Filogenesi e classificazione
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virus
Mixovirus: virus influenza
Papovavirus HPV
I virus non sono cellule (non sono quindi
organismi viventi), ma strutture formate da
dna (o rna) e proteine. Il virus, infettando
le cellule, trasmette l’informazione per la
produzione di (migliaia di) altri virus.
regni dei viventi
regno: Monere o Procarioti
I procarioti rappresentano le più antiche forme
di via e anche oggi restano gli organismi più
numerosi e maggiormente diffusi sulla Terra.
regno: Monere o procarioti
Conosciuti anche come Batteri, sono
organismi unicellulari, con cellula
procariote (priva di nucleo e di organuli)
Alcuni batteri sono autotrofi altri sono
eterotrofi.
La riproduzione (scissione binaria) è di
tipo non sessuale.
Colorized SEM 2,800
I cianobatteri o cianofite sono batteri fotosintetici
planctonici che vivono solitari o formano colonie.
Cellule
fotosintetiche
LM 650
Cellule azotofissatrici
Colonizzata TEM 70 000
Una delle strutture più importanti che
caratterizzano la cellula procariotica è
rappresentata dalla parete cellulare, spesso
avvolta da una capsula.
Capsula
La riproduzione e l’adattamento
– Uno dei motivi del grande successo dei procarioti è la
loro capacità di riprodursi rapidamente quando si
trovano in un ambiente favorevole.
– La maggior parte dei procarioti produce una nuova
generazione nell’arco di 1-3 ore, ma esistono specie
che, in condizioni ottimali, possono riprodursi ogni 20
minuti.
– Nel loro complesso, i procarioti mostrano una varietà di
modalità nutritive maggiore di tutti gli eucarioti messi
insieme.
La varietà di batteri
• processi metabolici diversificati
• grande varietà di forme
• diverse modalità per muoversi
Si conoscono migliaia di specie di batteri,
che occupano praticamente tutti i diversi
ecosistemi conosciuti, anche i più estremi,
ma non è conosciuto il numero totale di
specie presenti sulla Terra. Inoltre la loro
classificazione è complessa, dato che non
si riproducono sessualmente, il
tradizionale concetto di specie è di difficile
applicazione, ed inoltre i batteri si
riproducono velocemente ed evolvono in
modo rapido; gli attuali metodi di
classificazione si basano sulla
comparazione delle sequenze del DNA.
Varietà di forme:
– sferica (cocchi);
– a bastoncino (bacilli);
– ricurvi e a spirale (vibrioni, spirilli, spirochete).
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I procarioti presentano differenze strutturali così
importanti da essere classificati in due diversi
domini:
– I Bacteria (eubatteri o semplicemente batteri)
– gli Archaebacteria (archeobatteri o archei).
Archeabacteria
Vivono in ambienti estremi
e possono essere termofili e
acidofili, metanogeni
e alofili estremi.
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I procarioti e l’ambiente
Molti procarioti hanno effetti benefici sulle nostre vite.
Molti batteri vivono insieme ad altri organismi e sono
strettamente correlati alla vita degli eucarioti (come i
batteri azotofissatori sulle radici delle piante).
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Azotofissatori e decompositori
I batteri azotofissatori, convertono cioè l’azoto
gassoso (N2) dell’atmosfera in composti azotati.
La decomposizione è un’altra funzione fondamentale
di alcuni procarioti, che sono in grado di demolire
materiali organici per renderli utilizzabili, sotto forma di
sostanze inorganiche, da altri organismi.
Procarioti decompositori possono essere usati
nella depurazione delle acque e dei liquami e nei
disastri petroliferi o nella decontaminazione delle
miniere di metallo in disuso.
Alcuni batteri provocano malattie, cioè sono
patogeni
I batteri patogeni provocano malattie a causa
delle esotossine ed endotossine che producono.
Escherichia coli: vive nell’intestino dei mammiferi, tranne pochi ceppi non è
patogeno. E’ l’organismo batterico più studiato ed utilizzato in laboratorio ad
esempio nelle biotecnologie, sia nella ricerca che nella produzione di sostanze utili
come i farmaci.
.
Streptococchi: varie specie che vivono normalmente nel naso e nella pelle, ma
anche nelle vie respiratorie dove possono causare infezioni non gravi (“mal di
gola”) o gravi (Stretococcus pneumoniae può causare la polmonite).
Yersinia pestis, agente responsabile della peste.
