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giovedì 25 maggio 2023

La Cellula Procariote - i Batteri (in breve)

Tipica cellula procariote

Le cellule procariote sono uno dei due tipi di cellule presenti sulla Terra, l'altro tipo sono le cellule eucariote. Le cellule procariote sono organismi unicellulari molto semplici e privi di un nucleo ben definito e di organelli membranosi. Il termine "procariote" deriva dal greco "pro" (prima) e "karyon" (nucleo), indicando la mancanza di un nucleo distintamente definito.

Struttura delle cellule procariote:

Le cellule procariote sono composte da diverse parti fondamentali:

1. Parete cellulare: La maggior parte delle cellule procariote è circondata da una parete cellulare rigida che fornisce supporto e protezione alla cellula. La composizione della parete cellulare può variare a seconda del tipo di batterio, ma spesso è costituita da peptidoglicano, una sostanza che conferisce resistenza alla cellula.

2. Membrana plasmatica: La membrana plasmatica è una sottile struttura che circonda la cellula procariote e separa il suo interno dall'ambiente esterno. Essa regola il flusso di sostanze dentro e fuori dalla cellula e svolge un ruolo importante nel trasporto di nutrienti e nell'eliminazione dei rifiuti.

3. Citoplasma: Il citoplasma è la regione interna della cellula procariote che contiene il materiale genetico (DNA) e altre molecole necessarie per le attività cellulari. Nel citoplasma si trovano anche ribosomi, che sono responsabili della sintesi delle proteine.

4. Materiale genetico: A differenza delle cellule eucariote, nelle cellule procariote il materiale genetico non è racchiuso in un nucleo. Invece, il DNA si trova nel citoplasma, concentrato in una regione chiamata nucleoide. Il DNA dei procarioti è generalmente costituito da una singola molecola circolare, anche se possono essere presenti anche piccoli pezzi di DNA chiamati plasmidi.

5. Ribosomi: I ribosomi sono piccole strutture all'interno delle cellule procariote che svolgono la sintesi delle proteine. Sono composti da RNA e proteine e sono responsabili della traduzione dell'informazione genetica contenuta nel DNA in sequenze specifiche di amminoacidi, che compongono le proteine.

6. Flagelli: Alcune cellule procariote possono essere dotate di flagelli, che sono strutture filiformi utilizzate per il movimento. I flagelli delle cellule procariote differiscono dai flagelli delle cellule eucariote, sia strutturalmente che nella loro modalità di funzionamento.

7. Pili: I pili sono sottili prolungamenti presenti sulla superficie delle cellule procariote. Possono essere utilizzati per l'adesione ad altre cellule o per la trasmissione del materiale genetico durante la riproduzione.

Funzioni delle cellule procariote:

Le cellule procariote svolgono diverse funzioni essenziali per  la loro sopravvivenza e riproduzione:

1. Riproduzione: Le cellule procariote si riproducono principalmente attraverso la divisione cellulare chiamata "scissione binaria". In questo processo, la cellula si allunga e il suo materiale genetico si replica, quindi la cellula si divide in due cellule figlie identiche.

2. Metabolismo: Le cellule procariote possono trarre energia da diverse fonti, come luce solare (fotosintesi) o composti chimici (respirazione). Utilizzano quest'energia per svolgere le attività cellulari, come la sintesi di biomolecole e la produzione di energia chimica (ATP).

3. Adattamento all'ambiente: Le cellule procariote sono in grado di adattarsi rapidamente ai cambiamenti nell'ambiente circostante. Possono modificare la loro morfologia, il loro metabolismo e le loro attività in risposta a stimoli esterni, come la disponibilità di nutrienti o le condizioni ambientali.

Importanza delle cellule procariote:

Le cellule procariote sono fondamentali per la vita sulla Terra e svolgono diversi ruoli ecologici importanti:

1. Decomposizione: Molti procarioti sono decompositori e svolgono un ruolo chiave nel ciclo dei nutrienti, degradando la materia organica morta e restituendola all'ambiente come nutrienti utilizzabili da altre forme di vita.

2. Simbiosi: Alcune cellule procariote stabiliscono relazioni simbiotiche con altri organismi, come l'intestino umano che ospita batteri benefici che aiutano nella digestione.

3. Produzione di alimenti: Alcuni procarioti svolgono un ruolo importante nella produzione di cibi fermentati come lo yogurt, il formaggio, il pane e i salumi.

