La fotosintesi clorofilliana

1. La fotosintesi clorofilliana

4. La fotosintesi clorofilliana è una parola composta da: • Foto = luce • Sintesi = combinazione di più sostanze • Clorofilliana = aggettivo che deriva da clorofilla (sostanza contenuta nelle foglie). • La fotosintesi clorofilliana avviene quando la linfa grezza (acqua e sali minerali) sale attraverso i canali linfatici fino alle foglie, veri e propri laboratori della pianta, dove sotto l’azione della clorofilla (particolare sostanza che dà alla pianta il colore verde) e con l’energia della luce solare, l’anidride carbonica e i sali minerali si trasformano in linfa elaborata (zuccheri e ossigeno). • L’ossigeno, attraverso gli stomi, viene immesso nell’ambiente, mentre gli zuccheri vengono trattenuti dalla pianta che li utilizza per vivere, per crescere, costruire foglie, fiori,frutti e semi.   • La fotosintesi avviene di giorno in presenza della luce solare,mentre di notte l’ossigeno e gli zuccheri vengono trattenuti dalla pianta e l’anidride carbonica viene emessa nell’ambiente.

6. Formula chimica • La formula chimica della fotosintesi clorofilliana è la seguente: • 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 • Nella formula abbiamo due sostanze reagenti: • 6 molecole di diossido di carbonio (CO2) • 6 molecole d'acqua (H2O) • L'azione della luce solare catturata tramite la clorofilla permette di ottenere due prodotti: • 1 molecola di glucosio (C6H12O6) • 6 molecole di ossigeno (O2)

7. Glucosio dalla fotosintesi • Il prodotto finale della fotosintesi è il glucosio (energia chimica) a sua volta utilizzato per la sintesi delle molecole ad alto contenuto energetico (ATP), indispensabili per il corretto funzionamento del sistema metabolico. A differenza delle piante, gli organismi privi del processo fotosintetico (es. gli animaili) devono assorbire il glucosio in via alimentare, cibandosi degli organismi fotosintetici (vegetali). Questo può avvenire in modo diretto o indiretto all'interno della catena alimentare. Alla base di tutto troviamo la fotosintesi e, quindi, l'energia solare. • Ossigeno dalla fotosintesi • Il processo di fotosintesi è importante anche per la produzione di ossigeno che, una volta liberato in atmosfera, è utilizzato nei processi respiratori dagli esseri viventi. La fotosintesi utilizza come sostanze reagenti l'acqua (H2O) e l'anidride carbonica (CO2) per produrre glucosio (C6H12O6). Al termine del processo chimico di fotosintesi alla pianta (detta autotrofa) rimangono 6 atomi di ossigeno atmosferico di cui si libera grazie agli stomi delle sue foglie.

8. Importanza della fotosintesi • La fotosintesi clorofilliana rappresenta la vita sul nostro pianeta perchè è grazie a questo fenomeno che, circa due miliardi di anni fa, l’atmosfera iniziò ad arricchirsi di ossigeno (indispensabile per la respirazione) con la prima fotosintesi svolta dai cianobatteri, ovvero batteri fotosintetici (in quanto contengono clorofilla). • La fotosintesi permette alle foglie delle piante, contenenti cloroplasti (pigmenti che sono costituiti da clorofilla), di trasformare l’energia del Sole in energia chimica che viene utilizzata per i bisogni della pianta. Esistono due tipi di reazioni fotosintetiche: una luminosa (avviene in presenza di luce solare) e l’altra al buio (ciclo di Calvin, senza luce).

10. I batteri I batteri sono microrganismi monocellulari appartenenti al dominio dei procarioti. Un sinonimo di batteri, invero usato raramente, è schizomiceti. Invisibili a occhio nudo, i batteri hanno dimensioni che possono variare da 0,2 a 30 micrometri.