Yersinia pestis, agente responsabile della peste.
Il Clostridium botulinum ed il Clostridium tetani sono batteri anaerobi che producono
esotossine tra le più velenose conosciute. Il primo è responsabile di avvelenamenti
da cibo, il secondo della malattia del tetano.
– I batteri contengono una solo grande
cromosoma circolare, ma talvolta anche molte
piccole molecole di DNA circolari dette
Plasmidi.
• Alcuni plasmidi possono passare in un’altra
cellula, possono quindi servire come trasportatori
per trasferire i geni (ricombinazione).
Fattore F (plasmide)
Batterio «maschio» donatore
Origine della duplicazione
Batterio «maschio» donatore
Cromosoma batterico
Cromosoma batterico
Il fattore F inizia la duplicazione
e il trasferimento del DNA
Il fattore F inizia
la duplicazione e il trasferimento
Cellula ricevente
Solo una parte del cromosoma
si trasferisce
Il plasmide completa
il trasferimento e assume
di nuovo la forma circolare
Plasmidi
Può avvenire
la ricombinazione
La cellula
diventa «maschio»
Colorizzata TEM 2000
Fattore F
(integrato)
protisti
I protisti
I protisti sono organismi più
complessi dei procarioti.
Possono essere unicellulari
o pluricellulari.
Possono avere riproduzione
sessuata o asessuata
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I protisti unicellulari
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Dai protisti pluricellulari alle piante
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• La cellula eucariotica probabilmente prese
forma da semplici comunità di procarioti
– Le cellule eucariotiche si sono evolute a partire da
cellule procariotiche oltre 2 miliardi di anni fa.
– Il nucleo e il sistema di membrane interne
probabilmente presero origine dai ripiegamenti
della membrana plasmatica dei procarioti
ancestrali.
• Secondo il modello autogeno, il
ripiegamento all’interno della membrana
cellulare procariotica ha originato il reticolo
endoplasmatico e la la membrana nucleare.
Citoplasma
Membrana plasmatica
Reticolo
endoplasmatico
Procariote ancestrale
Nucleo
Membrana nucleare
Modello autogeno
Cellula nucleata e con un sistema
di membrane interne
• Il modello endosimbiontico spiega l’origine
dei primi mitocondri e cloroplasti.
•
•
Procariote
aerobico
eterotrofo
Procariote fotosintetico
Cellula ospite ancestrale
Endosimbiosi
Mitocondrio
Cloroplasto
Mitocondrio
Cellula eucariotica
fotosintetica
La corretta classificazione filogenetica dei
protisti è estremamente complessa e non
del tutto conosciuta.
LM 275
– I protisti comprendono eucarioti unicellulari e
alcuni pluricellulari strettamente affini.
– Molti protisti sono autotrofi, altri eterotrofi.
I protozoi sono protisti unicellulari eterotrofi,che
si nutrono inglobando particelle di cibo
– I protozoi sono protisti unicellulari eterotrofi che
per la maggior parte inglobano al loro interno le
particelle alimentari.
– Essi comprendono i flagellati, le amebe, gli
sporozoi e i ciliati (oltre ad altri gruppi).
I protozoi flagellati
– La maggior parte dei protozoi conduce vita libera in
ambiente acquatico o nel suolo umido, mentre alcuni
sono parassiti patogeni dell’uomo e di altri animali.
chlamydomonas
Colorizzata SEM 1300
• I protozoi flagellati del genere Trypanosoma si
nutrono a spese del sangue dell’organismo
ospite e causano la tripanosomiasi, o malattia
del sonno, una patologia debilitante molto
diffusa in alcune regioni dell’Africa.
LM 185
•Le amebe, dotate di pseudopodi
Amoeba proteus
Gli sporozoi, tutti parassiti.
Uno sporozoo del genere Plasmodium causa la malaria.
Plasmodium malariae
Complesso
apicale
Globulo rosso
TEM 26 000
I ciliati, circondati da ciglia
– I ciliati, comuni in tutti gli ambienti acquatici, per
muoversi e per nutrirsi usano le numerosissime ciglia.
Ciglia
stentor roeseli
LM 60
Macronuclei
• I “funghi mucillaginosi plasmodiali” non sono
funghi ma protisti dai colori vividi e
presentano stati vitali polinucleati.
• I funghi mucillaginosi plasmodiali sono
comuni quasi ovunque vi sia materiale organico
umido in decomposizione.
