1 CAP. 1 Concetti di base su struttura, sviluppo

CAP. 1 Concetti di base su struttura, sviluppo, riproduzione e classificazione dei vegetali e
degli animali. Diversità degli organismi. Procarioti ed eucarioti. Autotrofi e eterotrofi.
Concetti di base su struttura, sviluppo, riproduzione degli organismi
Caratteristiche degli esseri viventi:
Capacità di riproduzione : gli organismi sono in grado di dare origine ad altri organismi simili a sé
stessi e di trasmettere le loro caratteristiche alla discendenza grazie alla presenza del patrimonio
genetico. La riproduzione assicura la continuità della specie nel tempo.
Capacità di crescita degli organismi: è la capacità di aumentare il numero delle cellule di cui il loro
corpo è costituito, utilizzando le molecole contenute negli alimenti.
Capacità di trasformare composti chimici attraverso processi metabolici. Il metabolismo (dal greco
metabolé, trasformazione) è la totalità dei processi chimici che si verificano in un organismo.
Autoregolazione : gli organismi viventi assumono, trasformano ed eliminano sostanze mantenendo
un ambiente interno costante pur attraverso continue trasformazioni, cioè processi di sintesi e
scissione (questo insieme di processi viene anche definito omeostasi).
Capacità di movimento tipica di alcuni gruppi di organismi e in particolare degli animali.
Capacità di trasformarsi in organismi diversi (evoluzione).
La materia vivente si presenta sempre suddivisa in piccole unità chiamate cellule.
La cellula infatti è l’unità funzionale di tutti gli esseri viventi. Ogni cellula è in grado di riprodursi,
crescere e rispondere agli stimoli.
Si possono distinguere:
ORGANISMI UNICELLULARI: cioè costituiti da una sola cellula, che deve provvedere da sola a
tutte le funzioni della vita e cioè nutrirsi, riprodursi.
ORGANISMI PLURICELLULARI: cioè costituiti da molte cellule che si specializzano a gruppi
per determinate funzioni.
Livelli di organizzazione della materia vivente
Le cellule contengono strutture chiamate organuli cellulari (nucleo, mitocondri, etc.). Ciascuno di
questi organuli è costituito da molecole legate fra di loro (es: proteine, acidi nucleici, lipidi etc.). Le
molecole sono a loro volta costituite da atomi legati insieme e che a loro volta sono costituiti da
protoni, elettroni e neutroni.
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Se si parte invece dalle cellule, considerando strutture via via più grandi formate dalla loro
aggregazione allora vediamo che organismi costituiti da molte cellule (organismi pluricellulari)
presentano (Fig. 1.1):
Tessuto: insieme di cellule dello stesso tipo o i differenti tipologie, specializzate generalmente per
compiere la stessa funzione (tessuto epiteliale: tessuto costituito da cellule a contatto che rivestono
il corpo e tappezzano i vasi e le cavità interne).
Organo : è formato da più tessuti (Es: Lo stomaco presenta tessuti diversi: un tessuto di rivestimento
interno che produce succhi gastrici e muco, un tessuto muscolare che gli permette di contrarsi, un
tessuto esterno che lo collega ad altri organi).
Apparato: è formato da più organi che collaborano alla stessa funzione (Es: l’apparato digerente è
costituito da diversi organi ---> bocca, esofago, fegato, intestino etc. – tutti questi organi
collaborano alla demolizione meccanica e chimica degli alimenti).
Se si parte invece dagli organismi pluricellulari, considerando strutture via via più grandi formate
dalla loro aggregazione allora vediamo che:
Popolazione : è costituita da un insieme di individui della stessa specie che vivono in un determinato
luogo.
Comunità: è l’insieme di individui di tutte le popolazioni che vivono in un determinato luogo.
Ecosistema: comprende oltre alle comunità che vivono in un determinato luogo anche la parte
abiotica (aria, acqua e suolo).
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Fig. 1.1 – Livelli di organizzazione (da Lawrence et al., 1996)
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Classificazione degli organismi animali e vegetali
Gli organismi viventi possono essere classificati sulla base di affinità morfologiche ed anatomiche e
di affinità filogenetiche, cioè sulla base della loro storia ancestrale. Questo significa che organismi
appartenenti allo stesso gruppo hanno una storia simile e sono più simili di altri organismi
appartenenti a gruppi diversi.
La categoria di livello più basso è la specie.
TASSONOMIA: è un sistema che fornisce un nome agli organismi, raggruppandoli in categorie a
seconda delle somiglianze e delle differenze e della loro storia evolutiva o filogenesi e dandone una
descrizione.
Le categorie vengono chiamate TAXA ( singolare TAXON)
Ogni organismo è classificato secondo il Sistema binomio (genere e specie) fondato da Linneo.
Le categorie tassonomiche principali sono:
REGNO: comprendono organismi appartenenti a divisioni o phyla diversi.
DIVISIONE o PHYLUM comprende organismi appartenenti a classi affini
Divisione : viene usato per procarioti, alghe e vegetali.
Phylum: usato per Protozoi e animali.
CLASSE: comprende organismi di ordini affini.
ORDINE: comprende organismi appartenenti a famiglie affini.
FAMIGLIA: comprende organismi di generi simili
GENERE comprende una o più specie strettamente affini. Gruppo di specie strettamente
imparentate derivate presumibilmente da un antenato comune.
SPECIE: è un’unità naturale costituita da un gruppo di individui riproduttivamente isolati, cioè
capaci di generare figli fecondi soltanto se accoppiati tra loro.
