Sintesi di argomenti di Biologia Generale, Sintesi del corso di Biologia Cellulare

Scarica Sintesi di argomenti di Biologia Generale e più Sintesi del corso in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! LA CELLULA Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule. La cellula è la più piccola porzione di materia che possiede le caratteristiche della vita. Essa si autoregola, si riproduce, può evolvere e scambia materia ed energia con l’ambiente esterno. Gli organismi possono essere unicellulari (una sola cellula) o pluricellulari (più cellule). Tutte le cellule:  Contengono DNA  Sono dotate di una membrana plasmatica che separa ambiente esterno da ambiente interno.  Compiono funzioni metaboliche (sintesi e degradazione di molecole, produzione e trasformazione di energia, assunzione di molecole dall’esterno ed eliminazione di prodotti di scarto, movimento e comunicazione, autoregolazione). Le cellule possono essere procariote o eucariote. CELLULE PROCARIOTE Le cellule procariote sono microrganismi unicellulari e sono lunghe circa 2 micrometri. Esse sono formate da una membrana plasmatica che separa la cellula dall’esterno e regola il passaggio di sostanze. La membrana è detta semipermeabile perché può essere attraversata solo da alcune molecole. Le sostanze attraversano la membrana in due modi:  Trasporto passivo: non richiede dispendio energetico. Le sostanze si muovono dal lato a più alta concentrazione verso quello a concentrazione più bassa, fino a ottenere stessa concentrazione.  Trasporto attivo: richiede dispendio energetico. Può essere mediato da proteine oppure da vescicole che interessano tutta la membrana. All’interno della membrana c’è il citoplasma che comprende il citosol (soluzione acquosa di piccole e grandi molecole), e alcune parti insolubili, quali cromosoma e ribosomi. Il DNA risiede (sotto forma di cromosoma) in una zona del citoplasma che è il nucleoide, costituito appunto da una molecola di DNA a doppia elica (2 catene polinucleotidiche). Il nucleoide governa la trasmissione dei caratteri da una cellula alle generazioni successive e contiene le informazioni da utilizzare per la sintesi delle proteine. I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che intervengono nella sintesi proteica. La parete cellulare ha una struttura rigida che conferisce la forma alla cellula e la protegge dall’ambiente esterno. Ha un rivestimento esterno detto glicoalice composto da carboidrati e da polipeptidi che protegge la cellula da diverse minacce. Nelle cellule procariote sono inoltre presenti: flagelli che conferiscono motilità ai batteri, e pili che permettono il trasferimento di materiale genetico fra cellule (coniugazione batterica). CELLULE EUCARIOTE Le cellule eucariote sono di dimensioni maggiori rispetto a quelle procariote. Sono separate dall’ambiente e protette da una membrana cellulare che è formata da doppi strati di fosfolipidi in cui sono inserite molecole proteiche. Il nucleo è circondato da una membrana nucleare costituita da due membrane, sulle quali vi sono dei pori, attraverso i quali circolano le molecole fra il nucleo e il citoplasma. Il nucleo è il centro di controllo delle attività cellulari: sintesi proteica e duplicazione del DNA durante la divisione cellulare. Dentro il nucleo vi è la cromatina (complesso di DNA e proteine). Quando la cellula va incontro alla divisione cellulare, il nucleo si duplica e si divide in due, allora la cromatina si condensa in grandi strutture visibili anche al microscopio ottico che sono i cromosomi. All’interno del nucleo vi è una regione implicata nella sintesi di molecole di RNA (che servono a costituire i ribosomi), il nucleolo. Il citoplasma è costituito da tutte le componenti cellulari, tranne il nucleo, che si trovano nella membrana cellulare. Nel citosol, ossia la parte fluida ci sono numerosi ribosomi, coinvolti nella sintesi proteica. Il citoplasma contiene numerosi compartimenti circondati da membrana detti organuli, tra cui vacuoli e vescicole (cellule vegetali). Il reticolo endoplasmatico è un reticolo di tubuli, sacchi appiattiti e canali connessi tra loro, che si estende dalla membrana nucleare al citoplasma. È il maggior sito di produzione di lipidi e proteine e può essere rugoso (nel quale avviene