Che materia stai cercando?

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

Il tessuto connettivo propriamente detto è il tipico tessuto di riempimento e di protezione che circonda gli

organi; le cellule di questo tessuto sono dette fibroblasti. È suddiviso in due tipi principali:

Lasso, caratterizzato da una sostanza fondamentale non molto compatta e fibre lassamente

– intrecciate, riempe gli spazi liberi tra organi e tessuti diversi.

Denso, caratterizzato da una sostanza fondamentale molto addensata, con abbondanti fibre

– collagene riunite in fasci paralleli o intrecciati; si trova nei tendini e nel derma.

Tessuto cartilagineo

Il tessuto cartilagineo è un tessuto connettivo consistente e flessibile, formato da una matrice elastica secreta

da particolari cellule specializzate (i condrociti). Forma lo scheletro nel periodo fetale, mentre nell'adulto è

presente in alcuni punti. La cartilagine è priva di nervi e vasi sanguigni, e i condrociti ricevono nutrimento e

ossigeno per diffusione dai tessuti circostanti.

Tessuto osseo

Dotato di durezza e forza, ma allo stesso tempo leggero e elastico, il tessuto osseo è ideale per il sostegno,

protezione e inserzione per muscoli. È un tessuto connettivo mineralizzato infatti è formato da una matrice

organica densa impregnata di depositi inorganici costituiti da carbonato di calcio e fosfato di calcio uniti nei

cristalli di idrossiapatite. È prodotto da cellule dette osteoblasti che una volta circondate da matrice

diventano osteociti. Le cellule responsabili della distruzione dell'osso sono chiamate osteoclasti.

Le ossa sono formate da due tipi di tessuto osseo:

Compatto: è formato da un insieme di unità strutturali dette osteoni. Ogni osteone è costituito da

– lamelle disposte in strati concentrici intorno a un canale centrale in cui decorrono fibre nervose, vasi

sanguigni e vasi linfatici.

Spugnoso: meno compatto, è costituito da un insieme di lamelle (dette trabecole) disposte in modo

– disordinato a formare una rete molto fitta.

Sangue e linfa

Nel sangue e nella linfa la sostanza fondamentale è una soluzione acquosa, chiamata plasma.

Il plasma sanguigno è una soluzione molto complessa: è costituito per il 90% di acqua in cui sono disciolti

proteine e sali oltre a piccole molecole organiche e materiali di rifiuto cellulari. Le proteine del plasma hanno

numerose funzioni: sono attive nella coagulazione del sangue, permettono il trasporto di sostanze, hanno

funzione di regolazione del volume plasmatico e del pH, funzione di riserva proteica, funzione ormonale

oppure difensiva (anticorpi). TESSUTO MUSCOLARE

La funzione principale del tessuto muscolare è di mantenere la postura e consentire il movimento. È

costituito da cellule di forma allungata , dotate di due proprietà fondamentali l'eccitabilità e la contrattilità .

Il citoplasma di queste cellule è ricco di filamenti di natura proteica, detti miofilamenti e formati da due tipi

di proteine actina e miosina . Le cellule muscolari sono particolarmente ricche di mitocondri per sostenere

l'elevato consumo di energia. Si riconoscono tre tipi di tessuto muscolare: striato, liscio e miocardico.

Il tessuto muscolare striato costituisce i muscoli scheletrici, cioè gli organi dell'apparato locomotore che

consentono il mantenimento della postura e il movimento dell'organismo. La sua contrazione è volontaria.

È costituito da cellule cilindriche allungate e polinucleate, dette fibre muscolari nel cui citoplasma i

miofilamenti sono riuniti in fasci, detti miofibrille. I filamenti di actina e miosina sono disposti in modo

ordinato e regolare. Le miofibrille sono suddivise in unità dette sarcomeri.

Il tessuto muscolare liscio è costituito da cellule fusiformi allungate, con un solo nucleo, nelle quali i

miofilamenti non sono organizzati in sarcomeri. La contrazione è indipendente dalla volontà e risponde a

stimoli nervosi o ormonali.

Il tessuto muscolare miocardico costituisce esclusivamente la muscolatura cardiaca. Presenta proprietà

intermedie tra quelle del muscolo striato e quello liscio. Le cellule miocardiche sono però mononucleate

come quelle del muscolo liscio e la loro contrazione è involontaria. Le cellule adiacenti sono unite mediante

particolari giunzioni, i dischi intercalari che consentono la trasmissione degli impulsi elettrici da una cellula

miocardica all'altra. TESSUTO NERVOSO

L'unità fondamentale è il neurone ed è dotato di due importanti proprietà

eccitabilità cioè capacità di ricevere stimoli e trasformarli in impulsi nervosi;

– conducibilità cioè capacità di trasportare gli impulsi nervosi e trasmetterli da una cellula all'altra.

Il neurone è formato da un corpo cellulare, il pirenoforo, da cui si dipartono due o più prolungamenti: un

assone e uno o più dendriti; un dendrite è un prolungamento che trasmette gli stimoli dalla periferia al

corpo cellulare.

I corpi cellulari dei neuroni si raggruppano formano centri specifici (detti nuclei) nel sistema nervoso centrale

e gangli nel sistema nervoso periferico. Gli assoni dei neuroni, costituiscono i nervi, strutture di

collegamento fra il sistema nervoso centrale e tutto il corpo. Gli assoni della maggior parte nei neuroni sono

rivestiti da una guaina di sostanza grassa, la guaina mielinica questa è periodicamente interrotta dai nodi di

Ranvier e ogni internodo deriva dalla membrana di una cellula di Schwann. Le cellule di Schwann fanno

parte delle cellule gliali tipi cellulari che insieme ai neuroni costituiscono i tessuti nervosi, con la funzione di

nutrire e sostenere i neuroni stessi; fra le cellule gliali si ricordano gli oligodendrociti, la microciglia, e gli

astrociti. Mentre le cellule di Schwann formano la guaina mielinica degli assoni nel sistema nervoso

periferico, questo ruolo nel sistema nervoso centrale è svolto dagli oligodendrociti. I neuroni sono da

considerare cellule perenni infatti una volta differenziate perdono la capacitò di riprodursi. Il numero delle

cellule nervose inoltre va incontro a una continua diminuzione durante la vita dell'individuo.

TESSUTI VEGETALI

I tessuti vegetali originano dalla divisione di una o più cellule secondo le tre direzioni spaziali e sono

caratteristici in quanto conservano numerose comunicazioni plasmatiche tra le cellule, i plasmodesmi che si

insinuano in minuscoli canalicoli della parete, i porocanali. Tutte le cellule rimangono poi unite tra loro per

mezzo di una struttura formata da pectina, la lamella mediana che si forma alla fine della divisione cellulare,

dopo la mitosi.

Per la loro relativa semplicità morfo-strutturale, le piante, rispetto agli animali, possiedono un minor numero

di tessuti. Questi, a seconda della derivazione e della specializzazione delle loro cellule, possono essere

raggruppati in due grandi categorie:

Tessuti meristematici o embrionali

– Tessuti definitivi o adulti

I primi, detti anche meristemi, presenti solamente in determinate aree, sono formati da cellule indifferenziate

(embrionali) che mantenendo, o riacquistando in un secondo tempo, la loro capacità di divisione portano ad

una crescita indefinita dell'individuo in lunghezza (meristemi primari) e/o spessore (meristemi secondari). I

secondi sono costituiti da cellule che perdendo la loro capacità di dividersi, si differenziano e si specializzano

per lo svolgimento di una particolare funzione. Questi ultimi vengono infatti raggruppati, in base alla

funzione svolta, in: tegumentali, parenchimatici, conduttori, meccanici, secretori, ecc.

Tessuti meristematici primari

I tessuti meristematici primari sono formati da cellule piccole che mantengono le caratteristiche “embrionali”,

tra queste la più importante è la capacità di dividersi, rimanendo così sempre “giovani”. Ogni cellula

meristematica deriva da un'altra cellula meristematica. Queste cellule, isodiametriche, si mantengono del

tutto appressate tra loro, hanno pareti pecto-cellulosiche costituite da lamella mediana e

sottile parete primaria, sono ricche di citoplasma, normalmente mancano di vacuoli e sono corredate

di nuclei molto grandi. Le sostanze di riserva sono praticamente assenti, mentre numerosi sono i ribosomi ed

i . Sono presenti proplastidi e non ancora plastidi differenziati. Il compito dei meristemi primari è

mitocondri

quello di far crescere la pianta in lunghezza (altezza).Sono localizzati principalmente negli apici del fusto e

della radice (meristemi apicali) e anche al di fuori degli stessi.

I meristemi apicali danno origine a 3 sistemi di meristemi primari:

il protoderma (epidermide)

– il protocambio (tessuti vascolari)

– meristema di terra (tessuto fondamentale)

Le piante erbacee hanno solo meristemi apicali, le altre hanno meristemi secondari che ne permettono

l'aumento in diametro.

Tessuti meristematici secondari

I tessuti meristematici secondari derivano da cellule adulte e già differenziate che, in un secondo tempo,

riacquistano la capacità di dividersi persa con la specializzazione. Questi meristemi si trovano nelle parti più

massicce dei fusti e delle radici dove formano due anelli concentrici.

I tessuti meristematici secondari hanno in comune con quelli primari la capacità di moltiplicazione cellulare

per mitosi e di produzione di cellule destinate a diventare adulte MA struttura cellulare e disposizione molto

diversa dai meristemi primari: 1) dimensioni maggiori, forma allungata secondo l'asse longitudinale

dell'organo e appiattite. 2) pareti non tutte eguali: le radiali più spesse delle tangenziali. 3) costituite da

emicellulose e pectine. 4) ampiamente vacuolizzate. 5) nucleo non molto voluminoso, allungato secondo

l'asse maggiore della cellula. La divisione delle loro cellule avviene secondo piani che si mantengono paralleli

alla superficie dell'organo (fusto o radice) dando origine ad una sua crescita in spessore. Ci sono due tipi di

cambi secondari:

il cambio cribro-vascolare in posizione interna da cui si formano i tessuti conduttori

• il cambio suberofellodermico in posizione esterna da cui hanno origine i tessuti che rivestono i fusti e le

radici nella loro porzione legnosa.

Radici, fusto e foglie contengono i tessuti:

Epidermico

Vascolare

Fondamentale

Epidermide o tessuto tegumentale

I tessuti tegumentali rivestono e proteggono l'intera pianta. Ogni tessuto risulta composto e mostra una

diversa specializzazione dovuta al tipo di organo che rivestono, e naturalmente, allo specifico adattamento

della pianta all'ambiente.

Esempi di cellule specializzate:

nel fusto e nelle foglie le cellule sono appiattite e prive di cloroplasti

– nelle foglie, negli steli, nei frutti ci sono le cellule della guardia

– nelle foglie, negli steli e su fiori e frutti possono svilupparsi i tricomi

– nelle radici le cellule hanno pareti sottili, sono permeabili all'acqua e dotate di estroflessioni (peli

radicali) che aumentano la superficie di assorbimento.

I tessuti vascolari svolgono la funzione di trasporto dei fluidi circolanti della pianta

I due tessuti principali sono lo xilema e il floema. Consistono di dotti che viaggiano appiaiati (uno di floema e

uno di xilema) e percorrono interamente la pianta: dalle radici fino alle foglie, nelle quali si diramano con le

evidenti nervature che percorrono l'intera superficie della lamina fogliare.

Lo xilema è il tessuto che trasporta acqua e soluti dalle radici alle altre parti della pianta.

Le cellule dello xilema sono:

morte a maturazione

– cave e con parete cellulare lignificata, munita di perforazioni che permettono il passaggio della

soluzione da una cellula all'altra;

nelle Gimnosperme queste cellule allungate ed affusolate sono dette tracheidi e sono disposte in file

verticali sovrapposte;

nelle Angiosperme vi sono anche , oltre alle tracheidi, dei vasi

– nei vasi le cellule, corte e larghe sono dotate di perforazioni e disposte una sopra l'altra a formare

una struttura tubulare. L'efficienza di conduzione dell'acqua nei vasi è maggiore che nelle tracheidi offrendo

ad essa una minore resistenza.

Il floema è il tessuto che trasporta la linfa elaborata (soluzione zuccherina) dalle zone di produzione (es. le

foglie) ai siti di crescita (meristemi, radici, semi, frutti) o di accumulo delle sostanze di riserva (radici, fusto).

Le cellule del floema:

sono vive a maturità (mancano di nucleo, vacuolo, ribosomi, citoscheletro);

– la parete cellulare non è lignificata e la membrana plasmatica ha pori che consentono la connessione

citoplasmatica tra una cellula e l'altra

alle cellule del floema sono associate delle cellule compagne, con funzioni di sostegno e nutrizione

di controllo del flusso

vi sono differenze nella forma e nelle caratteristiche dei pori tra le diverse piante vascolari

Tessuti fondamentali possono svolgere diverse funzioni

fotosintesi

• accumulo di sostanze di riserva

• secrezione

I tre principali tessuti fondamentali sono:

PARENCHIMA: delle più comuni cellule vegetali, grandi vacuoli e cellule a pareti sottili. Possono essere

fotosintetiche o secretrici (secondo la localizzazione). Possono rimanere in vita per molti nani.

COLLENCHIMA: pareti a spessore variabile: funzione di sostegno e flessibilità.

SCLERENCHIMA: pareti spesse e dure spesso impregnate di lignina: funzione di sostegno meccanico.

CICLO CELLULARE

Il ciclo cellulare di una cellula eucariotica è suddiviso in quattro fasi distinte dette G1, S, G2 e M.

Le prime tre fasi costituiscono l'interfase il periodo precedente alla divisione cellulare, la maggior parte del

ciclo è trascorso in questo stadio dove la cellula svolge le sue normali funzioni cellulari all'interno

dell'organismo. Durante l'interfase una cellula raddoppia praticamente tutti i suoi costituenti: aumentano le

sue riserve di proteine, aumenta il numero di vari organelli e crescono anche le sue dimensioni.

Il periodo del ciclo cellulare in cui la cellula si divide effettivamente si chiama fase mitotica (fase M). Essa

include due processi che si sovrappongono : la mitosi e la citodieresi.

