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PROTISTI I protisti(o protoctisti) sono un gruppo eterogeneo e polifiletico di organismi, che comprendono quegli eucarioti che non sono considerati né animali né piante o funghi. In pratica si tratta di un raggruppamento nel quale gli organismi non hanno molto in comune a parte un'organizzazione abbastanza semplice (unicellulare o multicellulare senza tessuti altamente specializzati). Quindi, il regno dei protisti è una categoria residuale, artificiosa, una sorta di contenitore per tutti gli organismi non inseribili in altri regni. 2
I protisti sono stati divisi tradizionalmente in parecchi gruppi basati sulla somiglianza con animali, piante o funghi: Protozoi (protisti simili ad animali) Alghe (o "protofite, protisti simili a piante) Funghi inferiori (protisti simili a funghi) Questi raggruppamenti possono facilmente sovrapporsi. 3
PROTOZOI I protozoisono organismi per lo più unicellulari (autotrofi o eterotrofi) e mobili, che si nutrono per fagocitosi (la fagocitosi è la capacità posseduta da diverse cellule di ingerire materiali estranei e di distruggerli), sebbene ci siano numerose eccezioni. Hanno dimensioni dell ordine di 0.01-0.5 mm. Sono provvisti di tutti gli organuli cellulari e di organi fotosensibili. Si muovono tramite flagelli, ciglia o pseudopodi (estroflessioni mobili presenti nelle amebe). Si conoscono oltre 35,000 specie di protozoi. 4
amebe 5
I protozoi popolano mari, acque salmastre e dolci, terreni umidi. Attecchiscono e si diffondono rapidamente ovunque, specialmente su materiali in decomposizione, sono sovente parassiti (infettivi) di altri organismi vegetali e animali, conducono spesso vita in simbiosi. In mare costituiscono buona parte del planctone del benthos. La riproduzione è varia e complessa. Accanto a protozoi che si moltiplicano asessualmente, per divisione semplice o multipla o per gemmazione, ve ne sono altri che si riproducono per via sessuata; altri ancora presentano alternanze di generazioni sessuate e asessuate che spesso differiscono morfologicamente tra loro. Partecipano a vari processi industriali quali il trattamento biologico delle acque di scarico. 6
ALGHE Con il termine algas'indica comunemente un organismo di struttura semplice, autotrofo, unicellulare o pluricellulare, che produce ossigeno e che non presenta una differenziazione in tessuti veri e propri. Tutte le alghe possiedono un tipo comune di clorofilla per la fotosintesi: la clorofilla a. Le alghe sono state recentemente separate in vari gruppi di eucarioti, sebbene tale tassonomia sia ancora assai incerta e vari in modo considerevole da autore ad autore. 7
Alghe unicellulari Si trovano vicino alla superficie delle distese di acqua, dove la luce è più abbondante. Sono costituite da un'unica cellula, completamente autosufficiente. Fanno parte del fitoplancton, hanno quindi un ruolo basilare come produttori nelle catene alimentari, da cui dipende la vita degli animali acquatici. Inoltre riforniscono l'atmosfera di grandi quantità di ossigeno. 8
Alghe pluricellulari Vivono generalmente in acque poco profonde. Sono caratterizzate da forme particolari e da colori diversi dovuti ai pigmenti accessori, grazie ai quali utilizzano tutto lo spettro della luce. L'acqua funge da filtro per le varie radiazioni dello spettro visibile. Le alghe verdi, si trovano più vicine alla superficie dell'acqua, assorbono la luce rosso-arancio che ha lunghezze d'onda maggiori e che viene arrestata per prima. A profondità maggiori si trovano le alghe brune che assorbono i raggi blu-verdi (più penetranti). Ancora più in basso è l'habitat dellealghe rosse che assorbono la tenue luce blu in grado di penetrare ancora più in profondità. 9
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FUNGHI Il regno dei funghi, dal latino fungi o miceti, comprende più di 100,000 specie di organismi aventi le seguenti caratteristiche: Alimentazione eterotrofa. Completa mancanza di tessuti differenziati e di elementi conduttori. Sistema riproduttivo attraverso elementi detti spore(e non attraverso uno stadio embrionale come avviene per animali e piante). 13
Le sporesono celluledisidratate, in grado di disperdersi nell'ambiente, resistere a condizioni avverse e, successivamente, generare (o rigenerare) un individuo vitale, in habitat adatti alle loro condizioni di vita (temperatura ottimale, presenza di acqua e di sostanze nutrienti). Al regno dei Funghi in senso stretto appartengono organismi, da molto semplici, unicellulari a più complessi, pluricellulari con struttura vegetativa organizzata in cellule filamentose dette ifeo micelioprimario. A differenza delle cellule vegetali, che hanno una parete costituita prevalentemente da cellulosa, la parete cellulare dei funghi è costituita da un altro polisaccaride, la chitina, polimero presente anche nell'esoscheletro degli Artropodi(insetti, ragni, crostacei). 14
