L’ORGANIZZAZIONE
DEI VIVENTI
Cellule e organismi
LE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DEI VIVENTI
Le forme di vita sono diversificate, abbondanti e diffuse su tutta la Terra, e spaziano dai
batteri microscopici alle piante giganti.
Tutti gli esseri viventi hanno caratteristiche comuni anche se sono diversi in forma e dimensioni
LE CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DEI VIVENTI
Tutti gli esseri viventi sono in grado di nascere, respirare, nutrirsi, muoversi, crescere e morire
ma lo fanno con modalità e strutture anatomiche diverse
Le Caratteristiche Fondamentali degli Esseri Viventi:
NUTRIRSI, RESPIRARE E CRESCERE
Gli organismi più complessi, come i funghi, le piante e gli animali,
si distinguono dal modo in cui si procurano il cibo.
AUTOTROFI
Capaci di produrre da sé
il proprio nutrimento
ETEROTROFI
(erbivori, carnivori, onnivori)
Capaci di assumere il nutrimento
dall’esterno, cibandosi di altri esseri viventi
Organismi AUTOTROFI
Gli organismi autotrofi si nutrono attraverso un processo chiamato
FOTOSINTESI CLOROFILLIANA
- Con le radici assorbono H2O (acqua) e sali minerali
- Con le foglie assorbono dall’aria CO2 (anidride carbonica)
- Producono GLUCOSIO e OSSIGENO (O2)
LINFA GREZZA
(acqua e Sali minerali)
LINFA ELABORATA
(zuccheri)
FOTOSINTESI CLOROFILLIANA
Le piante:
- Con le radici assorbono H2O (acqua) e sali minerali
- Con le foglie assorbono dall’aria CO2 (anidride carbonica)
Attraverso la clorofilla e l’energia della luce solare le foglie riescono a far combinare chimicamente
l’acqua (H2O) e l’anidride carbonica (CO2) producendo
Pigmento verde contenuto nelle foglie delle
piante; in alcuni batteri e alghe,
capace di catturare la luce solare
GLUCOSIO zucchero (sostanza organica) ricco di
energia usato dalle piante come alimento
OSSIGENO che viene liberato nell’aria
FOTOSINTESI CLOROFILLIANA E RESPIRAZIONE
Animali e piante respirano e nel processo di respirazione sono combinate tra loro
le molecole di OSSIGENO e le molecole di GLUCOSIO
prodotte dalle piante
Prodotto dalla trasformazione chimica
del cibo di cui si nutrono sia animali
che piante
Le Caratteristiche Fondamentali degli Esseri Viventi:
MUOVERSI
Tutti gli esseri viventi hanno capacità di movimento e sono sensibili agli stimoli:
Animali che sentono caldo (stimolo) cercano e si spostano verso l’ombra (risposta)
Animali che avvertono il pericolo della presenza di un predatore (stimolo) si mette in salvo con la fuga (risposta)
Le piante volgono le foglie verso la luce come accade anche per alcuni fiori (girasole)
Alcuni fiori (margherite) si aprono con la luce del sole e si richiudono all’imbrunire
Le Caratteristiche Fondamentali degli Esseri Viventi:
RIPRODURSI
Tutti gli esseri viventi si riproducono ma lo fanno con modalità diverse:
La riproduzione può essere:
SESSUATA (sessuale) o GAMICA
richiede la presenza di due genitori di sesso opposto (mammiferi, uccelli, …)
ASSESSUATA (asessuale) o AGAMICA
è sufficiente la presenza di un solo genitore (batteri, alcune piante, ….)
Le Caratteristiche Fondamentali degli Esseri Viventi:
ADATTAMENTO
I viventi sono adattati e hanno la capacità di adattarsi all’ambiente in cui vivono.
L’adattamento all’ambiente è uno dei caratteri fondamentali della vita.
Questo ha permesso l’evoluzione degli esseri viventi
LA CELLULA
La teoria cellulare si basa su tre affermazioni:
•La cellula è l’unità di base dei viventi;
•Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule (essi possono essere unicellulari o pluricellulari);
•Nuove cellule possono derivare soltanto da cellule preesistenti.
