unità 1 – origine della vita

UNITÀ 1 – ORIGINE DELLA VITA
Lezione 1 – Le caratteristiche della vita e i livelli di organizzazione
Approfondimento - Il passato della Terra
Neozoica o
Quaternaria
Era
Periodo
durata in anni
8 000
PLEISTOCENE
glaciazioni
compaiono i primi uomini
2 000 000
MIOCENE
OLIGOCENE
EOCENE
PALEOCENE
5 000 000
3 000 000
23 000 000
18 000 000
37 500 000
14 500 000
53 500 000
16 000 000
65 000 000
11 500 000
si sollevano le Alpi
grande diffusione dei
mammiferi
si estinguono i dinosauri
compaiono le piante
a fiore
CRETACEO
Mesozoica o
Secondaria
eventi principali
OLOCENE
PLIOCENE
Cenozoica o
Terziaria
limiti in anni
135 000 000
70 000 000
192 000 000
57 000 000
compaiono gli uccelli
GIURASSICO
compaiono i
mammiferi
TRIASSICO
225 000 000
43 000 000
compaiono i dinosauri
si estinguono numerosi Invertebrati e piante
PERMIANO
compaiono i primi rettili
284 000 000
59 000 000
Paleozoica o
Primaria
orogenesi ercinica
grandi foreste di felci
CARBONIFERO
348 000 000
64 000 000
405 000 000
57 000 000
440 000 000
35 000 000
500 000 000
60 000 000
570 000 000
70 000 000
compaiono gli anfibi
DEVONIANO
orogenesi caledoniana
SILURIANO
ORDOVICIANO
compaiono le piante terrestri
compaiono i pesci
Archeozoica o
Precambriana
CAMBRIANO
grande diffusione degli Invertebrati
primi organismi pluricellulari
700 000 000
1 000 000 000
2 000 000 000
4 030 000 000
primi organismi eucarioti
comparsa di ossigeno libero
nell’ atmosfera
3 000 000 000
3 500 000 000
primi organismi autotrofi
primi organismi viventi
4 600 000 000
origine della Terra
UNITÀ 1 – ORIGINE DELLA VITA
Lezione 2 – Le molecole della vita
Approfondimento - Le vitamine
Le vitamine sono composti organici dalla struttura chimica assai varia e vengono indicate con un
nome chimico o con una lettera dell’alfabeto. Esse agiscono in stretto rapporto con gli enzimi in
tutti i processi vitali, favorendo soprattutto la trasformazione dell’energia. Regolano inoltre
l’accrescimento, lo sviluppo e la conservazione in buono stato di salute del corpo.
Non sono in grado, però, di fornire esse stesse energia, né possono essere utilizzate per riparare le
strutture cellulari e i tessuti organici.
Le vitamine si suddividono in due gruppi in base alla loro solubilità:
♦ vitamine idrosolubili, che si sciolgono in acqua (C, H, B12, PP, B5, B6, B1, P, M);
♦ vitamine liposolubili, che si sciolgono nei lipidi (A, D, E, F, K).
Gli organismi animali, generalmente, non sono in grado di fabbricarle: di
U.I. (Unità Internazionali):
conseguenza debbono assumerle attraverso l’alimentazione e una varia e sono le unità di misura di
corretta alimentazione è in grado di fornire l’apporto vitaminico peso usate per le vitamine.
necessario. Il fabbisogno giornaliero varia in base al tipo di vitamina e Il valore di tali unità è
alle condizioni individuali; tuttavia sono sufficienti dosi molto piccole dell’ordine del
decimilionesimo di grammo
che si misurano in Unità Internazionali (U.I.).
(10-7).
