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Nel IV secolo a.C. Aristotele creò un sistema di classificazione
secondo il quale gli organismi venivano suddivisi in due regni,
animale e vegetale.
Tale sistema si basava sulle somiglianze esteriori più evidenti degli
organismi e rimase invariato per molto tempo.
Soltanto nel 1735 Carlo Linneo, con il suo Systema Naturae,
propose una modalità più precisa per ordinare i viventi, che si
basava su categorie (regno, classe, ordine, famiglia, genere,
specie), e che è tuttora utilizzata.
Il naturalista svedese prevedeva ancora che i viventi fossero
suddivisi in vegetali e animali.
I primi corrispondevano agli organismi autotrofi, sessili, cioè fissi
al terreno e incapaci di spostarsi, in grado di compiere la
fotosintesi, e agli organismi unicellulari autotrofi, i batteri, le
alghe e i funghi; ai secondi appartenevano, invece, organismi
eterotrofi dotati di movimento, nonché gli eterotrofi
unicellulari (protozoi).
Alcuni microrganismi, però, risultavano di difficile collocazione entro un
sistema di classificazione di questo tipo, poiché mostravano
caratteristiche appartenenti ai due regni: ad esempio il flagellato
unicellulare Euglena contiene clorofilla e si nutre in modo autotrofo,
per mezzo della fotosintesi, ma è anche dotato di movimento; i funghi,
pur essendo sessili, si nutrono in modo eterotrofo, per assorbimento di
sostanze organiche dal terreno.
Con l'avvento della microscopia elettronica si è anche scoperto che i batteri
sono organismi dalle caratteristiche cellulari peculiari, che li
differenziano da tutti gli altri organismi viventi.
Per risolvere questi problemi, nel 1959 fu proposto un sistema di
classificazione in cinque regni, così organizzato
tipo di
organizzazione
cellulare
materiale
genetico
membrana
nucleare
organuli cellulari
delimitati da
membrane
cloroplasti
parete cellulare
nutrizione
organizzazione
cellulare
sistema nervoso
respirazione
ciclo
ontogenetico
MONERA
PROTISTI
procariota
eucariota
DNA non
associato a
proteine in
cromosomi
assente
DNA
associato a
proteine in
cromosomi
doppia o
singola
presenti
PIANTE
ANIMALI
eucariota
eucariota
eucariota
DNA
associato a
proteine in
cromosomi
doppia
DNA
associato a
proteine in
cromosomi
doppia
DNA
associato a
proteine in
cromosomi
doppia
presenti
presenti
presenti
presenti o
assenti
non
assente o
cellulosica
presente;
cellulosica o
di vario tipo
autotrofa,
autotrofa,
eterotrofa per eterotrofa per
assorbimento assorbimento
o fagocitosi
unicellulari
unicellulari o
pluricellulari
poco
differenziati
assente
assente
assenti
presenti
assenti
in genere
chitinosa
cellulosica
assente
aerobia o
anaerobia
aplonte
assenti
assenti
aerobia
per lo più
aplonte;
aplo-diplonte
o diplonte in
alcuni gruppi
FUNGHI
eterotrofa per autotrofa
assorbimento
eterotrofa
per
ingestione
pluricellulari
pluricellulari pluricellulari
assente
assente
aerobia o
anaerobia
per lo più
aplodicarionte
aerobia
aplodiplonte
presente,
spesso
complesso
aerobia
diplonte
(da Moore, Clark & Vodopich “Botany”, WCB/McGraw-Hill 1998, adattato e modificato)
I CINQUE REGNI DEL MONDO VIVENTE
La suddivisione dei viventi secondo la teoria dei cinque regni.
Le frecce indicano i supposti legami filogenetici.
Le proprietà della vita
Organizzazione
1
apparato
organo
tessuto
cellula
organulo
molecola
biosfera
ecosistema
comunità
popolazione
particelle
subatomiche
organismo
Tutti i viventi sono formati da materia,
organizzata in molecole, come i non viventi.
La composizione chimica del vivente è,
tuttavia, qualitativamente diversa rispetto a
quella dell'ambiente che lo circonda.
Le molecole dei viventi, inoltre, sono
organizzate
in
“impalcature”
che
costituiscono sistemi altamente complessi.
La vita è organizzata su più livelli
di complessità crescente
La biologia permette un introduzione nel
mondo microscopico, delle cellule, le
unità fondamentali della vita e nel
submicroscopico, delle molecole da cui
le cellule sono costituite.
