Nel IV secolo a.c. Aristotele creò un sistema di classificazione secondo il quale gli organismi venivano suddivisi in due regni, animale e vegetale.

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2 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).

3 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

4 (da Moore, Clark & Vodopich Botany, WCB/McGraw-Hill 1998, adattato e modificato) I CINQUE REGNI DEL MONDO VIVENTE tipo di organizzazione cellulare materiale genetico PROTISTI FUNGHI PIANTE ANIMALI procariota eucariota eucariota eucariota eucariota DNA non associato a proteine in cromosomi assente DNA associato a proteine in cromosomi doppia o singola DNA associato a proteine in cromosomi DNA associato a proteine in cromosomi DNA associato a proteine in cromosomi membrana nucleare doppia doppia doppia organuli cellulari assenti presenti presenti presenti presenti delimitati da membrane cloroplasti assenti presenti o assenti presenti assenti assenti parete cellulare non in genere cellulosica assente cellulosica chitinosa nutrizione organizzazione cellulare autotrofa, eterotrofa per assorbiment o unicellulari assente o presente; cellulosica o di vario tipo autotrofa, eterotrofa per assorbiment o o fagocitosi unicellulari o pluricellulari poco differenziati eterotrofa per assorbiment o autotrofa eterotrofa per ingestione pluricellulari pluricellulari pluricellulari sistema nervoso assente assente assente assente presente, spesso complesso respirazione ciclo ontogenetico aerobia o anaerobia aplonte aerobia per lo più aplonte; aplo-diplonte o diplonte in alcuni gruppi aerobia aerobia o anaerobia per lo più aplodicarionte aplodiplonte aerobia diplonte

5 La suddivisione dei viventi secondo la teoria dei cinque regni. Le frecce indicano i supposti legami filogenetici.

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8 particelle subatomiche molecola organulo cellula tessuto organo apparato Le proprietà della vita 1 Organizzazione organismo biosfera ecosistema comunità popolazione 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

9 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.

10 Le grandezze a confronto

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12 Come osservare

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14 In dettaglio: cellula animale

15 In dettaglio: cellula vegetale

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18 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)

19 La membrana e le sue proteine

20 Le membrane della cellula

21 Modalità di trasporto

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24 La parete

25 Struttura dell amido e della cellulosa

26 Disposizione della cellulosa nelle pareti vegetali

27 La formazione della parete cellulare

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29 Differenze anche in questo caso

30 Nucleo ed Involucro nucleare

31 Lamina nucleare

32 I ribosomi

33 REL & RER

34 Apparato di Golgi

35 Trasporto vescicolare

36 Il mitocondrio

37 Il cloroplasto

38 Flusso dell energia e cicli biogeochimici

39 Al microscopio elettronico a scansione

40 La riserva

41 Amido e glicogeno: polisaccaridi di riserva

42 Origine delle loro membrane

43 80% dell intera cellula Il vacuolo

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45 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. Il citoscheletro

46 I microfilamenti sono costituiti da catene filamentose della proteina actina. 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. I filamenti intermedi non solo partecipano ai sistemi giunzionali che mantengono le connessioni tra cellule adiacenti, ma costituiscono anche la lamina nucleare. Il citoscheletro

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49 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

50 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 con l ambiente CELLULA si riproduce si può evolvere

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