La loro carenza porta sempre a disturbi molto gravi; in alcuni casi, però,
anche il loro eccesso è pericoloso per la salute. Mentre per le vitamine
idrosolubili difficilmente si può creare un rischio di ipervitaminosi (eccessivo accumulo di
vitamine), poiché esse non si accumulano nell’organismo ma vengono eliminate con le urine, il
rischio può esserci per le vitamine liposolubili il cui eccesso può essere dannoso
Vitamine
Dove si trovano
Funzione
Fegato, tuorlo d’uovo, burro,
crema di latte, ortaggi verdi e
gialli, alcuni frutti (albicocche,
meloni)
Mantiene l’integrità
funzionale delle cellule
epiteliali della pelle,
delle mucose e della
porpora visiva
Cecità notturna,
cute ruvida e secca,
mucose aride,
crescita ritardata
Burro, tuorlo d’uovo, fegato,
alcuni pesci (salmone, sardine,
tonno)
Assorbe e metabolizza
il calcio e il fosforo
Rachitismo,
indebolimento
delle ossa,
decalcificazione
dei denti
Germe di grano, ortaggi a
foglia, oli vegetali, tuorlo
d’uovo, legumi, noci,
mandorle, nocciole
Mantiene l’integrità
funzionale dei muscoli e
degli organi
della riproduzione
I sintomi da deficienza
sono conosciuti soltanto
per alcuni animali
da esperimento
Retinolo
Calciferolo
Tocoferolo
Sintomi da
insufficienza
Vitamine
Dove si trovano
Funzione
Sintomi da
insufficienza
Cavoli, cavolfiori, spinaci
e ortaggi a foglia, grasso di
fegato di maiale, oli vegetali
Coagula il sangue
(indispensabile per la
formazione della
protrombina)
Ritardo nel tempo
di coagulazione
del sangue: emorragie
e ittero nei neonati
Agrumi, peperoni dolci,
fragole, melone, pomodori,
cavolo, patate
Forma la sostanza
intercellulare; è presente
nella ossido-riduzione
cellulare
Scorbuto, profondo
deperimento organico,
gengive sanguinanti
e dolenti, fragilità
capillare
Maiale, fegato, frattaglie,
prodotti integrali di cereali,
prodotti arricchiti, mandorle,
nocciole, legumi, patate
Metabolizza i glucidi;
è importante per il
funzionamento del
cuore, per i muscoli e
per i nervi
Disturbi dell’apparato
digerente e del sistema
nervoso (beri-beri)
Fegato, latte, carni, uova,
prodotti arricchiti,
ortaggi a foglia verde
Metabolizza i glucidi
e gli amminoacidi; è una
componente dei sistemi
enzimatici
Fastidio ai raggi
luminosi, cateratta,
alterazioni della cute,
con lesioni ai lati della
bocca, lingua arrossata e
dolorante
Fegato, pollame, carni, pesce,
prodotti integrali di cereali,
prodotti arricchiti, legumi,
funghi
Metabolizza i glucidi
e gli amminoacidi; è una
componente dei sistemi
enzimatici
Pellagra (cute rossa e
scabrosa)
Fegato, rognone, carni, latte,
pesce
Indispensabile per la
produzione di globuli
rossi e per la normale
funzionalità cellulare del
SNC, favorisce la
maggiore utilizzazione
dei protidi da parte
dell’organismo
Anemie perniciose
Menadione
Acido
ascorbico
Tiamina
Riboflavina
Niacina
Niacinamide
Cobalammina
UNITÀ 1 – ORIGINE DELLA VITA
Lezione 3 – La cellula
Approfondimento - Tessuti animali e vegetali
Dalle cellule ai tessuti
Parlando della teoria cellulare, abbiamo detto che la cellula è un’unità morfologica e funzionale.
Essa dunque è in grado di vivere da sola e di svolgere tutte le funzioni essenziali per la
sopravvivenza.
Gli organismi formati da una sola cellula sono detti
unicellulari, ma sappiamo che esistono anche organismi
pluricellulari, cioè formati da più cellule. In questo caso
le cellule non sono in grado di vivere separatamente, ma
collaborano insieme per il “buono stato” dell’organismo.
Vi sono organismi, come i funghi, le alghe e i muschi,
costituiti da cellule che presentano una scarsa
differenziazione, mentre altri, come le piante e gli
animali, sono formati da cellule che presentano una
notevole differenza tra di loro, sia nella forma sia nella
funzione. Generalmente in questo tipo di organismi Fig. 1. Tessuto epiteliale. Il tessuto
pluricellulari le cellule formano dei raggruppamenti in epiteliale, che riveste la superficie del
base alla loro funzione. Tali gruppi di cellule sono detti nostro corpo, è formato da cellule che
tessuti.
hanno all’incirca la stessa forma e la
Un tessuto è un insieme di cellule che hanno la stessa stessa funzione.
forma (o quasi) e la stessa funzione [fig. 1].
I tessuti animali
La scienza che studia i tessuti è detta Istologia (dal greco istòs = tessuto e lògos = studio).