Nella mitosi il nucleo e i cromosomi precedentemente duplicati, si dividono e si distribuiscono equamente

generando due nuclei figli.

Nella citodieresi è il citoplasma a dividersi in due porzioni. La citodieresi, in genere, inizia prima che la mitosi

sia completata. La combinazione di mitosi e citodieresi produce due cellule figlie geneticamente identiche,

ciascuna con un unico nucleo circondato da citoplasma con organelli e membrana plasmatica.

Interfase

• La fase G1 è la prima fase del ciclo ed è un momento di intensa attività biosintetica e di crescita. In

questo periodo la cellula raddoppia le sue dimensioni e produce nuovi organelli e gli enzimi

necessari per la duplicazione del DNA.

Nella fase S si ha la replicazione del DNA, necessaria affinchè durante la divisione cellulare ogni

cellula figlia possa ricevere una copia completa del genoma.

Nella fase G2 nucleo e cromosomi sono già stati duplicati ma non possono distinguersi

individualmente perchè sono ancora sotto forma di un diffuso aggregato di fibre cromatiche.

Mitosi

• La mitosi è il processo tramite il quale il nucleo di una cellula eucariote si divide, dando origine a

due nuclei figli, ciascuno dotato di una serie completa di cromosomi.

All'inizio della mitosi, i cromosomi, che durante l'interfase sono despiralizzati e appaiono come un

ammasso di cromatina indifferenziata, si condensano e iniziano a presentarsi sottoforma di

corpuscoli corti e tozzi.

Dato che il DNA si è duplicato durante la fase S del ciclo cellulare, ogni cromosoma di una cellula che

entra in mitosi è costituito da due filamenti identici di DNA, chiamati cromatidi fratelli , uniti in una

regione chiamata centromero mentre le estremità dei cromosomi sono dette telomeri.

Profase

Nel nucleo la cromatina si addensa cosicchè i cromosomi diventano visibili al microscopio ottico.

Ogni cromosoma appare come due identici cromatidi fratelli uniti insieme a livello del centromero.

Nel citoplasma, i due centrosomi iniziano a migrare verso i due poli opposti della cellula, dando

origine al fuso mitotico, contemporaneamente la membrana nucleare si disgrega fino a dissolversi e

quindi i microtubuli del fuso mitotico possono raggiungere i cromosomi.

Dai centrioli si dirama anche un insieme di microtubuli disposti a raggiera che formano l'aster.

Prometafase

Fase di passaggio tra profase e metafase.

La prometafase inizia con il dissolvimento dell'involucro nucleare.

Il fuso mitotico si completa.

Contatto a livello del centromero tra le fibre del fuso e dei cromosomi.

Metafase

Il fuso mitotico è completamente formato. I cromosomi sono riuniti su un piano equatoriale,

equidistante dai due poli del fuso. I centromeri di tutti i cromosomi sono allineati su questo piano. Su

ogni cromosoma, i microtubuli del fuso, attaccati ai due cromatidi fratelli, tirano verso i due poli

opposti. Questo mantiene i cromosmi al centro della cellula.

Anafase

L'anafase inizia all'improvviso quando i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma si separano. Ognuno

di esse può considerarsi un nuovo cromosoma a tutti gli effetti.

Particolari proteine motrici situate nei centromeri muovono i cromosomi figli lungo i microtubuli

verso i poli opposti della cellula. Nel frattempo questi microtubuli si accorciano, e quelli non attaccati

ai cromosomi si allungano distanziando sempre più i due poli della cellula.

Telofase e citodieresi

La telofase inizia quando i due gruppi di cromosomi hanno raggiunto i due poli cellulari. La telofase

è l'opposto della profase: si forma la membrana del nucleo, i cromosomi di despiralizzano e il fuso

mitotico scompare.

La citodieresi di solito avviene con la telofase. Negli animali un solco di scissione produce una

strozzatura profonda che divide la cellula in due, generando due cellule figlie distinte.

Batteri. Durante la scissione binaria nei batteri, le origini dei due cromosomi figli si muovono verso le

estremità opposte della cellula. Il meccanismo non è ancora completamente noto; tuttavia, si ipotizza che

alcune proteine potrebbero ancorare i cromosomi a siti specifici della membrana citoplasmatica.

Maggioranza degli eucarioti. Nella maggior parte degli eucarioti, compresi le piante e gli animali, il

fuso mitotico si forma esternamente al nucleo e l'involucro nucleare si frammenta durante la mitosi. I

microtubuli separano i cromosomi e l'involucro nucleare si riforma.

Diatomee e lieviti. In altri gruppi di protisti unicellulari, le diatomee e i lieviti, l'involucro nucleare rimane

intatto durante la divisione cellulare; tuttavia in questi organismi i microtubuli formano un fuso all'interno del

nucleo. I microtubuli separano i cromosomi e il nucleo si divide in due nuclei figli.

Dinoflagellati. Nei dinoflagellati, protisti unicellulari, i cromosomi si ancorano all'involucro nucleare che non

viene perduto durante la divisione cellulare. I microtubuli attraversano il nucleo grazie alla presenza di canali

citoplasmatici influenzandone l'orientamento spaziale; successivamente, il nucleo si divide tramite un

meccanismo che ricorda la scissione binaria dei batteri.

Ci sono molecole che controllano il ciclo cellulare?

Esperimento → Alcuni ricercatori della University of Colorado si chiesero se la progressione del ciclo

cellulare potesse essere controllata da molecole citoplasmatiche. Al fine di studiare tale aspetto i ricercatori

indussero la fusione di cellule di mammifero in coltura in fasi diverse del ciclo cellulare.

Quando la fusione avveniva tra una cellula in fase S e una cellula in fase G1 il nucleo di quest'ultima entrava

immediatamente in fase S con conseguente sintesi di DNA.

Conclusioni → I risultati che emergono dalla fusione tra una cellula in fase G1 e una cellula in fase S o M

suggeriscono la presenza di molecole nel citoplasma, durante la fase S o M, in grado di controllare l'entrata

della cellula in queste fasi.

I fattori di regolazione del ciclo cellulare

Cicline (le loro concentrazioni nella cellula fluttuano)

– Protein chinasi (enzimi che attivano o inattivano altre proteine), una protein chinasi si attiva quando

– forma un complesso con una ciclina (complesso MPF).

RIPRODUZIONE ASESSUATA

La riproduzione asessuata è il processo che consente la formazione di nuovi individui da un singolo

organismo, unicellulareo pluricellulare. Essendo basata fondamentalmente sulla mitosi, produce un insieme

di discendenti, che costituiscono un clone, identici all'individuo generante.

Organismi unicellulari:

Scissione: dove un individuo produce individui assolutamente identici tra di loro e al generante

– attraverso la divisione del suo corpo. Quando la divisione avviene separando la cellula in due parti

identiche, si parla di scissione binaria (tipico di batteri, protisti e di alcuni platelminti), altrimenti si

ha una scissione multipla con la formazione di numerosi individui, grazie ad un solo fenomeno

riproduttivo (anellidi, cnidari, apicomplexa).

Gemmazione: prevede la formazione di gemme laterali che fuoriescono dalla parete dell'individuo;

– allora le gemme si separano definitivamente dando vita a nuovi organismi o rimangono unite con il

genitore formando una colonia, come nel caso dei coralli ed altri cnidari. È particolarmente diffusa fra

gli organismi sessili.

Frammentazione: in cui una parte dell'organismo che si distacca rigenera un individuo completo, e

– al contrario della gemmazione, vi è una riorganizzazione della parte distaccata essendo questa solo

un frammento, e non una gemma vera e propria. Una forma particolare di frammentazione è visibile

in alcune attinie attraverso un procedimento detto lacerazione pedale, che consistente nella perdita

di cellule del piede dell'animale abbandonate sul substrato, le quali si moltiplicano generando

individui completi. La frammentazione non va confusa con l'autotomia, ovvero l'autoamputazione di

parti del corpo a scopo antipredatorio o riproduttivo.

Sporulazione: consiste nella produzione di mitospore da sporocisti unicellulari, o da sporangi

– pluricellulari, in grado di generare un nuovo individuo in contesti ambientali favorevoli.

porogonia: consiste nella produzione di meiospore che generano individui completi. Ad ogni

– S

evento quindi, si dimezza la ploidia, e per questo, la sporogonia deve essere accompagnata da

successivi eventi di fecondazione tramite gameti in un ciclo aplodiponte.

RIPRODUZIONE SESSUATA

Cromosomi omologhi

Una tipica cellula umana, chiamata cellula somatica, ha 46 cromosomi. Se esaminiamo una cellula umana

durante la mitosi nella metafase, e osserviamo i cromosomi ordinandoli in coppie in base alle loro

caratteristiche morfologiche, otteniamo il cosiddetto cariotipo.

Ogni cromosoma ha un suo gemello caratterizzato dalla stessa dimensione e forma. I cromosomi di ogni

coppia vengono definiti cromosomi omologhi, in quanto veicolano la stessa sequenza di geni responsabili

delle stesse caratteristiche ereditarie.

Nella donna i 46 cromosomi si trovano disposti sotto forma di 23 coppie di omologhi, e ogni membro di una

coppia appare pressochè identico.

Nell'uomo, invece, i due cromosomi di una delle 23 coppie non si assomigliano. Tale coppia, solo

parzialmente omologa, corrisponde ai cromosomi sessuali: i cromosomi sessuali determinano il sesso di un

individuo. Nella nostra specie il maschio presenta un cromosoma X e uno Y mentre la femmina ha due

cromosomi X. I cromosomi rimanenti presenti nei due sessi della stessa specie sono chiamati autosomi. Sia

per quanto riguarda gli autosomi sia per i cromosomi sessuali, un membro di ogni coppia di omologhi viene

trasmesso dal padre e l'altro dalla madre.

Gameti

La presenza di due corredi cromosomici costituisce il fattore chiave del ciclo vitale della nostra specie.

La specie umana è diploide, poiché tutte le cellule contengono coppie di cromosomi omologhi. Il numero

totale di cromosomi, 46 nella nostra specie, rappresenta il numero diploide (2n). Le eccezioni sono costiuite

dalle cellule uovo e dagli spermatozoi, conosciuti come gameti. Ogni gamete è prodotto nelle ovaie e nei

testicoli ed è costituito da 22 autosomi e da un singolo cromosoma sessuale X o Y. Ogni gamete con solo

uno dei due cromosomi di ogni coppia costituisce una cellula detta aploide. Nella specie umana il numero

aploide, abbreviato n, corrisponde a 23.

Nel ciclo vitale umano, la fecondazione avviene quando uno spermatozoo aploide proveniente dal padre si

fonde con la cellula uovo aploide della madre. Si ottiene cosi una cellula uovo fecondata diploide, o zigote.

Lo zigote possiede così due corredi cromosomici, del padre e della madre. Successivamente la divisione

mitotica assicura che tutte le cellule somatiche ricevano una copia di ognuno dei 46 cromosomi presenti

nello zigote.

Meiosi

La meiosi è il processo di divisione nucleare che avviene in quelle cellule che sono destinate a formare i

gameti.

La prima caratteristica riguarda il dimezzamento del numero di cromosomi e le due divisioni consecutive

chiamate meiosi I e meiosi II. Poichè ogni duplicazione è seguita da due divisioni (raddoppiamento,

dimezzamento e ancora dimezzamento), ognuna delle quattro cellule figlie prodotte possiede solo la metà

dei cromosomi della cellula originale, ovvero un unico corredo cromosomico aploide.

La seconda caratteristica della meiosi riguarda lo scambio di materiale genetico, ovvero parti di cromosomi,

tra cromosomi omologhi. Lo scambio cromosomico definito crossing over, avviene durante la profase della

prima divisione meiotica.

Attenzione → è importante tener presente la differenza tra cromosomi omologhi e cromatidi fratelli: i due

cromosomi di una coppia di omologhi sono cromosomi interi ereditati dai genitori, uno dalla madre e l'altro

dal padre. Nell'interfase ogni cromosoma omologo viene replicato organizzandosi in due cromatidi fratelli

che rimangono appaiati fino all'anafase della meiosi II. Prima del crossing over i cromatidi fratelli sono

identici e contengono gli stessi geni.

MEIOSI I : Fase riduzionale, separazione dei cromosomi omologhi

Dimezzamento del numero di cromosomi

Profase I : in questa fase si ha la formazione di una struttura particolare, nota come tetrade che si

– origina dall'unione dei cromosomi omologhi, ovvero dall'unione dei quattro cromatidi fratelli. In ogni

tetrade è possibile evidenziare uno o più scambi (crossing over), che risultano da eventi di rottura e

risaldatura che avvengono tra cromatidi non fratelli. Il crossing over permette variabilità genetica per

mezzo della formazione di nuove combinazioni di geni. Nel corso della profase I i cromosomi

continuano a condensarsi e le tetradi migrano verso il centro della cellula.

Metafase I : le tetradi si trovano allineate al centro della cellula. I due centromeri di ogni coppia di

– omologhi si attaccano alle fibre del fuso provenienti dai due poli opposti e i cromosomi di ogni

tetrade si separano migrando successivamente verso i poli opposti della cellula.

Anafase I : la degradazione delle proteine che mantengono uniti i cromatidi fratelli permette la

– separazione degli omologhi. Gli omologhi migrano verso i poli opposti.

La coesione fra i cromatidi fratelli persiste a livello del centromero e permette la migrazione

contemporanea dei cromatidi verso lo stesso polo.

Telofase I e citodieresi : nella telofase I i cromosomi raggiungono i poli della cellula. Ogni polo ha

– un corredo aploide di cromosomi, sebbene ciascun cromosoma sia ancora costituito da due

cromatidi. Di solito la citodieresi ha luogo durante la telofase I e porta alla formazione di due cellule

figlie aploidi.

MEIOSI II : Fase equazionale, separazione dei cromatidi fratelli

Non si ha variazione nel numero di cromosomi

Profase II : formazione dell'apparato del fuso e i cromosomi, costituiti ancora da due cromatidi

– associati, migrano verso la piastra equatoriale della metafase II.