CHITINA poly(n-acetil-1,4-β-d-glucopiranosamina 15
LIEVITI I lievitisono un gruppo di funghi, formati da un unico tipo di cellula eucariote, che può avere una forma ellittica o sferica. Le dimensioni medie sono di 5-30 micron. Sono state catalogate più di mille specie di lieviti. Alcune sono comunemente usate per lievitare il pane e far fermentare le bevande alcoliche. La maggior parte dei lieviti appartengono al gruppo degli Ascomiceti. Il lievito più comunemente usato è Saccharomyces cerevisiae, che è "addomesticato" da migliaia di anni per la produzione di vino, pane e birra. 16
I lieviti si possono riprodurre asessualmente per gemmazione o per scissione: La gemmazioneè una forma di riproduzione asessuata per cui da una cellula madre viene prodotta una protuberanza chiamata gemma (gemma=blastos); questa gemma giunta a maturità, si separa dalla cellula madre lasciando la cicatrice del distacco (una cellula può gemmare fino a 40 volte). 17
La scissione, detta anche schizogamia, avviene con la formazione di un setto trasversale al centro della cellula, senza alcuna strozzatura delle pareti originali della cellula madre; quando il processo è completo si divide in due parti uguali e distinte, tali da permettere la separazione delle due nuove cellule. 18
Respirazione/fermentazione Mentre alcuni lieviti utilizzano esclusivamente la respirazione aerobica, altri, in assenza di ossigeno, possono utilizzare un processo diverso chiamato fermentazione. I lieviti fermentanti producono energia convertendo gli zuccheri in anidride carbonica ed etanolo. Nella fermentazione delle bevande alcoliche è utile la produzione dell'etanolo, mentre nella lievitazione del pane l'anidride carbonica gonfia la pasta e l'alcool (etanolo) evapora durante la cottura. Esempio, a partire da un substrato di glucosio: C 6 H 12 O 6 (glucosio) 2CH 3 -CH 2 -OH+CO 2 19
MUFFE Sono un sottogruppo dei funghi. Sono organismi eucarioti pluricellulari con un corpo filamentoso (diametro 5-10 micron) e ramificato. I filamenti sono detti ifee l aggregato di ife è detto micelio Dentro le ife c è una massa mobile di citoplasma contenente molti nuclei. Le muffe non contengono clorofilla. La riproduzione, che può essere sessuata o asessuata, è tipicamente realizzata tramite spore, rispettivamente sessuali e asessuali. 20
micro macro 21
Sono organismi molto resistenti e versatili, che possono sopravvivere ed accrescersi anche in condizioni insopportabili per la maggior parte dei batteri. Quasi tutte strettamente aerobie, di solito richiedono un consistente apporto di O 2. Aderiscono ad un substrato che è quasi tutto utilizzato per l aumento della biomassa. L accrescimento è più lento che nei batteri, per cui le coltivazioni sono soggette a contaminazioni (per ridurre questo rischio conviene lavorare a ph piuttosto acidi, dato che i batteri hanno spesso un ph ottimale per la crescita più alto delle muffe). 22
COLTURE CELLULARI Cellule eucariotiche provenienti dalla dissociazione di tessuti animali possono essere mantenute in vita in colture cellulariper tempi anche molto lunghi. A differenza degli organismi unicellulari, le cellule degli organismi pluricellulari non sono adattate ad una vita autonoma e la loro sopravvivenza dipende dalla disponibilità di un numero elevato di sostanze (zuccheri, aminoacidi, lipidi, vitamine, ioni etc.) che le cellule non sono in grado di procurarsi da sole e che normalmente sono presenti in quantità ben controllate all'interno del tessuto in cui esse si trovano. 23
Le cellule sono anche molto sensibili a parametri chimico-fisici quale il ph, l'osmolarità la concentrazione di anidride carbonica e ossigeno, la temperatura e in molti casi la presenza di un substrato adeguato per il loro ancoraggio. Dato il numero di fattori richiesti per la loro sopravvivenza le cellule derivate da animali sono molto delicate e difficili da mantenere in vita in ambiente artificiale, tuttavia da anni sono note le condizioni che permettono il mantenimento di molti tipi di esse. 24
A livello di laboratorio, le tipiche condizioni di coltura sono ottenute mantenendo le cellule in contenitori di plastica opportunamente trattata (fiasche e piastre da coltura), immerse in mezzi di coltura (detti anche terrenidi coltura) liquidi che contengono disciolte le sostanze necessarie, in incubatori che sono in grado di mantenere controllata la temperatura, la pressione parziale dell anidride carbonica e l'umidità. 25
A livello industrialele colture cellulari possono essere effettuate in sospensione, di solito in reattori a corrente d aria ascensionale. Industrialmente le colture di cellule sia animali che vegetali hanno importanza sempre più rilevante. P. es molti vaccinivengono ottenuti coltivando virus che si accrescono in colture cellulari. Le colture sono anche fonte di intermedi biochimici, spesso di interesse farmacologico (enzimi, anticorpi, ecc.). 26