la sintesi di proteine e il loro trasporto) o liscio (nel quale avviene la sintesi di lipidi, neutralizza sostanze tossiche, è sede del metabolismo del glicogeno). L’apparato di Golgi è costituito da sacche appiattite (cisterne) che sono la sede in cui si raccolgono e trasformano le molecole prodotte dal reticolo endoplasmatico e le riversano all’esterno, mediante la formazione di vescicole che si fondono con la membrana plasmatica. Sono anche la sede su cui si formano i lisosomi, organuli sferici, relativamente grandi, rivestiti da una sottile membrana che presentano enzimi digestivi (cellula animale). I perossisomi compiono invece un’azione ossidante, ed eliminano le sostanze tossiche. I cloroplasti (cellula vegetale) e i mitocondri (tutti i tipi di cellule eucariote) sono organuli impegnati, rispettivamente, nella cattura e nella produzione di energia. La fotosintesi avviene all’interno dei cloroplasti mentre la respirazione cellulare si svolge nei mitocondri. Il citoplasma eucariote ha un citoscheletro di sostegno che determina la forma della cellula, fissa i suoi organuli, dirige il suo traffico interno e le consente di muoversi. Esistono tre tipi di filamenti: di actina (sottilissime fibre elicoidali proteiche formate da molecole di una proteina globulare, l’actina); intermedi (dimensioni intermedie tra filamenti di actina e microtubuli, composti da proteine fibrose); microtubuli (sono le strutture più grosse del citoscheletro, e sono tubi lunghi e stretti che determinano la posizione degli organuli all’interno della cellula). Ciglia e flagelli, sono costituiti da un insieme di microtubuli e si trovano sulla superficie di molti tipi di cellule eucariote. Sono associato al movimento esterno della cellula o al movimento di sostanze lungo le superfici cellulari. Queste appendici filiformi si originano dai corpi basali. I centrioli hanno la stessa struttura interna dei corpi basali e sono presenti solo negli organismi che hanno anche ciglia e flagelli. NB: I Cloroplasti (contengono tilacoidi con la clorofilla, pigmento fotosintetico, che da il colore verde alle piante) fanno parte dei Plastidi (sistema di organuli avvolti da doppia membrana). Fanno parte anche i cromoplasti (privi di tilacoidi, contengono pigmenti non fotosintetici, si trovano nei fiori e nei frutti) e i leucoplasti (plastidi incolori che accumulano sostanze di riserva: amiloplasti = accumulano amido; lipidoplasti = accumulano lipidi; proteoplasti = accumulano proteine). DIFFERENZE TRA CELLULE EUCARIOTE E PROCARIOTE Nelle cellule procariote il materiale genetico è presento sotto forma di una grossa molecola circolare di DNA; questa molecola è conosciuta come cromosoma. Nelle cellule eucariote, invece, il DNA è lineare e dà luogo a un determinato numero di cromosomi. Questi ultimi sono circondati da una doppia membrana, quella nucleare, che li separa da altre strutture cellulari e determina un nucleo distinto, mentre in quelle procariote il cromosoma è collocato in una particolare zona detta nucleoide. Nel citoplasma delle cellule eucariote ci sono una grande varietà di organuli, assenti in quelle procariote. Quest’ultime, inoltre, hanno una parete cellulare, che circonda la membrana cellulare, presente solo in alcuni tipi di cellule eucariote, come piante e funghi. Altra importante differenza tra questi due tipi di cellule sta nella dimensione: cellule eucariote molto più grandi di quelle procariote.  Anafase I: gli omologhi, ognuno costituito da due cromatidi, si separano come se fossero tirati dalle fibre del cinetocore. Tuttavia i due cromatidi di ciascun cromosoma non si separano come avviene invece nella mitosi.  Telofase I: gli omologhi sono migrati ai poli opposti. Ogni gruppo di cromosomi ora contiene soltanto la metà del numero di cromosomi del nucleo di partenza. A questo punto, a seconda della specie, si possono formare (o meno) membrane nucleari e può effettuarsi (o meno) la citodieresi. La meiosi non è terminata: benché ogni nucleo contiene un numero aploide di cromosomi, in realtà esso contiene ancora il doppio del materiale genetico, perché ogni cromosoma è ancora costituito da due cromatidi che non si sono ancora separati. MEIOSI II Essa è simile alla mitosi. Può avvenire una breve interfase durante la quale vi è una parziale de spiralizzazione dei cromosomi, ma succede solo in alcune specie. La meiosi II si suddivide in:  Profase II: i cromosomi, se si erano dispersi, si spiralizzano dinuovo. La membrana nucleare, se presente, si disintegra e iniziano a ricomparire nuove fibre del fuso.  