Metafase II : i cromosomi si allineano sulla piastra equatoriale della cellula. A causa del crossing

– over, i due cromatidi fratelli di ciascun cromosoma non sono geneticamente identici.

Anafase II : I cromatidi fratelli di ogni cromosoma si separano e migrano verso i due poli opposti

– della cellula.

Telofase II : i nuclei si riformano ai poli della cellula e contemporaneamente ha inizio la citodieresi.

– Alla fine ne risultano quattro cellule figlie ciascuna contenente un numero aploide di cromosomi.

Significato genetico della meiosi

Determina un rimescolamento del patrimonio genetico.

Meccanismo → assortimento casuale dei cromosomi omologhi.

2ᴺ combinazioni gametiche possibili (N = numero aploide)

N=2 2 elevato alla 2 = 4 combinazioni gametiche

N=4 2 elevato alla 4 = 16 combinazioni gametiche

N=23 2 elevato a 23 = 8.388.608 combinazioni gametiche

Confronto tra mitosi e meiosi

La mitosi, responsabile dell'accrescimento, della rigenerazione dei tessuti e della riproduzione asessuata,

produce cellule figlie geneticamente identiche alla cellula madre.

La meiosi, indispensabile per la riproduzione sessuata, comprende una duplicazione del materiale genetico e

due divisioni cellulari. Ciò comporta inevitabilmente la produzione di cellule aploidi, provviste di un unico

rappresentante di ogni coppia di cromosomi omologhi.

Nell'interfase precedente alla mitosi e alla meiosi, i cromosomi si duplicano solo una volta.

Nella mitosi la divisone nucleare produce due cellule figlie diploidi.

La meiosi prevede sia due divisioni nucleari sia due divisioni citoplasmatiche con produzione di quattro

cellule figlie aploidi. GENETICA

Più di un secolo fa, un monaco di nome Gregor Mendel fu il primo ad analizzare in modo scientifico e

sistematico i principi dell'ereditarietà. Intorno al 1860, utilizzando il giardino della sua abbazia a Brunn, in

Austria, Mendel condusse esperimenti sulle piante di pisello deducendo le leggi fondamentali della genetica.

Egli incrociò piante che differivano tra loro per uno o più caratteri come il colore del fiore o la forma del

seme. Questo lavoro lo portò alla scoperta che la trasmissione di molti caratteri genetici segue poche e

semplici regole.

In un articolo scientifico pubblicato nel 1866, Mendel sosteneva che i genitori trasmettono ai loro figli

“fattori ereditari” discreti, responsabili dei caratteri ereditari.

Mendel probabilmente scelse di studiare i piselli a causa di alcune caratteristiche:

Facili da coltivare

– Numerose varietà facilmente distinguibili tra loro

– Possibilità di programmare incroci

– Progenie numerosa

– Tempo di generazione “breve”

In natura le piante di pisello in genere si autofecondano poiché i grani di polline rilasciati dagli stami

cadono sulla punta del carpello contenente gli ovuli, all'interno dello stesso fiore. Mendel garantiva

l'autofecondazione coprendo il fiore con un piccolo sacchetto in modo che nessun altro polline potesse

raggiungere il carpello.

Quando, invece, voleva che avvenisse la fecondazione incrociata era lui stesso a impollinare a mano.

Il successo di Mendel non fu dovuto solo al suo approccio sperimentale e alla scelta della specie in oggetto

ma anche al fatto di aver selezionato con cura i caratteri da studiare.

Inoltre Mendel iniziò a studiare i risultati degli incroci solo quando era sicuro di avere delle linee pure cioè

piante che in seguito all'autofecondazione dessero luogo a individui figli del tutto identici ai genitori.

La discendenza derivante dall'incrocio di due diverse linee pure viene detta ibrida e la stesa fecondazione

incrociata è definita come ibridazione o semplicemente incrocio. Le piante parentali sono definite

generazione P e la loro progenie ibrida costituisce la generazione F1. Quando le piante si autofecondano o

si incrociano tra loro la progenie si chiama generazione F2.

Legge della segregazione : esperimento : Mendel studiò il carattere per il colore dei fiori nelle

piante di pisello per tre generazioni successive. Lo scienziato incrociò linee pure di piante dai fiori di colore

viola con linee pure di piante dai fiori di colore bianco, procedendo successivamente con

l'autoimpollinazione degli ibridi F1. Mendel osservò quindi il colore dei fiori nella generazione F2.

Mendel osservò che nella F1 tutte le piante presentavano fiori viola mentre nella F2 ottenne 705 piante con

fiori viola e 224 con fiori bianchi in un rapporto 3:1.

Mendel concluse che il “fattore ereditario” per il tratto recessivo (fiori bianchi) non veniva eliminato nella

generazione F1 bensì risultava in qualche modo “nascosto” dalla presenza del fattore per i fiori viola, che

rappresenta il tratto dominante.

Quattro conclusioni:

1. Esistono forme alternative dei geni, le unità che determinano i caratteri ereditari. Le due forme

alternative dello stesso gene oggi sono chiamate alleli.

2. Per ogni carattere, un organismo eredita due alleli, uno da ciascun genitore. Questi alleli possono

essere uguali o differenti un organismo che ha due alleli uguali per gene è chiamato omozigotico

per quel gene; un organismo che ha due alleli diversi per un certo gene è chiamato eterozigotico

per quel gene.

3. Se i due alleli della coppia ereditata differiscono ne consegue che uno dei due determina l'aspetto

dell'organismo ed è chiamato perciò allele dominante (R); l'altro non ha effetti evidenti sull'aspetto

dell'organismo ed è chiamato allele recessivo (r).

4. Uno spermatozoo o un ovulo portano solo un allele per ciascun carattere ereditato, perchè i due

membri di una coppia di alleli segregano, cioè si separano l'uno dall'altro durante la formazione dei

gameti. Questa ipotesi è conosciuta con il nome di legge della segregazione.

Secondo Mendel quando gli alleli segregano, durante la formazione dei gameti nelle piante F1, metà dei

gameti ricevono l'allele fiore viola (P), e l'altra metà l'allele fiore bianco (p). Durante l'impollinazione tra le

piante F1, i gameti si uniscono in maniera casuale: un ovulo con fiore viola ha la stessa probabilità di essere

fecondato da uno spermatozoo con l'allele fiore viola o da uno con l'allele fiore bianco, esistono in totale

quattro combinazioni di uovo e spermatozoo ugualmente probabili.

Il quadrato di Punnett è utilizzato per predire i risultati di un incrocio genetico.

Per quanto riguarda la F2 un quarto delle piante possiede due alleli per fiore viola (PP) e pertanto

mostreranno fiori viola. Metà (due quarti) della F2 ha ereditato un allele per fiore viola e un allele per fiore

bianco (Pp): anche queste piante avranno fiori viola perchè prevarrà l'allele dominante. Infine un quarto delle

piante F2 ha ereditato due alleli per il colore bianco del fiore (pp) ed esprimerà il colore bianco. Il modello

proposto perciò spiega il rapporto 3:1 osservato nella F2.

I genetisti distinguono tra ciò che è espresso, ovvero i tratti fisici, definendolo fenotipo e quanto costituisce

il suo effettivo correndo genetico, cioè il suo genotipo.

Legge sull'assortimento indipendente : il passo successivo fu quello di studiare

contemporaneamente due caratteristiche della pianta di pisello: la forma e il colore del seme. I semi che

Mendel utilizzò furono lisci o rugosi come forma e gialli o verdi come colore.

Avendo osservato queste caratteristiche Mendel sapeva che l'allele per la forma liscia ® era dominante

rispetto all'allele per la forma rugosa (r) e che l'allele per il colore di seme giallo (Y) era dominante sull'allele

per il colore di seme verde (y). Mendel eseguì un incrocio diibrido.

Mendel incrociò piante omozigoti che avevano semi lisci e gialli (RRYY) con piante che avevano semi rugosi

verdi (rryy).

L'incrocio determina ibridi eterozigoti per entrambe le caratteristiche (RrYy): cioè diibridi. Tutte le piante figlie

appartenenti alla generazione F1 avevano semi gialli e rotondi.

Ma le due caratteristiche erano trasmesse insieme ai genitori ai figli oppure indipendentemente l'una

dall'altra?

Le due caratteristiche si separano indipendentemente, allora la generazione F1 avrebbe prodotto quantità

uguali di gameti con quattro diversi genotipi: RY, rY, Ry, ry. Il quadrato di Punnet mostra tutte le possibili

combinazioni che possono risultare nella F2 e notiamo che vengono previsti nove diversi genotipi nella

generazione F2. Questi nove genotipi producono quattro fenotipi differenti in un rapporto 9:3:3:1.

Tali risultati davano sostegno all'ipotesi che ogni coppia di alleli si assortisce (si separa) indipendentemente

dall'altra coppia di alleli durante la formazione dei gameti. In altre parole l'erendità di un carattere non

influenza l'eredità di un altro. Questa è chiamata legge dell'assortimento indipendente.

Test cross

Un organismo che mostra un tratto dominante, come il colore viola del fiore delle piante di pisello, può

essere sia omozigote per l'allele dominante sia eterozigote. Allo scopo di definire il genotipo di tale

organismo i genetisti possono effettuare un test-cross.

In un test cross l'individuo con genotipo ignoto viene incrociato con un individuo omozigote che esprime il

tratto recessivo (in questo esempio una pianta con fiori bianchi), utilizzando i quadrati di Punnet per

prevedere tutti i possibili risultati.

Dall'analisi di tutti i risultati ottenibili è possibile identificare il genotipo parentale ignoto (in questo esempio

PP o Pp). Nell'ambito del test-cross, il polline di una pianta dai fiori bianchi viene trasferito a un carpello di

una pianta dai fiori viola; l'incrocio opposto (reciproco) avrebbe prodotto gli stessi risultati.

Eccezioni alle leggi di Mendel

Dominanza incompleta: la progenie F1 degli incroci mendeliani tra piante di pisello somigliava

• sempre a uno dei due genitori, perchè un allele dominante ha lo stesso effetto sul fenotipo sia che

sia presente in una o due copie. Per alcuni caratteri, invece, gli ibridi della F1 hanno un aspetto

intermedio rispetto ai fenotipi dei due genitori: tale fenomeno è noto come dominanza incompleta.

Per esempio, quando le piante di bocche di leone rosse sono incrociate con bocche di leone bianche,

tutta la progenie ibrida F1 ha fiori rosa. E nella successiva generazione F2, il rapporto genotipico e

fenotipico sono uguali: 1:2:1.

Codominanza: la maggioranza dei geni esiste in più di due forme alleliche alternative, conosciute

• come alleli multipli. I gruppi sanguigni della specie umana sono un esempio di alleli multipli. Per la

determinazione del gruppo sanguigno del sistema AB0 esistono tre alleli, che in varie combinazioni

producono quattro diversi fenotipi: una persona infatti può avere gruppo sanguigno 0,. A, B, o AB. Le

lettere fanno riferimento a due tipi di carboidrati chiamati appunto A e B: la superficie del globulo

rosso di un individuo può presentare un carboidrato di tipo A, B oppure nessuno dei due e quindi 0.

La compatibilità tra gruppi sanguigni è fondamentale per la sicurezza nelle trasfusioni di sangue. Il

nostro sistema immunitario, infatti, produce naturalmente proteine chiamate anticorpi contro i

carboidrati ematici non presenti sui propri globuli rossi: così per esempio nell'individuo di gruppo A

si trovano anticorpi anti-B. ᴬ

I quattro gruppi sanguigni risultano da varie combinazioni dei diversi alleli, indicati con I (per la

capacità di produrre la sostanza A), Iᴮ (per la capacità di produrre la sostanza B) e i (per la capacità di

produrre si A che B). Ognuno di noi eredita uno di questi alleli da ciascuno dei genitori e poiché, ci

sono in tutto tre alleli, i genotipi possibili sono sei.

ᴬ ᴬ ᴬ ᴬ

Sia l'allele I sia Iᴮ sono dominanti rispetto all'allele i; quindi gli individui I I e I i hanno sangue di

gruppo A, mentre gli individui Iᴮ Iᴮ e Iᴮ i hanno sangue di tipo B, gli omozigoti recessivi (ii) hanno

sangue di tipo 0, in quanto non producono né carboidrato A né B; gli individui con genotipo I Iᴮ

producono entrambi i tipi di carboidrato, perchè gli alleli esibiscono codominanza cioè entrambi gli

alleli vengono espressi negli individui eterozigoti (I Iᴮ ) che hanno perciò gruppo sanguigno AB.

La malattia di Tay-Sachs: i neuroni non metabolizzano i lipidi per deficit di un’enzima. L’accumulo porta a

morte in pochi anni

Fenotipo dell’individuo: l’allele normale è dominante

A livello biochimico: negli eterozigoti l’enizma non ha una funzionalità esattamente eguale agli omozigoti

normali (dominanza incompleta)

A livello molecolare: vengono prodotti in egual quantità sia l’enzima normale che quello difettoso

(codominanza).

Dipende dal livello a cui osservo il fenomeno

Un singolo gene può presentare più alleli (come nel caso dei gruppi sanguigni)

Un gene può avere effetti su diversi caratteri (pleiotropia)

Un esempio di pleiotropia è l'anemia falciforme. Gli individui omozigoti per il gene dell'anemia falciforme

risultano affetti dalla malattia. In questi soggetti vengono prodotte delle molecole di emoglobina anormali,

che provocano il mutamento della forma dei globuli rossi da quella discoidale a quella a falce. Le cellule

falciformi vengono distrutte rapidamente dall'organismo e la loro distruzione può causare anemia e un

generale indebolimento del corpo. Anche a causa della loro forma a margini seghettati, le cellule falciformi

hanno difficoltà a circolare nel sangue e tendono ad accumularsi e a ostruire così i piccoli vasi sanguigni.

Allora il flusso ematico in diverse zone corporee viene ridotto causando febbri, dolore e danni a vari organi.

