La storia della vita sulla Terra

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1 La storia della vita sulla Terra Era Anni (milioni) Eventi principali Precambriano Paleozoico Mesozoico Nasce Terra, no atmosfera e acqua Atmosfera primitiva Primi organismi marini comparsa fotosintesi e ossigeno in atmosfera invertebrati marini Diffusione alghe marine sviluppo invertebrati marini primi pesci piante terrestri (ozono filtra raggi UV) Artropodi terrestri molluschi marini molto diffusi Diffusione pesci anfibi e insetti terrestri Foreste palustri di felci dominio anfibi primi rettili Piante gimnosperme estinzioni marine di massa-sviluppo rettili-declino anfibi-pangea Dinosauri mammiferi - foreste gimnosperme-fine Pangea Dominio dinosauri primi uccelli piante angiosperme Continenti separati - domino angiosperme - estinzione Cenozoico 65-2 Diffusione mammiferi insetti e angiosperme - continenti in posizioni attuali - clima iniziale mite e raffreddamento alla fine - orogenesi alpino-himalaiana Neozoico 2-oggi Evoluzione genere HOMO-glaciazioni-estinzioni mammiferi di grosse dimensioni.

2 I viventi le loro funzioni Ogni essere vivente Nasce Si nutre quindi cresce Si riproduce Muore

3 Le prime cellule: procariote. I primi organismi si originarono nei mari e negli oceani che proteggevano dai raggi UV solari, letali invece sulle terre emerse. Si trattava probabilmente di batteri capaci di vivere in ambienti marini caldi privi di ossigeno e ricchi di gas e vapori dovuti ad emissioni gassose vulcaniche sottomarine. (Resti fossili vecchi di 3,5 miliardi di anni fa trovati in Australia confermano tale ipotesi)

4 Le cellule eucariote Si ritiene che le cellule eucariote siano comparse dopo molti milioni di anni rispetto alle procariote (2000 o 1500 milioni di anni fa) Nelle cellule eucariote è ben riconoscibile il nucleo che è separato dal citoplasma da una membrana nucleare Esistono fondamentalmente 2 tipi di cellule eucariote: Animale Vegetale Entrambe svolgono tutte le complesse funzioni dei viventi Cellula animale: eritrociti (globuli rossi) Cellula vegetale: sughero

5 Cellula animale e vegetale Tante analogie e Qualche differenza A n i m a l e Entrambe hanno: membrana cellulare citoplasma nucleo. Nel citoplasma di entrambe troviamo: acqua, sostanze chimiche utili, organuli. Gli organuli svolgono le fondamentali funzioni vitali della cellula. Fra essi ci sono: Nucleo, mitocondri, reticolo endoplasmatico, ribosomi, apparato di Golgi, lisosomi, centrioli. Le cellule vegetali si differenziano per la presenza di: parete cellulare esterna e di cloroplasti e vacuolo centrale nel citoplasma. V e g e t a l e

6 Anatomia e fisiologia delle cellule eucariote (come sono fatte come funzionano!) La membrana cellulare. Un involucro multistratificato, elastico, resistente, selettivamente permeabile

7 Il nucleo: la centrale operativa. Il nucleo comanda le funzioni cellulari. In esso è contenuto il DNA (Acido Desossiribonucleico) che costituisce il patrimonio genetico della cellula. Le molecole di DNA formano la cromatina. Durante la mitosi (quando la cellula di riproduce per divisione la cromatina si separa in filamenti di DNA detti cromosomi. Il nucleo è rivestito da un involucro nucleare formato da 2 membrane che si uniscono nei pori nucleari, aperture che permettono gli scambi col citoplasma.

8 Reticolo endoplasmatico: produzione materiali. Apparato di Golgi: immagazzinamento e smistamento materiali. Il reticolo endoplasmatico, formato da sacchi e tubuli e collegato al nucleo, si presenta rugoso (per la presenza dei ribosomi esterni) o liscio. In esso si producono e lavorano sostanze importanti come proteine, lipìdi e glucìdi e si neutralizzano sostanze nocive. L A. di Golgi impacchetta e smista le sostanze prodotte dal R.E. produce anche i lisosomi, veri e propri centri di digestione (lisi) e riciclaggio.

9 Mitocondri: centrali energetiche. Sono gli organuli dove avviene la respirazione cellulare (da non confondere con la respirazione corporea che comunque serve adintrodurre l ossigeno necessario alla respirazione celllulare). La R.C. è una lunga e complessa serie di reazioni biochimiche che permette alla cellula di ricavare ed immagazzinare energia (oltre ad acqua e anidride carbonica) dalle sostanze organiche introdotte con la nutrizione. E la principale fonte di approvvigionamento energetico per la cellula eucariote. I mitocondri sono presenti in tutte le cellule eucariote, ma in numero variabile a seconda dell attività. Per es. sono molto numerosi nelle cellule muscolari.

10 Citoscheletro: impalcatura della cellula. Citoscheletro di cellula animale. (Il nucleo è lo spazio vuoto interno) Il citoscheletro sostiene la cellula, ne permette il movimento e funge da supporto per gli organuli. Il citoscheletro è una fitta maglia formata da filamenti (micro e intermedi) e da microtubuli che attraversano il citoplasma. Nelle cellule animali i microtubuli si formano a partire dai centrioli. In genere se ne trova una coppia vicina al nucleo in ogni cellula.

