b estraggono il petrolio
c bruciano il petrolio
15) La plastica è
a un poliestere presente in natura
b un poliestere di sintesi
c un poliestere prodotto da batteri
4 - LE APPLICAZIONI
211
212
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Esercizi sommativi del Modulo 4
1 – La produzione primaria
Completa il seguente brano inserendo al posto dei puntini le parole mancanti.
La materia inorganica diventa organica, perché i vegetali, utilizzando ..................
la luce come sorgente di .....................
energia ,
uniscono elementi e molecole inorganiche per costruire le complesse .........................................................
molecole inorganiche che costituiscono gli organismi viventi.
La fotosintesi è un processo molto complesso e si realizza in due serie di reazioni biochimiche tra loro collegate:
– la prima, detta fase
.................................
luminosa , si attua in presenza di luce e porta ad un accumulo di energia a partire dalla radiazione solare;
– la seconda, dettafase
........................
oscura , si attua al buio ed è una fase di accumulo dell’energia in sostanza organica.
Le cellule vegetali dispongono di ............................................................
per catturare l’energia dei fotoni costituenti la
pigmenti fotorecettori
radiazione solare. I più importanti pigmenti fotosintetici sono le ........................
.......................
clorofille , ed in particolare la clorofilla
a, ,
che conferiscono ai vegetali il colore verde. Ci sono poi altri numerosi pigmenti accessori, come i ..........................
ecarotenoidi
le ........................ , capaci
di captare solamente radiazioni di particolari lunghezza d’onda. Perciò ogni pigmenxantofille
to ha uno spettro ............................................
caratteristico.
di assorbimento
Alcune colture vengono allevate per produrre ................................................
biomassa energetica .
2 – Le regole del gioco transgenico
In natura trasformazione, trasduzione e coniugazione si verificano normalmente tra batteri.
Di quali meccanismi si tratta?
Della
riproduzione dei batteri.
.......................................................................................................................................................................................................................
Per costruire microrganismi geneticamente manipolati perciò è bene attenersi scrupolosamente alle seguenti regole:
– i vettori recanti il nuovo gene devono essere costruiti in modo tale da ridurre al minimo la possibilità che essi vengano trasferiti ad altri batteri.
Quali vettori possono essere facilmente trasferibili?
Virus
e plasmidi.
.......................................................................................................................................................................................................................
– quando i microrganismi transgenici vengono utilizzati come organismi vivi negli alimenti, non devono contenere geni marcatori capaci di indurre resistenza ad antibiotici impiegati in terapia.
In quali alimenti ci sono batteri vivi?
Yogurt,
aceto, formaggi.
.......................................................................................................................................................................................................................
– nel caso in cui si utilizzino componenti alimentari ottenuti da batteri contenenti geni di resistenza agli antibiotici, è necessario dimostrare che i prodotti sono liberi da cellule vive e da materiale genetico che codifichi
la resistenza.
Che cosa succederebbe se lʼorganismo umano si abituasse a consumare senza necessità gli antibiotici?
.......................................................................................................................................................................................................................
Diverrebbe
resistente e quindi insensibile ad essi.
– sapendo che molti batteri sono causa di malattie negli animali e nell’uomo, un altro problema che sorge con
l’utilizzo di batteri geneticamente manipolati è la loro possibile patogenicità. Ne consegue che un qualsiasi mi-
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
crorganismo, che si voglia usare come alimento o nella produzione di alimenti, deve derivare da organismi che
siano noti per la loro innocuità nei confronti della salute umana.
Che cosa intendi per patogenicità?
.......................................................................................................................................................................................................................
La
capacità dei microrganismi di proliferare nellʼorganismo inducendo uno stato di malattia.
3 – Prepariamo una transpizza
L’industria agroalimentare utilizza enzimi e microrganismi geneticamente modificati.
Quali sono i vantaggi?
Aumentare
le rese produttive o migliorare le caratteristiche degli alimenti.
.......................................................................................................................................................................................................................
Partendo dalla ricetta tradizionale della pizza: farina di grano, lievito, pomodoro, mozzarella.
Prova ad immaginare quale sarà lʼorigine degli ingredienti nella ricetta di una transpizza del futuro, o è già
realtà?
Fare
un impasto con: farina di grano resistente ai pesticidi, aggiungere lievito manipolato genetica.......................................................................................................................................................................................................................
mente
per resistere alle alte temperature del forno. Aggiungere pomodori geneticamente modificati
.......................................................................................................................................................................................................................
per
resistere al marciume. Aggiungere mozzarella fatta con latte coagulato con enzimi ricombinanti.