La base cromosomica dell'ereditarietà

La teoria cromosomica dell'ereditarietà (1902, Sutton e Boveri) afferma che i geni sono localizzati fisicamente

sui cromosomi a livello di posizioni specifiche (i loci) e che il comportamento dei cromosomi durante la

meiosi e la fecondazione spiega gli schemi dell'ereditarietà. In effetti, sono proprio i cromosomi ad andare

incontro alla segregazione e all'assortimento indipendente durante la meiosi e quindi a spiegare le leggi

mendeliane.

Visto che i geni, quando segregano, si trovano sui cromosomi si possono fare diverse considerazioni

importanti, per esempio, i geni localizzati sullo stesso cromosoma dovrebbero spostarsi insieme durante la

meiosi e la fecondazione. I geni localizzati molto vicini sullo stesso cromosoma sono detti geni associati e, di

solito, tendono a essere ereditati insieme, quindi non seguono la legge mendeliana dell'assortimento

indipendente.

Esperimento di Morgan: Nei primi anni del 900 Morgan e i suoi colleghi usarono il moscerino della

frutta, Drosophila Melanogaster, in molti dei loro esperimenti. I moscerini del genere Drosophila sono

animali di laboratorio adatti agli studi sull'ereditarietà perchè non richiedono cure costose per la crescita e

producono generazioni numerose e che i cromosomi di quest'insetto sono XX nella femmina e X nel

maschio.

Come primo obiettivo i ricercatori tentarono di individuare eventuali differenze genetiche presenti tra i vari

moscerini, tale differenza comparve: tra le tante caratteristiche una di esse era il colore rosso degli occhi, un

giorno comparve un mutante con occhi bianchi.

Il mutante occhi bianchi fu incrociato con una femmina occhi rossi e tutta la generazione F1 nacque con

occhi di colore rosso.

In seguito Morgan realizzò l'incrocio tra una femmina F1 e un maschio F1 entrambi con gli occhi rossi. La

generazione F2 rivelò il tipico rapporto fenotipico mendeliano 3:1 (tre moscerini occhi rossi e uno occhi

bianchi). Nessuna femmina presentava il carattere occhi bianchi e tutti i moscerini con occhi bianchi erano

maschi.

Conclusione → tutti i discendenti F1 presentavano occhi rossi, pertanto il mutante occhi bianchi (w) doveva

essere recessivo rispetto al wild type occhi rossi (w+). Dato che il tratto recessivo (occhi bianchi) veniva

espresso solo dai maschi della generazione F2 Morgan dedusse che questo gene relativo al colore degli

occhi fosse localizzato sul cromosoma X e che non esistesse un locus corrispondente sul cromosoma Y.

VIRUS

Il primo virus venne osservato intorno al 1880: si trattava di un virus che colpiva l foglie di tabacco e che

pertanto venne chiamato virus del mosaico del tabacco (TMV); tuttavia fu solo dopo circa 20 anni che gli

scienziati scoprirono che si trattava di un organismo diverso da quelli fino ad allora descritti.

Il primo virus patogeno per gli esseri umani a essere identificato fu, nel 1900, il virus che provoca la febbre

gialla.

Esistono circa 4000 tipi di virus, che si possono classificare in base alle loro diverse caratteristiche: per

esempio in base al tipo di acido nucleico che possiedono (DNA o RNA) o in base all'aspetto conferito dalle

proteine che costituiscono l'involucro esterno: elicoidale come nel mosaico del tabacco, o di poliedro a

placche triangolari come negli adenovirus o nei batteriofagi T.

Un virus è fondamentalmente un aggregato i molecole organiche, formato da una molecola di acido nucleico

(DNA o RNA a filamento singolo o doppio) racchiusa in un involucro di natura proteica (capside).

Si ricordi che per poter funzionare e moltiplicarsi, un virus deve penetrare in una cellula vivente sfruttandone

le materie prime e tutto il macchinario biosintetico (ribosomi, ATP ecc.).

I virus sono altamente specifici : possono infettare solo le cellule che possiedono sulla propria superficie

determinati recettori. Legatisi tramite le proteine del capside a questi recettori, i virus possono entrare nelle

cellule in modi diversi: l maggior parte inietta nella cellula solo il proprio acido nucleico, abbandonando il

capside sulla superficie cellulare; altri entrano invece per intero nella cellula, liberando il loro acido nucleico

solamente una volta entrati.

Una volta penetrato all'interno della cellula ospite, il virus deve essenzialmente:

replicare il proprio genoma;

– produrre i propri elementi costitutivi (proteine);

– autoassemblarsi.

La strategia adottata per la replicazione del genoma dipende dal tipo di acido nucleico virale.

Nei virus a DNA, il DNA virale si replica normalmente e viene trascritto sotto forma di mRNA che

– dirigerà poi la sintesi dei costituenti virali utilizzando la DNA polimerasi, l'RNA polimerasi, i nucleotidi

e gli amminoacidi della cellula ospite.

Nei virus a RNA, la situazione è diversa: in alcuni, l'acido nucleico è replicato da un enzima, detto

– RNA replicasi che sintetizza nuovo RNA utilizzando come stampo l'RNA virale; in altri chiamati

retrovirus, l'RNA virale viene utilizzato come stampo per copiare un singolo filamento di DNA

complementare (cDNA) mediante un enzima detto trascrittasi inversa, penetrato nella cellula

infettata insieme all'acido nucleico del viru. Successivamente il filamento di cDNA fa a sua volta da

stampo per la sintesi di un filamento complementare di DNA, formando una doppi elica di cDNA.

Questa si integra poi nel genoma della cellula ospite e viene trascritta per dare mRNA e nuove

molecole di RNA virale.

Una volta sintetizzati costituenti virali, vanno incontro a un processo di autoassemblaggio che consente la

produzione di centinaia di nuovi virus. I virus completi fuoriescono dalla cellula ospite attraverso la lisi della

cellula infettata, che viene quindi distrutta, oppure possono essere espulsi attraverso un processo simile

all'esocitosi che permette la moltiplicazione virale senza uccidere la cellula ospite.

Alcuni batteriofagi (virus che attaccano batteri), una volta penetrati nella cellula ospite, possono dar luogo a

due tipi di cicli: il ciclo litico o il ciclo lisogenico (o lisogeno).

il ciclo litico è il normale ciclo riproduttivo virale, che porta alla lisi della cellula batterica e alla

– fuoriuscita da essa delle nuove particelle virali.

Nel ciclo lisogenico l baterriofago non uccide la cellula ospite: il suo genoma si integra nel

– cromosoma batterico e si replica insieme a esso a ogni divisione cellulare, mentre il virus non

interferisce con il metabolismo dell'ospite. Da una cellula batterica infettata dal batteriofago si

origina quindi una generazione di batteri il cui cromosoma contiene l'acido nucleico virale. Il virus

integrato nel cromosoma batterico è detto profago e i batteri contenenti profagi sono detti batteri

lisogeni.

Il profago può rimanere indefinitamente nel cromosoma batterico oppure può fuoriuscirne riprendendo il

ciclo litico.

Anche alcun virus degli eucarioti possono inserirsi nei cromosomi dell'ospite ; tali virus, una volta integrati,

sono chiamati provirus . Possono diventare provirus alcuni virus a DNA che vanno incontro a un ciclo litico o

lisogeno e i retrovirus a RNA, in cui è il cDNA sintetizzato della trascrittasi inversa a integrarsi nel genoma

dell ospite. Solitamente, questo DNA si aggiunge stabilmente a quello dell'ospite senza danneggiarlo, ma in

alcuni casi può provocare mutazioni.

I retrovirus sono implicati nell'insorgenza di alcune forme tumorali , probabilmente per il fatto che

l'inserimento nella cellula ospite di genoma estraneo può alterare l'espressione di alcuni geni cellulari. Il virus

HIV, responsabile dell'AIDS, è un retrovirus a RNA.

Infetta i linfociti T helper.

Ha degli enzimi (retrotrascrittasi) che permettono la sintesi di DNA a partire dall’RNA.

Il DNA così sintetizzato entra nel nucleo e si inserisce nel DNA dell’ospite.

Distrugge cellule fondamentali nella difesa immunitaria.

TESSUTO: cellule che condividono una specifica funzione e/o struttura.

ORGANO: associazione di diversi tessuti che sono coinvolti nello svolgimento di una specifica funzione.

APPARATO/SISTEMA: complesso di organi coinvolti nello svolgimento di una funzione generale.

ALIMENTAZIONE

Gli organismi che dipendono da fonti esterne di molecole biologiche, per ricavare sia l’energia sia le

– molecole che servono come materiale da costruzione, sono chiamati eterotrofi.

Sono detti invece autotrofi gli organismi «che si nutrono da soli», cioè che non hanno bisogno di

– molecole biologiche provenienti da fonti esterne per ricavare energia o da usare come materiali da

costruzione. Gli autotrofi, infatti, sono in grado di sintetizzare le proprie molecole ricche di energia a

partire da sostanze più semplici. Molti autotrofi, tra cui le piante e parecchi tipi di organismi

unicellulari, sono fotosintetici poiché la loro fonte di energia per le reazioni di sintesi è la luce

solare. Alcuni semplici organismi unicellulari sono invece chemiosintetici: essi catturano l’energia

liberata da particolari reazioni chimiche per attivare i loro processi vitali, anche in assenza di luce,

come avviene per i batteri che vivono sul fondo degli oceani.

In base al cibo di cui si nutrono gli animali sono detti:

erbivori

– carnivori

– onnivori

In base al modo in cui si alimentano sono detti:

cacciatori

– parassiti

– brucatori e pascolatori

– sospensivori/filtratori : trattengono le particelle di cibo sospese nell'acqua

– consumatori di deposito : sono animali che vivono all'interno della loro fonte di cibo. Ad esempio

– le larve di una mosca che si fanno strada all'interno delle carcasse di animali

animali che ricavano cibo da endosimbionti

In base alle dimensioni dell'alimento:

microfagi (sospensivori e consumatori di deposito)

– macrofagi (animali che afferrano e inghiottono e che afferrano, masticano e inghiottono)

– consumatori di fluidi (assorbono, succhiano, pungono e succhiano)

Per sostenere le richieste di energia e materiali delle proprie cellule, gli esseri viventi hanno bisogno di

assumere dall'esterno numerose sostanze (organiche e inorganiche).

L'utilizzo delle macromolecole assunte dall'esterno è permesso da due processi: digestione cioè degradazione

delle grosse molecole in componenti più semplici, e assorbimento cioè ingresso nelle cellule dell'organismo

dei prodotti della digestione.

Organismi unicellulari

Negli organismi unicellulari, le particelle alimentari sono assunte tramite estroflessioni della membrana

cellulare (fagocitosi), oppure attraverso un semplice apparato boccale (per esempio il citostoma dei

parameci). Il cibo viene poi degradato in un vacuolo digestivo e i prodotti della digestione diffondono da

questo nel citoplasma.

Apparato digerente a una sola apertura

Gli animali meno evoluti (per esempio le meduse) possiedono un apparato digerente a una sola apertura; in

questo caso gli alimenti fluiscono dall'esterno all'interno, mentre i prodotti di rifiuto vanno dall'interno

all'esterno. Generalmente un apparato di questo tipo non permette una digestione efficiente del cibo, quindi

questo processo viene completato solo all'interno di ciascuna cellula.

Apparato digerente a due aperture

Un apparato digerente a due aperture è un “tubo”, il canale gastrointestinale , dotato di due aperture, la

bocca e l'ano. Rappresenta la forma più evoluta e più efficiente, perchè permette una suddivisione in

compartimenti ciascuno specializzato in una fase diversa della digestione.

Alla bocca seguono solitamente l'esofago (che negli uccelli presenta un'estroflessione, il gozzo, in cui viene

immagazzinato il cibo) e poi un organo muscoloso contrattile, che prende il nome di ventriglio negli insetti e

negli uccelli e stomaco nei mammiferi. Quest'organo completa a demolizione meccanica già iniziata dalla

bocca e rilascia alcuni enzimi digestivi.

Allo stomaco segue l'intestino che completa la digestione, spesso aiutato in questo compito da vari

microrganismi simbionti, e assorbe le sostanze digerite. Nella parte finale dell'intestino viene riassorbita

l'acqua e il materiale indigerito si compatta formando le feci.

Le differenze tra gli apparati digerenti dei vari animali dipendono dal tipo di nutrimento e dai processi

digestivi necessari per degradarlo. Gli erbivori hanno un intestino molto più esteso e articolato di quello dei

carnivori perchè le piante sono più complesse da digerire. Gli animali che si cibano di liquidi ricchi di

sostanze nutritive (gli afidi che si nutrono della linfa delle piante e le zanzare del sangue di altri animali)

hanno invece un tratto gastrointestinale molto corto e semplificato.

Funzioni del fegato

Digestive → produzione di acidi biliari partendo dal colesterolo.

– Metaboliche → 1) Formazione di glicogeno e suo immagazzinamento, 2) formazione di molte

– proteine (come albumine, ecc), 3) distruzione finale di proteine e formazione di urea dall'ammoniaca,

4) disintossicazione rendendo solubili nell'acqua sostanze che non lo sono o espellendole attraverso

la bile.

Circolatorie-sanguigne → 1) riserva di globuli rossi e bianchi, 2) ematopoiesi (specie nel feto), 3)

– emolisi i vecchi Ec e riutilizzazione dell'Hb con produzione di dibilirubina, 4) stoccaggio del Fe e della

Vitamina B 12, K e B in genere, 5) produzione di fattori di coagulazione.

La bilirubina è una sostanza di scarto proveniente dalla demolizione della Hb. Il fegato la rende solubile e la

espelle attraverso la bile.

Sistemi per la presa del cibo

Ogni animale ha la sua dentatura:

L'uomo ha denti incisivi, canini e molari è onnivoro e quindi per nutrirsi ha bisogno di sostanze

– vegetali e animali.

Gli erbivori (cavallo, bue, coniglio) hanno i denti incisivi molto sviluppati per tagliare l'erba di cui si

– nutrono.

I carnivori (cane, gatto) hanno gli incisivi piccolissimi e i canini molto sviluppati , lunghi e uncinati

– adatti per strappare brandelli di carne.