11 Particolarità della cellula vegetale La cellula vegetale, come appare evidente, ha qualcosa in più di quella animale: parete cellulare vacuolo cloroplasti.

12 Il vacuolo: la riserva idrica. Il grosso vacuolo centrale (dal latino vacuum = vuoto) presente nelle cellule vegetali mature è dovuto alla confluenza in un unico corpo di tanti piccoli vacuoli. Esso è un enorme cisterna di liquido acquoso che può arrivare a occupare il 90% dello spazio cellulare!

13 Presente in tutte le c. vegetali, la parete cellulare è un rivestimento esterno alla membrana, rigido e molto resistente che sostiene la cellula e svolge un ruolo importante negli scambi fra cellule vicine. E formata dalla cellulosa, un polisaccaride costituito da numerose molecole di zucchero glucosio. La struttura particolare dà alla P.C. una resistenza paragonabile a quella dell acciaio. La P.C. varia con l età e con la specie di pianta. La parete cellulare.

14 I cloroplasti: la fotosintesi clorofilliana. Verdi per la presenza delpigmento clorofilla, i cloroplasti (presenti fino a in 1 mm 2 di foglia) sono gli organuli dove avviene la fotosintesi clorofilliana che produce zucchero (nutrimento per la pianta) e ossigeno a partire da acqua e anidride carbonica grazie all energia solare luminosa catturata dalla clorofilla. In tal modo le piante sono autotrofe (cioè in grado di produrre da se il nutrimento), mentre gli animali sono eterotrofi (devono prendere il nutrimento dall esterno mangiando piante e/o altri animali)

15 Cellule molto speciali: le cellule staminali. Le cellule staminali si trovano in ogni organismo e si distinguono dalle altre cellule perché non sono ancora differenziate, sia per quel che concerne l aspetto che per la funzione. Le c. s. hanno l enorme potenzialità di dare origine ad altre cellule di diverso tipo, perciò si usano in campo medico per riparare organi o tessuti danneggiati, come nel caso delle leucemie, malattie curate ormai da qualche anno grazie alle c. s. prelevate dal midollo osseo, sede di maggior produzione di queste cellule negli adulti. Le c. s. sono presenti anche nello embrione e nel cordone ombelicale ed è per questo che negli ultimi anni si sono accesi dibattiti sull opportunità di prelevare queste cellule dagli individui adulti piuttosto che Dagli embrioni, causandone così la morte. Bisogna però sottolineare la potenzialità molto più marcata nelle c.s. embrionali. Esistono 4 tipi di c.s.: Cellule staminali di topo TOTIPOTENTE: una sola può svilupparsi in un intero organismo e persino in tessuti extra-embrionali. PLURIPOTENTE: può specializzarsi in tutti i tipi di cellule di un individuo adulto ma non in cellule che compongono i tessuti extra-embrionali. MULTIPOTENTE: può specializzarsi unicamente in alcuni tipi di cellule. UNIPOTENTE: può generare solo un tipo di cellula specializzata. N.B.: è molto diffcile riconoscere e individuare le c.s. perché non sono specializzate e non hanno, apparentemente funzioni nell organismo.

16 Un po di storia E con un microscopio simile a questo (da soli 30 ingrandimenti) che il fisico inglese Robert Hooke, verso la metà del XVII sec. osservò una sottile sezione di sughero chiamando cellule le minuscole cellette che vide e riprodusse nel disegno qui a fianco, pubblicato nel 1665 nel suo testo Micrographia. Nello stesso periodo importanti furono i contributi dell olandese Van Leeuwenhoek che vide per primo al microscopio ottico (da 160 ingrandimenti!) i microorganismi e di Marcello Malpighi, bolognese. Solo nel 1839 però gli scienziati Matthias Schleiden e Theodor Schwann poterono affermare che tutti i tessuti e gli organi vegetali e animali sono formati da cellule, ponendo così le basi della teoria cellulare. Nel 1858 Rudolf Wirchow potè finalmente concludere che la cellula, essendo la più piccola unità individuale in grado di vivere è l unità fondamentale dei viventi!

17 Carrellata di immagini Antico e moderno a confronto: microscopi ottici di oggi e del XVII secolo a trasmissione Microscopi elettronici a scansione

18 Batteri: organismi unicellulari procarioti Immagini al microscopio elettronico (migliaia o decine di migliaia di ingrandimenti) Stafilococchi: batteri patogeni responsabili di molte malattie Escherichia coli (vive anche nell intestino dell uomo, dove è utile. In altri organi è nocivo) Spirocheta: la specie treponema pallidum causa la sifilide ( mal franzoso ), malattia a trasmissione sessuale che fece stragi in Europa nei secoli passati.

19 Organismi unicellulari eucarioti Paramecio: unicellulare acquatico, spesso preda di amebe Diatomee: unicellulari eucarioti marini Dinoflagellato: unicellulare acquatico Ameba: unicellulare eucariota acquatico

20 Cellule vegetali Cellule di cipolla: notare le pareti 200 ingrandimenti Cellule ricchissime di cloroplasti Cellula di cipolla a 400 e 1000 ingr. ben visibile il nucleo Cellule della radice di giglio

21 Cellule animali Cellule animali umane Cellule del fegato Linfocita Eritrociti o globuli rossi Cellule nervose: neuroni Cellule cardiache

22 A cura del Prof. Luca Gobbi