4. Ruolo ecologico: Le cellule procariote sono presenti in ogni ambiente sulla Terra e svolgono un ruolo essenziale negli ecosistemi terrestri e acquatici, ad esempio nel ciclo dei nutrienti e nella produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi.

In conclusione, le cellule procariote sono organismi unicellulari semplici e privi di un nucleo definito e organelli membranosi. La loro struttura comprende una parete cellulare, una membrana plasmatica, il citoplasma, il materiale genetico, i ribosomi, i flagelli e i pili. Svolgono funzioni vitali come la riproduzione, il metabolismo e l'adattamento all'ambiente. Le cellule procariote sono di fondamentale importanza per l'ecosistema terrestre e svolgono ruoli cruciali nella decomposizione, nella simbiosi, nella produzione di alimenti e in altri processi ecologici.

L'origine dei procarioti è oggetto di studio e dibattito all'interno del campo della biologia evolutiva. Si ritiene che i procarioti siano i primi organismi comparsi sulla Terra e che abbiano avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo e nell'evoluzione della vita.

Secondo la teoria più accettata, nota come ipotesi del mondo a RNA, l'origine dei procarioti può essere ricondotta a una fase iniziale della vita sulla Terra, circa 3,5-4 miliardi di anni fa. In questa fase, si pensa che si siano formati composti organici semplici come aminoacidi e nucleotidi attraverso processi chimici in ambienti primordiali, come laghi, oceani o sorgenti termali.

Successivamente, si ritiene che le prime forme di vita siano state costituite da molecole di RNA autosufficienti, in grado sia di immagazzinare informazioni genetiche che di catalizzare reazioni chimiche. L'RNA avrebbe quindi svolto sia il ruolo di materiale genetico che di enzima, in un processo noto come "mondo a RNA" o "ipotesi dell'RNA world".

Secondo questa ipotesi, le prime forme di vita sulla Terra, chiamate protobatteri, erano costituite da piccole cellule procariote simili a batteri. Questi organismi primitivi erano in grado di replicare l'RNA e di sintetizzare proteine rudimentali attraverso processi di traduzione e trascrizione.

Con il passare del tempo, i procarioti avrebbero sviluppato una varietà di meccanismi di adattamento e diversificazione. Alcuni procarioti si sono evoluti per utilizzare l'energia solare attraverso la fotosintesi, mentre altri sono diventati organismi chemioautotrofi, che utilizzano composti chimici come fonte di energia.

Un evento cruciale nell'evoluzione dei procarioti è stato l'acquisizione delle membrane cellulari, che hanno permesso alle cellule di separare l'ambiente interno da quello esterno, aumentando così l'efficienza delle reazioni metaboliche e fornendo protezione. L'evoluzione delle pareti cellulari, che forniscono sostegno strutturale e protezione, è un altro elemento chiave nella diversificazione dei procarioti.

Da queste prime forme di vita procariote, si ritiene che abbiano avuto origine le prime cellule eucariote, più complesse, attraverso un processo chiamato endosimbiosi. Secondo questa teoria, alcuni procarioti primitivi avrebbero inglobato altri procarioti attraverso un processo di simbiosi, dando origine a una forma di vita ibrida con organelli interni, come mitocondri e cloroplasti, che si pensa abbiano avuto origine da procarioti batterici endosimbionti.

In conclusione, l'origine dei procarioti è collegata all'origine stessa della vita sulla Terra, con l'evoluzione di forme di vita semplici basate sull'RNA. Attraverso processi di adattamento e diversificazione, i procarioti si sono evoluti in una vasta gamma di organismi diversi, occupando praticamente ogni ambiente del nostro pianeta.

mercoledì 12 aprile 2023

Che vuol dire PANSPERMIA?


La panspermia, dal termine greco antico πανσπερμία panspermìa, "tutti semi" o "seme comune", composto da πᾶν pan "tutto" e σπέρμα sperma "seme".

La panspermia è un’ipotesi che suggerisce che i semi della vita (in senso ovviamente figurato) siano sparsi in ogni dove nell’Universo, distribuiti nella polvere stellare, nei meteoroidi, asteroidi, comete e planetoidi e che può essere trasportata anche dalle navicelle spaziali attraverso la contaminazione non intenzionale di microrganismi. Tuttavia, questa teoria è al confine della scienza e ha scarso supporto dalla maggior parte degli studiosi.

La validazione della teoria della panspermia esige la dimostrazione che i batteri possono sopravvivere nell’ambiente dello spazio profondo. Fortunatamente, esistono prove concrete che i batteri siano sopravvissuti nello spazio profondo ed a lungo termine. Nel 2001, un gruppo di ricercatori inglesi ed indiani ha presentato molte prove a sostegno della teoria della panspermia, in occasione della riunione annuale del 46° International Society for Optical Engineering (SPIE) a San Diego.