.......................................................................................................................................................................................................................
4 – I brevetti
I brevetti sono il mezzo che l’uomo ha adottato per assicurare all’inventore una parte di guadagno derivato dall’utilizzo dell’invenzione.
Negli Stati Uniti è prassi in uso da molti anni brevettare nuovi organismi.
Come vengono costruiti i nuovi organismi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Con
la tecnica del DNA ricombinante o gli oligonucleotidi antisenso
Il primo essere vivente brevettato risale al 1980: è un batterio mangia-petrolio creato dalla General Electric.
Qual è la funzione dei batteri mangia-petrolio?
Distruggono
le sostanze xenobiotiche.
.......................................................................................................................................................................................................................
Il petrolio è una sostanza biodegradabile?
No.
..................................................................................................................................
Esistevano in natura batteri mangia-petrolio?
No.
............................................................................................................................
Nel 1985 furono brevettate piante geneticamente modificate.
Quali sono state le piante modificate per prime?
Il.......................................................................................................................................................................................................................
mais e la soia resistenti agli erbicidi e agli insetti.
Dal 1987 si possono brevettare anche gli animali.
Quali animali geneticamente modificati conosci?
Topi
e maiali.
.......................................................................................................................................................................................................................
La normativa prevede anche un brevetto per i geni. La conseguenza è la corsa a brevettare subito le sequenze di DNA individuate.
Perché è importante avere una sequenza di DNA per avere nuovi organismi?
Perché
è nel DNA lʼinformazione che codifica le proteine ricercate.
.......................................................................................................................................................................................................................
213
214
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
5 – Che cosa sono le piogge acide
pag. 378
Condizioni normali
Nel ciclo idrogeologico l’acqua passa attraverso tutti gli organismi viventi, piante e animali, corsi d’acqua, laghi, oceani.
Descrivi il ciclo dellʼacqua.
.......................................................................................................................................................................................................................
Dalla
terra e dal mare lʼacqua passa nellʼatmosfera e poi condensa in nuvole che restituiscono lʼacqua
.......................................................................................................................................................................................................................
alla
terra come pioggia, neve e nebbia. Nella discesa vengono raccolte e trasportate sostanze chimi.......................................................................................................................................................................................................................
che
e particelle che fluttuano nellʼaria. Anche lʼaria pulita senza inquinanti possiede particelle di pol.......................................................................................................................................................................................................................
vere,
di pollini e di anidride carbonica.
La reazione con l’anidride carbonica produce naturalmente piogge a pH 5,6, quindi leggermente acide. Eruzioni vulcaniche, sorgenti calde sono cause naturali che modificano lievemente il pH delle piogge non inquinate.
– Pioggia acida e deposizioni secche
La pioggia acida è una precipitazione che, a causa dell’inquinamento dell’aria, ha pH minore di 5,6. La causa
principale sono i combustibili fossili che liberano in atmosfera fumo e vapori contenenti gas quali anidride
solforosa e ossidi di azoto. Le piogge acide si formano di solito negli strati più alti dell’atmosfera dove gli ossidi reagiscono, catalizzati dalla luce solare, con acqua, ossigeno ed altri ossidanti per produrre acido solforico
e nitrico che, dilavati da pioggia, neve e nebbia cadono a terra. Nei fumi emessi sono presenti anche particelle solide, deposizioni secche di natura acida, che cadono su piante, monumenti, automobili da cui poi vengono dilavate. La combinazione di pioggia acida e deposizione secca è un problema ancora più grave noto come deposizione acida.
Quali organismi viventi vengono utilizzati per individuare il grado di inquinamento dellʼaria?
.......................................................................................................................................................................................................................
Licheni
e Briofite.
Come si chiama questa tecnica?
.......................................................................................................................................................................................................................
Biomonitoraggio.
Come vengono chiamati tali organismi?
.......................................................................................................................................................................................................................
Bioindicatori.
– Un problema che viaggia lontano
La reazione che trasforma i gas prodotti dalla combustione in piogge acide impiega ore o giorni, è così che
per ridurre il danno dei fumi sulle aree immediatamente circostanti la zona di emissione sono previste, per le
industrie, alte ciminiere. Il danno viene in questo modo ridotto in quell’area ma, trasportato dalle correnti del
vento, giunge in territori anche molto distanti.
6 – Gli effetti delle piogge acide
Dove cade la pioggia acida produce effetti indesiderati. Esaminiamone alcuni:
– Acque: all’aumentare dell’acidità si riducono le specie di pesci e di piante acquatiche e le uova di molti pesci non possono schiudersi. Le rane tollerano bene l’aumento di acidità a meno che non vengano distrutte
le effimere, insetti loro cibo.