Negli animali pluricellulari si distinguono, in base alla loro funzione, i seguenti gruppi di tessuti:
♦ tessuto epiteliale: è formato da cellule vicine tra loro senza spazi intercellulari. Questo tipo di
tessuto riveste le parti esterne del corpo e le cavità interne che comunicano con l’esterno (come il
tubo digerente). La sua funzione è soprattutto protettiva, ma anche regolatrice degli scambi con
l’esterno. Secondo il numero di strati di cellule, si distinguono due tipi di epiteli: epitelio semplice
(formato da un singolo strato) ed epitelio stratificato
(costituito da più strati). Inoltre, in base alla forma, l’epitelio
può essere pavimentoso, cubico o cilindrico [fig. 2].
Alcuni epiteli sono muniti di ciglia (epitelio cigliato) o
mostrano delle estroflessioni digitiformi (microvilli), altri
formano ghiandole secernenti come le ghiandole salivari,
sudoripare e la tiroide (epitelio ghiandolare);
Fig. 2. Tessuto epiteliale cubico.
♦ tessuto connettivo: è costituito da cellule abbastanza distanziate, con ampi spazi intercellulari
ripieni di sostanza fondamentale (cioè una sostanza che serve come materiale di “imbottitura”). La
sua funzione principale è quella di riempimento e di collegamento.
Esistono diversi tipi di tessuti connettivi [fig. 3]:
• tessuto connettivo compatto: dove la sostanza
fondamentale è scarsa. Esso forma i tendini,
cioè quelle strutture che uniscono i muscoli
alle ossa;
• tessuto cartilagineo: costituito da cellule dalla
forma globosa. Esso forma i dischi
intervertebrali, la parte anteriore del naso, il
padiglione auricolare ecc;
• tessuto osseo: che ha la sostanza fondamentale
ricca di sali minerali. Esso forma le ossa;
• tessuto adiposo: formato da cellule sferiche
contenenti sostanze grasse con funzione di
Fig. 3. I più importanti tessuti connettivi.
riserva. Il tessuto adiposo ha pure funzione
protettiva e agisce da isolante termico;
• sangue e linfa: si tratta di un tessuto connettivo particolare, dove la sostanza fondamentale è
liquida, mentre le cellule sono costituite da globuli rossi, da globuli bianchi e da altri
componenti. Poiché la linfa deriva dal sangue, da cui si forma per filtrazione, essi vengono
considerati un unico tessuto;
♦ tessuto nervoso: è formato da cellule dette
neuroni [fig. 4]. Ogni neurone è costituito da un
corpo cellulare, il pirenoforo, e da prolungamenti
particolari: i dendriti e il neurite o cilindrasse. I
neuroni sono sostenuti e nutriti da altre cellule
nervose chiamate nevroglie. Il tessuto nervoso ha
la funzione di cogliere gli stimoli esterni attraverso
gli organi di senso (occhio, orecchio ecc.) e di
trasmettere le risposte elaborate ai vari organi in
modo che l’organismo risponda in maniera
appropriata;
Fig. 4. Il tessuto nervoso e una cellula nervosa.
♦ tessuto muscolare: formato da cellule
allungate (fibrocellule) a contatto le une con le altre e circondate da tessuto connettivo. Esso ha la
caratteristica di contrarsi in seguito a uno stimolo nervoso, consentendo così al corpo di muoversi
e di mantenersi in stazione eretta.
Esistono tre tipi di tessuto muscolare [fig. 5]:
• tessuto muscolare striato: conosciuto come
scheletrico poiché forma i muscoli che si
collegano alle ossa dello scheletro. Il termine
striato si riferisce alla presenza di due proteine
contrattili, l’actina e la miosina, presenti nel
citoplasma delle cellule. Il tessuto muscolare
striato è detto volontario poiché i muscoli
scheletrici si contraggono anche sotto la nostra
volontà;
Fig. 5. Tessuto muscolare striato e liscio.
• tessuto muscolare liscio: conosciuto come viscerale poiché si trova negli organi interni, come
per esempio nelle pareti del tubo digerente. Non può essere controllato dalla nostra volontà ed
è quindi detto involontario. Il termine liscio deriva dal fatto che non presenta striature;
• tessuto muscolare cardiaco o miocardio: si tratta di un tessuto muscolare particolare poiché è
formato da cellule striate (anche se in maniera diversa rispetto alle cellule del tessuto
muscolare scheletrico) ma risulta involontario.
