UNITÀ 1 ORIGINE DELLA VITA Lezione 1 Le caratteristiche della vita e i livelli di organizzazione Approfondimento - Il passato della Terra Neozoica o Quaternaria Era Periodo durata in anni 8 000 PLEISTOCENE glaciazioni compaiono i primi uomini 2 000 000 MIOCENE OLIGOCENE EOCENE PALEOCENE 5 000 000 3 000 000 23 000 000 18 000 000 37 500 000 14 500 000 53 500 000 16 000 000 65 000 000 11 500 000 si sollevano le Alpi grande diffusione dei mammiferi si estinguono i dinosauri compaiono le piante a fiore CRETACEO Mesozoica o Secondaria eventi principali OLOCENE PLIOCENE Cenozoica o Terziaria limiti in anni 135 000 000 70 000 000 192 000 000 57 000 000 compaiono gli uccelli GIURASSICO compaiono i mammiferi TRIASSICO 225 000 000 43 000 000 compaiono i dinosauri si estinguono numerosi Invertebrati e piante PERMIANO compaiono i primi rettili 284 000 000 59 000 000 Paleozoica o Primaria orogenesi ercinica grandi foreste di felci CARBONIFERO 348 000 000 64 000 000 405 000 000 57 000 000 440 000 000 35 000 000 500 000 000 60 000 000 570 000 000 70 000 000 compaiono gli anfibi DEVONIANO orogenesi caledoniana SILURIANO ORDOVICIANO compaiono le piante terrestri compaiono i pesci Archeozoica o Precambriana CAMBRIANO grande diffusione degli Invertebrati primi organismi pluricellulari 700 000 000 1 000 000 000 2 000 000 000 4 030 000 000 primi organismi eucarioti comparsa di ossigeno libero nell atmosfera 3 000 000 000 3 500 000 000 primi organismi autotrofi primi organismi viventi 4 600 000 000 origine della Terra
Approfondimento - Le vitamine UNITÀ 1 ORIGINE DELLA VITA Lezione 2 Le molecole della vita Le vitamine sono composti organici dalla struttura chimica assai varia e vengono indicate con un nome chimico o con una lettera dell alfabeto. Esse agiscono in stretto rapporto con gli enzimi in tutti i processi vitali, favorendo soprattutto la trasformazione dell energia. Regolano inoltre l accrescimento, lo sviluppo e la conservazione in buono stato di salute del corpo. Non sono in grado, però, di fornire esse stesse energia, né possono essere utilizzate per riparare le strutture cellulari e i tessuti organici. Le vitamine si suddividono in due gruppi in base alla loro solubilità: vitamine idrosolubili, che si sciolgono in acqua (C, H, B 12, PP, B 5, B 6, B 1, P, M); vitamine liposolubili, che si sciolgono nei lipidi (A, D, E, F, K). Gli organismi animali, generalmente, non sono in grado di fabbricarle: di conseguenza debbono assumerle attraverso l alimentazione e una varia e corretta alimentazione è in grado di fornire l apporto vitaminico necessario. Il fabbisogno giornaliero varia in base al tipo di vitamina e alle condizioni individuali; tuttavia sono sufficienti dosi molto piccole che si misurano in Unità Internazionali (U.I.). La loro carenza porta sempre a disturbi molto gravi; in alcuni casi, però, anche il loro eccesso è pericoloso per la salute. Mentre per le vitamine U.I. (Unità Internazionali): sono le unità di misura di peso usate per le vitamine. Il valore di tali unità è dell ordine del decimilionesimo di grammo (10-7 ). idrosolubili difficilmente si può creare un rischio di ipervitaminosi (eccessivo accumulo di vitamine), poiché esse non si accumulano nell organismo ma vengono eliminate con le urine, il rischio può esserci per le vitamine liposolubili il cui eccesso può essere dannoso Vitamine Dove si trovano Funzione Retinolo Calciferolo Tocoferolo Fegato, tuorlo d uovo, burro, crema di latte, ortaggi verdi e gialli, alcuni frutti (albicocche, meloni) Burro, tuorlo d uovo, fegato, alcuni pesci (salmone, sardine, tonno) Germe di grano, ortaggi a foglia, oli vegetali, tuorlo d uovo, legumi, noci, mandorle, nocciole Mantiene l integrità funzionale delle cellule epiteliali della pelle, delle mucose e della porpora visiva Assorbe e metabolizza il calcio e il fosforo Mantiene l integrità funzionale dei muscoli e degli organi della riproduzione Sintomi da insufficienza Cecità notturna, cute ruvida e secca, mucose aride, crescita ritardata Rachitismo, indebolimento delle ossa, decalcificazione dei denti I sintomi da deficienza sono conosciuti soltanto per alcuni animali da esperimento