– Foreste: le piante si accrescono più lentamente, le foglie o gli aghi delle conifere divengono scure e cadono. Il problema è aggravato dalle deposizioni secche, che, dilavate dalle piogge, raggiungono il terreno e ne
abbassano il pH senza che il potere tampone del terreno sia sufficiente a neutralizzarne l’azione. L’aumentata acidità del suolo modifica la disponibilità dei nutrienti, dilavandoli o liberando ioni tossici come l’alluminio. Sulle foglie viene distrutta la protezione cerosa, si formano macchie scure e si riduce la capacità fotosintetica. Gli alberi divengono più deboli e più esposti agli attacchi degli insetti e del freddo.
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
– Manufatti umani: costruzioni, monumenti, statue, automobili, aeroplani si deteriorano gradualmente in condizioni normali, ma le piogge acide accelerano il processo.
– Esseri umani: non c’è azione di danno diretto ad eccezione della riduzione di visibilità dovuta all’inquinamento dell’aria.
Facciamo il punto, completa il disegno con le didascalie mancanti.
piogge acide
combustibili fossili.
Formazione di .........................................
da .................................
piogge acide
............................
SO 2
.........
Nox
.........
Gas prodotti da:
combustibili
.......................................
fossili.
Effetto delle piogge acide sui
manufatti umani:
accelerano il normale pro............................................................
cesso di deterioramento
............................................................
Effetto delle piogge acide sugli esseri umani:
................................................
non cʼè danno diretto
Effetto delle piogge acide
sulle foreste:
Effetto delle piogge acide
sulle acque:
rallentano la crescita,
........................................................
riduce le specie di pesci
........................................................
cerosa delle foglie che
........................................................
e di piante acquatiche
........................................................
divengono più sensibili
........................................................
distruggono la protezione
........................................................
agli insetti e al freddo
........................................................
Soluzioni della scheda di esercitazione delle pagine 216 - 219:
Esercizio 1: 1H – 2L – 3E – 4G – 5I – 6C – 7D – 8A – 9F – 10B
Esercizio 2: microrganismi modificati; salute; lʼalimentazione; lʼambiente; miglioramento genetico; fermentazioni; tradizionali; batteri e lieviti; secondari; malattie; biologia molecolare; trasferire; innovative; geneticamente modificati; vaccini, ormoni; piante e animali
transgenici; bioremediation; depurazione delle acque; biopesticidi; lʼuomo; lʼambiente; nuocere; vantaggio; rischi; morale.
Esercizio 3: 1) V; 2) V; 3) V; 4) V; 5) F; 6) V; 7) F; 8) F; 9) V; 10) V; 11) V; 12) F; 13) V; 14) V; 15) V.
215
216
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
modulo 4
la microbiologia dalla vita
quotidiana ai laboratori
Proposte di esercitazioni
1 – Biodiversità dei microrganismi
Abbina ad ogni affermazione il termine corrispondente.
1. Si nutre di idrocarburi
A. retrovirus
2. Sono costituiti solo da proteine
B. spore
3. Uno dei lieviti della fermentazione alcolica
C. virus
4. La riproduzione sessuata dei batteri
D. viroidi
5. Cellule procariote appartenenti al Regno delle Monera
E. saccharomices
6. Possono essere classificati secondo quella
interna o quella esterna
F. agrobacterium tumefaciens
7. Sono formati da soli acidi nucleici
G. coniugazione
8. La loro struttura interna contiene solo RNA
H. pseudomonas putida
9. Viene utilizzato come vettore nelle piante transgeniche
I. batteri
10. Nei batteri non sono strutture riproduttive, ma
una forma di resistenza in condizioni avverse
1
2
3
4
5
L. prioni
6
7
8
9
10
2 – Cosʼè la biotecnologia
Completa con le parole adatte gli spazi vuoti.
Gli scienziati dicono che nel prossimo millennio la speranza di vita supererà i cento anni. Se questo si avvererà lo si dovrà anche ad una fabbrica biologica e sofisticata, i cui lavoratori sono i .......................................................
capaci di costruire sostanze utili alla vita umana.
L’ingegneria genetica è ormai una realtà e così i suoi risultati al servizio dell’uomo per la ................. ,
.................................. e ........................ .
Da millenni l’uomo ha addomesticato cani, cavalli, buoi, piante attuando il ............................................................... , ha
usato le .......................................... per produrre pane, birra, vino, utilizzando tecniche che definiamo biotecnologie
.............................. . Solo
poco più di un secolo fa però gli studi di Pasteur hanno rivelato che delle fermentazioni
sono responsabili ...................................... . All’inizio del secolo la scoperta degli antibiotici, prodotti ..............................