ESEMPIO :
nome volgare: lupo
CLASSIFICAZIONE secondo il sistema tassonomico:
REGNO: Animalia
SUBPHILUM: Vertebrata
DIVISIONE o PHYLUM : Chordata
CLASSE: Mammalia
ORDINE: Carnivora
FAMIGLIA: Canidae
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GENERE: Canis
SPECIE: Canis lupus
Secondo la nomenclatura binomia di Linneo il lupo viene chiamato: Canis lupus L. (Dove genere e
specie vanno scritti in corsivo e seguirà, in carattere normale, l’iniziale del cognome, o da parte di
esso, dell’autore che l’ha descritto e gli ha dato per primo un nome scientifico).
Classificazione biologica
Principali regni in cui gli organismi sono suddivisi (Fig.1.2):
REGNO PROCARIOTI o MONERA: a questo regno appartengono organismi semplici come i
batteri,
organismi
di
piccole
dimensioni, tra 0,1-20µm, unicellulari,
mancanti di un nucleo ben definito,
cioè
delimitato
da
membrane
(presentano un nucleoide). Il loro modo
di procurarsi energia per vivere e
produrre le proprie molecole è vario;
essi possono essere fotoautotrofi, come
i
cianobatteri,
chemioautotrofi
o
eterotrofi.
Fig.1.2 – Classificazione dei cinque
Regni (da Hickman e Roberts, 2000).
REGNO PROTISTI: a questo regno
appartengono organismi come le alghe
e i protozoi; sono organismi eucarioti,
cioè con nucleo delimitato da una
doppia
membrana,
unicellulari
o
coloniali. Possono somigliare a piante, animali o funghi.
Essi si distinguono in:
Protozoi unicellulari le cui cellule sono simili a quelle animali. Vivono in acqua, nel terreno o
all’interno di altri organismi;
Alghe unicellulari o coloniali, fotosintetizzanti;
Muffe mucose o mucillaginose: simili a funghi.
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REGNO PIANTE: Organismi eucarioti autotrofi fotosintetizzanti, pluricellulari, con cellule che
presentano esternamente alla membrana cellulare la parete cellulare.
REGNO FUNGHI: Organismi eucarioti eterotrofi, forniti di pareti cellulari per lo più di chitina,
decompongono organismi morti e riciclano sostanze nutritizie.
REGNO ANIMALI: Organismi eucarioti eterotrofi, capaci di movimento, con cellule prive di
parete cellulare; si nutrono solitamente per ingestione.
Sulla base del metabolismo alimentare gli esseri viventi possono essere suddivisi in :
1.2.1 Organismi autotrofi
AUTOTROFI o PRODUTTORI: Organismi che sintetizzano sostanze organiche a partire da
sostane inorganiche, usando fonti di energia esterne (sole). Questi organismi non hanno bisogno per
la loro nutrizione di sostanze organiche già pronte. Es: Questi organismi utilizzano la CO2 come
fonte di carbonio e la convertono, unitamente all’acqua in sostanze organiche complesse.
Gli organismi autotrofi possono essere suddivisi in organismi:
? Fotoautotrofi: se utilizzano come fonte di energia l’energia solare;
? Chemioautotrofi: se utilizzano l’energia derivante dall’ossidazione di donatori inorganici di
elettroni. (Alcuni batteri ottengono l’energia dall’ossidazione di Fe2+ a Fe 3+).
1.2.2 Organismi eterotrofi
ETEROTROFI o CONSUMATORI: Organismi che devono assumere sostanze organiche già
sintetizzate nell’ambiente esterno per ricavarne energia e trasformarle nelle proprie molecole.
Questi organismi non sono capaci di sintetizzare sostanze organiche partendo da CO2 , acqua e sali
minerali, ma devono consumare sostanze organiche preformate, prodotte dagli organismi autotrofi.
1.3 Organismi procarioti ed eucarioti
Tutti gli organismi sono costituiti da una o più cellule, la cellula è l’unità organizzativa
fondamentale della vita. In natura esistono due tipi di cellule:
? cellule procariotiche
? cellule eucariotiche
per cui gli organismi si possono suddividere in organismi (Fig.1.3) :
PROCARIOTI: a cui appartengono i batteri e le cianofite (dette anche Alghe Azzurre)
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EUCARIOTI: a cui appartengono tutti gli altri organismi.
Fig.1.3 – Cellula procariotica – a sinistra- e cellula eucariotica- a destra- (da Brum et al., 2000)
Cellula procariotica
Cellule eucariotica
Cellula circondata da parete cellulare
Manca di parete
Membrana plasmatica costituita da doppio Membrana plasmatica costituita da doppio
strato lipidico e proteine
strato lipidico e proteine
Citoplasma contenente proteine con funzione Citoplasma con proteine con funzione di
di enzimi
enzimi
Presenza di ribosomi
Presenza di ribosomi
Presenta un nucleoide: regione della cellula Presenta un nucleo circondato da membrana.
in cui è presente un’unica molecola di DNA
(cromosoma), non separata dal citoplasma
circostante mediante una membrana.
La cellula è priva di organuli delimitati da Il citoplasma presenta numerosi organuli
membrana
delimitati da membrana (nucleo, mitocondri,
etc)
Sono
cellule
presenti
negli
organismi E’ presente negli organismi eucarioti.
procarioti.
Le cellule procariotiche hanno diametro La maggior parte di queste cellule ha una
compreso tra 0,2-0,3 ? m lunghezza 0,3-100 dimensione compresa tra 10 –100 ? m
? m.
Cromosoma
formato
circolare di DNA.
da
una
molecola Cromosomi formati da una molecola lineare di
DNA.
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