LA VITA E I VIVENTI

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LA VITA E I VIVENTI
1.
LA VITA E I VIVENTI
1.1. Che cosa è la vita?
Le tesi sulla vita sono due:
· Tesi meccanicistica: la vita è un processo naturale all'interno della materia stessa
che si trasforma in materia vivente;
· Tesi vitalistica: la vita è un intervento straordinario, al di fuori della natura stessa;
l'opera di uno "spirito vitale" che trasforma la materia in
sostanza vivente
Un organismo è un essere vivente se:
•
Possiede un metabolismo cioè scambia continuamente sostanze ed energia
con l'ambiente che lo circonda. Il metabolismo è l’insieme delle seguenti
funzioni: nutrizione, digestione, respirazione, assimilazione, escrezione
•
Possiede sensibilità o eccitabilità, cioè la capacità di reagire a stimoli esterni
con una risposta adeguata
•
Possiede movimento spontaneo, cioè spostamento di tutto il corpo o di una
parte
•
Si sviluppa cioè modifica progressivamente il corpo durante la sua vita
•
Si evolve cioè contribuisce all’evoluzione della propria specie mediante un
lento e continuo cambiamento nel tempo
•
Si riproduce cioè è capace di generare individui simili a se stessi.
•
Se muore
•
Se ha una organizzazione cellulare
Organizzazione cellulare
teoria cellulare:
1. Tutti i viventi sono formati da una o più cellule;
2. le cellule costituiscono le unità fondamentali di ciascun organismo;
3. tutte le cellule derivano da altre cellule.
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Organismi unicellulari sono organismi costituiti da una sola cellula, autonoma e che
esplica tutte le funzioni necessarie alla sopravvivenza.
Organismi pluricellulari sono organismi costituiti da tante cellule che dipendono le
une dalle altre e sono organizzate per esplicare funzioni diverse tra loro.
Come sono organizzate le cellule negli organismi pluricellulari?
Le cellule di forma diversa sono specializzate a funzioni diverse.
Tessuto: un insieme di cellule della stessa forma e con la stessa funzione
Organo: un insieme di tessuti che collaborano per una funzione comune.
Apparati: un insieme di organi che operano per una stessa funzione più
complessa
Organismo : un insieme di apparati
I Tessuti
•
Tessuto epiteliale o di rivestimento a struttura pavimentosa
•
Tessuto muscolare a struttura fibrosa
•
Tessuto nervoso
• Tessuto connettivo costituito da cellule immerse
fondamentale (tessuto osseo, tessuto adiposo, ….)
in
una
sostanza
Le cellule furono osservate per la prima volta nel 1665 da Robert Hooke, che studiò con un
microscopio rudimentale sottili fettine di sughero e vide che esse erano formate da elementi
di
forma regolare. Egli chiamò cellule questi elementi (dal latino cellula, "piccola stanza"),
perché esse avevano l'aspetto di piccole scatole. Ciò che egli vide erano in realtà pareti di
cellule vegetali morte. Nel 1673 Antoni van Leeuwenhoek effettuò invece osservazioni su
globuli rossi, su piccoli organismi presi da acque stagnanti e su spermatozoi (che egli
considerava piccoli animali, "animalunculi"). Nel 1830 Theodor Schwann compì studi al
microscopio sulla cartilagine di animali e vide che questa era formata da cellule simili a
quelle delle piante, e ipotizzò che le cellule sono gli elementi costitutivi fondamentali di
piante e animali; analoghe conclusioni trasse nel 1839 Matthias Schleiden. Nel 1860 Rudolf
Virchow affermò che le cellule devono essere le "unità vitali" di tutti gli organismi, e che ogni
cellula deriva da un'altra cellula.
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1.2. Struttura di una cellula
Tutte le cellule hanno una struttura comune: Membrana plasmatica, citoplasma,
nucleo
La membrana cellulare o plasmatica, un sottile rivestimento che avvolge la cellula,
ha i compiti di:
•
regolare gli scambi fra cellula e ambiente esterno
•
selezionare le sostanze nutritive in entrata
• facilitare l'uscita dalla cellula delle sostanze di rifiuto
Il citoplasma, è una massa gelatinosa costituita in prevalenza da acqua, sali minerali
e sostanze organiche (zuccheri, grassi, amminoacidi) nella quale troviamo tutti gli
organuli che svolgono le varie funzioni della cellula.
