La freccia del tempo Evoluzione e complessità

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1 Tratte da Scaioni & Zullini Martedì 25 maggio 2010 XX settimana scientifica a.s La freccia del tempo Evoluzione e complessità Marta Costantini classe 2A alberghiero Marco Federici classe 4b TSR Istituto professionale alberghiero Porto Sant Elpidio Istituto professionale statale servizi attività alberghiera Porto Sant Elpidio Tutor prof. Stroppa Pierluigi

2 Due organuli della cellula: il mitocondrio e il cloroplasto Tratte da Scaioni & Zullini I due organuli in figura hanno entrambi: Una doppia membrana, di cui l esterna liscia e l interna ripiegata

3 Che vantaggio offre il ripiegamento della membrana interna? Il ripiegamento della membrana interna aumenta la superficie d azione della respirazione cellulare (nei mitocondri) e della fotosintesi clorofilliana (nei cloroplasti)

4 La fotosintesi clorofilliana La fotosintesi clorofilliana è la reazione che avviene negli organuli cloroplasti grazie alla luce del Sole catturata dal pigmento clorofilla: CO 2 + H 2 O + Energia Solare C 6 H 12 O 6 + O 2 bilanciando: 6CO 2 + 6H 2 O + Energia Solare C 6 H 12 O 6 + 6O 2

5 La fotosintesi clorofilliana Immagine tratta dal quaderno di Leonardo del 2 C alberghiero da

6 La respirazione cellulare La respirazione cellulare avviene nelle creste mitocondriali dei mitocondri; essa è catalizzata da enzimi respiratori e consiste nella combustione di glucosio in presenza di ossigeno: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + Energia (36ATP)

7 Significato del ripiegamento della membrana interna degli organuli a) Prendendo un astuccio si inserisce un foglio di carta e si osserva che esso vi entra per una piccola superficie b) Se il foglio di carta si piega si osserva che esso entra tutto dentro l astuccio!

8 Animazione astuccio Conclusioni. Se l astuccio rappresenta la membrana esterna del mitocondrio e il foglio di carta la membrana interna, si capisce che nel caso b) aumenta la superficie di quest ultima e quindi aumenta anche la possibilità di effettuare la respirazione cellulare.

9 Altra animazione Prendiamo una scatola di bottiglie di vino, osserviamo il divisorio tra le bottiglie: a) se è chiuso la sua superficie è minore b) se lo apriamo la sua superficie è maggiore

10 Animazione divisorio la scatola rappresenta la membrana esterna del mitocondrio e il divisorio la membrana interna; Conclusioni: se la scatola rappresenta la membrana esterna del mitocondrio e il divisorio la membrana interna, si capisce che nel caso b) aumenta la superficie di quest ultima e quindi aumenta anche la possibilità di effettuare la respirazione cellulare

11 Altri esempi: il corpo umano Immagine tratta da Zullini

12 Modello del corpo umano Immagine tratta dal corpo umano della scuola

13 Intestino L intestino è formato da un lungo tubo ripiegato su se stesso per offrire una maggiore superficie di assorbimento dei principi nutritivi in un volume definito Immagine tratta dal corpo umano della scuola

14 Il Cervello Il cervello è formato da una membrana ripiegata su se stessa in modo da offrire un ampia superficie nel piccolo volume della scatola cranica. L Immagine tratta dal corpo umano della scuola

15 Altro esempio: nelle ossa Anche la struttura interna delle ossa è complicata Tessuto osseo spugnoso Ciò crea spazi per ospitare il midollo osseo, sostanza che provvede alla produzione degli elementi figurati del sangue: globuli rossi, globuli bianchi e piastrine La particolare struttura offre anche grande resistenza e rimane leggera

16 Anche nei polmoni ci sono strutture complicate, per esempio a livello microscopico (gli alveoli) Polmoni Alveoli polmonari

17 Un altro esempio: la linea di sutura tra le ossa della scatola cranica umana e del capriolo Scatola cranica di Willy dall alto Scatola cranica del capriolo dall alto

18 Altri esempi macroscopici: le ammoniti Ammonite madreperlacea proveniente dalla Russia. Da Venturi

19 La linea di sutura delle ammoniti L interno della conchiglia delle ammoniti è concamerata. Le pareti che dividono le camere non sono dritte, ma sono ondulate. Interno di ammonite dal calcare massiccio della Gola della Rossa Serra San Quirico (AN)

20 La linea di sutura delle ammoniti Anche con le ammoniti nel corso dell evoluzione il caso e l ambiente hanno favorito le conchiglie delle ammoniti con la linea di sutura più complessa. Infatti per le ammoniti avere le pareti dritte, quindi semplici, avrebbe significato pagare un duro prezzo: quello di averle spesse e pesanti per resistere alla pressione idrostatica. Probabilmente avere le pareti ondulate (anziché dritte e spesse) è stata una caratteristica migliore: il peso della conchiglia è minore e la resistenza alla pressione idrostatica è allo stesso tempo elevata.

21 Conclusioni Le strutture complesse sono un esempio di strutture analoghe, sia a livello micro che macroscopico Il caso e l ambiente le hanno selezionate..ma non sempre è così! Basta pensare che la Terra è abitata, da più di 3 miliardi di anni, da semplici organismi microscopici!

22 Ora prova tu! La linea di sutura tra le ossa della scatola cranica Unisci le mani e sfida i tuoi compagni di classe!