Vitamine Dove si trovano Funzione Cavoli, cavolfiori, spinaci e ortaggi a foglia, grasso di fegato di maiale, oli vegetali Coagula il sangue (indispensabile per la formazione della protrombina) Sintomi da insufficienza Ritardo nel tempo di coagulazione del sangue: emorragie e ittero nei neonati Menadione Acido ascorbico Tiamina Riboflavina Agrumi, peperoni dolci, fragole, melone, pomodori, cavolo, patate Maiale, fegato, frattaglie, prodotti integrali di cereali, prodotti arricchiti, mandorle, nocciole, legumi, patate Fegato, latte, carni, uova, prodotti arricchiti, ortaggi a foglia verde Forma la sostanza intercellulare; è presente nella ossido-riduzione cellulare Metabolizza i glucidi; è importante per il funzionamento del cuore, per i muscoli e per i nervi Metabolizza i glucidi e gli amminoacidi; è una componente dei sistemi enzimatici Scorbuto, profondo deperimento organico, gengive sanguinanti e dolenti, fragilità capillare Disturbi dell apparato digerente e del sistema nervoso (beri-beri) Fastidio ai raggi luminosi, cateratta, alterazioni della cute, con lesioni ai lati della bocca, lingua arrossata e dolorante Niacina Niacinamide Cobalammina Fegato, pollame, carni, pesce, prodotti integrali di cereali, prodotti arricchiti, legumi, funghi Fegato, rognone, carni, latte, pesce Metabolizza i glucidi e gli amminoacidi; è una componente dei sistemi enzimatici Indispensabile per la produzione di globuli rossi e per la normale funzionalità cellulare del SNC, favorisce la maggiore utilizzazione dei protidi da parte dell organismo Pellagra (cute rossa e scabrosa) Anemie perniciose
UNITÀ 1 ORIGINE DELLA VITA Lezione 3 La cellula Approfondimento - Tessuti animali e vegetali Dalle cellule ai tessuti Parlando della teoria cellulare, abbiamo detto che la cellula è un unità morfologica e funzionale. Essa dunque è in grado di vivere da sola e di svolgere tutte le funzioni essenziali per la sopravvivenza. Gli organismi formati da una sola cellula sono detti unicellulari, ma sappiamo che esistono anche organismi pluricellulari, cioè formati da più cellule. In questo caso le cellule non sono in grado di vivere separatamente, ma collaborano insieme per il buono stato dell organismo. Vi sono organismi, come i funghi, le alghe e i muschi, costituiti da cellule che presentano una scarsa differenziazione, mentre altri, come le piante e gli animali, sono formati da cellule che presentano una notevole differenza tra di loro, sia nella forma sia nella funzione. Generalmente in questo tipo di organismi pluricellulari le cellule formano dei raggruppamenti in base alla loro funzione. Tali gruppi di cellule sono detti tessuti. Un tessuto è un insieme di cellule che hanno la stessa forma (o quasi) e la stessa funzione [fig. 1]. Fig. 1. Tessuto epiteliale. Il tessuto epiteliale, che riveste la superficie del nostro corpo, è formato da cellule che hanno all incirca la stessa forma e la stessa funzione. I tessuti animali La scienza che studia i tessuti è detta Istologia (dal greco istòs = tessuto e lògos = studio). Negli animali pluricellulari si distinguono, in base alla loro funzione, i seguenti gruppi di tessuti: tessuto epiteliale: è formato da cellule vicine tra loro senza spazi intercellulari. Questo tipo di tessuto riveste le parti esterne del corpo e le cavità interne che comunicano con l esterno (come il tubo digerente). La sua funzione è soprattutto protettiva, ma anche regolatrice degli scambi con l esterno. Secondo il numero di strati di cellule, si distinguono due tipi di epiteli: epitelio semplice (formato da un singolo strato) ed epitelio stratificato (costituito da più strati). Inoltre, in base alla forma, l epitelio può essere pavimentoso, cubico o cilindrico [fig. 2]. Alcuni epiteli sono muniti di ciglia (epitelio cigliato) o mostrano delle estroflessioni digitiformi (microvilli), altri formano ghiandole secernenti come le ghiandole salivari, sudoripare e la tiroide (epitelio ghiandolare); Fig. 2. Tessuto epiteliale cubico.