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Il nucleo, posto al centro, è la parte più importante della cellula: dirige tutte le
funzioni metaboliche cellula; in particolare gestisce la sintesi delle proteine e la
riproduzione della cellula stessa.
1.3. Organuli della cellula
… organuli del citoplasma
•
mitocondri, a forma di salsicciotti il cui diametro è
0,5-1 micron (1 micron = 0,001 mm); sono addetti
alla produzione di energia mediante le reazioni
chimiche della respirazione
(C6H12O6 + 02 = H20 + CO2 + Energia );
•
ribosomi, a forma di due mezze sfere, sono
addette alla sintesi delle proteine; la loro
dimensione
è
di
circa
15-20
nm
(1nm=0,000001mm); in una cellula vi sono circa 15000 ribosomi.
•
vacuoli, a forma di vescichette rotonde, esplicano la funzione di accumulo di
acqua, sostanze nutritive di riserva e sostanze di rifiuto.
•
lisosomi, vescichette sferiche con il compito di controllare la distruzione sia di
eventuali corpi estranei alla cellula, sia di organuli della stessa cellula. (alla
loro morte le cellule vengono smontate per essere riutilizzate);
•
reticolo endoplasmatico, una fitta rete di canali e vescichette
intercomunicanti, attraverso la quale le sostanze vengono trasportate da un
punto all'altro della cellula;
•
il complesso del Golgi, un insieme di membrane, vesciche e vacuoli, che ha
la funzione di trasportare all'esterno della cellula sostanze utili all'organismo;
•
I centrioli, piccoli organuli di forma cilindrica che intervengono durante la
riproduzione della cellula.
… organuli del nucleo:
•
membrana nucleare, racchiude il nucleo e permette il passaggio di sostanze
nel e dal citoplasma;
•
nucleoli, corpi sferici in cui avvengono importanti reazioni chimiche;
•
cromatina, ammasso di granuli e filamenti che al momento della riproduzione
si trasforma in organuli a forma di bastoncini: i cromosomi, che hanno il
compito di trasmettere i caratteri ereditari.
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… nella cellula vegetale si hanno inoltre:
•
La parete cellulare che, costituita da cellulosa, avvolge la membrana e
sostiene la cellula.
•
Cloroplasti contengono la clorofilla, adibita alla fotosintesi clorofilliana
H20 + CO2 + Energia solare = C6H12O6 + 02
1.4. Composizione chimica di una cellula
Le cellule sono formate da molecole e, quindi, da atomi.
Le molecole delle cellule sono
prevalentemente molto complesse e
il loro componente principale è il
carbonio;
formano
i
composti
organici.
I composti organici presenti nelle
molecole delle cellule sono: acidi
nucleici, proteine, glucidi, lipidi. I
composti
inorganici
che
contribuiscono alla formazione delle
cellule
hanno
molecole
molto
semplici: acqua, cloruro di sodio e
altri sali minerali.
Proteine (10-20%) contribuiscono alla formazione della struttura della cellula,
favoriscono lo scambio di sostanze fra la cellula e l’esterno e viceversa,
dirigono l’insieme delle reazioni chimiche (enzimi).
Glucidi (1%) sono riserva di energia per le attività della cellula.
Lipidi (2-3%) sono una elevata fonte di riserva energetica e fungono da
materiale isolante perché insolubili nell’acqua.
Acidi nucleici (1-1,5%) contengono le informazioni genetiche dell’individuo (DNA
e RNA)
Acqua (75%) favorisce e costituisce il trasporto delle sostanze.
Sali minerali (1-1,5%) sono responsabili dell’equilibrio delle attività della cellula.