MODULO
217
4 - LE APPLICAZIONI
del metabolismo microbico, ha rivestito grande importanza nella lotta delle .......................... ed ha determinato un
notevole passo avanti. Ma una vera e propria rivoluzione è avvenuta negli anni ’70 quando le scoperte della
........................................................ hanno consentito di ...................... da un batterio ad un altro la capacità di produrre
sostanze utili. Sono nate così le biotecnologie ................................ : tecniche che consentono di ottenere sostanze utili con l’aiuto di microrganismi .............................................................. .
Già oggi, e sicuramente in breve cresceranno, sono decine i prodotti utilizzati per proteggere la salute tra cui
................... , ................... ; per
migliorare la produzione di cibo (..........................................................................); per tutela-
re l’ambiente nella speranza di un mondo più pulito (..................................................... , ..................................................... ,
..............................).
Un ultimo inquietante interrogativo: le biotecnologie possono trasformarsi in un pericolo per
......................
e
..........................? Il dibattito è aperto: la società si sta interrogando sulle scelte da operare per sfruttare il grande
potenziale di queste tecniche senza ....................... ma a ........................ di tutti.
Gli aspetti di cui tenere conto sono quello della sicurezza (prendendo tutte le misure contro i possibili ................)
e quello etico per non superare i limiti invalicabili della .................... .
3 – Biotecnologie tradizionali ed innovative
Rispondi con vero o falso.
1) Le fermentazioni possono essere definite, in senso stretto, come l’anabolismo anaerobio di sostanze organiche, prevalentemente glucidiche, ad opera di microrganismi e di enzimi da essi
prodotti
2) L’acido piruvico rappresenta il prodotto intermedio di tutti i processi fermentativi a carico dei
glucidi
3) Il glucosio viene fermentato ad opera dei lieviti con produzione di alcol etilico e di anidride carbonica
4) Gli enzimi agiscono abbassando il valore dell’energia di attivazione di una reazione
5) A differenza dei catalizzatori inorganici gli enzimi non sono specifici
6) Gli enzimi sono sostanze di natura proteica
7) I fattori che modificano l’attività di un enzima sono: pH, concentrazione dell’enzima e del substrato, temperatura, pressione
8) I microrganismi producono sempre metaboliti utili all’uomo
9) Per azione di microrganismi diversi, da uno stesso substrato (es. zucchero), si possono ottenere prodotti diversi
10) Nelle biotecnologie innovative il termine fermentazione si riferisce alla coltivazione dei microrganismi in larga scala
11) Con l’uso delle tecniche biotecnologiche si allargano le possibilità della medicina preventiva
12) Le colture transgeniche hanno bisogno di una maggior quantità di fitofarmaci
13) Le piante transgeniche resistenti al calore e alla salinità potrebbero trasformare i deserti in
campi coltivabili
14) Sono disponibili animali transgenici che secernono farmaci nel latte
15) Da ceppi selezionati di microrganismi si ottengono lipasi utilizzate nel processo di maturazione
dei formaggi
vero falso
218
MODULO
4 - LE APPLICAZIONI
Proposta di lavoro pluridisciplinare – Lavorare per progetti: le biotecnologie e i brevetti
Assieme alle grandi scoperte scientifiche dell’ingegneria genetica si presenta anche la richiesta di brevettare gli organismi
viventi e il loro DNA.
In America le compagnie multinazionali possono brevettare gli organismi ottenuti divenendone proprietarie. Ciò è consentito secondo la normativa dei Diritti di proprietà intellettuale.
In Europa il dibattito è ancora aperto anche se è stata già approvata la direttiva sulla protezione legale non solo di pezzetti
di patrimonio genetico e cellule, ma anche di intere piante e animali purché si tratti di invenzioni utilizzabili a scopi precisi e
corretti.
In tutto il mondo sono invece proibiti brevetti sul corpo umano, sui suoi tessuti e sui suoi geni. È proibita pure la clonazione
umana.
– Le biotecnologie modificano un organismo vivente: ne abbiamo diritto?
– Le applicazioni delle biotecnologie sono un pericolo?
– Aumenterà il divario tra Paesi ricchi e Paesi poveri o si riuscirà a sconfiggere la fame nel mondo?
La discussione di tale tema accomuna varie discipline, perciò adatto ad indagini inter e multi disciplinari per progetti comuni all’interno del consiglio di classe e fra classi. Il problema potrebbe essere affrontato secondo vari punti di vista.