Le critiche alla teoria della panspermia puntualizzano che l’ipotesi non risolve il problema di come abbia avuto origine la vita, ma la sposta semplicemente su un altro corpo celeste. Inoltre, non è testabile sperimentalmente.
Ci sono varie teorie sull’origine della vita. In termini generali, possiamo dividere le teorie sull’origine della vita in due gruppi: quelli di natura religiosa e quelli di natura scientifica. Secondo la religione, la vita è stata creata da un essere supremo. Questa teoria è nota come creazionismo.

Tra le teorie scientifiche figurano la generazione spontanea, la teoria della panspermia, la teoria dell’evoluzione chimica e la teoria di Miller-Urey. La teoria della generazione spontanea indica che la vita può nascere dalla materia inerte. Ad esempio, le mosche derivano dal letame. 
La teoria della panspermia afferma che la vita non è sorta sulla Terra, ma proviene dallo spazio. Da parte sua, la teoria dell’evoluzione chimica afferma che la vita è stata formata da una serie di reazioni chimiche che hanno generato cambiamenti graduali. Questa teoria è stata sollevata indipendentemente da due scienziati: Oparin e Haldane. Infine, la teoria Miller-Urey segue la stessa linea di investigazione di quella di Oparin-Haldane.

domenica 9 aprile 2023

Che vuol dire ABIOGENESI?

Esperimento di Miller - Urey

L'abiogenesi (dal greco a-bio-genesis, "origini non biologiche") è il processo naturale con il quale la vita si origina a partire da materia non vivente, come semplici composti organici. Si riferisce anche alla credenza, ormai superata, che la vita possa nascere spontaneamente dalla materia inerte. L'abiogenesi è studiata per capire come e quando la vita sia apparsa sulla Terra e in altri luoghi dell'universo.

Origine: conversazione con Bing, 9/4/2023

(1) Origine della vita - Wikipedia. https://it.wikipedia.org/wiki/Origine_della_vita Ultimo accesso 9/4/2023.

(2) abiogenesi nell'Enciclopedia Treccani. https://www.treccani.it/enciclopedia/abiogenesi/ Ultimo accesso 9/4/2023.

(3) Abiogenesi - microbiologia. https://biologiawiki.it/wiki/abiogenesi/ Ultimo accesso 9/4/2023.

domenica 7 febbraio 2021

Scienze della Terra: Stromatoliti - Bindstone

Le stromatoliti (Bindstone) sono strutture sedimentarie, appartenenti al gruppo dei calcari non particellari biocostruiti, finemente laminate dovute all'attività di microrganismi fotosintetici bentonici come procarioti (ad esempio cianobatteri) e anche microscopiche alghe eucariotiche.


Le stromatoliti si formano per intrappolamento periodico nella mucillagine prodotta da alghe azzurre e/o batteri, di sedimento particellare molto fine, costituito in prevalenza da fango carbonatico. Dopo che il primo tappeto algale ha fissato le particelle del sedimento sulla sua superficie gelatinosa, fino ad essere completamente coperto, i filamenti algali si sviluppano al di sopra e formano così un altro tappeto.
Così facendo si forma una successione di livelli alternati di sostanza organica con altri ricchi di sedimento. A causa dei processi diagenetici, raramente si conservano i resti delle microalghe e la laminazione è l'unica testimonianza della loro attività. La morfologia delle stromatoliti è molto variabile, da lamine piano-parallele ad ondulate, fino a mammellonari e colonnari, a seconda del tipo di alghe o batteri che le costituiscono e delle condizioni ambientali. In ambiente con elevata energia delle acque, i tappeti algali possono formare involucri concentrici intorno ad oggetti ("nuclei") sottoposti a rotolamento continuo per opera di onde e correnti, dando origine ad oggetti isolati chiamati oncoliti, che costituiscono un caso particolare di stromatolite.


Le stromatoliti più antiche risalgono a circa 3.500 milioni di anni fa e sono ampiamente diffuse in tutto il Precambriano. Tra le più note, quelle rinvenute nella Gunflint Iron Formation in Canada, risalenti a circa 2 miliardi di anni fa.
 