Secondo la capacità che ha un tessuto di rinnovare le cellule andate perdute e sostituirle con altre,
esso viene distinto in: labile, stabile e perenne.
Sono tessuti labili quelli che si rinnovano continuamente, per esempio quelli del sangue o quelli che
formano gli epiteli di rivestimento, stabili quelli che vengono sostituiti solo in caso di necessità,
come quelli del fegato, e perenni quelli che una volta formati non si rinnovano più, come quello del
sistema nervoso.
I tessuti vegetali
Anche nelle piante distinguiamo vari tipi di tessuto:
♦ tessuto meristematico: è formato da cellule che
presentano una rapida capacità di moltiplicarsi e di
accrescersi; tutti gli altri tessuti sono formati da cellule con
una spessa parete cellulare e quindi non godono più di tale
capacità. Questo tipo di tessuto è presente soprattutto negli
embrioni (racchiusi nei semi), nelle gemme e negli apici
radicali (punta delle radici) [fig. 6];
♦ tessuto tegumentale: è costituito da cellule molto vicine
le une alle altre. Esso rappresenta una protezione per gli
organi vegetali (epidermide), ma nello stesso tempo
garantisce gli scambi con l’ambiente esterno grazie alla
presenza di piccole aperture dette stomi [figg. 7-8].
Il tessuto tegumentale è talvolta provvisto di peli che
possono avere la funzione di assorbire acqua e sali minerali
(peli radicali) o di produrre particolari sostanze a volte
irritanti (peli ghiandolari delle ortiche). Anche il sughero
fa parte di questo tipo di tessuto; esso è costituito da cellule
morte ed è esclusivo delle piante che presentano un fusto
legnoso;
Fig. 8. Stoma, visto al microscopio, presente
nel tessuto epidermico fogliare. Gli stomi
permettono gli scambi di gas tra i vegetali e
l’ambiente esterno.
Fig. 7. Tessuto tegumentale.
Fig. 6. Il tessuto merisistematico è
presente anche all’estremità delle
radici.
♦ tessuto
parenchimatico:
è
paragonabile al tessuto connettivo degli
animali; esso risulta, infatti, un tessuto
di riempimento.
Il tessuto parenchimatico può avere
però altre funzioni: effettuare la
fotosintesi clorofilliana (parenchima
clorofilliano), accumulare sostanze di
riserva (parenchima di riserva),
accumulare gas (parenchima aerifero),
immagazzinare acqua (parenchima
acquifero) [fig. 9];
Fig. 9. Tessuti parenchimatici. Il parenchima
clorofilliano è presente soprattutto nelle foglie. Il
parenchima di riserva è abbondante nelle patate, nelle
barbabietole, nelle olive ecc. Il parenchima aerifero
effettua gli scambi tra la pianta e l’ambiente esterno.
♦ tessuto conduttore: è formato da
cellule dalla forma allungata e saldate le
une sopra le altre a formare una specie di
tubo. Esso serve per il trasporto della
linfa all’interno della pianta.
Il tessuto conduttore può essere di due tipi: legnoso o cribroso.
Il primo, costituito da cellule morte, serve per il trasporto della linfa grezza che va dalle radici
alle foglie e contiene acqua e sali minerali. Il secondo tipo, invece, è formato da cellule vive e
serve per il trasporto della linfa elaborata che dalle foglie va a tutte le altre parti della pianta.
La linfa elaborata contiene sostanze nutritive (acqua e zuccheri) che si sono formate con la
fotosintesi [fig. 10];
♦ tessuto di sostegno: costituisce lo “scheletro” degli organismi vegetali. Esso è formato da
cellule con pareti ispessite e resistenti.
Si possono distinguere due tipi di tessuto di sostegno: il collenchima, formato da cellule vive, e lo
sclerenchima, costituito da cellule morte dove la parete cellulare è impregnata di lignina (una
sostanza che conferisce notevole rigidità alle cellule).
Tessuti di sostegno con cellule lignificate sono visibili nei piccioli delle foglie, in alcuni noccioli,
nei fusti del sedano ecc [fig. 11].
Fig. 10. Tessuto conduttore legnoso e cribroso.
Il primo serve per il trasporto della linfa
grezza, il secondo di quella elaborata.
Fig. 11. Tessuto di sostegno.