Metafase II: le coppie di cromatidi di ogni nucleo si allineano sul piano equatoriale; ogni cromosoma è costituito da due cromatidi.  Anafase II: i cromosomi si separano; ciascun cromatidio, che essendo da solo può essere chiamato cromosoma, migra verso uno dei due poli.  Telofase II: i microtubuli del fuso scompaiono e intorno a ogni gruppo di cromosomi si forma una membrana nucleare. Ci sono ora 4 nuclei, ognuno contenente un numero aploide di cromosomi. A tutti questi eventi fa seguito la citodieresi, così come accadeva dopo la mitosi, e si forma la parete cellulare che separa il citoplasma. DIFFERENZE TRA MITOSI Può avere luogo in cellule sia aploidi che diploidi. Ha luogo mediante un’unica serie di divisioni. Le cellule che si formano contengono lo stesso numero di cromosomi della cellula di partenza Non si ha rimescolamento del patrimonio genetico. MEIOSI Avviene solo in cellule diploidi o poliploidi. Ha luogo tramite una doppia serie di divisioni (meiosi I e II) Le cellule che si formano non contengono lo stesso numero di cromosomi della cellula di partenza. Si verificano nuove combinazioni cromosomiche in seguito al crossing over e alla distribuzione casuale dei cromosomi nella metafase. MENDEL Nel 1865 Mendel cominciò a studiare come i caratteri venivano trasmessi dai genitori ai figli. Lui ebbe il grande merito di essere riuscito a dimostrare che i caratteri ereditari sono trasmessi come unità separate: oggigiorno queste unità ereditarie sono chiamate geni. SCELTA DELLA PIANTA E METODO SPERIMENTALE Per i suoi esperimenti decise di lavorare con la pianta di pisello perché: facilmente reperibile e coltivabile; cresceva rapidamente producendo nuove generazioni in breve tempo; presenta diverse varietà con caratteri facilmente distinguibili; si autoimpollina normalmente ma può essere anche impollinata in modo incrociato, rimuovendo gli organi maschili di un fiore e fecondandolo con il polline di un altro fiore avente forma del carattere alternativa. Mendel decise di studiare differenze ereditarie nette e analizzò non solo i discendenti della prima generazione, ma anche quelli della seconda e delle successive. Inoltre, egli, contò il numero dei discendenti e analizzò matematicamente i risultati ottenuti: li sottopose quindi a un’analisi quantitativa e li elaborò statisticamente. Le differenti varietà avevano caratteristiche nettamente diverse tra loro, che rimanevano inalterate da un raccolto all’altro; le varietà che conservavano sempre gli stessi caratteri da una generazione all’altra vennero chiamate linee pure. Iniziò con le linee pure, poi sperimentò gli “incroci monoibridi”. Un incrocio è un’impollinazione fra piante con caratteristiche diverse. L’incrocio è monoibrido quando avviene tra individui che provengono da una linea pura per un solo carattere e ne esprimono le due forme alternative. Accoppiò due ceppi parentali puri (Parentali originali = generazione P). La loro progenie è detta generazione F1. Fece poi in modo che la generazione F1 si autoimpollinasse per produrre la generazione F2. Poté notare come nella F1 tutta la progenie mostrava solamente uno dei due caratteri presenti nei genitori, l’altro era completamente scomparso. Le caratteristiche che erano scomparse nella prima generazione, riapparvero nella seconda, F2, con un rapporto di 3:1 (cioè ¾ della progenie presentava il carattere osservato nella F1 e ¼ il carattere che non era presente in F1, ma presente in P). ESITI DELL’ESPERIMENTO Grazie a questi esperimenti Mendel poté giungere alla conclusione che i caratteri genetici sono controllati da fattori unitari di eredità (geni, sequenza di DNA che codifica per una particolare proteina responsabile del carattere) che si trovano in coppie (alleli, forme alternative di un singolo gene) nei singoli organismi. Quando sono presenti due forme diverse dello stesso gene, responsabili di una singola caratteristica, nella fecondazione incrociata, una delle due forme (dominante) si esprimerà nell’aspetto