Filone storico
– L’evoluzione delle biotecnologie.
– Le normative in vigore nei paesi (europei ed extraeuropei).
– Nel 1992, alla Conferenza mondiale sulla biodiversità di Rio de Janeiro, gli Stati Uniti confermano la necessità del brevetto senza limitazioni da parte di leggi nazionali.
Filone economico
Il timore è il sorgere di un nuovo colonialismo:
– scomparsa dei piccoli proprietari terrieri, costretti a vendere ai latifondisti perché incapaci di pagare le royalties sui semi
brevettati;
– aumento del debito estero dei paesi in via di sviluppo e della dipendenza dai Paesi industrializzati;
– i brevetti sono indispensabili al progresso biotecnologico perché senza brevetti non possono esserci investimenti privati
sulle biotecnologie, e quelli pubblici non bastano;
– la riduzione delle fonti alimentari a poche piante e animali geneticamente manipolati e scelti dalle multinazionali.
Filone ambientale
– Estinzione delle varietà locali di piante, spodestate da quelle brevettate, più competitive sul mercato estero.
– “Bioprospecting” è il termine con cui si indica la ricerca spasmodica di individuare geni o organismi da brevettare.
– Biopirateria è il termine con cui il vicedirettore generale della Fao indica queste pratiche che hanno portato al brevetto di
piante medicinali della tradizione delle popolazioni dell’Amazzonia e dell’India.
– Qual è l’impatto con l’ambiente degli organismi brevettati fuori dai laboratori?
Filone etico
– Vantaggi e svantaggi delle biotecnologie.
Le Biotecnologie saranno sempre in relazione
con il valori umani.
– Quale atteggiamento scegliere di fronte a
quello che quasi certamente sarà il problema del 2000: il problema etico?
Un suggerimento?
– seguire gli sviluppi
– mantenere il dibattito
PRO
CONTRO
Promessa di vita migliore
Scienza miracolosa
Tecnica da incoraggiare
Dare fiducia incondizionata
Minaccia per la salute e per
l’ambiente
Scienza da demonizzare
Tecniche da bloccare
Temere guai di ogni tipo
GLOSSARIO ETIMOLOGICO
Glossario etimologico
La curiosità di conoscere la “paternità” delle parole
Le parole che usiamo nella vita di tutti i giorni hanno spesso origini lontane: derivano dal latino o dal greco, lingue oggi scomparse che hanno così lasciato traccia di sé, ma anche dal francese o dal tedesco, mentre parole inglesi o americane entrano, tal quali, sempre più spesso nell’uso comune. Se le parole che usiamo quotidianamente ormai non ci pongono dubbi, molti dei termini scientifici adoperati in Biologia ci sembrano astrusi. Conoscerne l’origine, l’etimologia, forse può aiutare a comprenderli e ricordarli.
Prova a risalire al significato del termine in base allʼetimologia.
TERMINI
Acidofilo
ETIMOLOGIA
Acido + phìlos (amico)
SIGNIFICATO
Detto di specie vegetali che preferiscono am...................................................................................
bienti acidi
...................................................................................
Aerobio
Aero (aria) + bìos (vita)
Organismo che per vivere ha bisogno di ossi...................................................................................
geno
...................................................................................
Agamico
A (alfa privativo, senza) + gàmos (matrimonio)
Riproduzione che avviene per via asessuata
...................................................................................
Allogame
Àllos (altro) + gàmos (matrimonio)
Piante che si riproducono fra individui diversi
...................................................................................
Amiloplasti
Amylum (amido) + plastòs (formato)
Organuli in cui si accumula lʼamido
...................................................................................
Anaerobio
Ana (senza) + aerobio (vita con ossigeno)
Organismo che per vivere non ha bisogno di
...................................................................................
ossigeno
...................................................................................
Androceo
Andròs (uomo)
La parte maschile del fiore
...................................................................................
Anemocora
Ànemos (vento) + chorein (spostarsi)
La pianta i cui semi sono trasportati dal vento
...................................................................................
Anemofila
Ànemos (vento) + phìlos (amico)
Un tipo di impollinazione operata dal vento
...................................................................................
Angiosperme
Angeion (vaso) + sperma (seme)
Le piante in cui i semi sono racchiusi nel frutto
...................................................................................
Anisogamia
Ànisos (diseguale) + gàmos (matrimonio)
Diversa morfologia dei gameti maschili e fem...................................................................................
minili
...................................................................................
Anticorpo
Anti (contro) + corpus (corpo)
Sostanze prodotta dallʼorganismo quando
..................................................................................
viene a contatto con gli antigeni
..................................................................................