Organo
Tessuto
Le cellule sono i «mattoni»
con cui è costruito ogni essere vivente
Cellula
Molecola
Atomo
STRUTTURA DELLA CELLULA
Le cellule hanno piccole dimensioni osservabili
al microscopio ottico
Le cellule sono piccole per ottimizzare il rapporto superficie/volume;
ciò consente alla cellula di ottenere una superficie di scambio con
l’esterno adeguata per il passaggio di nutrienti e scarti.
Con l’invenzione del microscopio
elettronico si è potuto osservare i
particolari della struttura interna delle
cellule (animali e vegetali)
STRUTTURA DELLA CELLULA
La cellula sia animale che vegetale è dotata di vita propria:
si nutre, respira, trasforma le sostanze, elimina i rifiuti ecc..
Le cellule che costituiscono le piante e gli animali sono molto differenti tra di loro per
- forma
- dimensione
- struttura
- funzione
Immagini Microscopio Elettronico
Le cellule che costituiscono le piante e gli animali possiedono 3 parti fondamentali:
- Il citoplasma (materiale gelatinoso che riempie l’interno della cellula)
- Il nucleo (una piccola massa centrale o poco spostata dal centro)
- La membrana (involucro esterno)
STRUTTURA DELLA CELLULA
La cellula è fatta di materia vivente «fabbricata» a partire da elementi chimici
La materia vivente si distingue dalla materia inanimata perché è costituita in
massima parte da 4 elementi chimici base:
- Ossigeno (O)
- Carbonio (C)
- Azoto (N)
- Idrogeno (H)
Le sostanze formate da questi elementi
si trovano in natura solo negli esseri
Hanno strutture chimiche
viventi e sono dette sostanze organiche
complesse e si distinguono
in 4 categorie principali:
-
Zuccheri o carboidrati
Lipidi o grassi
Proteine
Acidi nucleici (DNA e RNA)
STRUTTURA DELLA CELLULA ANIMALE
Gli organuli cellulari della cellula animale:
LA MEMBRANA CELLULARE
MEMBRANA CELLULARE:
Involucro impermeabile che racchiude la cellula e ne regola gli scambi con l’ambiente esterno.
Ha una struttura a doppio strato fosfolipidico (lipidi= grassi di origine naturale) attraversato
di tanto in tanto da proteine come le acquaporine (canali dell’acqua) ed altre strutture
proteica e non con funzioni specifiche.
IL CITOPLASMA: RIEMPIE L’INTERNO DELLA CELLULA
IL CITOPLASMA
È un materiale gelatinoso ricco d’acqua
In esso sono sciolti: zuccheri e proteine,
sali minerali ed altre sostanze
In esso «galleggiano», sono contenuti
tutti gli organuli cellulari (comparti specializzati)
Ogni organulo svolge una funzione specifica
Gli organuli più importanti sono i mitocondri,
l’apparato
di
Golgi,
i
ribosomi,
il
reticolo
endoplasmatico liscio e ruvido, i lisosomi e i
centrioli
Gli organuli cellulari della cellula animale:
IL NUCLEO
IL NUCLEO:
È il cervello della cellula, riceve informazioni e trasmette «ordini e messaggi», conserva l’informazione
e il segnale per la riproduzione della cellulare, conserva l’informazione per la produzione di specifiche
sostanze e sa come comportarsi con altre cellule. Sono informazioni scritte nel
Immagine Microscopio Elettronico
DNA
Gli organuli cellulari della cellula animale:
IL NUCLEO
IL DNA
contenuto nel nucleo, è una sostanza a forma di lungo filamento avvolto a doppia elica
Contiene le informazioni che chiamiamo caratteri ereditari caratteristiche che permettono di distinguere
un individuo da un altro e sono trasmesse
dai genitori ai figli
NUCLEO
CELLULA
ISTONI
SPIRALI
CROMOSOMA
DNA struttura doppia elica
Gli organuli cellulari della cellula animale:
IL NUCLEO
I filamenti di DNA sono
generalmente organizzati nel
nucleo in modo confuso e
sparso ,
In certe circostanze, come
per la riproduzione cellulare,
questi filamenti si organizzano
nella struttura del cromosoma
(filamenti di DNA avvolti
attorno a proteine istoniche)
Gli organuli cellulari della cellula animale:
IL RETICOLO ENDOPLASMATICO
È un labirinto di canali che servono al trasporto
di sostanze e per collegare tra loro i vari organuli