11. Batteri: criteri di classificazione • Esistono diverse modalità di classificare i batteri; vediamo le più comuni. Una delle più semplici classificazioni di questi microrganismi è basata sulla loro forma; si distinguono quindi i cocchi (batteri a forma di sfera), i bacilli (batteri di forma bastoncellare), gli spirilli (batteri a forma di spirale) e i vibrioni (batteri a forma di virgola). I cocchi possono essere isolati, a coppie (diplococchi), a catena (streptococchi), a grappolo (stafilococchi) oppure a gruppi di otto cellule in uno spazio di forma cubica (sarcine). I bacilli possono trovarsi isolati, a coppie (diplobacilli) o a catena (streptobacilli). I batteri possono essere anche classificati in base alla temperatura alla quale possono crescere; in base a questo criterio si distinguono i batteri criofili, i batteri mesofili e i batteri termofili.I batteri criofili si sviluppano in modo ottimale a temperature che oscillano fra i 15 e i 20 °C, ma sono in grado di moltiplicarsi anche a temperature decisamente più basse (fino a -7 °C). I batteri mesofili prediligono ambienti in cui la temperatura oscilla fra i 20 e i 40°C; questi batteri non sono in grado di svilupparsi a temperature molto basse. I batteri termofili trovano il loro ambiente ideale di sviluppo quando la temperatura è superiore ai 40 °C. Un'altra modalità di classificazione estremamente importante è quella basata sulla reazione alla colorazione di Gram (un esame di laboratorio messo a punto da un medico danese, H. J. C. Gram); secondo questo criterio si distinguono batteri gram-positivi (anche Gram+) e batteri gram-negativi (Gram-). I batteri possono anche essere classificati in base alle modalità di respirazione; si parla quindi di batteri aerobi obbligati stretti, batteri anaerobi obbligati stretti, batteri anaerobi facoltativi e batteri microaerofili). I batteri aerobi obbligati stretti ricavano l'energia da reazioni di tipo metabolico in cui è necessaria la presenza di ossigeno. I batteri anaerobi obbligati stretti sono batteri che possono vivere solo in assenza di ossigeno. I batteri anaerobi facoltativi sono in grado di sopravvivere anche in mancanza di ossigeno, ma se quest'ultimo è presente la loro crescita ne risente positivamente. In base alle modalità di nutrizione si distinguono batteri autotrofi e batteri eterotrofi.Gli autotrofi sono batteri in grado di sintetizzare le molecole organiche utilizzando come base di partenza dei composti inorganici, mentre i batteri eterotrofi riescono solo a metabolizzare composti organici che sono già stati sottoposti a precedenti processi di sintesi. La stragrande maggioranza dei batteri appartiene al gruppo degli eterotrofi, gruppo che può essere suddiviso in due grandi categorie, quella dei batteri saprofiti (batteri che si cibano di materie vegetali e animali in via di decomposizione) e dei batteri parassiti (batteri che si nutrono utilizzando il metabolismo di altri animali).

13. La morfologia batterica

14. La moltiplicazione batterica e le spore • La moltiplicazione dei batteri avviene solitamente grazie a un processo di scissione binaria; in parole povere, da una cellula se ne formano due con lo stesso genotipo. Il meccanismo della scissione binaria favorisce una trasmissione immodificata delle caratteristiche ereditarie; un'eccezione è rappresentata dai batteri sporigeni, ovvero batteri che trovandosi in ambienti ostili sono stati in grado di reagire producendo delle spore (anche endospore), ovvero delle cellule in grado di resistere agli agenti esterni. Generalmente i batteri sporigeni sono batteri Gram+. I batteri sporigeni sono in grado di vivere per lunghissimi periodi di tempo senza necessità di nutrirsi. La presenza di spore in organismi ospiti può costituire un serio problema perché vista la loro notevole resistenza ad agenti esterni, sia di tipo fisico che di tipo chimico, non sono eliminabili con facilità.