fisico (fenotipo) e l’altra (recessiva) sarà mascherata, ma comunque presente nell’assetto genetico (genotipo). Durante la formazione dei gameti, i geni si separano a caso (si segregano). In questo modo ciascun gamete riceve l’uno o l’altro allele con uguale probabilità (1/2). Quando un organismo contiene alleli identici per gene, si dirà che egli è omozigote rispetto alla caratteristica conferita da quel gene. Quando possiede invece alleli diversi si dirà eterozigote per quella determinata caratteristica. Negli eterozigoti, l’allele recessivo non si manifesta nel fenotipo. F1 = Genotipo -> tutti eterozigoti (Aa); Fenotipo: unico, determinato dall’allele dominante; F2 = Genotipo -> (1:2:1) 1 omozigote dominante (AA – identico a uno dei due della generazione P), 1 omozigote recessivo (aa – identico a l’altro genitore della generazione P), 2 eterozigoti (Aa – identici alla generazione F1); Fenotipo: 3 dominanti (quello manifestatosi in F1), 1 recessivo (quello di uno dei due genitori che era scomparso in F1) LEGGI DI MENDEL LEGGE DELLA DOMINANZA (uniformità degli ibridi della prima generazione). Incrociando due individui che differiscono per un solo carattere puro si ottengono individui in cui si manifesta solo una forma del carattere (detta dominante) mentre l'altra forma (detta recessiva) rimane latente. Questo significa che nella generazione F1 una delle due forme del carattere non si manifesta nel fenotipo. LEGGE DELLA SEGREGAZIONE (disgiunzione). Incrociando fra di loro individui ibridi della generazione F1, si ottiene una progenie in cui i caratteri parentali (generazione P) si presentano nelle seguenti proporzioni: 1/4 dei discendenti presenta il carattere di un progenitore; 1/4 quello dell'altro, e la restante metà è costituita da ibridi (rapporto 1:2:1). LEGGE DELL’INDIPENDAENZA DEI CARATTERI (o assortimento indipendente). In un incrocio, prendendo in considerazione più coppie di caratteri, questi si trasmettono alla prole indipendentemente una coppia dall’altra. Per affermare questo si servì dell’incrocio diibrido che è come due incroci monoibridi condotti separatamente (eventi indipendenti). Durante la formazione dei gameti, coppie segreganti di fattori, assortiscono indipendentemente l’una dall’altra. Ciò implica che tutte le possibili combinazioni di gameti sono formate con uguale frequenza. ECCEZIONI ALLE LEGGI DI MENDEL DOMINANZA INCOMPLETA Gli eterozigoti presentano caratteristiche fenotipicamente intermedie tra quelle dell’omozigote per un allele e quelle dell’omozigote per l’altro allele. in tal caso il rapporto tra fenotipi coincide con quello dei genotipi. CODOMINANZA Gli eterozigoti esprimono entrambi i caratteri. Nell’ambito di uno stesso carattere si possono avere alleli codominanti rispetto ad alcuni e dominanti rispetto ad altri. EREDITA’ POLIGENICA Controllo combinato da parte di più geni su un singolo carattere. Questo comporta che le variazioni di tali caratteri non siano discrete ma continue, assumendo tutti i valori intermedi compresi tra i due estremi. REGNO PROTISTI Sono eucarioti con organuli provvisti di membrana e possono essere sia unicellulari oppure coloniali (pluricellulari). La maggior parte dei protisti ha cromosomi e si divide per mitosi. Alcuni sono eterotrofi (si possono cibare di organismi vivi o morti, oppure di sostanza organica, come i protozoi), altri autotrofi (attraverso la fotosintesi clorofilliana, Protofiti). Sono dotati di movimenti attivi o passivi e alcuni di essi possono provocare gravi malattie come la malaria. Si riproducono asessualmente per scissione, o sessualmente: le cellule, di solito flagellate, si comportano da gameti di sesso opposto e si uniscono e formano una nuova cellula. Talvolta costituiscono comunità pluricellulari, ma mai tessuti. Da un punto di vista cellulare molti protisti sono eccezionalmente complessi, perché sono organismi che devono svolgere all’interno di una sola cellula tutte le principali funzioni, svolte nelle piante e negli animali dall’insieme di tutte le cellule che compongono questi organismi. Ci sono quattro categorie principali di Protisti: 1. PROTOZOI. Si nutrono prevalentemente mediante ingestione di particelle nutritive. Vivono in tutti gli ambienti acquatici, compreso il terreno umido e gli ambienti all’interno di animali. La maggior parte si nutre di batteri o altri protozoi. I protozoi parassiti di animali, in netta minoranza, provocano nell’uomo alcune malattie gravi. Ecco 4 gruppi di protozoi:  Flagellati: si muovono per mezzo di uno o più flagelli. Esistono alcuni parassiti che provocano malattie nell’uomo come la Giardia (intestinale, che provoca crampi e diarrea). Altri, come il tripanosoma, causano la malattia del sonno  Amebe: Si muovono per mezzo di pseudopodi, ovvero estroflessioni citoplasmatiche temporanee, e non hanno una forma ben definita.  