Nell'Archeano le stromatoliti sono piuttosto rare e strutturalmente semplici; diventano abbondanti e diversificate nel Proterozoico. Le stromatoliti diminuirono in modo definitivo circa 680 milioni di anni fa; si verificò una modesta ripresa solo nel passaggio Cambriano-Ordoviciano. Tale declino è attribuibile alla comparsa dei primi metazoi brucatori e degli organismi fossatori che bioturbavano la tessitura delle lamine.


In Italia sono abbastanza frequenti nelle formazioni del Cambriano inferiore della Sardegna e triassiche delle Alpi e dell'Appennino, in ambiente di piattaforma carbonatica; non sono mai state segnalate in rocce di epoca precambriana.


Attualmente le stromatoliti si formano in ambienti marini marginali di piana di marea, nella zona intertidale a salinità normale od elevata ma anche in ambienti subtidali di alcune aree dell'Australia, della Florida, delle Bahamas e del Golfo Persico. Queste strutture sono presenti diffusamente anche in ambiente lacustre, soprattutto in clima temperato-tropicale, come prodotto dell'attività batterica.
Hanno un importante significato paleoambientale e, almeno nel Fanerozoico, sono dei buoni indicatori di ambienti di acque basse ad elevatà stabilità ambientale. Quelle attuali sono morfologicamente diverse da quelle del Proterozoico.

Fonte Testo: Wikipedia
Fonte Immagini: Google immagini

domenica 19 luglio 2020

Biosfera - Stromatoliti - Bindstone

Le stromatoliti (Bindstone) sono strutture sedimentarie, appartenenti al gruppo dei calcari non particellari biocostruiti, finemente laminate dovute all'attività di microrganismi fotosintetici bentonici come procarioti (ad esempio cianobatteri) e anche microscopiche alghe eucariotiche.


Le stromatoliti si formano per intrappolamento periodico nella mucillagine prodotta da alghe azzurre e/o batteri, di sedimento particellare molto fine, costituito in prevalenza da fango carbonatico. Dopo che il primo tappeto algale ha fissato le particelle del sedimento sulla sua superficie gelatinosa, fino ad essere completamente coperto, i filamenti algali si sviluppano al di sopra e formano così un altro tappeto.
Così facendo si forma una successione di livelli alternati di sostanza organica con altri ricchi di sedimento. A causa dei processi diagenetici, raramente si conservano i resti delle microalghe e la laminazione è l'unica testimonianza della loro attività. La morfologia delle stromatoliti è molto variabile, da lamine piano-parallele ad ondulate, fino a mammellonari e colonnari, a seconda del tipo di alghe o batteri che le costituiscono e delle condizioni ambientali. In ambiente con elevata energia delle acque, i tappeti algali possono formare involucri concentrici intorno ad oggetti ("nuclei") sottoposti a rotolamento continuo per opera di onde e correnti, dando origine ad oggetti isolati chiamati oncoliti, che costituiscono un caso particolare di stromatolite.


Le stromatoliti più antiche risalgono a circa 3.500 milioni di anni fa e sono ampiamente diffuse in tutto il Precambriano. Tra le più note, quelle rinvenute nella Gunflint Iron Formation in Canada, risalenti a circa 2 miliardi di anni fa.
 


Nell'Archeano le stromatoliti sono piuttosto rare e strutturalmente semplici; diventano abbondanti e diversificate nel Proterozoico. Le stromatoliti diminuirono in modo definitivo circa 680 milioni di anni fa; si verificò una modesta ripresa solo nel passaggio Cambriano-Ordoviciano. Tale declino è attribuibile alla comparsa dei primi metazoi brucatori e degli organismi fossatori che bioturbavano la tessitura delle lamine.


In Italia sono abbastanza frequenti nelle formazioni del Cambriano inferiore della Sardegna e triassiche delle Alpi e dell'Appennino, in ambiente di piattaforma carbonatica; non sono mai state segnalate in rocce di epoca precambriana.


Attualmente le stromatoliti si formano in ambienti marini marginali di piana di marea, nella zona intertidale a salinità normale od elevata ma anche in ambienti subtidali di alcune aree dell'Australia, della Florida, delle Bahamas e del Golfo Persico. Queste strutture sono presenti diffusamente anche in ambiente lacustre, soprattutto in clima temperato-tropicale, come prodotto dell'attività batterica.
Hanno un importante significato paleoambientale e, almeno nel Fanerozoico, sono dei buoni indicatori di ambienti di acque basse ad elevatà stabilità ambientale. Quelle attuali sono morfologicamente diverse da quelle del Proterozoico.

Fonte Testo: Wikipedia
Fonte Immagini: Google immagini

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