tessuto connettivo: è costituito da cellule abbastanza distanziate, con ampi spazi intercellulari ripieni di sostanza fondamentale (cioè una sostanza che serve come materiale di imbottitura ). La sua funzione principale è quella di riempimento e di collegamento. Esistono diversi tipi di tessuti connettivi [fig. 3]: tessuto connettivo compatto: dove la sostanza fondamentale è scarsa. Esso forma i tendini, cioè quelle strutture che uniscono i muscoli alle ossa; tessuto cartilagineo: costituito da cellule dalla forma globosa. Esso forma i dischi intervertebrali, la parte anteriore del naso, il padiglione auricolare ecc; tessuto osseo: che ha la sostanza fondamentale ricca di sali minerali. Esso forma le ossa; tessuto adiposo: formato da cellule sferiche contenenti sostanze grasse con funzione di riserva. Il tessuto adiposo ha pure funzione protettiva e agisce da isolante termico; sangue e linfa: si tratta di un tessuto connettivo particolare, dove la sostanza fondamentale è liquida, mentre le cellule sono costituite da globuli rossi, da globuli bianchi e da altri componenti. Poiché la linfa deriva dal sangue, da cui si forma per filtrazione, essi vengono considerati un unico tessuto; tessuto nervoso: è formato da cellule dette neuroni [fig. 4]. Ogni neurone è costituito da un corpo cellulare, il pirenoforo, e da prolungamenti particolari: i dendriti e il neurite o cilindrasse. I neuroni sono sostenuti e nutriti da altre cellule nervose chiamate nevroglie. Il tessuto nervoso ha la funzione di cogliere gli stimoli esterni attraverso gli organi di senso (occhio, orecchio ecc.) e di trasmettere le risposte elaborate ai vari organi in modo che l organismo risponda in maniera appropriata; Fig. 3. I più importanti tessuti connettivi. Fig. 4. Il tessuto nervoso e una cellula nervosa. tessuto muscolare: formato da cellule allungate (fibrocellule) a contatto le une con le altre e circondate da tessuto connettivo. Esso ha la caratteristica di contrarsi in seguito a uno stimolo nervoso, consentendo così al corpo di muoversi e di mantenersi in stazione eretta. Esistono tre tipi di tessuto muscolare [fig. 5]: tessuto muscolare striato: conosciuto come scheletrico poiché forma i muscoli che si collegano alle ossa dello scheletro. Il termine striato si riferisce alla presenza di due proteine contrattili, l actina e la miosina, presenti nel citoplasma delle cellule. Il tessuto muscolare striato è detto volontario poiché i muscoli scheletrici si contraggono anche sotto la nostra volontà; Fig. 5. Tessuto muscolare striato e liscio.