Nelle parti verdi delle cellule vegetali si trovano piccoli corpuscoli, i cloroplasti, che
contengono la clorofilla, il pigmento responsabile del colore verde e che ha la
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capacità di catturare la luce solare. I vacuoli nella cellula vegetali sono abbondanti e
contengono acqua, sali minerali, sostanze di riserva e pigmenti responsabili della
colorazione di frutta e fiori.
1.5. Tipi di cellule
La cellula può essere:
Cellule procariota se è priva di una membrana nucleare ed ha un solo
cromosoma disperso nel citoplasma (cellula primitiva).
Cellula eucariota se il nucleo è provvisto di membrana e contiene più
cromosomi.
1.6. Tipi di organismi
Dalla quantità di cellule si hanno organismi:
•
Unicellulari se formati da una sola cellula
•
Pluricellulari se formati da più cellule
Dal tipo di cellula si hanno organismi:
•
Procariotici se hanno cellule procariote
•
Eucariotici se hanno cellule procariotiche
Dal modo di nutrirsi si hanno
organismi:
•
Autotrofi
perchè,
utilizzando
sostanze inorganiche semplici (CO2,
H2O, sali minerali di azoto, fosforo,
zolfo, …) costruiscono sostanza
organica da cui ricavano l’energia
interna necessaria per produrre le
sostanze organiche da utilizzare per i
loro processi vitali. Dal modo di
procurarsi l’energia esterna, si distinguono: fotoautotrofi se utilizzano energia
luminosa, chemioautotrofi se utilizzano energia chimica esterna.
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Fotosintesi clorofilliana nei vegetali H20 + CO2 + Energia solare = C6H12O6 + 02
Fotosintesi in batteri anaerobici 6 CO2 + 12 H2S → C6H12O6 + 12 S + 6 H2O
•
Eterotrofi perchè si procurano sostanza organica (come cibo) dall’esterno da
cui ricavano l’energia interna necessaria per produrre le sostanze organiche
da utilizzare per i loro processi vitali. Dal modo di procurarsi le sostanze
organiche si distinguono: erbivori, carnivori, onnivori, detritivori,….
Animali: ingeriscono il cibo da cui ricavano le sostanze organiche.
Vegetali: funghi e alcune piante privi di cloroplasti si comportano da eterotrofi.
In base al modo di procurarsi le sostanze organiche si hanno:
•
saprofiti: ricavano il nutrimento dalla materia organica
decomposizione (animali morti e resti vegetali e alimentari)
in
•
Parassiti: si nutrono a spese di un altro essere vivente ospite al quale
sottraggono le sostanze organiche provocandogli malattie anche fino
alla morte.
•
Simbionti: vivono in associazione con altri organismi da cui traggono
delle sostanze organiche producendone altre utili all'organismo ospite.
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2.
CLASSIFICAZIONE VIVENTI
2.1. Regno delle piante
Il regno delle piante comprende organismi pluricellulari eucariotici e autotrofi.
Le piante sono di vitale importanza per quasi tutti gli esserei viventi:
•
producono ossigeno
•
sono fonte alimentari per gli animali e l'uomo
•
forniscono materiale da costruzione per l'uomo e, anche, per alcuni animali
•
forniscono fibre tessili, coloranti e sostanze per la preparazione di medicine.
•
Trattengono con le radici il suolo e lo proteggono dall'azione erosiva delle
acque piovane.
Nella pianta si distinguono:
•
le radici, il fusto e le foglie
2.2. Radice
La radice è l'organo che fissa la pianta al suolo e che le permette di assorbire l'acqua
e i sali minerali disciolti nell'acqua, detta linfa grezza.
La radice si divide in tre parti:
•
apice radicale formato da cellule in rapida e continua divisione (mitosi) è protetto da
uno strato di cellule detto cuffia;
•
zona di accrescimento formata da cellule che distendendosi per metto l'allungamento
della radice
•
zona di assorbimento o zona pilifera munita dei peli radicali la cui funzione è di
assorbire per osmosi la linfa grezza
2.3. Fusto
Il fusto è la parte principale della pianta che mette in comunicazione le radici con i
rami e le foglie per assicurare gli scambi nutritivi.