Gli insettivori (talpa, pipistrello) hanno denti puntuti come aghi e i molari sormontati da creste

– taglienti necessarie per sbucare e sminuzzare gli insetti che sono rivestiti da una dura corazza.

La balena al posto dei denti ha delle lamine cornee (fanoni) infisse nel palato che servono per filtrare

– l'alimento costituito da piccoli organismi.

Gli uccelli hanno una bocca priva di denti, è invece provvista di becco corneo con cui prende il cibo

– e lo sminuzza.

I rettili sono provvisti denti; particolare attenzione meritano i due denti anteriori della vipera adatti

– per l'offesa. Questi denti, infatti, sono provvisti di un canale interno comunicante con delle ghiandole

velenose e sono ripiegati sotto il palato. La lingua è bifida, mobile e ha funzione di organo di tatto.

Negli anfibi i denti sono piccoli e la lingua può rapidamente estroflettersi per invischiare gli insetti.

– Alcuni pesci hanno denti robusti e disposti nelle mascelle in più file (pescicani) altri hanno tutta la

– cavità boccale piena di denti.

Gli invertebrati: le api hanno un apparato boccale adatto per lambire, le cavallette per triturare, le

– farfalle per succhiare e i parassiti per perforare la pelle e succhiare il sangue.

Trasporto di gas e nutrienti

Il primo rudimentale sistema circolatorio si trova negli anellidi, in cui un vaso dorsale contrattile (una sorta di

cuore rudimentale) e un vaso ventrale provvedono a distribuire lungo l'animale un fluido paragonabile al

sangue degli animali superiori. Negli animali più complessi è presente n sistema circolatorio aperto o un

sistema chiuso.

Il sistema circolatorio aperto è tipico della maggior parte dei molluschi e degli artropodi: il liquido

circolatorio (l'emolinfa) non si distingue dal fluido interstiziale. Il cuore pompa l'emolinfa nei vasi fino ai seni,

spazi pieni di fluido in cui avvengono gli scambi di sostanze fra l'emolinfa e le cellule. L'emolinfa ritorna al

cuore attraverso pori provvisti di valvole che si chiudono quando il cuore si contrae.

Alcuni molluschi, l'uomo e tutti i vertebrati possiedono invece un sistema circolatorio chiuso, in cui il fluido

circolatorio (il sangue) è sempre contenuto all'interno di vasi e si distingue dal liquido interstiziale. Gli scambi

chimici avvengono fra il sangue e il liquido interstiziale e fra quest'ultimo e le cellule. In un lombrico, il vaso

dorsale svolge la funzione di cuore principale e pompa il sangue grazie alla peristalsi. A livello di estremità

anteriore dell'animale, cinque coppie di vasi circondano il canale digerente e svolgono la funzione di cuori

ausiliari.

Il sistema circolatorio chiuso è stato adottato dagli animali più voluminosi e con consumi energetici più

elevati perchè più efficiente di quello aperto: al suo interno scorre infatti un minor volume di sangue a una

maggiore velocità ed è possibile regolarne il flusso ai diversi organi modificando il diametro dei vasi.

Respirazione

La maggior parte dei viventi ha bisogno, per vivere, di ossigeno. Negli organismi unicellulari e nei

pluricellulari più piccoli è sufficiente il processo di diffusione dell'ossigeno attraverso la membrana plasmatica

o la cute (negli anellidi per esempio si ha respirazione cutanea). Gli organismi pluricellulari, in cui molte

cellule sono lontane dalla superficie corporea, ricorrono invece a tre accorgimenti:

sviluppo di organi specializzati per la respirazione

– sviluppo di un apparato circolatorio per trasportare i gas respiratori ai tessuti e dai tessuti

– presenza di molecole trasportatrici degli stessi gas.

Organi respiratori sono:

Le branchie consistono di un complicato sistema di superfici estroflesse strutturate come filamenti o

– lamelle, riccamente vascolarizzate e ricoperte da un sottile strato cellulare: in esse l'acqua cede fino

all'80% dell'ossigeno scorrendo controcorrente rispetto al sangue.

I polmoni sono organi con un elevata superficie di scambio gassoso; gli scambi si svolgono negli

– alveoli e la distribuzione dell'ossigeno alle cellule è affidata al sangue.

Le trachee tipiche di insetti e aracnidi, sono tubuli che partendo da aperture sulla superficie corporea

– (stigmi) si ramificano fino a raggiungere i singoli gruppi di cellule.

Eliminazione dei rifiuti e osmoregolazione

Gli esseri viventi devono mantenere costante la quantità totale di acqua nell'organismo e la concentrazione

dei sali (osmoregolazione), oltre a eliminare l'ammoniaca (NH3), prodotta come rifiuto dal metabolismo delle

proteine (escrezione). Osmoregolazione ed escrezione sono funzioni associate, perchè i rifiuti da eliminare

richiedono acqua per diluirli e ridurne la tossicità.

Negli organismi acquatici inferiori , l'ammoniaca viene eliminata rapidamente per semplice diluizione

nell'ambiente acquoso esterno; salendo lungo la scala evolutiva e passando all'ambiente terrestre, gli animali

devono invece convertire l'ammoniaca in composti meno tossici e più facilmente concentrabili, per risolvere il

problema della perdita di acqua. Il prodotto azotato di rifiuto di insetti, uccelli e rettili è l'acido urico; quello

di tutti gli altri animali terrestri è l'urea.

L'apparato escretore più semplice è quello dei platelminti , in cui cellule specializzate, cellule a fiamma,

prelevano le sostanze di rifiuto dai liquidi interstiziali e le eliminano all'esterno. Negli anellidi compare il

nefridio una sorta di tubulo con apertura a imbuto, che assorbe il liquido dalla cavità corporea, riassorbe

acqua e sostanze utili ed espelle all'esterno i rifiuti. Negli insetti i sistemi escretori sono costituiti dai tubuli di

Malpighi che scaricano direttamente nell'intestino l'acido urico. I vertebrati hanno invece evoluto un organo

specifico , il rene composto da numerosi nefridi. In alcuni animali i materiali di rifiuto sono scaricati dai reni

nella cloaca, la parte terminale dell'intestino; in altri sono accumulati nella vescica, che raccoglie il prodotto

da eliminare e lo scarica all'esterno tramite l'uretra. I pesci ossei, così come i rettili e gli uccelli adattati alla

vita nell'acqua marina, eliminano i sali in eccesso attraverso apposite ghiandole del sale.

Movimento

Gli apparati scheletrici:

protezione

– sostegno

– movimento

Il movimento presuppone l'esistenza di organi contrattili (i muscoli) e di un sostegno rigido (lo scheletro) su

cui tali organi possano fare perno. L'insieme di queste due componenti si chiama apparato locomotore.

Molti invertebrati privi di parti dure, utilizzano la pressione dei fluidi interni, come un pneumatico che

mantiene la forma grazie all'aria che lo colma. Questo sistema è detto scheletro idrostatico, è funzionale

solo negli animali di piccole dimensioni, mentre in quelli più grandi non sarebbe sufficiente a sostenere il

peso del corpo.

Ad esempio prendiamo in considerazione un anellide: i segmenti corporei in corrispondenza dell'estremità

cefalica e quelli immediatamente precedenti l'estremità caudale sono brevi e ispessiti (a causa della

contrazione della muscolatura longitudinale e del rilasciamento di quella circolare) e aderiscono al terreno

per mezzo di setole. Gli altri segmenti sono sottili e allungati (a causa della contrazione della muscolatura

circolare e del rilasciamento di quella longitudinale).

Per ovviare a questa difficoltà gli animali hanno evoluto altre soluzioni : la conchiglia e l'esoscheletro oppure

l'endoscheletro. La conchiglia si compone di una o due parti e si sviluppa in sintonia con l'accrescimento

corporeo. La osserviamo nei branchiopodi ma è sviluppata al massimo nei molluschi bivalvi, dove può

raggiungere il diametro di oltre un metro.

L'esoscheletro è più complesso, lo osserviamo in molluschi e artropodi. È una struttura di sostegno esterno

(di carbonato di calcio nei primi, e di chitina negli altri), che funge anche da rivestimento dell'organismo. I

muscoli si innestano all'interno dell'esoscheletro, permettendo il movimento dei diversi segmenti che lo

compongono. La sua rigidità è però un ostacolo per la crescita e l'animale deve subire varie fasi di muta

rimuovendo il vecchio esoscheletro ormai stretto e sostituendolo con uno nuovo.

Nei vertebrati si trova l' endoscheletro , formato da ossa, sostiene il corpo dall'interno. Offre due grandi

vantaggi: rende gli animali terrestri leggeri rispetto alla mole e cresce progressivamente. Sull'endoscheletro vi

è l'inserzione di muscoli esternamente.

I muscoli svolgono anche altre funzioni. Fanno transitare il cibo attraverso l'apparato digerente (peristalsi) e

pompano sangue nell'apparato circolatorio. Il cuore è un muscolo particolare,dotato di un ritmo involontario

che lo fa contrarre incessantemente per tutta la vita.

Sistema nervoso

I sistemi nervosi degli invertebrati sono di varia complessità.

Il più semplice modello organizzativo di sistema nervoso lo troviamo in Hydra, uno cnidario, in cui i neuroni

formano una rete diffusa e ricevono informazioni da recettori sensoriali presenti tra le cellule epiteliali poste

sulla superficie interna ed esterna dell’animale. I neuroni stimolano cellule muscolari che provocano i

movimenti della parete del corpo.

il sistema nervoso della planaria, un verme piatto, è più organizzato di quello di Hydra e fornisce una

coordinazione più efficiente che rende possibile una maggiore mobilità. Parte della rete nervosa è

raggruppata in due cordoni e ci sono due ammassi di corpi cellulari all’estremità anteriore del corpo; questi

ammassi di corpi cellulari sono detti gangli.

Nel lombrico i due cordoni si uniscono in un doppio cordone nervoso , circondato da gangli, che corre

lungo la superficie ventrale del corpo.

Anche gli artropodi, come il gambero, hanno un doppio cordone nervoso ventrale e, inoltre, possono avere

ammassi piuttosto grandi di corpi cellulari nella regione del capo; questi gangli sono abbastanza grossi da

essere ritenuti nei loro complesso un encefalo.

Nei vertebrati il sistema nervoso, che è in posizione dorsale anziché ventrale, è molto più elaborato. Le sue

zone operative centrali, cioè il midollo spinale e l’encefalo, sono racchiuse e protette dalle ossa della

colonna vertebrale e del cranio.

L’evoluzione dei vertebrati ha mostrato una tendenza del cervello verso una maggiore centralizzazione della

funzione di controllo.

Recettori sensoriali

La capacità di un animale di relazionarsi con il mondo esterno dipende dalla sua capacità di captare ed

interpretare in modo corretto le informazioni provenienti dall’ambiente esterno e dal suo ambiente interno.

I recettori sensoriali rappresentano i canali di comunicazione tra il mondo esterno e il sistema nervoso.

In base alla loro localizzazione si distinguono in:

Esterocettori: Raccolgono stimoli provenienti dall’ambiente esterno. Essi sono quindi localizzati sulla

superficie dell’organismo. Sono tradizionalmente classificati in recettori per la vista, l’udito, il tatto, l’olfatto, il

gusto.

Enterocettori: Raccolgono stimoli provenienti dall’ambiente interno e sono quindi localizzati in profondità.

Si distinguono in:

viscerocettori: raccolgono stimoli dai visceri per coordinare la vita vegetativa e quindi i processi

omeostatici.

recettori dell’equilibrio: raccolgono informazioni sulla posizione e sui movimenti di tutto il corpo.

– propiocettori: raccolgono informazioni sulle posizioni relative e i movimenti dei vari muscoli.

Esempi: I serpenti a sonagli sono capaci di rilevare il calore (sotto forma di radiazioni nell’infrarosso) emesso

da altri animali e possono utilizzare questa informazione per localizzare le prede.

Alcuni pesci utilizzano segnali elettrici a frequenza molto bassa per comunicare nell’acqua torbida.

Ciò permette loro di localizzare i propri simili.

Alcuni animali sembra che possano percepire il campo magnetico terrestre ed utilizzarlo per

l’orientamento.

In base alla forma di energia alla quale sono selettivamente sensibili:

chemiocettori (energia chimica)

meccanocettori (energia meccanica)

termocettori (energia termica)

fotocettori (energia luminosa)

elettrocettori (energia elettrica)

magnetocettori (energia magnetica)

Cinque sensi:

Alcuni sensi come il tatto operano attraverso terminazioni nervose distribuite in tutto il corpo. Un senso

analogo, a funzionamento interno, comunica agli animali la propria postura.

I sensi più importanti (vista, olfatto e udito) operano attraverso organi che formano alcune delle strutture più

complesse del corpo.

Gli organi della vista, gli occhi, presentano un'ampia varietà di forme. I più semplici, come quelli delle

lumache, distinguono appena fra luce oscurità. Negli artropodi e nei vertebrati mettono a fuoco i raggi

luminosi su uno strato di cellule nervose, formando un'immagine dettagliata dell'ambiente.

Gli occhi dei vertebrati possiedono una sola lente, che convoglia la luce su uno “schermo”, la retina.

Gli occhi degli artropodi sono “composti” in quanto possiedono fino a 25 000 comparti separati ciascuno

provvisto di lente, che creano un'immagine a mosaico e percepiscono molto bene il movimento.

I mammiferi sono gli unici animali provvisti di padiglione auricolare esterno o pinna. Nei vertebrati le

orecchie si trovano sempre sul capo, in altri animali sono situate altrove. Grilli e cavallette, per esempio, le

hanno sull'addome o sugli arti. Possono trovarsi in posizioni diverse anche gli organi del gusto e dell'olfatto,

come le orecchie servono per comunicare, evitare i pericoli e reperire cibo.

Molti animali hanno sensi più sviluppati rispetto ad altri e allo stesso uomo per esempio:

I pipistrelli sono in grado, attraverso il loro sonar biologico, definito ecolocalizzazione, di volare

evitando ostacoli, cacciare, afferrare al volo insetti e ritrovare la via di “casa” sfruttando il ritorno delle onde

sonore riflesse dall’ambiente che li circonda. Questo “sonar” è usato anche dai delfini per orientarsi e cacciare

in acque torbide.