Apicomplexa: sono parassiti e alcuni causano nell’uomo gravi malattie. Hanno una struttura specializzata per penetrare le cellule e i tessuti. Questo gruppo comprende il Plasmodium, parassita che causa la malaria.  Ciliati: protozoi provvisti di ciglia, che usano per la locomozione e per la cattura di cibo. Conducono vita libera, non parassita. 2. MUFFE MUCILLAGINOSE. Hanno struttura filamentosa che permette di aumentare molto la superficie di contatto con l’ambiente e favorisce il ruolo di questi organismi come decompositori. Esse possono essere:  Acellulari: durante lo stadio vegetativo (quello in cui l’organismo si nutre ma non si riproduce) si trovano sotto forma di masse ameboide, nota come plasmodio. Si trovano nella lettiera di foglie e su altri metalli organici in decomposizione sul substrato del bosco.  Con struttura cellulare: durante lo stadio vegetativo, sono costituite da singole cellule ameboidi che formano pseudopodi per catturare i materiali organici in decomposizione. Quando le composizioni ambientali sono sfavorevoli, le cellule si aggregano a formare una grande colonia dall’aspetto di una lumaca che si muove e funziona come unità individuale. 3. ALGHE UNICELLULARI. Sono protisti fotosintetici e i loro cloroplasti provvedono ai processi di fotosintesi. Molte alghe unicellulari sono componenti del plancton, organismi microscopici che fluttuano o nuotano attivamente in prossimità della superficie di laghi, stagni e oceani. In particolare, le alghe planctoniche sono note come fitoplancton. I tre gruppi principali sono:  Dinoflagellati: hanno un tipico movimento rotatorio. Sono caratterizzati da episodi di crescita esplosiva delle popolazioni, noti come fioriture, che danno origine alle maree rosse che si manifestano occasionalmente nelle acque costiere calde. Le tossine prodotte causano la morte di grandi quantità di pesci e sono estremamente pericolose per l’uomo.  Diatomee: possiedono una parete cellulare trasparente, contente silicio. Possono riprodursi sia per scissione binaria che per via sessuata.  Alghe verdi: hanno cloroplasti colore verde accesso. Prosperano nella maggior parte dei laghi e degli stagni d’acqua dolce. Sono i parenti più stretti delle piante. 4. ALGHE MARINE. Organismi pluricellulari che crescono sulle rocce delle zone costiere intertidali e subtdiali. La parete cellulare contiene sostanze gelatinose e gommose che proteggono l’organismo dall’azione delle onde. Hanno dimensioni e complessità simili a molte piante. Vengono suddivise in 3 gruppi distinti:  Alghe verdi: sono le progenitrici delle piante come le conosciamo oggi. Infatti, la presenza di pigmenti quali la clorofilla e il modo in cui questi organismi accumulano le sostanze di riserva sotto forma di amido, suggeriscono l'esistenza di un legame filogenetico con le piante terrestri.  Alghe rosse: hanno, oltre alla clorofilla, un pigmento, la ficoeritrina che dona loro la particolare colorazione rossa. Sono prevalentemente confinate a habitat marini, per lo più in mari caldi e contribuiscono anche alla formazione delle barriere coralline.  