Il fusto si divide in quattro parti:
• epidermide tessuto sottile con funzione protettiva;
•
corteccia che, avvolgendo il fusto, lo protegge da parassiti e agenti
atmosferici
•
cilindro centrale che contiene numerosi e sottili tubicini detti vasi attraverso i
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quali scorre la linfa. Il cilindro centrale si divide in legno i cui vasi detti legnosi
per capillarità trasportano la linfa grezza verso le foglie e libro, a contatto con
la corteccia, i cui vasi detti cribrosi trasportano la linfa elaborata a tutta la
pianta.
•
midollo, al centro del fusto, ha la funzione di immagazzinare sostanze di
riserva.
2.4. Foglia
La foglia è l'organo più ricco di clorofilla. La foglia provvede alla funzione della
fotosintesi clorofilliana e alla traspirazione.
La fotosintesi clorofilliana permette alla pianta di provvedere alla produzione di
glucosio da cui ricavare l'energia chimica necessaria per la produzione delle altre
sostanze organiche utili alla pianta.
La traspirazione è il fenomeno per cui la foglia elimina l'acqua in eccesso sotto forma
di vapore acqueo.
Il fusto è la parte principale della pianta che mette in comunicazione le radici con i
rami e le foglie per assicurare gli scambi nutritivi.
2.5. Riproduzione
a) Riproduzione agamica o vegetativa
•
Tuberi, bulbi e rizomi (fusti sotterranei)
•
Stoloni, rami laterali che spuntano da una gemma alla base della pianta
(fragole)
•
polloni, giovani germogli che si sviluppano alla base delle piante.
•
Margotta, talea e propaggine tecniche artificiali di riproduzioni.
b) Riproduzione gamica o sessuata
Gli organi riproduttivi della pianta sono localizzati nel fiore.
Le piante sono dette dioiche se gli organi riproduttivi maschili e femminili sono
separati su piante diverse, monoiche se gli organi riproduttivi sono sulla stessa
pianta. Le monoiche sono ermafrodite se gli organi riproduttivi sono nello stesso
fiore.
La riproduzione delle piante con fiore avviene attraverso le seguenti tappe:
•
impollinazione, trasporto del polline sul pistillo
•
fecondazione
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•
sviluppo del seme e del frutto
•
disseminazione, dispersione dei semi
•
germinazione, sviluppo del seme e della nuova piantina.
L'impollinazione può avvenire in diversi modi:
•
anemogama se il polline viene trasportato dal vento
•
zoogama se il polline viene trasportato da animali
•
idrogama se il polline viene trasportato dall'acqua
La fecondazione avviene nel seguente modo:
•
il polline giunto sullo stimma emette un tubulo, tubetto pollinico che
raggiunge la cellula uovo nell'ovulo. I due nuclei si fondono e avviene la
fecondazione. Lo zigote per mitosi si divide fino a dare origine all'embrione
della piantina e l'ovulo si trasforma nel seme che conterrà l'embrione. Il seme
contiene l'embrione e una o due foglioline chiamate cotiledoni. L'ovario,
dopo la fecondazione, si trasforma in frutto. I frutti si distinguono in frutti veri
se si formano dall'ovario (pesca, albicocca, prugna, …) e in falsi frutti se si
formano dalle altre parti del fiore (mele, pere, ...)
2.6. Classificazione piante
a) Alghe pluricellulari: piante acquatiche; non hanno un proprio fusto, radici o
foglie.
b) Briofite, piante terrestri che vivono in ambienti umidi (muschi, epatiche)
c) Pteridofite: piante terrestri che hanno radici, fusto e foglie, ma dipendono
dall'acqua per la fecondazione (felci, licopodi ed equiseti)
d) Spermatofite o piante con i semi
•
Gimnosperme (piante con seme nudo) non hanno un vero fiore e i semi si
sviluppano in una struttura detta cono o pigna (conifere)
•
Angiosperme (piante con seme protetto) il loro seme è contenuto nel frutto. Si
dividono in monocotiledoni (cereali, iris, palme) e dicotiledoni (leguminose e
alberi da frutto).