Le grandezze a confronto
Come osservare…
In dettaglio: cellula
animale
In
dettaglio:
cellula
vegetale
Componenti della cellula vegetale (* assenti da quella animale)
I. Parete cellulare*
A. Lamella mediana (pectine) spessore 0,1μm
B. Parete primaria (cellulosa) spessore 0,1-3μm
C. Parete secondaria (cellulosa) spessore >4-5μm
D. Plasmodesmi (diametro 20-40nm)
E. Punteggiature
II. Protoplasto
A. Citoplasma (citosol)
1. Membrana plasmatica (plasmalemma) spessore 0,01μm (10 nm)
2. Sistema di endomembrane
a. Reticolo endoplasmatico (ER) spessore 6-7,5nm
b. Apparato di Golgi (dittiosomi) diametro 0,5-2μm spessore membrane 7,5nm
c. Involucro nucleare (vedi sotto)
d. Tonoplasto (membrana del vacuolo, vedi sotto)
e. Microcorpi (perossisomi, gliossiomi) diametro 0,3-1,5μm
f. Sferosomi e corpi proteici (delimitati da mezza unità di membrana) diametro
0,5-2μm
3. Citoscheletro
a. Microtubuli (diametro interno 14nm, esterno 30nm)
b. Microfilamenti (spessore 5-7nm)
c. Filamenti intermedi (spessore 7-11nm)
4. Ribosomi (diametro 15-25nm, costituiti da due subunità)
5. Mitocondri (organuli delimitati da membrana) 0,5-1 x 1-4 μm
6. Plastidi* (organuli delimitati da membrana)
a. Proplastidi (plastidi immaturi)
b. Leucoplasti (plastidi incolori: amiloplasti, proteoplasti, elaioplasti)
c. Cloroplasti (pigmentati fotosintetizzanti, spessore 2-4 x 5-10 μm)
d. Cromoplasti (pigmentati non fotosintetizzanti)
7. Citosol (fluido contenente in sospensione le strutture sopra elencate)
B. Nucleo (diametro 5-15μm – 0,6 mm)
1. Involucro nucleare (due unità di membrana) spessore 25-57μm
2. Nucleoplasma (sostanza granulare e fibrillare)
3. Cromatina (durante la divisione cellulare appaiono i cromosomi)
4. Nucleolo (diametro 0,5-5μm)
C. Vacuoli* (da numerosi e piccoli ad unico con volume sino a 95% del volume cellulare)
1.Tonoplasto (spessore 6-7,5nm)
2. Succo vacuolare (fluido acquoso)
D. Ergastoplasma (inclusione di materiali puri spesso in plastidi e vacuoli)*
1. Cristalli (es.: ossalato di calcio)
2. Tannini*
3. Grassi e oli (globuli lipidici o negli elaioplasti)
4. Granuli di amido (negli amiloplasti e nei cloroplasti)*
5. Corpi proteici
F. Flagelli e ciglia (spessore 0,2μm, lunghezza 2-150μm)
La membrana
e le sue proteine
Le membrane della cellula
Modalità di trasporto
La parete
Struttura
dell’amido e
della
cellulosa
Disposizione della cellulosa nelle pareti vegetali
La formazione
della parete
cellulare
Differenze anche in questo caso
Nucleo ed Involucro
nucleare
Lamina nucleare
I ribosomi
REL & RER
Apparato di Golgi
Trasporto vescicolare
Il mitocondrio
Il cloroplasto…
Flusso dell’energia e cicli
biogeochimici
Al microscopio elettronico a
scansione…
La riserva…
Amido e
glicogeno:
polisaccaridi di
riserva
Origine delle loro membrane
Il vacuolo
80% dell’intera
cellula
Possono presentarsi singolarmente
in fascetti o in reti tridimensionali.
Sono responsabili delle variazioni
della forma cellulare e determinano i
movimenti cellulari, compresi la
contrazione, le correnti
citoplasmatiche ed i processi cinetici
correlati alla formazione del solco
che divide reciprocamente le due
cellule figlie nel corso della
citodieresi.
I filamenti intermedi sono
costituiti da subunità fibrillari che
si assemblano in strutture
intrecciate con spiccate
caratteristiche meccaniche.
Queste si dispongono
parallelamente a dare formazioni
di ordine maggiore che
contribuiscono a stabilizzare
l’architettura e la forma della
cellula.
Il citoscheletro
I microfilamenti sono costituiti da
catene filamentose della proteina
actina.
I filamenti intermedi non solo
partecipano ai sistemi giunzionali
che mantengono le connessioni
tra cellule adiacenti, ma
costituiscono anche la lamina
nucleare.
•
I microtubuli sono strutture cilindriche
relativamente lunghe e cave, costituite da un
gran numero di molecole della proteina
tubulina.
•
Questa corrisponde a un dimero in quanto
consiste di due subunità: l’αtubulina e la
βtubulina.
•
I microtubuli sono in grado di aumentare e
diminuire in lunghezza per l’aggiunta o
l’eliminazione di dimeri di tubulina.
•
L’accorciamento dei tubuli determina i
movimenti dei cromosomi, mentre le loro
interazioni reciproche promuovono il
movimento delle cellule.
•
I microtubuli costituiscono inoltre le piste
molecolari lungo le quali si muovono le
vescicole.
La teoria cellulare
•La cellula è la più piccola unità del vivente
•Tutti gli organismi viventi sono costituiti da
cellule
•Ogni cellula deriva da una cellula pre-esistente
La cellula : espressione minima della vita
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule: è la
cellula la più piccola porzione organizzata di materia che possiede
le caratteristiche della vita.
si autoregola
scambia materia
ed energia
CELLULA
con l’ambiente
si può evolvere
si riproduce