Alghe brune: possiedono, oltre alla clorofilla, pigmenti come le xantofille e i caroteni che donano la colorazione scura assorbendo i raggi blu - verdi. Sono tipiche dei mari più freddi e alcune specie possono raggiungere anche delle dimensioni notevoli raggiungendo la lunghezza di diverse decine di metri. Le alghe pluricellulari sono una fonte di alimenti per gli erbivori come diversi molluschi e i ricci di mare. Le alghe rosse e le alghe brune rivestono una certa importanza economica e sono usate anche nell’industria farmaceutica e alimentare. Le alghe hanno tendenza ad accumulare grandi quantità di nutrienti come l’azoto, il potassio e lo iodio e pertanto si utilizzano certe specie di alghe brune come fertilizzanti o come supplementi alimentari per il bestiame. L’agar, estratto da un’alga rossa, è fondamentale per la produzione di terreni di coltura dei microrganismi. REGNO PIANTE Sono organismi eucariotici pluricellulari autotrofi foto sintetizzanti e terrestri. Si ritiene che le piante si siano evolute a partire da specie di alghe verdi tramite vari adattamenti all’habitat terrestre. Tra gli adattamenti di tipo strutturale abbiamo: le micorizie (particolari strutture che collegano le piante con funghi simbionti i quali assorbono acqua e minerali essenziali dal terreno e li cedono alla pianta, che a sua volta fornisce al fungo gli zuccheri prodotti dalle foglie); scambio dell’anidride carbonica e dell’ossigeno tra atmosfera e tessuti fotosintetici in corrispondenza degli stomi, ovvero pori microscopici presenti sulla lamina fogliare, la cuticola poi protegge la pianta dall’essiccamento; la lignina, composto che indurisce la parete cellulare e consente alla pianta di crescere enormemente; il tessuto vascolare, un insieme di cellule allungate che raggiungono tutte le parti della pianta, formato dallo xilema che provvede al trasporto dell’acqua e dei minerali dalle radici alle foglie, e il floema che provvede al trasporto di zuccheri dalle foglie alle radici e alle parti non fotosintetiche della pianta. Per quanto riguarda gli adattamenti di tipo riproduttivo, le piante hanno sviluppato strutture specializzate che impediscono l’essiccamento dei gameti e delle giovani plantule nell’ambiente subaereo. Le piante producono gameti avvolti da strutture protettive definite gametangi, provvisti di un rivestimento di cellule protettive che circondano una camera umida all’interno della quale i gameti possono svilupparsi senza disidratarsi. Nella maggior parte delle piante, i gameti maschili sono situati all’interno di granuli pollinici, che vengono trasportati dal vento o dagli animali per raggiungere i gameti femminili. Questi ultimi sono alloggiati all’interno dei tessuti protettivi della pianta madre, dove avviene la fecondazione. A differenza delle alghe, nelle piante, lo zigote si sviluppa in embrione quando è ancora contenuto nella pianta madre, come accade agli animali. La maggior parte delle piante affida la dispersione della progenie al vento o agli animali. Con il graduale accumulo di questi adattamenti le piante hanno conquistato le terre emerse e si sono disperse nei vari ambienti terrestri. Si possono distinguere 4 periodi principali che hanno caratterizzato l’evoluzione delle piante e che si rispecchiano chiaramente nella biodiversità delle piante attuali. Ciascuno di questi periodi è contraddistinto dall’evoluzione di particolari strutture, la cui comparsa ha permesso un progressivo adattamento alla vita terrestre. 1. PRIMO PERIODO: ORIGINE DELLE PIANTE  BIOFRITE Il primo adattamento alla vita fu lo sviluppo di gametangi per la protezione dei gameti e l’embrione in via di sviluppo. Prime piante che presentavano questa caratteristica erano le Biofrite, i muschi. I muschi non si sono completamente staccati dal tipico habitat acquatico dei loro predecessori. Infatti, sono privi di tessuti specializzati per il trasporto di acqua e dei minerali. Questo spiega perché crescono in ambienti umidi e ombreggiati. Per quanto riguarda la riproduzione continuano ad essere vincolati all’acqua. I gameti maschili sono flagellati e devono raggiungere quelli femminili nuotando attivamente nell’acqua (spesso è sufficiente una pellicola di acqua piovana o rugiada). Inoltre sono privi di lignina che permette l’accrescimento in altezza, e per questo si estendono orizzontalmente sul terreno mantenendo un profilo basso. Si possono identificare due distinte versioni della pianta: quella più vistosa è verde, dall’aspetto spugnoso e costituisce il gametofito (che produce gameti, aploide). Talvolta su di esso si trova un lungo peduncolo con una capsula al suo apice che corrisponde complessivamente allo sporofito (che produce spore che non si uniscono ad altre cellule per svilupparsi, diploide). Gametofito e sporofito rappresentano l’alternanza di generazioni e si originano l’uno dall’altro. I gametofiti, tramite mitosi, producono i gameti (spermatozoi e cellule uovo) che tramite fecondazione producono lo zigote. Quest’ultimo, si divide mitoticamente per originare lo sporofito che, a sua volta, tramite meiosi, produce le spore. Queste ultime a loro volta, tramite mitosi, produrranno i gametofiti. Lo sporofito delle piante, nel corso dell’evoluzione, diviene dominante sul gametofito. 