In figura, a sinistra,
un possibile
meccanismo per i
fenomeni di
endosimbiosi
avvenuti circa 1,5
miliardi di anni fa
Nella figura sopra si osservano
ribosomi (sfere gialle) e DNA (eliche di
color viola) nel citoplasma
dell’organulo cloroplasto
Terza parte
Fenomeni di endosimbiosi
Nicola Gruosso classe 3A sala-bar
istituto professionale alberghiero
Porto Sant’Elpidio – ISITPS
Tutor: prof. Stroppa Pierluigi
Obiettivi
• Conoscere la struttura della membrana
cellulare.
• Conoscere quando e perché si è formata la
membrana cellulare
• Sapere la teoria endosimbiontica ipotizzata da
Lynn Margulis
• Sapere che nell’evoluzione i fenomeni di
endosimbiosi sono stati molto importanti
• Sapere che esistono anche fenomeni di simbiosi
tra organismi molto diversi tra loro.
Metodologia
• Lezioni frontali partecipate con proiezioni di
immagini e animazioni
• Elaborazione di set anticipatori
• Uso frequente del feedback
• Lavori di gruppo
• Invito alla produzione di relazioni e poster
• Role playing
• Costruzione di modelli che simulano i fenomeni che
avvengono negli organismi viventi
Mezzi e strumenti
•
•
•
•
•
Libri di testo
Riviste scientifiche
Laboratorio scientifico
Personal computer e videoproiettore
Microfono e macchina fotografica digitale
adibita anche alle riprese
• Lavagne d’ardesia, magnetica e luminosa
• Modelli
• Cartelloni e poster
Tutto cominciò con la formazione
del doppio strato fosfolipidico
• Circa 4 miliardi di anni fa si formò il doppio strato fosfolipidico,
l’impalcatura della membrana cellulare.
• Ogni fosfolipide è composto da due parti:
• - una testa fosforica idrofila
• - una coda lipidica idrofoba
L’animazione che simula ciò che
avvenne 4 miliardi di anni fa..
• Nella foto i ragazzi simulano i singoli fosfolipidi
che erano sparsi nelle acque primordiali, poco
prima di iniziare a disporsi “coda contro coda”
Poi si formò la prima cellula
procariota
• Circa 3,8 Miliardi di anni fa una molecola di DNA
venne inglobata da un doppio strato
fosfolipidico.
Successivamente avvenne il
fenomeno dell’endosimbiosi
• Circa 1,6 Miliardi di anni fa due batteri, il primo
fototrofo (il futuro organulo cloroplasto) e il
secondo chemiotrofo (il futuro organulo
mitocondrio), entrarono in un doppio strato
fosfolipidico al cui interno era già presente una
membrana nucleare avvolgente il DNA…
• Sono stati rappresentati due esempi di
endosimbiosi per fagocitosi, vediamoli:
Endosimbiosi per fagocitosi 1
•
Un possibile
meccanismo per
l’endosimbiosi.
Endosimbiosi per fagocitosi 2
• In questo modo il
mitocondrio venne
fagocitato, circa 1,6
Miliardi di anni fa.
Fagocitosi con
alunni
Vantaggi dell’endosimbiosi
• Gli organuli trassero vantaggio dalla simbiosi
poiché riuscirono a ripararsi dall’ambiente
esterno, grazie al doppio strato fosfolipidico
della cellula;
• Mentre la cellula trasse profitto dal fatto che gli
organuli (ex batteri) effettuassero la fotosintesi
clorofilliana (cloroplasti) e la respirazione cellulare
(mitocondri)
Ma quali sono le prove dell’endosimbiosi?
Figure Tratte da
Zullini. A sinistra un
cloroplasto, a destra
un mitocondrio
Prova 1
nel citoplasma dei due organuli in figura, il cloroplasto
a sinistra e il mitocondrio a destra, ci sono
molecole di DNA e RIBOSOMI molto semplici
(simili a quelli dei batteri).
Prova 1: DNA e RIBOSOMI
semplici nei cloroplasti
Il cloroplasto era un batterio!?
Prova 2: la scissione binaria
• Gli stessi organuli, mitocondrio e cloroplasto,
si riproducono autonomamente per scissione
binaria, grazie al loro personale DNA.
Nella foto si osservano
dei cloroplasti in
divisione all’interno di
una cellula vegetale
eucariota di Elodea.
Ma perché questi organuli hanno
al proprio interno il DNA?
• L’americana Lynn Margulis ideò la teoria
endosimbiontica negli anni ’70; ipotizzò che in passato
gli organuli cloroplasti e mitocondri fossero stati dei
batteri.
• In particolare, i cloroplasti erano dei batteri fototrofi ,
quindi si cibavano tramite la luce, effettuando la
fotosintesi clorofilliana.
• I mitocondri erano dei batteri chemiotrofi, ossia si cibavano
tramite le sostanze chimiche che trovavano già pronte in
natura.
Altre prove dell’endosimbiosi
 Rappresentazione
schematica di piccole
alghe in simbiosi con
un organismo
unicellulare eucariota
(un protista) tuttora
vivente.
Immagine tratta da Zullini
Un’ altra simbiosi interessante: i
licheni
Perché nei licheni le alghe sono in simbiosi con i
funghi?
• Nei licheni le ife dei funghi forniscono acqua e nutrienti
all’alga mentre quest’ultima regala, tramite il processo
della fotosintesi clorofilliana , zuccheri ai funghi.
Animazioni sui licheni vicino la scuola
Nella prima animazione si osservano i licheni
presenti sulle mattonelle in conglomerato
cementizio del pavimento
Animazioni sui licheni delle cortecce
In questa animazione si osservano i licheni
presenti sulle cortecce di piante caducifoglie
Conclusioni
• L’endosimbiosi ha rivestito un ruolo
importante nell’evoluzione della vita?
Probabilmente si. Infatti essa ha permesso:
La formazione della cellula eucariota (1,5 miliardi di anni
fa …. forse anche prima);
L’endosimbiosi ha effettuato anche un salto di
qualità, divenendo “simbiosi”….
… Simbiosi nei licheni (alghe e funghi), simbiosi all’interno
del nostro corpo (i batteri nel nostro intestino producono
vitamine che il nostro corpo non sarebbe in grado di
produrre da solo)
Inoltre i licheni possono essere usati come bioindicatori
ambientali