15. Batteri patogeni e concetto di virulenza • Nel paragrafo relativo alla classificazione dei batteri abbiamo già accennato alla suddivisione che viene fatta in base alle modalità di nutrizione, suddivisione che vede la distinzione fra batteri autotrofi e batteri eterotrofi. Appartengono alla categoria dei batteri eterotrofi tutti i batteri patogeni e una parte di batteri non patogeni. Si parla di batteri patogeni riferendosi a quelli che sono in grado di provocare una patologia; si parla di batteri patogeni facoltativi quando provocano una patologia soltanto in presenza di determinate condizioni, mentre si parla di batteri patogeni obbligati quando la loro presenza causa sempre e comunque una malattia. Nel momento in cui i batteri patogeni invadono un organismo provocando modifiche sia a livello anatomico sia a livello funzionale si parla di infezione batterica. Negli uomini un'infezione batterica può essere provocata direttamente dalla trasmissione di microrganismi da un soggetto a un altro oppure indirettamente attraverso liquidi, indumenti e altre fonti di contaminazione. Trattando di batteri patogeni è inevitabile parlare del concetto di virulenza. Con questo termine ci si riferisce alla capacità degli agenti patogeni (che possono essere batteri, ma anche virus, funghi ecc.) di oltrepassare le difese di un organismo (detto ospite) riuscendo poi a moltiplicarsi provocando danni più o meno seri. Responsabili della capacità dei batteri di provocare una malattia (patogenicità) sono i fattori di virulenza; questi sono fattori che favoriscono la sopravvivenza dei microrganismi e il superamento delle barriere anatomiche, consentono di eludere o danneggiare gli anticorpi dell'organismo ospite e permettono di eludere o disattivare le difese cellulari di quest'ultimo. La virulenza di un batterio viene ridotta nel momento in cui esso viene trasferito dal suo habitat a un terreno di coltura artificiale; un ceppo batterico la cui virulenza è stata ridotta viene definito ceppo batterico attenuato; quando, grazie a diversi passaggi su terreni di coltura artificiale, la virulenza viene completamente annullata si parla di ceppo batterico avirulento. La virulenza dei batteri è influenzata sia fattori enzimatici che da fattori tossici; relativamente a questi ultimi si parla di esotossine quando essi vengono liberati a livello ambientale dall'organismo vivente, mentre si parla di endotossine se detti fattori tossici sono presenti nel corpo cellulare e vengono liberati soltanto dopo che è avvenuta lisi dei batteri. Attraverso l'inattivazione delle tossine è possibile produrre dei vaccini (quando una tossina viene inattivata viene definita anatossina); le anatossine sono di fatto tossine non più dannose, ma che mantengono la capacità di stimolare il sistema immunitario; esempi di vaccini allestiti con tale modalità sono i vaccini contro la difterite, la pertosse e il tetano. Esistono comunque altre modalità di allestire vaccini batterici.

17. I “batteri buoni” • Per quanto il termine batteri possa far pensare di primo acchito a tutta una serie di eventi negativi o a patologie anche molto serie, è giusto precisare che le funzioni di molte specie di batteri sono fondamentali in senso positivo, basti pensare per esempio ai batteri lattici o ai batteri che compongono la cosiddetta flora batterica intestinale.