Il reticolo
endoplasmatico è
caratterizzato da
una porzione
RUVIDA per la
presenza dei
numerosi ribosomi
su di esso attaccati,
ed una porzione
LISCIA, che non
presenta ribosomi
Gli organuli cellulari della cellula animale:
I MITOCONDRI
Sono corpuscoli allungati a forma di salsicciotti o fagiolo racchiusi
da due membrane: una interna ed una esterna
Membrana esterna: membrana liscia
Membrana interna : ripiegata più volte
Sono organuli cellulari in cui si svolge il processo di respirazione cellulare
Sono quindi centraline energetiche
PROCESSO DI RESPIRAZIONE CELLULARE:
il glucosio viene bruciato per produrre una grande quantità di energia
Il mitocondrio contiene una piccola quantità di DNA
(DNA mitocondriale, simile al DNA dei batteri)
Gli organuli cellulari della cellula animale:
I MITOCONDRI
Immagine Microscopio Elettronico
Gli organuli cellulari della cellula animale:
I RIBOSOMI
I ribosomi hanno dimensioni microscopiche con forma a granulo
Hanno il compito di costruire pezzo dopo pezzo, le PROTEINE (sostanze fondamentali che costituiscono la
materia vivente)
Gli organuli cellulari della cellula animale:
L’APPARATO DI GOLGI
Il nome è un tributo al medico e biologo Camillo Golgi (1843-1926), che nel 1906 ebbe il premio Nobel
per la medicina per i suoi studi sulla cellula e sul sistema nervoso
L’apparato di Golgi è un insieme di vescicole appiattite a fisarmonica
Collegate sia al reticolo endoplasmatico sia ai ribosomi
All’interno dell’apparato di Golgi vengono accumulati e elaborati
prodotti
Immagine Microscopio Elettronico
Gli organuli cellulari della cellula animale:
L’APPARATO DI GOLGI
Immagine
Microscopio Elettronico
Sono una cellula animale o una cellula vegetale??
Gli organuli cellulari della cellula animale:
I LISOSOMI
I lisosomi
sono piccole vescicole
Contenenti enzimi digestivi, capaci di
sciogliere numerose sostanze ( ex. I microbi)
Gli organuli cellulari della cellula animale:
I CENTRIOLI
I centrioli sono piccolissime strutture che intervengono quando la cellula deve dividersi al momento
della riproduzione
Da essi si forma un «fuso» fascio di fibre che permette alle due cellule figlie di ricevere lo stesso
numero di cromosomi
centrioli
Gli organuli del sistema delle membrane interne lavorano in sinergia
Gli organuli della cellula visti al microscopio elettronico
STRUTTURA DELLA CELLULA VEGETALE
STRUTTURA DELLA CELLULA VEGETALE
STRUTTURA DELLA CELLULA VEGETALE
Immagine Microscopio Elettronico
STRUTTURA DEL CLOROPLASTO
Parete cellulare
Immagine da microscopio elettronico
Funzionamento del cloroplasto
durante la fotosintesi clorofilliana
LA CUTICOLA E GLI STOMI
La cuticola è un ulteriore rivestimento esterno della foglia.
E’ un tessuto vegetale idrofobico (impermeabile) composto da
cere e cutina prodotte e depositate all’esterno della cellula
vegetale.
Ha funzione di protezione esterna della foglia.
La cellula, però, essendo coperta di cuticola solo sulla faccia
esterna, può ricevere acqua e nutrimento dalle cellule vicine e
quindi rimanere vitale
LA CUTICOLA E GLI STOMI
Lo strato impermeabile è interrotto dagli
stomi dei
"buchi" ad apertura regolabile attraverso i quali avvengono
la traspirazione e gli scambi di gas tra l'interno della pianta
e l'ambiente esterno. Ogni stoma è costituito da due cellule
di guardia quando le cellule di guardia assorbono acqua, si
allungano e divaricano aprendo il poro stomatico, viceversa
quando perdono acqua lo richiudono. Segnali quali la luce e la
carenza di anidride carbonica danno il via all'apertura dello
stoma, mentre il buio, la carenza d'acqua, il calore troppo
elevato ne determinano la chiusura.
La cellula gestisce la produzione e il consumo di energia
I cloroplasti e i mitocondri sono le «centrali energetiche» cellulari.
Tali organuli gestiscono la produzione di energia tramite i processi di fotosintesi e respirazione.