• Le alghe sono protisti fotosintetici
– Le alghe unicellulari comprendono i dinoflagellati,
le diatomee e gran parte delle alghe verdi.
– Le alghe pluricellulari comprendono parte delle
alghe verdi, le alghe rosse e le alghe brune.
• I dinoflagellati, alghe con due flagelli rotanti
– I dinoflagellati sono alghe unicellulari molto
comuni negli ambienti marini e di acqua dolce.
• Le diatomee, alghe con gusci silicei
LM 400
• Le diatomee sono alghe fotosintetiche
unicellulari che possiedono una particolare
parete cellulare contenente silice.
Le alghe rosse, provviste di pareti cellulari
incrostate da rigidi depositi calcarei, sono
comuni nelle barriere coralline.
Le alghe brune, le più grandi e complesse
Il gruppo di alghe marine che comprende gli
organismi più grandi e complessi è quello delle
alghe brune.
• Le multiforme alghe verdi
LM
1000
• Le alghe verdi possono essere unicellulari,
coloniali o pluricellulari.
• Gli organismi pluricellulari potrebbero essersi
evoluti a partire da protisti a organizzazione
coloniale
• La pluricellularità si è evoluta nel corso di molti
eventi separati, probabilmente come
specializzazione delle cellule di protisti coloniali.
Gamete
Cellule adibite
alla locomozione
Cellule somatiche
Cellule che
sintetizzano
il nutrimento
Protista
unicellulare
Colonia
Primo organismo
pluricellulare con cellule
specializzate interdipendenti
Successivo organismo
che produce gameti
La vita pluricellulare si è diversificata nel corso di
centinaia di milioni di anni
– Le forme di vita pluricellulari si sono originate oltre
due miliardi di anni fa.
– Fino a circa 500 milioni di anni fa tutte le forme di
vita erano acquatiche e solo in seguito
cominciarono a conquistare le terre emerse.
Schema cronologico delle
prime forme di vita
pluricellulari e della loro
evoluzione.
funghi o miceti
I funghi sono organismi eucariotici eterotrofi che non
ingeriscono il cibo ma si alimentano per assorbimento:
secernono enzimi che demoliscono le sostanze organiche
all’esterno del corpo.
I funghi possono essere unicellulari (come i lieviti) o
pluricellulari.
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• Un fungo è costituito da una massa di filamenti,
le ife, che formano una rete chiamata micelio;
le ife hanno una parete cellulare costituita da
chitina.
Ifa
Micelio
I funghi si classificano in cinque gruppi
Basidiomiceti
Ascomiceti
Glomeromiceti
Zigomiceti
Chitridiomiceti
– Circa 1,5 miliardi di anni fa, da un antenato comune
avrebbero avuto origine le linee evolutive dei funghi.
ascomiceti
Ascomiceti (30.000 specie): comprendono
specie unicellulari come Saccharomyces
cerevisie, il comune lievito di birra, e specie
pluricellulari anche molto diverse, con alcune
che formano corpi fruttiferi a sacco. I tartufi sono
ascomiceti.
zigomiceti
Zigomiceti (800 specie): comprendono
Rhizopus stolonifer, la muffa nera del pane.
Basidiomiceti
Basidiomiceti (25.000 specie): includono i funghi
con corpo fruttifero a cappello o a mensola. L’
Amanita muscaria è un basidiomiceto velenoso.
• Circa un terzo delle specie di funghi è
parassita di piante e animali
• I funghi micorrizici sono simbionti di piante; altri
sono parassiti di piante e animali, molti sono
decompositori.
Il ruolo ecologico dei funghi e la loro
importanza economica
•I funghi hanno un ruolo biologico indispensabile e
vengono sfruttati per diversi scopi pratici: per
esempio, negli alimenti e nelle applicazioni
farmacologiche.
Staphylococcus
aureus
Penicillium
Qui la crescita
dei batteri
è inibita
dall’antibiotico
I licheni
I licheni sono simbiosi mutualistiche tra funghi e
microrganismi fotosintetici.
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I licheni sono associazioni simbiotiche tra
funghi e organismi fotosintetici
Ifa
fungina
Cellule
algali
Colorizzata SEM 1000
•I licheni sono un’associazione di milioni di alghe
verdi oppure di cianobatteri intrappolati in una fitta
rete di ife fungine: i funghi ricevono molecole
nutritive in cambio di acqua e sali minerali utili alle
alghe.