Gli squali sono in grado di percepire debolissime correnti elettriche emesse da pesci e qualunque

altro essere vivente anche a distanza di chilometri grazie alle Ampolle di Lorenzini,una rete di canali che

contengono uno speciale gel elettro-conduttivo, tramite il quale gli squali sono in grado di percepire le

correnti elettrobiologiche emesse dagli animali.

Alcuni uccelli, come il colibrì, ed insetti dispongono di un apparato visivo differente dal nostro: è in

grado di percepire la luce secondo lunghezze d’onda differenti e non visibili ad un occhio umano

Alcuni pesci sono in grado di percepire suoni grazie a delle vesciche d’aria, che percepiscono le

vibrazioni prodotte dai suoni e le trasferiscono ad un orecchio interno attraverso un sistema di ossa chiamato

apparato weberiano. Una serie di ciglia poste nell’orecchio trasmette i segnali vibratori al cervello del pesce.

Molti uccelli, specialmente i migratori, sono in grado di percepire il campo magnetico terrestre.

Come lo facciano è ancora un mistero, ma si ipotizza che possano aver sviluppato una forma di sinestesia in

grado di fargli vedere le linee magnetiche terrestri come blocchi colorati o luminosi.

Sistema endocrino

I messaggeri chimici

I messaggeri chimici coordinano le diverse funzioni dell’organismo

– Gli animali regolano le proprie attività per mezzo di messaggeri chimici.

– Un ormone è una molecola segnale che viene secreta nel sistema circolatorio ( da ghiandole

endocrine e cellule neurosecretrici) e trasmette messaggi di regolazione al corpo.

Le molecole viaggiano nel sangue fino a raggiungere le cellule bersaglio.

L’insieme delle cellule che secernono gli ormoni costituisce il sistema endocrino, il principale sistema di

regolazione chimica dell’organismo che spesso collabora con il sistema nervoso.

Il sistema endocrino dei vertebrati comprende più di una dozzina di ghiandole che secernono più di 50

ormoni.

Per trasmettere informazioni agli organi, l'organismo, oltre che del sistema nervoso, si serve degli ormoni. A

differenza del sistema nervoso, dove le informazioni sono trasmesse molto rapidamente, l'apparato

endocrino agisce lentamente.

Gli ormoni che si diffondono nel sangue necessitano di 5-10 secondi per scatenare il primo effetto.

Normalmente, agiscono nell'arco di 30 minuti fino a tre ore, mentre alcuni, come l'ormone della crescita, dà

effetti che sono visibili solo dopo alcuni mesi.

Ricordiamo alcune ghiandole che producono ormoni: l'ipofisi, il pancreas, le ghiandole surrenali, la tiroide e

le ovaie e la placenta per le donne e i testicoli per gli uomini.

L’ipotalamo è il principale centro di controllo del sistema endocrino ed è strettamente connesso all’ipofisi e

collega tra loro i sistemi nervoso ed endocrino. L’ipotalamo controlla il lobo anteriore dell’ipofisi

(adenoipofisi) secernendo due tipi di ormoni nei brevi vasi sanguigni che collegano i due organi:

• gli ormoni di rilascio stimolano la secrezione di ormoni da parte dell’adenoipofisi;

• gli ormoni di inibizione la bloccano

L'ipofisi (ghiandola pituitaria) è un organo che ha le dimensioni di una nocciola ed un peso di 0,4 - 1 g. È

situata al di sotto dell'ipotalamo a cui è collegata con il peduncolo ipofisario. L'ipofisi produce numerosi

ormoni che a loro volta regolano l'attività di altre ghiandole endocrine, esercitando una funzione di controllo

sul sistema ormonale. Per tale funzione è stata anche definita ghiandola "maestra".

Le cellule neurosecretrici del lobo posteriore dell’ipofisi (neuroipofisi) sintetizzano l’ossitocina e l’ormone

antidiuretico (ADH).

Il lobo anteriore dell’ipofisi (adenoipofisi) secerne l’ormone tireotropo (TSH), l’ormone adrenocorticotropo

(ACTH), l’ormone follicolostimolante (FSH), l’ormone luteinizzante (LH), l’ormone della crescita (GH), la

prolattina (PRL) e le endorfine.

La tiroide regola lo sviluppo e il metabolismo

• La tiroide produce due ormoni amminici molto simili tra loro, entrambi contenenti iodio:

la tiroxina, spesso chiamata T 4 perché la sua molecole contiene quattro atomi di iodio.

– la tiiodotironina, detta anche T 3 perché contiene tre atomi di iodio.

Gli ormoni prodotti dalla tiroide e dalle paratiroidi regolano l’omeostasi del calcio :

La concentrazione ematica del calcio è regolata da due ormoni peptidici: la calciotonina, prodotta

dalla tiroide, e l’ormone paratiroideo (PTH), sintetizzato dalle paratiroidi.

Questi due ormoni sono detti ormoni antagonisti perché producono effetti opposti tra loro: la

calciotonina fa abbassare la calcemia, mentre il PTH la fa aumentare.

Il pancreas è allo stesso tempo una ghiandola a secrezione esterna ed interna e perciò si parla di pancreas

esocrino ed endocrino.

Immerse nel pancreas esocrino si trovano qua e là delle isole costituite da cellule particolari. Sono queste

cellule che producono le sostanze immesse direttamente nel sangue e costituiscono, perciò, il pancreas

endocrino. Queste isole sono chiamate isole di Langerhans. Le isole di Langerhans producono l’insulina,

sostanza fondamentale per l’utilizzo degli zuccheri da parte del corpo umano, ma producono anche il

glucacone che rende disponibili le molecole energetiche, inducendo le cellule del fegato a demolire il

glicogeno in glucosio.

Le gonadi secernono gli ormoni sessuali

Gli ormoni sessuali sono ormoni steroidei che regolano la crescita e lo sviluppo dell’individuo nonché i cicli

riproduttivi e il comportamento sessuale.

Gli estrogeni, i progestinici e gli androgeni sono prodotti dalle gonadi e la loro sintesi è regolata

dall’ipotalamo e dal lobo anteriore dell’ipofisi.

Le ghiandole surrenali attivano la risposta corporea allo stress.

Osmoregolazione

I pesci di acqua dolce, ma anche gli anfibi, i rettili e gli invertebrati sono iperosmotici rispetto all’ambiente

esterno. Per cui si trovano nella condizione di dover fronteggiare continuamente due problemi:

continuo ingresso di acqua dall’esterno e il relativo rigonfiamento;

•il continua perdita di sali verso l’esterno;

•la

L’accumulo di acqua viene evitato rimovendone l’eccesso attraverso la produzione di urina molto diluita,

grazie anche ad un sistema renale molto sviluppato. Il sistema renale è tale da permettere il riassorbimento

dei sali che altrimenti andrebbero persi. Tuttavia una minima parte è comunque perduta attraverso le urine, e

quindi i sali sono integrati attraverso l’alimentazione.

Le branchie dei pesci di acqua dolce e quelle degli invertebrati acquatici sono l’organo principale deputato

all’osmoregolazione.

I pesci marini hanno invece il problema opposto, ossia sono ipoosmotici rispetto all’acqua di mare e

devono quindi fronteggiare una continua perdita di acqua e un continuo ingresso di sali che devono smaltire.

I pesci ossei (teleostei) perdono molta acqua attraverso le branchie. Per evitare questo bevono

continuamente ma in questo modo assumono grandi quantità di sali. Quest’ultimi vengono eliminati in due

fasi. I principali ioni dei sali marini (sodio, cloro e potassio) sono trasportati dal sangue alle branchie, dove

vengono secreti all'esterno attraverso speciali cellule secretrici di sale. I rimanenti ioni, per la maggior parte

ioni bivalenti, magnesio, solfato e calcio, vengono rilasciati nell'intestino e emessi con le feci. Tuttavia, una

piccola ma significativa frazione di questi sali bivalenti, penetra nella muscosa intestinale ed entra nel flusso

sanguigno. Questi ioni vengono escreti dal rene.

Termoregolazione

La termoregolazione è la capacità di regolare la temperatura di un sistema biologico.

Omeotermia → temperatura con poche variazioni nell'arco della vita;

– Pecilotermia → temperatura con grandi variazioni nell'arco della vita.

Ci si rese conto che ad esempio, gli animali che andavano in letargo, presentavano un'apprezzabile

diminuzione della temperatura, e quindi oggi parliamo, più correttamente di:

Endotermia: che regolano la temperatura prevalentemente con fenomeni endogeni (sudorazione, vaso-

dilatazione);

Ectotermia: che regolano la temperatura prevalentemente con fenomeni esogeni (esposizione al sole, fuga

all'ombra).

Ectotermia

È la prima ad essere comparsa. Tutti gli invertebrati, i pesci, gli anfibi e i rettili hanno questo tipo di

termoregolazione "passiva". Esistono in ogni caso metodi attivi comportamentali: esposizione al Sole, fuga

all'ombra, variazione della profondità per gli organismi acquatici. Il risultato è che questi non sono adatti a

tutti i tipi di climi, e mal si adattano ad eccessivi sbalzi di temperatura, anche se lenti (variazione stagionale).

In genere sono costretti all'inattività durante i periodi troppo freddi: infatti, temperature troppo basse limitano

la velocità delmetabolismo.

Il vantaggio però, è quello di non doversi nutrire tante volte quanto lo fanno gli Endotermi, essendo

la biomassa consumata da questi, bruciata per la produzione di calore, e non immagazzinata come scorte

.

energetiche future

Endotermia

Tipica di Mammiferi e Uccelli. Piume, che formano i piumaggi, e peli, che formano le pellicce,

costituiscono strati isolanti che rendendo la temperatura corporea meno influenzabile da quella

ambientale, grazie allo strato di aria isolante che si forma tra di loro e la pelle. L'attività delle loro cellule

può essere regolata in modo da produrre più calore, se necessario.

I Mammiferi sono inoltre in grado di perdere calore attraverso il sudore che, evaporando, lo sottrae alla

pelle, o dall'ansimare, se la pelliccia è folta, con acqua che evapora dal sistema respiratorio o dalla

lingua (saliva).

Questi adattamenti permettono loro di trovarsi in uno stato ottimale anche in periodi freddi. Il prezzo

ovviamente è la quantità di alimenti che deve riuscire a procacciarsi un endotermo, per poter

mantenere la temperatura del corpo costante.

Sistema immunitario

Il sistema immunitario è un portentoso sistema di difesa dell'organismo.

Quando una parte dell'organismo o tutto l'organismo vengono attaccati da un agente patogeno (virus,

batterio, fungo, etc.) vengono rilasciati dalle cellule o dai vasi colpiti dei fattori umorali che attivano

la risposta immunitaria che è quel complesso di attività e processi di cui fanno parte cellule e fattori

umorali e che ha il compito di allontanare l'agente estraneo e di procedere alla riparazione del tessuto o

dell'organo colpito.

l sistema immunitari possiede tre proprietà fondamentali:

repertorio altamente diversificato di recettori per l' "antigene", che consente il riconoscimento

•un

di un numero praticamente infinito di patogeni;

memoria immunologica, che garantisce una risposta rapida in seguito a un secondo incontro

•la

con lo stesso antigene;

tolleranza immunologica, che previene l'aggressione immunitaria nei confronti dei tessuti

•la

dell'organismo stesso (autologhi).

Il sistema immunitario innato umano deriva da quello degli invertebrati ed è un rudimentale sistema di

difesa che utilizza le proteine codificate da geni non riarrangiati per riconoscere i patogeni. Le cellule del

sistema immunitario innato, i macrofagi, le cellule dendritiche e i linfociti natural killer, riconoscono sequenze

molecolari degli invasori altamente conservate tra le varie specie di microbi ed utilizzano una serie di

"recettori" per il riconoscimento di tali sequenze.

Classicamente le cellule dell'immunità innata sono i fagociti (macrofagi monociti e granulociti) e le cellule

NK. I fagociti provvedono alla captazione e alla distruzione degli agenti patogeni,le cellule NK all'uccisione

di cellule dell'ospite infettate o alterate, i fattori umorali preminenti sono il complemento e le citochine di

origine macrofagica.

Dopo il contatto con i patogeni, le cellule dell'immunità innata possono distruggere i patogeni fagocitandoli

oppure, di concerto con le cellule dendritiche, rallentare la progressione dell' infezione e attivare i bracci del

sistema immunitario il sistema immunitario acquisito.

L'immunità acquisita(o adattativa) è presente solo nei vertebrati e si basa sulla generazione, attraverso

riarrangiamento genico, di recettori per antigeni presenti sui linfociti T e B, gli antigeni sono in grado di

riconoscere ed accoppiarsi con un singolo antigene grazie a complessi meccanismi di riconoscimento,

attivandosi verso quello specifico antigene e mantenendo al contrario la "tolleranza" (assenza di reattività)

nei confronti del "self". Le cellule dell'immunità specifica sono in grado di sviluppare "memoria

immunologica" per cui, ad un secondo incontro con quello specifico antigene la risposta immunitaria sarà

rapida e potente.

Le cellule più importanti dell'immunità adattativa sono i linfociti. Questi ultimi provvedono alla

produzione di anticorpi o immunoglobuline (Ig) delle diverse classi (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM) e di altri

mediatori solubili (citochine linfocitarie) oppure, sempre grazie all'emissione di particolari citochine

promuovono la trasformazione di altri linfociti in cellule citotossiche (ovvero attivano i linfociti T

citotossici) che promuovono l'eliminazione degli invasori.

EVOLUZIONE

La moderna Biologia nacque il 24 novembre 1859, quando Charles Darwin pubblicò il libro L'origine delle

specie nel quale erano espressi due concetti fondamentali.

In primo luogo, sulla base di prove raccolte, Darwin dedusse che le specie attualmente viventi discendono da

specie antiche attraverso un meccanismo oggi noto come “evoluzione”.