Antigeni
Anti (contro) + genos (generare)
Sostanza proteiche, estranee allʼorganismo,
...................................................................................
che inducono la produzione di anticorpi
...................................................................................
Antofite
Àntos (fiore) + phytòn (pianta)
Piante con fiori
...................................................................................
Aploide
Aplòos (semplice) + eidos (forma)
Cellula che contiene una sola serie di cromo...................................................................................
somi
...................................................................................
Autogame
Autòs (stesso) + gàmos (matrimonio)
Piante ad impollinazione diretta
...................................................................................
Autotrofo
Autòs (stesso) + trofè (nutrimento)
Che si nutre da solo, utilizzando materiali
...................................................................................
inorganici
...................................................................................
219
220
GLOSSARIO ETIMOLOGICO
TERMINI
ETIMOLOGIA
SIGNIFICATO
Basofilo
Base + phìlos (amico)
...................................................................................
Mostra
affinità per i coloranti basici
Batterio
Backterion (bastoncino)
...................................................................................
Microrganismo
unicellulare
Batteriofago
Backterion (bastoncino) + phagos (mangiatore)
...................................................................................
Virus
che distrugge i batteri
Biosfera
Bìos (vita) + sphaera (sfera)
...................................................................................
La
parte della terra occupata da forme viventi
Biotecnologie
Bìos (vita) + tèchne (arte, tecnica) + lògos (discorso) Le
.................................................................................
applicazioni della biologia nel campo della
.................................................................................
tecnica
Biotopo
Bìos (vita) + tòpos (luogo)
...................................................................................
Spazio
in cui si svolge la vita
Briofite
Bryon (muschio) + phytòn (pianta)
...................................................................................
Piante
prive di sistema vascolare: muschi ed
...................................................................................
epatiche
Carpoforo
Karpòs (frutto) + phòrein (portare)
...................................................................................
Che
contiene la struttura riproduttiva
Chemiosintesi
Chemical (chimico) + synthesis (composizione)
...................................................................................
Sintesi
di composti organici per mezzo di
...................................................................................
energia
sviluppata da reazioni chimiche
Chemiotropismo Chemical (chimico) + tròpos (direzione)
...................................................................................
Movimento
delle piante per effetto di stimoli
...................................................................................
chimici
Clonazione
Klòn (germoglio) + actione (fare)
...................................................................................
Tecnica
per produrre per via agamica organi...................................................................................
smi
omogenei
Clorofilla
Chloròs (verde-giallastro) + phyllon (foglia)
...................................................................................
Pigmento
verde-giallastro contenuto nelle fo...................................................................................
glie
Cloroplasti
Chloròs (verde-giallastro) + plastòs (formato)
...................................................................................
Organuli
in cui è contenuta la clorofilla
Crittogame
Criptòs (nascosto) + gàmos (matrimonio)
...................................................................................
Piante
con organi riproduttivi nascosti
Cromoplasti
Chroma (colore) + plastòs (formato)
...................................................................................
Organuli
contenenti pigmenti di vario colore
Cromosoma
Chroma (colore) + soma (corpo)
...................................................................................
Strutture
che in particolari momenti si eviden...................................................................................
zia
allʼinterno della cromatina nucleare
Demografico
Demos (popolo) + graphè (scrittura)
...................................................................................
Che
descrive lʼaccrescimento di una popola...................................................................................
zione
Diploide
Dìs (due volte) + eidos (forma)
...................................................................................
Cellula
che contiene due serie di cromosomi
Ecologia
Oikos (casa, ambiente) + logos (discorso)
...................................................................................
Studio
dellʼambiente naturale
Ecotipo
Oikos (casa, ambiente) + typos (tipo, modello)
...................................................................................
Specie
idonea per un determinato ambiente
Embrione
Embryon (che cresce)
...................................................................................
Organismo
in crescita
Endocarpo
Èndon (dentro) + karpòs (frutto)
...................................................................................
La
parte più interna del frutto
Endoderma
Èndon (dentro) + derma (pelle)
...................................................................................
Nei
vegetali lo strato più interno della corteccia
GLOSSARIO ETIMOLOGICO
TERMINI
Endosperma
ETIMOLOGIA
Èndon (dentro) + sperma (seme)
SIGNIFICATO
...................................................................................
Tessuto
di riserva per lo sviluppo degli em...................................................................................
brioni
Endotossine
Èndon (dentro) + toxikòn (veleno)
...................................................................................
Veleni
secreti internamente
Epicarpo
Epì (sopra) + karpòs (frutto)
...................................................................................
