Esercitazione aprile 2015

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1 Esercitazione aprile 2015 Alghe - alcune alghe verdi e diatomee d acqua dolce Funghi - Zigomiceti: Rhizopus stolonifer - Ascomiceti: Saccharomyces cerevisiae (lievito di birra), Penicillium Neurospora crassa - Basidiomiceti: Agaricus bisporus (champignon) Briofite (muschi, epatiche)

2 LE ALGHE Le alghe sono organismi eucarioti fotosintetici prevalentemente acquatici costituiti da un TALLO non differenziato in veri tessuti ed organi. Sono organismi estremamente diversificati: Struttura dei cloroplasti e pigmenti fotosintetici; Natura chimica delle sostanze di riserva; Costituenti della parete cellulare; Modalità di divisione cellulare.

3 IMPORTANZA DELLE ALGHE Arricchiscono di ossigeno gli oceani, laghi e corsi d acqua Produttori primari (fitoplancton) degli ecosistemi acquatici (marino e lacustre) Regolatori della flora batterica e fungina Alimentazione di uomo ed animali Le alghe rosse e brune forniscono importanti prodotti usati in medicina, nell industria alimentare, in laboratori scientifici (agar, alginati, iodio, bromo)

4 In base ai pigmenti fotosintetici, all ultrastruttura del cloroplasto e ad altre caratteristiche cito-morfologiche, si distinguono in: ALGHE ROSSE (Rhodophyta). Clorofilla a e ficobiline. ALGHE BRUNE (Phaeophyta). Clorofilla a e c, fucoxantina. ALGHE DORATE (Chrysophyta), comprendono le diatomee, le alghe giallo-dorate, le alghe giallo-verdi. Gruppo talvolta accomunato con le alghe brune, soprattutto per il sistema pigmentario (clorofille a e c, fucoxantina). ALGHE VERDI (Clorophyta). Clorofilla a e b, carotenoidi. Le alghe di acqua dolce o salata appartengono quasi sempre a gruppi sistematici diversi. Le alghe brune e rosse sono principalmente marine, le alghe verdi prevalentemente di acqua dolce.

5 In tutte le alghe, ad eccezione di alcune alghe verdi, si trovano solo plastidi fotosintetizzanti (CLOROPLASTI) I pigmenti sono di tre tipi: clorofille (sempre presente la clorofilla a) carotenoidi ficobiline Prevale un solo cloroplasto per cellula, i cloroplasti sono numerosi solo nelle alghe più evolute. Gli amiloplasti compaiono in alcune alghe verdi.

6 Come si riproducono? La maggior parte si riproduce sia SESSUALMENTE che ASESSUALMENTE La riproduzione vegetativa (o asessuale o agamica): - SCISSIONE (alghe unicellulari) - FRAMMENTAZIONE DEL TALLO (alghe coloniali e pluricellulari) - SPORULAZIONE: produzione di mitospore (spore prodotte per mitosi), flagellate (zoospore) o senza flagelli (aplanospore)

7 Alghe in un campione di acqua dolce Divisione Chlorophyta (alghe verdi) Spyrogira è formata da un filamento semplice circondato da una guaina mucillaginosa, spesso forma masse galleggianti in acque dolci. Il nome è dato dalla disposizione elicoidale del/dei cloroplasti nastriformi con molti pirenoidi all interno di ciascuna cellula uninucleata. La riproduzione vegetativa avviene per divisione cellulare e per frammentazione. A B nucleo (Foto A,B Fattorini L., Veloccia A., Sapienza Università di Roma) Tallo ad organizzazione tricale cloroplasti elicoidali

8 Spirogyra non forma gameti mobili ma può riprodursi sessualmente per coniugazione. Filamenti aploidi (l unica generazione macroscopica è quella gametofitica) Lo zigote si riveste di una spessa parete e si stacca dal filamento. Successivamente si divide per meiosi, tre nuclei degenerano, e la cellula uninucleata aploide si divide per formare un nuovo filamento aploide. Ciclo aplobionte. (Da: zigoti (2n) ponti di copulazione

9 A Alghe verdi filamentose B tallo con organizzazione tricale pirenoidi Chlorella Oedogoniales C unicellulari avvolte da mucigel D organizzazione coccale (Foto A-D Fattorini L., Sapienza Università di Roma)

10 Alghe verdi filamentose A Rhizoclonium B Spirogyra nucleo pirenoidi C (Foto A-C Fattorini L., Sapienza Università di Roma) diatomee epifite

11 Alghe verdi filamentose e ramificate Cladophora (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Ciascuna cellula contiene numerosi nuclei e un singolo cloroplasto periferico reticolato con molti pirenoidi. Diffusa sia in acque dolci che marine, i filamenti galleggiano o sono attaccati a rocce e vegetazione.