Il secondo punto fondamentale riguardava la selezione naturale come meccanismo responsabile

dell'evolversi della vita.

Il concetto della selezione naturale si basa sul principio che una popolazione possa cambiare nel corso delle

generazioni se alcuni degli individui che la compongono possiedono i caratteri ereditari che permettono loro

di dare origine a una progenie più numerosa rispetto ad altri individui.

Il risultato della selezione naturale è l'adattamento evolutivo, vale a dire un aumento della frequenza nella

popolazione, di alcuni caratteri che permettono un migliore adattamento all'ambiente circostante.

Utilizzando la terminologia moderna, con evoluzione si intente il cambiamento nel tempo della costituzione

genetica di una popolazione.

Il termine evoluzione può essere, tuttavia, anche utilizzato su una scala temporale più ampia per indicare

l'origine di tutte le forme di vita a partire dai primi microorganismi.

Idee evolutive pre-darwiniane

Prima del XVIII secolo, qualsiasi speculazione sull'origine delle specie rimaneva nel campo del mito e della

superstizione.

Antichi filosofi greci come Empedocle, Senofane e Aristotele, abbozzarono una prima idea di cambiamento

evolutivo: riconobbero nei fossili testimonianze di forme di vita precedenti, ma non riuscirono a stabilire un

concetto di evoluzione e le idee si persero prima dell'avvento del Cristianesimo.

L'opportunità per lo sviluppo di un pensiero evoluzionistico divenne ancora più limitata in seguito

all'accettazione del concetto biblico di creazione del mondo come dogma di fede.

Le teorie evoluzionistiche furono considerate ribelli ed eretiche.

Lamarckismo

La prima spiegazione completa dell'evoluzione è opera del biologo francese Lamarck. Egli per primo

sostenne in maniera convincente che i fossili erano i resti di animali estinti. La sua ipotesi sui meccanismi

dell'evoluzione, cioè l'ereditarietà dei caratteri acquisiti , era molto semplice: gli organismi nel tentativo di

adattarsi al proprio ambiente acquisirebbero degli adattamenti , che vengono poi ereditati dalla progenie.

Secondo Lamarck le giraffe hanno evoluto un collo lungo perchè i loro antenati, sforzandosi di raggiungere

il cibo, allungarono man mano il collo.

Il concetto evolutivo di Lamarck è oggi detto trasformazionista in quanto afferma che singoli individui

cambiano le proprie caratteristiche per evoluzione.

Oggi respingiamo le teorie trasformazioniste perchè gli studi genetici hanno dimostrato come i tratti che un

organismo può acquisire nel corso della vita, non possono essere trasmessi alla prole.

La teoria di Darwin è basata sulla variazione: cambiamenti evolutivi sono causati dalle differenti capacità si

sopravvivenza e riproduzione di organismi geneticamente diversi per caratteri ereditari.

Il viaggio del Beagle

Darwin aveva 22 anni quando nel dicembre 1831 salpò dalla Gran Bretagna sul Beagle, la cui missione era di

cartografare alcuni tratti poco noti dei profili costieri dell'America meridionale.

Il giovane naturalista passò gran parte del tempo a terra raccogliendo campioni di fossili, piante e animali

nativi dei luoghi visitati. Egli annotava i vari adattamenti degli organismi che abitavano quelle terre così

diverse: dalle giungle brasiliane alle pampas argentine e ai luoghi desolati e derti della punta strema

dell'America meridionale.

Le piante e gli animali osservati, nonostante i loro peculiari adattamenti, mostravano una sorta di marchio

tipicamente sudamericano, del tutto diverso dal tratto caratteristico delle stesse specie in Europa. Questo

dato di per sé, non meravigliò molto Darwin; invece il fatto che lo meravigliò fu che le piante e gli animali

adatti a vivere nelle regioni temperate dell'America meridionale sembravano correlati in modo stretto alle

specie presenti nelle zone tropicali dello stesso continente, piuttosto che alle zone temperate dell'Europa.

Queste osservazioni portarono Darwin a chiedersi se le specie sudamericane attuali dovessero le loro

caratteristiche, tipiche di quel continente, al fatto di discendere dai progenitori locali.

Darwin rimase particolarmente colpito dalla distribuzione geografica degli organismi sulle isole Galapagos.

La maggior parte degli animali che le popola è esclusiva di tale ambiente, ma ricorda da vicino le specie

correlate che vivono nelle terre interne dell'America meridionale.

In effetti è come se queste isole siano state colonizzate da specie animali e vegetali vaganti e che in seguito a

questa migrazione, gli organismi si siano poi diversificati adattandosi ai vari ambienti.

Tra gli uccelli che Darwin collezionò sulle Galapagos vi erano parecchi tipi di fringuelli , alcuni presenti su

un'isola, altri su due o più piuttosto vicine tra loro. Tra gli adattamenti tipici di tali uccelli, in particolare vi

erano delle modificazioni del becco in rapporto a determinate esigenze alimentari. Darwin ignorò a lungo il

vero significato delle diversità anatomo-funzionali dei fringuelli. Dall'epoca di Darwin, i biologi hanno

applicato metodi moderni di analisi comparata per confrontare tra loro le specie in modo da stabilire la storia

evolutiva dei fringuelli darwiniani.

Fringuello mangiatore di cactus: con un becco lungo e affilato.

– Fringuello mangiatore di insetti: becco stretto e appuntito

– Fringuello mangiatore di semi: grande becco adatto per schiacciare i semi.

Il 2 ottobre del 1836 il Beagle fece ritorno in Inghilterra, dove Darwin potè condurre il resto del suo lavoro

scientifico.

Il giornale di bordo di Darwin fu pubblicato tre anni dopo il rientro del Beagle. Fu un successo immediato e

furono necessarie altre due ristampe nel corso del primo anno.

Nel 1838 gli capitò di leggere “per divertimento” un saggio sulle popolazioni di Malthus in cui l'autore

affermava che le popolazioni di piante, animali, comprese quelle umane, tendono ad aumenare in numero

ben oltre la capacità portante del sistema.

Darwin si rese conto di come un processo di selezione naturale, una “lotta per l'esistenza” a causa del

sovraffollamento potesse essere una potente forza per l'evoluzione delle specie.

Nel 1858 ricevette un manoscritto da parte di Wallace e si meravigliò del fatto che, in poche pagine, Wallace

fosse riuscito a sintetizzare i punti principali della selezione naturale, teoria sulla quale Darwin stava

lavorando da più di vent'anni.

Fu persuaso da due suoi intimi amici, Lyell e Hooker a sintetizzare la sua teoria in una breve nota che fu

pubblicata insieme al lavoro di Wallace sul Journal of the Linnean society.

Durante tutto l'anno seguente Darwin lavorò intensamente alla preparazione di un compendio dei quattro

volumi che aveva in programma di scrivere. Questo libro fu pubblicato nel 1859 con il titolo L'origine delle

specie.

La teoria di Darwin dell'evoluzione

Il professor Ernst Mayr dell'Università di Harvard ha affermato che la teoria darwiniana può essere vista

come un insieme di cinque teorie principali: le prime tre sono accettate come universalmente valide

(cambiamento continuo, discendenza, moltiplicazione delle specie); il gradualismo e la selezione

naturale rimangono oggetti di controversie tra gli evoluzionisti.

Cambiamento continuo.

1) Questa è la teoria base dell'evoluzione. Essa afferma che il mondo

vivente non è né costante né costantemente ciclico ma è in continuo cambiamento. Le caratteristiche

degli organismi si modificano nel corso delle generazioni.

Discendenza comune.

2) La seconda teoria di Darwin afferma che tutte le forme viventi discendono

da un antenato comune attraverso un ramificarsi di linee evolutive. Argomentazioni contrarie a

questa teoria sono state respinte da studi comparati sulla forma degli organismi, nonché sulla

struttura di cellule e macromolecole. Tutti questi studi confermano la teoria che la storia della vita ha

la struttura di un albero evolutivo ramificato, cioè una filogenesi.

Moltiplicazione delle specie

3) . La terza teoria di Darwin afferma che l'evoluzione produce nuove

specie suddividendo e trasformando quelle già esistenti.

Gradualismo.

4) La teoria di Darwin sul gradualismo afferma che le grandi differenze nei caratteri

anatomici, che caratterizzano specie diverse, si sono originate mediante l'accumulo di molti piccoli

cambiamenti continui in un lungo periodo di tempo. Questa teoria si opponeva a quella secondo cui

grandi differenze anatomiche sono comparse grazie a cambiamenti genetici improvvisi.

Selezione naturale

5) . La selezione naturale spiega perchè gli organismi sono plasmati per adeguarsi

al proprio ambiente, un processo noto come adattamento.

La dimostrazione che processi naturali possono produrre adattamenti è stata importante per far

accettare tutte le cinque teorie di Darwin. Darwin sviluppo la propria teoria sulla selezione naturale,

in una serie di cinque osservazioni, da cui trasse tre deduzioni principali.

Osservazione 1. Gli organismi hanno un'alta fertilità potenziale. Tutte le popolazioni

• producono un gran numero di gameti e potenzialmente un grande numero di nuovi individui per

ciascuna generazione. La dimensione delle popolazioni crescerebbe quindi esponenzialmente e con

grande velocità se tutti gli individui nati a ogni generazione sopravvivessero e si riproducessero a

loro volta.

Osservazione 2 . Le popolazioni naturali di solito mantengono dimensioni costanti, se si

• eccettuano piccole fluttuazioni. La dimensione delle popolazioni naturali fluttua da una

generazione all'altra e le popolazioni, a volte si estinguono.

Osservazione 3. Le risorse naturali sono limitate.

Deduzione 1. V i è una continua lotta per l'esistenza fra membri di una popolazione. Gli individui che

sopravvivono rappresentano solo una piccola parte, di tuti gli individui nati per ciascuna generazione.

Osservazione 4. Tutti gli organismi mostrano variazione. Due individui non saranno mai

• identici. Differiranno sempre per dimensioni, colore, fisiologia ecc.

Osservazione 5. L

a variazione è ereditabile. Darwin notò che i figli tendono ad assomigliare ai

• propri genitori.

Deduzione 2. I diversi organismi di una popolazione presentano differenti tassi di sopravvivenza e

riproduzione. L sopravvivere in una lotta per la sopravvivenza non è casuale ma dipend dalla variazione

ereditaria presente nelle popolazioni.

Deduzione 3. Nell'arco di molte generazioni la selezione naturale genera nuovi adattamenti e nuove

specie. La riproduzione differenziale di individui fra loro diversi provoca gradualmente la trasformazione

delle specie e, sul lungo termine, un loro “miglioramento”.

La selezione naturale può essere vista come un processo a due tappe, con un componente casuale uno non

casuale.

La produzione di variazione fra gli individui è la parte casuale : i caratteri ereditati possono essere

vantaggiosi o svantaggiosi per l'individuo.

La parte non casuale è la sopravvivenza di caratteri differenti. Questa sopravvivenza differenziale è

determinata dall'efficacia di caratteri differenti nel permettere ai loro possessori di usare risorse ambientali

per sopravvivere e riprodursi.

Revisioni della teoria di Darwin

Neo-darwinismo

La principale debolezza nelle argomentazioni di Darwin stava nella sua incapacità di individuare

correttamente un meccanismo per l'ereditarietà. Darwin considerava l'ereditarietà come un fenomeno di

rimescolamento in cui le caratteristiche parentali si mescolavano nella prole.

Darwin non capì che i fattori ereditari potevano essere discreti e non rimescolarsi e che, quindi, una nuova

variante genetica potesse mantenersi inalterata da una generazione all'altra.

Il biologo tedesco Weismann confutò le teorie lamarckiane, dimostrando sperimentalmente e le modifiche

subite da un organismo nel corso della sua esistenza non vengono trasmesse alla progenie, egli quindi

rivisitò, utilizzando queste prove, la teoria di Darwin.

Oggi noi utilizziamo il termine neo-darwinismo in riferimento alla teoria di Darwin rivisitata da Weisman.

Le basi genetiche del neo-darwinismo diventeranno, poi, ciò che noi chiamiamo teoria cromosomica

dell'ereditarietà.

Negli anni '30 una nuova generazione di genetisti iniziò a rivalutare la teoria evolutiva darwiniana da una

nuova prospettiva. Gradualmente si venne affermando una nuova teoria, che riunì la genetica di popolazione,

la paleontologia, la biogeografia, l'embriologia, la sistematica e il comportamento animale in un contesto

darwiniano.

I genetisti di popolazione studiano l'evoluzione come cambiamento nell'assetto genetico delle popolazioni.

Con l'affermarsi della genetica di popolazione, la biologia evoluzionista si suddivise in due campi.

La microevoluzione studia i cambiamenti evolutivi nelle frequenze di forme varianti di geni (alleli) all'interno

delle popolazioni.

La macroevoluzione si riferisce all'evoluzione su scala più ampia, dalla comparsa di nuove strutture e forme

organismiche ad andamenti evolutivi, radiazione adattativa, relazioni filogenetiche ecc.

MICROEVOLUZIONE

Equilibrio genetico

Quando una popolazione non si evolve si trova in una forma di equilibrio getico detto equilibrio di Hardy-

Weinberg.

Il pool genico (l'insieme degli alleli di tutti i geni) della popolazione rimane costante nel tempo, ovvero la

frequenza degli alleli e dei genotipi rimane invariata da una generazione all'altra, salvo venire alterate da

mutazioni ricorrenti, selezione naturale, migrazione, accoppiamento non casuale o deriva genetica. Tutte

queste forze rappresentano fonti importanti di cambiamenti microevolutivi.

Fattori che disturbano l'equilibrio genetico

Deriva genetica. Se una nuova generazione riceve in modo casuale i propri alleli dalla

• generazione precedente, più è grande la popolazione più fedelmente la nuova generazione

rappresenterà il pool genico della precedete generazione. Ne consegue che una delle condizioni che

permettono a una popolazione di rimanere in equilibrio è avere un numero elevato d'individui. Il

pool genico di una popolazione di piccole dimensioni è possibile che non sia adeguatamente

rappresentato nella successiva generazione a causa di un errore di campionamento.