18. I virus • I virus, termine che in latino significa "veleno", sono microrganismi acellulari parassiti obbligati. Queste infettanti e piccolissime particelle nucleoproteiche mancano infatti di una struttura cellulare e si replicano solamente sfruttando intermedi metabolici, enzimi e organelli della cellula ospite. Pur essendo incapaci di riprodursi, i virus possono comunque sopravvivere nell'ambiente esterno e ivi conservarsi per un tempo limitato; il virus dell'influenza, per esempio, può persistere per ore al di fuori del corpo, specialmente in condizioni di freddo e bassa umidità. • In natura esistono moltissime tipologie di virus, che nel complesso infettano qualsiasi tipo di cellula ed organismo (animali, piante, funghi e batteri), provocando una notevole varietà di malattie, come il raffreddore, l'influenza e la poliomelite; altre specie sono invece prive di potere patogeno e non causano alcuna malattia. Per quanto concerne la capacità infettiva, i virus sono in genere fortemente specie e tessuto specifici (la replicazione virale si svolge preferenzialmente in un organo o apparato di esemplari appartenenti ad una certa specie); soltanto alcuni virus possono causare malattie sia nell'uomo che in alcuni animali, mentre ancor meno sono quelli capaci di infettare sia animali che vegetali. • Le dimensioni delle particelle virali variano da poche decine a poche centinaia di nanometri (milionesimi di centimetro); per questo motivo i virus non sono visibili al microscopio ottico, ma solamente a quello elettronico, dove mostrano ampie escursioni non solo nelle dimensioni, ma anche nella forma, che può essere sferica, simile ad un "veicolo per l'atterraggio lunare", a bastoncino

20. Struttura dei virus • La particella virale - quando si trova in sede extracellulare - è detta virione (da non confondersi con vibrione, termine riferito ai batteri del genere Vibrio, tra cui il colera); quando invece si trova in una fase di attiva replicazione endocellulare è chiamata virus. I virioni, dunque, si trovano un po' dappertutto, nell'aria, negli alimenti e nell'ambiente, mentre i virus sono confinati all'interno delle cellule - animali, vegetali o batteriche - che li ospitano. • La struttura elementare di un virus è costituita da un nucleo (core) racchiuso da un rivestimento proteico detto capside. • Il nucleo è formato da materiale genetico, cioè da un acido nucleico, che può essere DNA oppure RNA, ma mai da entrambi contemporaneamente. • I virus a DNA sono chiamati desossiribovirus, mentre quelli a RNA sono detti ribovirus. • I virus a DNA vengono classificati in: virus a DNA a doppia elica, virus a DNA a doppia elica circolare (come i plasmidi dei batteri) e virus a DNA a singola elica. • I virus a RNA vengono classificati in: virus RNA a singola elica con intermedio a DNA, virus RNA a singola elica intera, virus RNA a singola elica segmentata e virus RNA a singola elica con intermedio a DNA. • Questa notevole varietà nel genoma virale impone l'esistenza di strategie replicative piuttosto diversificate, spesso lontane dall'assioma "dal DNA all'RNA, dall'RNA alle proteine" che vige per le cellule procariotiche ed eucariotiche (in cui il genoma è costituito solo da DNA). A volte l'acido nucleico può associarsi a proteine di natura enzimatica, importanti per la duplicazione del virus.

22. Virus a DNA • Virus del papilloma umano(responsabili di verruche e condilomiacuminati) • Virus erpetici (responsabili dell'herpes labiale e genitale - herpessimplex -, della varicella e del fuoco di sant'antonio - herpes zoster - ) • Virus del vaiolo Virus del mollusco contagioso Virus dell'epatite BEpstein Barr Virus (responsabile della mononucleosi infettiva e correlato al linfoma di Burkitt)Infezione citomegalicaInfezione da adenovirus

24. Virus a RNA • Virus del morbillo • Virus della parotite o orecchioni • Virus respiratorio sinciziale • Virus dell'influenza • Virus della rabbia • Virus dell'epatite A • Virus del raffreddore comune (causato da oltre 200 tipi diversi di virus) • Virus della poliomelite • Virus della rosolia • Infezione da HIV, AIDS • Virus della SARS: sindrome respiratoria acuta grave West Nile virus - Encefalite Ebola - Febbre emorragica - Molti differenti tipi di virus, per esempio agenteNorwalk e rotavirus, che causano disordini gastrointestinali.

25. Presentazione di Scienze dell’alunna Sofia Mastrogiuseppe classe IF Scuola secondaria di primo grado Istituto Comprensivo Via Boccea 590 ROMA Professoressa Anna Paola Pennacchini Si ringraziano Mamma e Papà