La
parte più esterna del frutto
Epidermide
Epì (sopra) + derma (pelle)
...................................................................................
Tessuto
esterno
Epigeo
Epì (sopra) + geo (terra)
...................................................................................
Che
sviluppa sopra il terreno
Esotossine
Exo (fuori) + toxikòn (veleno)
...................................................................................
Veleni
secreti esternamente
Eterologo
Hèteros (altro, diverso) + lògos (discorso)
...................................................................................
Che
è diverso
Eterotrofo
Hèteros (altro, diverso) + trofè (nutrimento)
...................................................................................
Che
si nutre di sostanze organiche prodotte
...................................................................................
da
altri
Eucarioti
Eu (bene, buono) + kàrion (nucleo)
...................................................................................
Organismi
dotati di nucleo ben definito
Eumiceti
Eu (bene, buono) + mykès (fungo)
...................................................................................
Funghi
veri
Eutrofizzazione
Eu (buono) + trofè (nutrimento)
...................................................................................
Fenomeno
di aumento delle sostanze nutriti...................................................................................
ve
Fanerogame
Phaneròs (visibile) + gàmos (matrimonio)
...................................................................................
Piante
con organi riproduttivi visibili
Fermentare
Fervere (bollire)
...................................................................................
La
trasformazione, ad opera di microrganismi,
...................................................................................
di
substrati che sembrano ribollire
Fitocromo
Phytòn (pianta) + chroma (colore)
...................................................................................
Pigmento
delle foglie sensibile alla lunghezza
...................................................................................
del
periodo di luce
Fitopatologia
Phytòn (pianta) + pathòs (sofferenza, malattia)
...................................................................................
La
scienza che studia la malattia delle piante
+ lògos (discorso)
Fotoperiodo
Photo (luce) + perìodos (circuito)
...................................................................................
Sensibilità
delle piante alla lunghezza relativa
...................................................................................
di
luce e di buio nelle 24 ore.
Fotosintesi
Photo (luce) + synthesis (composizione)
...................................................................................
La
produzione di sostanza organica utilizzan...................................................................................
do
energia solare
Fototropismo
Photo (luce) + tròpos (direzione)
...................................................................................
Movimento
delle piante per effetto di stimoli
...................................................................................
luminosi
Gamete
Gamètes (coniuge)
...................................................................................
Cellula
destinata ad unirsi ad unʼaltra
Geotropismo
Geo (terra) + tròpos (direzione)
...................................................................................
Movimento
delle piante in relazione alla forza
...................................................................................
di
attrazione terrestre
Germoplasma
Germe (da gignere = nascere) + plasma (forma)
...................................................................................
Materia
prima formata da cui potranno svi...................................................................................
luppare
organismi completi
221
222
GLOSSARIO ETIMOLOGICO
TERMINI
ETIMOLOGIA
SIGNIFICATO
Gimnosperme
Gymnòs (nudo) + sperma (seme)
...................................................................................
Piante
a seme nudo
Gineceo
Gynaikeion (appartenente alla donna)
...................................................................................
La
parte femminile del fiore
Glucidi o glicidi
Glykys (dolce)
...................................................................................
Le
sostanze dolci
Idrocora
Hydor (acqua) + chorein (spostarsi)
...................................................................................
La
pianta i cui semi sono trasportati dallʼac...................................................................................
qua
Idrofila
Hydor (acqua) + phìlos (amico)
...................................................................................
Che
ha affinità, che si scioglie nellʼacqua
Ife
Iphè (tessuto)
...................................................................................
Strutture
fondamentali dei funghi
Interspecifico
Inter (collegamento/reciprocità) + species (specie)
...................................................................................
Collegamento
tra specie diverse
Intraspecifico
Intra (dentro) + species (specie)
...................................................................................
Relazioni
allʼinterno di una specie
Ipogeo
Hypò (al di sotto) + geo (terra)
...................................................................................
Sotto
terra
Isogamia
Isos (uguale) + gàmos (matrimonio)
...................................................................................
Riproduzione
con gameti uguali
Leucoplasti
Leukòs (bianco) + plastòs (formato)
...................................................................................
Organuli
contenenti pigmenti senza colore
Lieviti
Levare (alzare)
I...................................................................................
microrganismi che inducono le fermentazioni
Lipidi
Lipos (grasso)
...................................................................................
Le
sostanze grasse
Litotrofi
Lithos (pietra) + trofè (nutrimento)
I...................................................................................
microrganismi che si nutrono di rocce
Macro
Makròs (lungo, esteso)
...................................................................................