tessuto muscolare liscio: conosciuto come viscerale poiché si trova negli organi interni, come per esempio nelle pareti del tubo digerente. Non può essere controllato dalla nostra volontà ed è quindi detto involontario. Il termine liscio deriva dal fatto che non presenta striature; tessuto muscolare cardiaco o miocardio: si tratta di un tessuto muscolare particolare poiché è formato da cellule striate (anche se in maniera diversa rispetto alle cellule del tessuto muscolare scheletrico) ma risulta involontario. Secondo la capacità che ha un tessuto di rinnovare le cellule andate perdute e sostituirle con altre, esso viene distinto in: labile, stabile e perenne. Sono tessuti labili quelli che si rinnovano continuamente, per esempio quelli del sangue o quelli che formano gli epiteli di rivestimento, stabili quelli che vengono sostituiti solo in caso di necessità, come quelli del fegato, e perenni quelli che una volta formati non si rinnovano più, come quello del sistema nervoso. I tessuti vegetali Anche nelle piante distinguiamo vari tipi di tessuto: tessuto meristematico: è formato da cellule che presentano una rapida capacità di moltiplicarsi e di accrescersi; tutti gli altri tessuti sono formati da cellule con una spessa parete cellulare e quindi non godono più di tale capacità. Questo tipo di tessuto è presente soprattutto negli embrioni (racchiusi nei semi), nelle gemme e negli apici radicali (punta delle radici) [fig. 6]; tessuto tegumentale: è costituito da cellule molto vicine le une alle altre. Esso rappresenta una protezione per gli organi vegetali (epidermide), ma nello stesso tempo garantisce gli scambi con l ambiente esterno grazie alla presenza di piccole aperture dette stomi [figg. 7-8]. Il tessuto tegumentale è talvolta provvisto di peli che possono avere la funzione di assorbire acqua e sali minerali (peli radicali) o di produrre particolari sostanze a volte irritanti (peli ghiandolari delle ortiche). Anche il sughero fa parte di questo tipo di tessuto; esso è costituito da cellule morte ed è esclusivo delle piante che presentano un fusto legnoso; Fig. 7. Tessuto tegumentale. Fig. 6. Il tessuto merisistematico è presente anche all estremità delle radici. Fig. 8. Stoma, visto al microscopio, presente nel tessuto epidermico fogliare. Gli stomi permettono gli scambi di gas tra i vegetali e l ambiente esterno.
tessuto parenchimatico: è paragonabile al tessuto connettivo degli animali; esso risulta, infatti, un tessuto di riempimento. Il tessuto parenchimatico può avere però altre funzioni: effettuare la fotosintesi clorofilliana (parenchima clorofilliano), accumulare sostanze di riserva (parenchima di riserva), accumulare gas (parenchima aerifero), immagazzinare acqua (parenchima acquifero) [fig. 9]; tessuto conduttore: è formato da cellule dalla forma allungata e saldate le une sopra le altre a formare una specie di tubo. Esso serve per il trasporto della linfa all interno della pianta. Il tessuto conduttore può essere di due tipi: legnoso o cribroso. Fig. 9. Tessuti parenchimatici. Il parenchima clorofilliano è presente soprattutto nelle foglie. Il parenchima di riserva è abbondante nelle patate, nelle barbabietole, nelle olive ecc. Il parenchima aerifero effettua gli scambi tra la pianta e l ambiente esterno. Il primo, costituito da cellule morte, serve per il trasporto della linfa grezza che va dalle radici alle foglie e contiene acqua e sali minerali. Il secondo tipo, invece, è formato da cellule vive e serve per il trasporto della linfa elaborata che dalle foglie va a tutte le altre parti della pianta. La linfa elaborata contiene sostanze nutritive (acqua e zuccheri) che si sono formate con la fotosintesi [fig. 10]; tessuto di sostegno: costituisce lo scheletro degli organismi vegetali. Esso è formato da cellule con pareti ispessite e resistenti. Si possono distinguere due tipi di tessuto di sostegno: il collenchima, formato da cellule vive, e lo sclerenchima, costituito da cellule morte dove la parete cellulare è impregnata di lignina (una sostanza che conferisce notevole rigidità alle cellule). Tessuti di sostegno con cellule lignificate sono visibili nei piccioli delle foglie, in alcuni noccioli, nei fusti del sedano ecc [fig. 11]. Fig. 10. Tessuto conduttore legnoso e cribroso. Il primo serve per il trasporto della linfa grezza, il secondo di quella elaborata. Fig. 11. Tessuto di sostegno.