2. SECONDO PERIODO: PIANTE VASCOLARI  PTERIDOFITE Il secondo periodo fu caratterizzato dalla diversificazione delle piante vascolari, provviste di tessuto specializzato per la conduzione dell’acqua e dei minerali, senza semi  Felci.  Simbionti: si procurano il cibo da altri organismi, ma svolgono funzioni utili a tali organismi. Favoriscono l’assorbimento di acqua da parte delle radici. Micorizie: sono simbiosi tra funghi e radici di piante. La pianta sfrutta la capacità del fungo di assorbire acqua e minerali in terreni poco fertili e il fungo utilizza i carboidrati sintetizzati dalla pianta. Licheni: sono frutto di una simbiosi tra fungo e un organismo fotosintetico che può essere un’alga verde o un cianobatterio. Il fungo trae nutrimento dall’organismo fotosintetico permettendogli di sopravvivere in ambienti dove, autonomamente non potrebbero. Ruolo ecologico: decompongono organismi morti e rifiuti dispersi nell’ambiente; le ife dei funghi mutualisti aiutano le radici delle piante ad assorbire l’acqua; i corpi fruttiferi di molti funghi sono usati a scopo alimentare; altri sono utilizzati nell’industria alimentare e farmaceutica. REGNO ANIMALI Gli animali sono organismi eucariotici multicellulari e eterotrofi, che assumono alimenti tramite l’ingestione. Ciò contrasta ad esempio con la strategia dei funghi i quali digeriscono dall’esterno e poi assorbono le sostanze nutritive. Gli animali ingeriscono altri organismi, vivi o dopo averli uccisi. La riproduzione nel regno animale è di norma sessuale e comporta la formazione di uno zigote. Quest’ultimo intraprende il processo di segmentazione, che consiste in una serie di divisioni mitotiche, e che porta alla formazione di un germe pluricellulare, la blastula, che s’impegna nel processo di gastrulazione, nel corso del quale compaiono le fondamentali matrici callulari degli organi e degli apparati dell’individuo maturo. Prima compare l’intestino primitivo dal quale deriverà il complessivo apparato digerente dell’animale adulto. Alcuni animali si trasformano direttamente in adulti partendo dall’embrione e attraversando fasi ontogeniche graduali e continue di crescita e maturazione. Altre specie prevedono invece stati “larvali”: la larva è una forma sessualmente immatura, capace di vita autonoma. Le larve degli animali subiscono una metamorfosi, un’accelerazione dei processi di sviluppo che porta l’individuo larvale a trasformarsi in adulto giovanile destinato a maturare sessualmente. Gli animali hanno cellule muscolari e cellule nervose (neuroni) che controllano quelle muscolari. ALBERO EVOLUTIVO DEGLI ANIMALI PORIFERI (Spugne) Sono animali marini, in colonie. Il loro corpo è attraversato da pori, attraverso cui filtrano l’acqua per ricavarne nutrimento. Non hanno cellule nervose. CELENTERATI Sono animali marini. Il loro corpo è a forma di sacco. Hanno cellule nervose. Vi appartengono le meduse, i coralli, le attinie. PLATELMINTI Vermi piatti. Sono animali sia acquatici che terresti. Alcuni sono parassiti di animali e dell’uomo. Hanno struttura del corpo priva di celoma e hanno cellule nervose. NEMATODI Vermi cilindrici. Sono animali sia acquatici che terresti. Alcuni sono parassiti di animali e dell’uomo. Hanno struttura del corpo priva di celoma e hanno cellule nervose. Invertebrati MOLLUSCHI Animali dal corpo molle, sono per la maggior parte acquatici, quelli terrestri vivono in ambienti umidi. Alcuni sono protetti da guscio o conchiglia . Nel capo si trovano gli occhi e la bocca. Sono i primi animali ad avere un vero è proprio celoma (cavità interna). ANELLIDI Vermi segmentati. Tale caratteristica conferisce loto un aspetto anulato (ad anello). Vivono nelle acque del mare, in quelle dolci e nel suolo umido. ECHINODERMI Animali con rivestimento esterno, detto dermascheletro, ruvido e spinoso. Vivono sui fondali marini dove si muovono per mezzo di «pedicelli» ARTROPODI CORDATI