12 Diatomee Divisione Chrysophyta, Classe Bacillariophyceae A - organizzazione coccale - centriche o pennate Parete cellulare (frustulo) silicizzata, divisa in due valve (epi- e ipo-) B Gli organelli più appariscenti all interno del protoplasto sono plastidi bruni (colore dovuto alla fucoxantina, un carotenoide). C D diatomee coloniali (Foto A-D Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Si riproducono principalmente per via agamica, per scissione. Ciclo diplobionte.

13 Diatomee pennate rafe epivalva ipovalva Rafe: presente solo nelle diatomee mobili, è un solco presente sulle due facce valvari, che collega una coppia di pori apicali. Dai pori delle diatomee immobili vengono secrete sostanze atte a saldarle in lunghi filamenti.

14 I FUNGHI - CHE TIPO DI ORGANISMI SONO? Sono organismi eucarioti con metabolismo chemioeterotrofo, ossia ottengono carbonio per ossidazione di composti organici preformati. Occupano habitat prevalentemente terrestri, sono associati con un ampio range di piante e animali e loro prodotti in relazioni saprotrofe, mutualistiche e parassitiche I funghi giocano un ruolo importante nei cicli del carbonio e dell azoto, al pari dei batteri, come agenti decompositori. Riescono ad immagazzinare composti semplici (zuccheri, acidi organici e amminoacidi) trasportandoli direttamente nella cellula, e molecole complesse (cellulosa, lignina, pectine) dopo averle demolite con enzimi extracellulari

15 FUNGHI

16 Importanza dei funghi Agenti di biodegradazione e biodeterioramento. Le comuni muffe sono funghi. Responsabili della maggior parte delle malattie delle piante e di varie malattie degli animali (compreso l uomo) Usati in processi di fermentazione industriale Usati in produzione commerciali di molti prodotti biochimici (es, antibiotici, ciclosporina...) Coltivati commercialmente per fornirci una diretta fonte alimentare Usati nel biorimedio di suoli e acque inquinate attraverso la rimozione di sostanze nocive Benefici in agricoltura, orticoltura e selvicoltura (micorrize e biocontrollo)

17 Classificazione dei FUNGHI Divisione Zygomycota (zigomiceti) Divisione Ascomycota (ascomiceti), comprende la maggior parte dei lieviti, tartufi, spugnole.. Divisione Basidiomycota (basidiomiceti), comprende alcuni lieviti, la maggior parte dei funghi più familiari

18 Organizzazione del tallo fungino Alcuni funghi sono unicellulari, ma la maggior parte è pluricellulare Organizzazione coccale (unicellulare e uninucleata) è primitiva (presente in lieviti, ascomiceti e basidiomiceti primitivi) Organizzazione sifonale (o cenocitica, cellule filamentose plurinucleate) organizzate in IFE senza setti (Zigomiceti) Organizzazione tricale (pluricellulare, filamenti costituiti da cellule mononucleate o binucleate) (IFE del MICELIO di Ascomiceti e Basidiomiceti, provviste di setti o pareti trasversali) Le cellule ifali costituiscono il tallo fungino e una massa di ife è detta micelio.

19 COME SI RIPRODUCONO Si riproducono per mezzo delle spore* La spora è l elemento di dispersione e sopravvivenza. Riproduzione sessuale Riproduzione asessuale Fasi dello stesso ciclo vitale *Cellula riproduttiva capace di svilupparsi in un individuo adulto senza fondersi con un altra cellula In tutti i funghi la meiosi segue direttamente la formazione dello zigote (ciclo aplobiontico) o è intermedia (ciclo aplodiplobionte)

20 Rhizopus stolonifer (ZIGOMICETI) ciclo aplobionte A sporangioforo zigosporangio rizoide (ifa di adesione al substrato) B spore Il micelio è costituito da diverse ife aploidi (cenocitiche) che penetrano nel substrato. Da queste ife si sviluppano ife aeree dette STOLONI. Gli stoloni formano RIZOIDI ogni volta che le loro estremità toccano il substrato. In corrispondenza dei rizoidi si sviluppano filamenti eretti detto SPORANGIOFORI. La parte terminale di ogni sporangioforo, rigonfia, contiene numerosi nuclei aploidi. Successivamente, intorno ad ogni nucleo si forma una massa citoplasmatica e le cellule si separano per formare le spore mitotiche che vengono liberate. sporangio sferico setto (Foto Fattorini L., Veloccia A., Sapienza Università di Roma) sporangioforo Montare su vetrino con 1-2 gocce di ACIDO LATTICO

21 Rhizopus stolonifer (ZIGOMICETI) È la comune muffa nera del pane spore sporangio (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Nel corso della maturazione lo sporangio diventa nero conferendo alla muffa la sua tipica colorazione

22 I conidi sono le tipiche spore mitotiche della riproduzione asessuata degli ascomiceti Ciclo vitale di un ascomicete Corpo fruttifero di un ascomicete (ascocarpo) La riproduzione sessuale negli ascomiceti comporta sempre la formazione di aschi, sporangi a forma di sacco contenenti le ascospore aploidi (spore meiotiche) conidioforo Il micelio si forma dalla germinazione di una ascospora l asco contiene 4 o 8 ascospore (Da:

23 Ascomiceti Saccharomyces cerevisiae (lievito di birra) unicellulare A B Aschi non racchiusi in corpi fruttiferi, l intera cellula può diventare un asco Riproduzione asessuale per gemmazione C (Foto A-C Fattorini L., Veloccia A., Sapienza Università di Roma) fermentazione alcolica Montare su vetrino la soluzione acquosa contenente il lievito (1-2 gocce)

24 Catenelle di conidi Penicillium (Ascomiceti) spesso su frutta in decomposizione (Da: Si presenta sotto l aspetto di muffa verdognola, viene coltivato industrialmente per l estrazione della penicillina (Penicillium notatum) L apice delle ife fertili origina vari rami brevi, le cui cellule estreme formano una catenella di conidi. Aspetto di pennelli (da qui il nome). Corpo 100x fruttifero con aschi di forma sferica contenenti (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) ciascuno 8 ascospore. Montare su vetrino con 1-2 gocce di ACIDO LATTICO

25 Neurospora crassa (la muffa arancione del pane) (Ascomiceti) macroconidiofori microconidiofori Fonte: Internet (Da: (Da: Montare su vetrino con 1-2 gocce di ACIDO LATTICO

26 Basidiomiceti basidiospore sterigma Basidio (sporangio ) imenio -Micelio sempre settate -Micelio primario, costituito da cellule uninucleate -Micelio secondario, dicariotico, che forma il corpo fruttifero o basidiocarpo In natura la maggior parte dei basidiomiceti si riproduce per mezzo di basidiospore (spore lamelle meiotiche)

27 Agaricus bisporus (Basidiomiceti) lamelle Il corpo fungino bianco (basidiocarpo) è costituito da ife strettamente intrecciate e le spore (basidiospore) sono prodotte da sporangi, detti basidi, che rivestono le lamelle presenti sulla faccia inferiore del cappello Imenio 2 basidiospore per basidio basidio (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma) Isolare una lamella e montarla sul vetrino con acqua. Osservarne il bordo al massimo ingrandimento.

28 Regno Plantae eucarioti autotrofi pluricellulari BRIOFITE

29 LE BRIOFITE (Embriofite non vascolari) - Piante di piccole dimensioni, soprattutto terrestri. - Il loro corpo (tallo) è privo di un vero sistema vascolare e di organi completamente differenziati (foglie, fusti e radici). - Esse assorbono acqua e sali minerali tramite tutte le cellule che si trovano a contatto con l ambiente. - Sono organismi dipendenti dalla presenza di acqua per la riproduzione, ma nello stesso tempo capaci di tollerare anche lunghi periodi di aridità perché in grado di disidratarsi diventando quiescenti. - Molte briofite si possono riprodurre vegetativamente, per frammentazione. Piccoli frammenti di gametofito (n) sono in grado di riprodurre un intero organismo. - Ciclo aplodiplobionte, con prevalenza della generazione gametofitica (aploide) su quella sporofitica (diploide). La riproduzione sessuale implica la formazione di gametangi (delimitati da cellule sterili), anteridi e archegoni, spesso portati da individui maschili e femminili separati. Lo zigote si divide dando luogo alla formazione di un EMBRIONE, da cui si origina la generazione sporofitica.

30 Divisione Bryophyta: Muschi La morfologia di un muschio (gametofito) somiglia a quelle delle cormofite, è provvisto di fusticino (cauloide), foglioline (filloidi) e rizoidi con funzione di ancoraggio al substrato. Sporofito solitamente nutrito dal gametofito Osservazione allo stereomicroscopio

31 Diversi meccanismi di liberazione delle spore: Peristoma Fessurazioni esplosione capsula (sporangio) seta sporofito (2n) spore meiotiche protonema Ciclo biologico di un muschio ciclo aplodiplobionte gametofito/i (n) verdi archegoni EMBRIONE anteridi

32 Capsula (sporangio) dello sporofito di un muschio (Foto Fattorini L., Sapienza Università di Roma)

33 Divisione Bryophyta Epatiche Possono avere il gametofito simile a quello dei muschi (specie cormoidi) oppure esso è appiattito ed espanso a lamina (epatiche tallose) Gametofito (n) di una epatica tallosa Si riproducono vegetativamente per frammentazione o mediante gemme o propaguli, piccoli corpi pluricellulari, contenuti all interno di strutture a forma di coppa, capaci di produrre nuovi gametofiti. Gli sporofiti sono più piccoli che nei muschi. Osservare allo stereomicroscopio il falso stoma, sempre aperto, di ciascuna cellula superficiale del tallo (la porzione interna della parte superiore del tallo è ricca di spazi intercellulari e di cellule con cloroplasti)

34 THE END