Per esempio un'ipotetica popolazione di fiori selvatici ha una dimensione stabile di 10 piantine.

Nella prima generazione solo 5 piante hanno prodotto progenie fertile. Nella seconda generazione

solo 2 piante riescono a riprodursi con successo. Con il passare delle generazioni, la deriva genetica

ha completamente eliminato alcuni alleli dal pool genico.

Questo meccanismo evolutivo, ovvero il cambiamento casuale del pool genico di una popolazione

costituita da pochi individui, è detto deriva genetica.

Si conoscono due meccanismi che portano alla riduzione del numero d'individui di una popolazione

e sono l “effetto collo di bottiglia” e l ”effetto del fondatore”.

Effetto collo di bottiglia: una drastica riduzione di una popolazione che incrementa il cambiamento

evolutivo per effetto della deriva genetica è chiamata “collo di bottiglia”. Calamità naturali, come

terremoti, incendi e inondazioni possono decimare migliaia di individui, lasciando piccole

popolazioni con corredi genetici ben differenti dalla popolazione originaria. Alcuni alleli possono

trovarsi in numero maggiore tra i sopravvissuti o in numero minore o addirittura risultare scomparsi.

Effetto del fondatore: quando il collo di bottiglia è associato alla fondazione di una nuova

popolazione geograficamente distinta si definisce “effetto del fondatore”. Quanto più piccola è la

colonia, tanto meno i colonizzatori saranno rappresentativi del pool genico della popolazione di

partenza dalla quale è iniziata la migrazione. Se la colonia ha successo, allora la deriva casuale

continuerà ad agire sulla frequenza degli alleli, fino a che la popolazione diverrà sufficientemente

grande e l'effetto della deriva genetica sarà minimo.

Accoppiamento non casuale. Se l'accoppiamento non è casuale, le frequenze genotipiche

• devieranno da quelle attese all'equilibrio di Hardy-Weinberg. Per esempio, se due alleli differenti di

uno stesso gene hanno la medesima frequenza, la metà dei genotipi dovrebbe essere eterozigote e

un quarto omozigote per ciascun allele. Nel caso di accoppiamento per assortimento positivo, gli

individui si accoppieranno preferibilmente con altri individui aventi lo stesso genotipo, come se gli

albini si incrociassero preferibilmente fra loro.

Gli incroci fra omozigoti produrranno solo altri omozigoti . Gli incroci fra eterozigoti origineranno in

media un 50% di eterozigoti e un 50% di omozigoti.

L'assortimento positivo tenderà a far diminuire il numero di eterozigoti e far aumentare quello di

omozigoti ma non cambierà le frequenze alleliche della popolazione.

L'accoppiamento preferenziale tra consanguinei, noto come inincrocio, è un altro fattore che tende

a far aumentare il numero di omozigoti. Alti tassi di inincrocio aumentano di molto la probabilità che

alleli recessivi rari si trovino in omozigosi e vengano quindi espressi. L'inincrocio non cambia le

frequenze alleliche ma solo il modo in cui gli alleli

Migrazione. La migrazione impedisce a popolazioni della stessa specie di divergere. Se una specie

• si è divisa in molte piccole popolazioni, queste potranno divergere a causa della deriva genetica e

della selezione, che agiscono in maniera differenziale su di esse.

Selezione naturale . La selezione naturale può cambiare sia le frequenze alleliche sia genotipiche

• di una popolazione. La selezione agisce sull'animale nel suo insieme e non su singoli caratteri. Un

animale può presentare caratteri che non conferiscono alcun vantaggio o perfino qualche

svantaggio, ma nel suo insieme avrà successo se la loro combinazione sarà favorevole. Quando si

afferma che un genotipo di un particolare gene ha una fitness relativa superiore rispetto ad altri, si

intende che, nella media, quel genotipo conferisce un vantaggio per la sopravvivenza e la

riproduzione nella popolazione.

Tre conseguenze generali della selezione naturale:

1) La selezione direzionale sposta la curva fenotipica di una popolazione favorendo i fenotipi

estremi. Esempio una popolazione di insetti nella quale aumenta la frequenza di individui resistenti ai

pesticidi.

2) La selezione diversificante può portare all'equilibrio tra due forme fenotipiche contrastanti in

una popolazione. Un esempio è la popolazione polimorfica di serpenti giarrettiera

3) La selezione stabilizzante mantiene la variabilità di un determinato carattere relativamente

stabile in un ambito ristretto. Nella nostra specie, per esempio, la maggior parte dei neonati in un

peso compreso tra i 3 e i 4 kg.

MACROEVOLUZIONE

La macroevoluzione comprende lo studio dei cambiamenti evolutivi su scala temporale geologica. Gli studi

macroevolutivi misurano i tassi di speciazione, di estinzione e il cambiamento della diversità nel tempo

Altruismo

L'altruismo si manifesta in molte specie animali, nonostante ciò sembri contraddittorio perché in

contrasto con la legge darwiniana della “lotta per la sopravvivenza”, in cui l'individuo altruista sarebbe

destinato a soccombere. Un caso molto interessante di altruismo come strategia vincente e a

vantaggio dell'intera specie costituisce parte integrante della società dei Pipistrelli Vampiro: questa specie

si organizza in gruppi che vanno dai venti ai quaranta individui: se un membro del gruppo rimane per giorni

senza cibo, interviene un membro della comunità che per evitarne la morte gli dona parte del cibo che

si è procurato cacciando, rigurgitandolo dalla propria cavità orale. In questa comunità di mammiferi

esistono anche individui che cercano di sfruttare l'innato altruismo degli altri per rendersi la vita più facile,

ma in realtà essi costituiscono un pericolo per la comunità, ed anche per se stessi. Alla fine, il pipistrello

sleale morirà di fame perché, dopo che ogni pipistrello "altruista" avrà realizzato di

essere stato vittima del suo comportamento, esso non verrà più aiutato da nessuno. Un altro esempio di

comportamento altruista in natura accade con i leoni. Le femmine di questa specie, se hanno rapporti di

parentela fra di loro, in alcuni casi decidono di unire le cucciolate e dividere le ore di

caccia e le ore durante le quali si dedicano alla difesa ed al nutrimento dei

cuccioli. Questa particolare attitudine dei felini a volte è osservabile anche nei gatti domestici.

Comportamento sociale negli insetti: La vita sociale di formiche, vespe ed api è stata a lungo un enigma

per gli scienziati. Come si sono formate società tanto complesse con colonie governate da una regina e

composte da tanti lavoratori? La società degli insetti sociali è divisa in caste specializzate che assumono

ruoli diversi all’interno del nido. La maggior parte dei membri di una colonia – i lavoratori – rinunciano alla

loro possibilità di riprodursi e accudiscono piccoli che non sono loro. Generazioni di scienziati hanno cercato

di capire perché. Negli ultimi 40 anni, la risposta dominante era basata sull’idea che avere propri piccoli non

è l’unico modo per trasmettere i propri geni.

Secondo una teoria chiamata regola di Hamilton, proposta nel 1964 dal biologo inglese William Hamilton, a

volte aiutare un parente può diffondere meglio i propri geni alla generazione successiva che avere dei figli

propri. Quando i benefici di una regina superano i costi dei lavoratori, dice la teoria, l’altruismo può

Negli ultimi anni, una manciata di studi hanno messo in discussione la regola di Hamilton.

svilupparsi. Gran

parte del dibattito nasce da una incapacità di analizzare i principali passaggi intermedi nel passaggio

evolutivo dal solitario al sociale.

Concetto di selezione parentale e fitness inclusiva: Il concetto di selezione parentale è collegato

all'affine concetto di fitness inclusiva elaborato Hamilton nel1965. Per "fitness", in ambito biologico ed

evoluzionistico ci si riferisce alle capacità di adattamento che portano un essere vivente ad essere

maggiormente adattabile all'ambiente circostante e, quindi, ad aumentare le sue probabilità di successo

evolutivo, ossia di riprodursi. La fitness inclusiva è rappresentata dalla somma della fitness diretta

dell'individuo, cioè il numero di figli generati in proprio, e della fitness indiretta, cioè il numero di figli

generati da parenti più o meno stretti grazie all'azione altruistica dell'individuo. La fitness inclusiva

dell'individuo altruista sarà tanto maggiore quanto maggiore è il suo coefficiente di parentela con

l'individuo aiutato. Questo spiega il motivo per cui molti dei comportamenti altruistici che gli individui

manifestano nel corso della loro vita sono soprattutto diretti verso i parenti stretti, perché in tal modo

l'altruista può incrementare indirettamente la trasmissione del proprio patrimonio genetico alle future

.

generazioni

Altruismo reciproco

Con il termine di 'altruismo reciproco' nel campo della biologia evolutiva e della sociobiologia si definisce il

comportamento di un soggetto/organismo che rinuncia ad una parte di proprie risorse (tempo e/o energie)

o si assume un determinato rischio per fornire un beneficio ad un altro soggetto/organismo con cui non è

strettamente legato dal punto di vista genetico, nell'aspettativa che il suo gesto venga ricambiato. Il termine

venne coniato nel 1971 da Robert Trivers in un suo articolo per descrivere alcune strategie

di cooperazione presenti in natura sia all'interno della stessa specie, che tra specie differenti, non spiegabili

attraverso il meccanismo della selezione parentale. Quando presenti tra specie differenti, questi

comportamenti risultano sovrapponibili al conosciuto meccanismo della simbiosi mutualistica. Per ricadere

nel campo dell'altruismo reciproco, però, è necessario che tra il momento in cui viene messo in atto il

comportamento altruistico e quello della restituzione del beneficio trascorra un periodo di tempo, ed è

quindi possibile solo in specie che possiedono la capacità di riconoscere e ricordare gli altri soggetti come

individui definiti, quindi solo limitati casi di simbiosi mutualistica rientrano in questa categoria. Il tipo di

ricompensa all'atto altruistico è solitamente speculare quando avviene all'interno della stessa specie, mentre

usualmente è di carattere diverso tra specie differenti.

Selezione sessuale

Alcuni caratteri e combinazioni di caratteri sono vantaggiosi per certi aspetti della sopravvivenza e della

riproduzione di un organismo, ma possono essere svantaggiosi per altri aspetti. Darwin utilizzò il termine

selezione sessuale per indicare la selezione di caratteri vantaggiosi nella ricerca di partner sessuali ma non

per la sopravvivenza. Il meccanismo di selezione sessuale si innesca a partire dalla constatazione che molti

animali sviluppano caratteristiche la cui funzione non è quella di favorirne la sopravvivenza, ma aiutarli a

massimizzare il loro successo riproduttivo. Ciò può essere realizzato tramite due modalita differenti:

Selezione intrasessuale : All'interno di un determinato sesso, gli individui sviluppano caratteri

• fenotipici atti ad: intimidire, scoraggiare o sconfiggere i rivali dello stesso sesso, ciò porta alla scelta

intrasessuale.

Selezione intersessuale: La selezione sessuale si attua su una base di scelta, questo aspetto

• decisionale può essere di tipo intersessuale: Ovvero la "scelta del compagno" o la "scelta della

femmina" si ha in quanto gli individui competono tra loro per essere scelti dal sesso opposto, in

questo caso l'agente selezionante è il sesso opposto. Oppure di tipo intrasessuale, ovvero la

concorrenza "maschio-maschio" "femmina-femmina", in questo caso l'agente selezionante coincide

con l'atto di competere, solo l'individuo più forte, sconfiggendo i rivali si accaparrerà il diritto a

riprodursi.

Competizione spermatica

Charles Darwin sviluppò il concetto di selezione sessuale per spiegare l'evoluzione di caratteri maschili

cospicui, come ornamenti e armature, che non trovavano una giustificazione con la teoria della selezione

naturale per la sopravvivenza del più adatto. Tali caratteri conferiscono ai maschi vantaggi in termini di

competizione per il partner, sia perché migliorano la competitività negli incontri agonistici tra i maschi, sia in

quanto rendono i maschi attraenti per le femmine. Dunque, la selezione sessuale comprende due differenti

processi: la competizione tra maschi e la scelta da parte della femmina. Tradizionalmente, gli ecologi del

comportamento hanno studiato la selezione sessuale con l'assunto che il successo nel trovare un partner

fosse equivalente al successo riproduttivo Si riteneva che i maschi competessero per accoppiarsi con quante

più femmine possibile e le femmine fossero in grado di scegliere quali maschi potessero accoppiarsi con esse

solo a livello comportamentale. La copulazione era considerata il punto finale di entrambi i processi. Questa

visione è stata notevolmente modificata quando è divenuto chiaro che le femmine di molte specie si

accoppiano con più di un maschio durante ciascun ciclo sessuale. Ciò ha implicazioni importanti in quanto

consente di ipotizzare che sia la competizione tra i maschi sia la scelta delle femmine proseguano a livello

fisiologico dopo la copulazione, e ciò significa che l'accesso sessuale alle femmine non assicura la

fecondazione. Quando le femmine si accoppiano con più maschi gli eiaculati dei maschi rivali competono per

fecondare le uova a disposizione e d'altra parte le femmine nel loro apparato riproduttore potrebbero

esercitare la scelta di quale sperma opererà la fecondazione. In termini stretti la competizione spermatica si

riferisce solo alla competizione tra eiaculati rivali ponendo enfasi sugli adattamenti del maschio. La

competizione spermatica sembra essere largamente diffusa tra gli animali così come tra le piante esiste la

competizione tra pollini.


ACQUISTATO

2 volte

PAGINE

71

PESO

482.63 KB

AUTORE

Olgap01

PUBBLICATO

+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in biologia
SSD:
Università: Padova - Unipd
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Olgap01 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fondamenti di biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Padova - Unipd o del prof Rasotto Maria Berica.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Fondamenti di biologia

Appunti sulla Cellula, Esame di Fondamenti di Biologia
Appunto
Appunti su Tessuti, Esame di Fondamenti di biologia
Appunto
Appunti sulla Cellula, Esame di Fondamenti di Biologia
Appunto
Appunti su Tessuti, Esame di Fondamenti di biologia
Appunto