Detto
di tutto ciò che è grande
Meiosi
Mèiosis (diminuzione)
...................................................................................
Riproduzione
cellulare con diminuzione del
...................................................................................
numero
dei cromosomi
Meristema
Meristòs (divisi)
...................................................................................
Tessuto
con cellule in attiva divisione
Mesocarpo
Mesos (medio) + karpòs (frutto)
...................................................................................
La
parte mediana del frutto
Micorriza
Mykes (fungo) + riza (radice)
...................................................................................
Associazione
di funghi e radici
Micro
Mycròs (piccolo)
...................................................................................
Detto
di tutto ciò che è piccolo
Microrganismi
Mycròs (piccolo) + organisme (organo)
...................................................................................
Piccoli
organismi
Monoclonale
Mònos (solo) + klòn (germoglio)
...................................................................................
Che
origina un solo clone
Morfologia
Morphè (forma) + lògos (discorso)
...................................................................................
Lo
studio delle strutture esterne o interne
Mutagene
Muta (mutare) + genès (nascere, generare)
...................................................................................
Che
genera mutazioni
Neutrofilo
Neutrum (ne (non) + uter (entrambi) = nessuno
...................................................................................
Né
acido né basico
dei due) + phìlos (amico)
Nucleotide
Nucleo + ide (suffisso usato in chimica)
...................................................................................
Insieme
di molecole costituenti gli acidi nu...................................................................................
cleici
GLOSSARIO ETIMOLOGICO
TERMINI
ETIMOLOGIA
SIGNIFICATO
Oligonucleotidi
Olìgos (poco) + nucleo + ide (suffisso usato in chimica) Piccoli
...................................................................................
insiemi di nucleotidi
Omologo
Omos (stesso) + lògos (discorso)
...................................................................................
Che
è uguale
Organotrofi
Organe (organo) + trofè (nutrimento)
...................................................................................
Che
si nutrono di sostanza organica
Parassiti
Parà (presso) + sitos (cibo)
...................................................................................
Organismi
che vivono a spese di altri
Poliploidia
Polys (molto) + eidos (forma)
...................................................................................
Cellula
che contiene più serie di cromosomi
Procarioti
Protos (primo) + kàrion (nucleo)
...................................................................................
Organismi
dotati di nucleo non ben definito
Profilassi
Pro (primo) + phylàssein (custodire)
...................................................................................
Prevenire
Proteina
Protos (primo) + ina (suffisso di sostanze chimiche)
...................................................................................
Sostanza
organica di primaria importanza
Protidi
Protos (primo)
...................................................................................
Sostanze
proteiche
Protisti
Protistos superlativo di protos
...................................................................................
Organismi
rudimentali , primi nella scala evo...................................................................................
lutiva
Protoplasti
Protos (primo) + plastòs (formato)
...................................................................................
Cellule
vegetali a cui è stata tolta la parete
Pteridofite
Pterìs (felce) + phytòn (pianta)
...................................................................................
Piante
prive di fiori e semi come le felci
Rizoderma
Riza (radice) + derma (pelle)
...................................................................................
Lo
strato più esterno della radice
Rizosfera
Riza (radice) + sphaera (sfera)
...................................................................................
La
parte del terreno occupata dalle radici
Saprofita
Sapròs (marcio) + phytòn (pianta)
...................................................................................
Che
si nutre di materiale in decomposizione
Simbiosi
Syn (assiene, con) + bìos (vita)
...................................................................................
Relazione
tra organismi viventi
Stoma
Stoma (bocca)
...................................................................................
Apertura
sull'epidermide delle foglie
Stroma
Stroma (tappeto, coperta)
...................................................................................
Struttura
di collegamento o di copertura
Termoperiodo
Thermòn (calore) + perìodos (circuito)
...................................................................................
Sensibilità
delle piante alla temperatura
Transgenici
Trans (al di là, attraverso) + gènos (generare)
...................................................................................
Organismi
con caratteristiche al di là di quelle
...................................................................................
della
loro specie
Trofico
Trofè (nutrimento)
...................................................................................
Relativo
alla nutrizione
Virus
Virus (veleno)
...................................................................................
Agente
infettivo
Xenobiotico
Xenos (estraneo) + biotikòs (proprio della vita)
...................................................................................
Sostanza estranea al mondo della natura
Zoocora
Zoion (essere vivente) + chorein (spostarsi)
...................................................................................
La
pianta i cui semi sono trasportati da esseri
...................................................................................
viventi
Zoofila
Zoion (essere vivente) + phìlos (amico)
...................................................................................
Che
ama, relativo agli essere viventi
223