CELLULE EUCARIOTE E CELLULE PROCARIOTE
Le cellule possono essere procariotiche o eucariotiche
Le cellule procariotiche ed eucariotiche possiedono due strutture comuni:
•la membrana plasmatica;
•il citoplasma.
Le cellule procariotiche sono molto più piccole di quelle eucariotiche e
hanno una struttura di base più semplice.
Le cellule procariotiche sono comparse per prime
Le cellule procariotiche (da pro, prima e karyon, nucleo)
sono prive di un nucleo racchiuso da una membrana.
Il DNA forma un’unica molecola chiusa ad anello sparsa nel
citoplasma
Gli organismi unicellulari costituiti da cellule procariotiche,
i procarioti, sono classificati in due domini:
•Archaea (archei);
•Bacteria (batteri).
Immagine da microscopio elettronico
Le cellule eucariotiche contengono organuli specializzati
Le cellule eucariotiche (da eu, buono, e karyon, nucleo)
hanno un nucleo delimitato da una membrana ben
distinta, che racchiude il DNA.
Gli organismi eucariotici, ossia protisti, funghi, piante
e animali, fanno tutti parte del dominio degli Eukarya
(eucarioti).
Diversi tipi di divisione cellulare
Ogni cellula che sia animale o vegetale è in grado di riprodursi: di
dividersi in due cellule figlie
Il processo di divisione cellulare è diretto dal DNA della cellula
La DIVISIONE CELLULARE
Negli Organismi UNICELLULARI
Negli Organismi PLURICELLULARI
È il meccanismo per cui l’organismo si moltiplica
Permette all’individuo di crescere
La riproduzione dei PROCARIOTI
Nella cellula PROCARIOTE la riproduzione avviene per
SCISSIONE BINARIA
1. Nella membrana cellulare si forma una strozzatura dall’esterno verso l’interno
2. Si formano due cellule identiche che ricevono la stessa quantità di DNA
3. Le due cellule figlie identiche si accrescono fino a raggiungere le dimensioni della cellula madre
4. Raggiunte le dimensioni della cellula madre sono pronte per una nuova scissione
Immagine da microscopio ottico
Immagine da microscopio elettronico
Immagine da microscopio elettronico
La divisione cellulare degli EUCARIOTI
Nella cellula EUCARIOTE la divisione cellulare prende il nome di
MITOSI
È un processo di divisione cellulare che serve all’individuo ad accrescersi
E coinvolge quindi le cellule che formano il corpo dell’individuo (cellule somatiche)
MITOSI
1. Prima della divisione, il DNA della cellula si raggomitola molte volte fino a formare strutture chiamate
cromosomi (ogni specie possiede un tipico numero di cromosomi che si mantiene uguale generazione dopo
generazione)
2.
I cromosomi poi si duplicano (raddoppiano)
3.
Quando la cellula è pronta per dividersi anche i cromosomi si ridividono in modo che ogni cellula «figlia»
abbia lo stesso numero e lo stesso tipo di cromosomi della cellula «madre»
MITOSI
Gli organismi pluricellulari presentano un accrescimento del corpo
che dipende dal processo di Mitosi (divisione cellulare)
La riproduzione degli EUCARIOTI
Gli organismi pluricellulari si riproducono con la riproduzione sessuale, un tipo di riproduzione che
necessita di due genitori un «maschio» e una «femmina»
Ognuno dei due genitori matura nel suo sviluppo, nei propri organi sessuali, delle cellule specializzate
alla riproduzione chiamate GAMETI
- GAMETE MASCHILE spermatozoo
- GAMETE FEMMINILE cellula uovo
spermatozoo
Cellula uovo
MA COME SI FORMANO I GAMETI ??????
Si formano grazie ad un processo chiamato MEIOSI
MEIOSI
Da una cellula sessuale diploide (2n) a 4 cellule sessuali aploidi (n)
Diploide perché ogni
cromosoma è
presente in duplice
copia
2n
Aploide perché ogni
cromosoma è presente
in un unico esemplare
2n
n
n
n
n
LA FECONDAZIONE
Quando il gamete maschile incontra il gamete femminile avviene la
FECONDAZIONE
e si forma lo ZIGOTE la prima cellula del nuovo individuo
Incontro tra gamete maschile e gamete
femminile = FECONDAZIONE
(Immagine da microscopio elettronico)
ZIGOTE
(Immagine da microscopio ottico)
LA FECONDAZIONE vista al microscopio elettronico