Vertebrati ARTROPODI. La classe più numerosa del regno animale. Presentano segmenti corporei evidenti che sono articolati in metameri, specializzati per una grande varietà di funzioni (alimentari, sensoriali, locomotoria, riproduttive. Il loro corpo è totalmente rivestito dalla cuticola, la quale costituisce un esoscheletro (scheletro esterno), formata da strati di proteine e di peculiari polisaccaridi. L’esoscheletro può presentarsi con un’armatura spessa e dura, o essere sottile e molto flessibile. Oltre alle comuni zampe, gli artropodi presentano delle appendici specializzate in diverse mansioni. Affinché la crescita corporea non risulti impedita, un artropode deve liberarsi del suo vecchio esoscheletro e produrne uno più ampio. Questo processo è definito muta, presenta costi energetici e lascia l’animale, temporaneamente, esposto nel confronti dei predatori e di altri pericoli. Ciò che li ha resi diversi dagli altri tipi di animali è la capacità di volare, per alcuni di essi (come gli insetti) Gli artropodi si dividono in:  ARACNIDI. La maggior parte di essi vive nell’ambiente subaereo (ragni, scorpioni, zecche, acari). Possiedono sei paia di appendici: cheliceri e pedipali (presenti un paio di ognuno -> 4) sono specializzati in funzioni correlate all’alimentazione, le restanti, sono 4 paia di arti (-> 8) con tipiche funzioni ambulacrali. Mentre cheliceri e pedipali dilaniano la preda, il ragno sparge succhi digestivi sui tessuti frammentati, ammorbidendoli in modo tale che il ragno può succhiare la frazione liquida, che rappresenta il suo pasto.  CROSTACEI. Vivono perlopiù nei mari e nelle acqua interne (granchi, astici, aragoste, gamberi, gamberetti. Tutti dispongono di diverse coppie di appendici variamente specializzate.  INSETTI. Gli insetti superano in numero tutte le altre forme di vita considerate nell’insieme degli artropodi. Vivono più o meno in tutti gli ambienti terrestri e nelle acqua interne, mentre quelli adatti al volo affollano letteralmente l’aria. Nel mare si trovano raramente, ma non sono del tutto assenti. Il corpo degli insetti è suddiviso in 3 regioni: testa, torace e addome. Nella testa è presenta una coppia di antenne con funzioni sensoriali e una di occhi composti. La regione del torace è dotata di arti il cui numero è tipicamente di 6. Sul torace sono applicate inoltre una o due paia di ali. L’acquisizione della capacità di volare ha rappresentato la chiave del grande successo degli insetti. Le ali rappresentano estroflessioni dell’esoscheletro cuticolare, perciò gli insetti non hanno dovuto sacrificare alcuna coppia di arti (come è invece successo agli altri volatili, come gli uccelli). Molti insetti subiscono una metamorfosi nel corso delle fasi iniziali del loro ciclo vitale. Essa può essere incompleta o completa. Nel corso dell’incompleta, i giovani assomigliano agli adulti, nonostante le dimensioni più piccole. In questi casi il ciclo ontogenetico dell’animale prevede una serie di mute che lo conducono progressivamente all’aspetto dell’adulto. Gli insetti caratterizzati da una metamorfosi completa, presentano invece forme larvali distinte, le cui funzioni esclusive sono quelle legate all’alimentazione e alla crescita. Tali forme sono del tutto diverse dall’aspetto dell’adulto (baco, bruco, bigatto, eruca). Gli Insetti si riproducono per via sessuata, la formazione dello zigote e quindi dell'uovo è il prodotto della fusione di due gameti. Le varie forme di riproduzione sono: - Anfigonia: è la forma di riproduzione più comune; il nuovo individuo trae origine dalla fusione dl gameti maschile e femminile. La fecondazione è preceduta da: maturazione delle gonadi; incontro tra individui dei due sessi; corteggiamento; copula: trasferimento di materiale genetico da parte del maschio nella cavità femminile. In alcune specie primitive si ha il trasferimento di materiale genetico mediante la bocca oppure il maschio lascia lo sperma in un luogo in cui la femmina potrà raccoglierlo da sola. Gli accoppiamenti possono durare da pochi secondi a qualche giorno a secondo delle "complicanze" fisio-morfologiche dell'operazione. - Partogenesi: è una riproduzione attuata dalle sole femmine senza l'intervento maschile. A volte produce solo maschi, solo femmine o entrambi i sessi.