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Origine della vita. La storia Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea Aristotele, (384-322 a.C.). generazione spontanea Francesco Redi (1668),pro.

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1 origine della vita

2 La storia Aristotele, ( a.C.). generazione spontanea Aristotele, ( a.C.). generazione spontanea Francesco Redi (1668),pro non nascevano larve sopra la carne, se questa era sigillata in un recipiente in modo che gli insetti non potessero depositarvi le uova Francesco Redi (1668),pro non nascevano larve sopra la carne, se questa era sigillata in un recipiente in modo che gli insetti non potessero depositarvi le uova Francesco Redi Francesco Redi Un secolo dopo, Lazzaro Spallanzani, dimostrò che liquidi isolati e bolliti rimanevano sterili. Ma si continuò a credere che vermi e insetti potessero nascere spontaneamente da materia organica in decomposizione Un secolo dopo, Lazzaro Spallanzani, dimostrò che liquidi isolati e bolliti rimanevano sterili. Ma si continuò a credere che vermi e insetti potessero nascere spontaneamente da materia organica in decomposizioneLazzaro SpallanzaniLazzaro Spallanzani Louis Pasteur, nel1862, ripeté gli esperimenti di Spallanzani, ma con accorgimenti tecnici che li resero inconfutabili Louis Pasteur, nel1862, ripeté gli esperimenti di Spallanzani, ma con accorgimenti tecnici che li resero inconfutabili Louis Pasteur Louis Pasteur

3 Oparin e Haldane: brodo primordiale dalla metà degli anni 20 la ricerca in questo campo diventa una vera e propria scienza dalla metà degli anni 20 la ricerca in questo campo diventa una vera e propria scienza 1924 viene pubblicato Lorigine della vita di Alexander. I. Oparin atmosfera primordiale senza ossigeno libero come oggi, bensì una miscela di gas che entrano in soluzione negli oceani brodo primordiale 1924 viene pubblicato Lorigine della vita di Alexander. I. Oparin atmosfera primordiale senza ossigeno libero come oggi, bensì una miscela di gas che entrano in soluzione negli oceani brodo primordiale Alexander. I. Oparin Alexander. I. Oparin nellatmosfera erano contenuti H 2 O, Fe, CO 2, H 2 S, in presenza di H 2 si formano CH 4 e NH 3 nellatmosfera erano contenuti H 2 O, Fe, CO 2, H 2 S, in presenza di H 2 si formano CH 4 e NH 3

4 La conferma di Miller reagiscono tra loro sotto grazie a UV, calore da attività vulcanica e fulmini prove: Stanley Miller agli inizi degli anni Cinquanta conferma liotesi di Oparin e dimostra la sintesi degli amminoacidiStanley Miller

5 la pizza primordiale i limiti: dal "brodo primordiale" non è possibile ottenere catene di acidi grassi lunghe; le reazioni di condensazione sono sfavorite in acqua; i limiti: dal "brodo primordiale" non è possibile ottenere catene di acidi grassi lunghe; le reazioni di condensazione sono sfavorite in acqua;brodo primordialecondensazionebrodo primordialecondensazione le molecole complesse sono in grado di aggregarsi in presenza di catalizzatori come fanghi ed argille. le molecole complesse sono in grado di aggregarsi in presenza di catalizzatori come fanghi ed argille. acidi grassi e lipidi possono aver formato uno strato sulla pirite (roccia eruttiva), formando la "pizza primordiale acidi grassi e lipidi possono aver formato uno strato sulla pirite (roccia eruttiva), formando la "pizza primordiale ciò avrebbe facilitato le reazioni di condensazione e quindi la formazione di polimeri implicati nel metabolismo e di molecole in grado di autoriprodursi, ciò avrebbe facilitato le reazioni di condensazione e quindi la formazione di polimeri implicati nel metabolismo e di molecole in grado di autoriprodursi,condensazionepolimerimolecole in grado di autoriprodursicondensazionepolimerimolecole in grado di autoriprodursi prove: tali molecole abbondanti presso le bocche vulcaniche nella profondità degli oceani, (archeobatteri che utilizzano come nutrimento la pirite FeS 2 ). prove: tali molecole abbondanti presso le bocche vulcaniche nella profondità degli oceani, (archeobatteri che utilizzano come nutrimento la pirite FeS 2 ).rcheobatterircheobatteri

6 Microsfere gli strati di lipidi e proteine possono avere formato delle microsfere gli strati di lipidi e proteine possono avere formato delle microsfere microsfere allinterno avrebbero potuto concentrarsi i polipeptidi, gli enzimi e molecole autoreplicanti, allinterno avrebbero potuto concentrarsi i polipeptidi, gli enzimi e molecole autoreplicanti,

7 RNA WORLD i ribozimi; corte catene di RNA, formatesi spontaneamente in grado di autoriprodursi (RNA World,) i ribozimi; corte catene di RNA, formatesi spontaneamente in grado di autoriprodursi (RNA World,)ribozimiRNAribozimiRNA prove: i ribonucleotidi) hanno funzioni importanti come: ATP (accumulo dellenergia) coenzimi (NADH FADH, NADPH, Coenzima A) mRNA e tRNA (assemblaggio dei polipeptidi) attività enzimatica, ribosomi, la duplicazione del DNA dipende dalla presenza di iniziatori a RNA. prove: i ribonucleotidi) hanno funzioni importanti come: ATP (accumulo dellenergia) coenzimi (NADH FADH, NADPH, Coenzima A) mRNA e tRNA (assemblaggio dei polipeptidi) attività enzimatica, ribosomi, la duplicazione del DNA dipende dalla presenza di iniziatori a RNA.ribonucleotidiATPNADH mRNA e tRNAribosomribonucleotidiATPNADH mRNA e tRNAribosom

8 quando è nata la vita? Archeobatteri 3, 8 miliardi di anni Archeobatteri 3, 8 miliardi di anni Archeobatteri Archeobatteri stromatoliti fossili 3.55 miliardi di anni, stromatoliti fossili 3.55 miliardi di anni, stromatoliti fossilizzazione di grandi colonie di cianobatteri e si formano per sovrapposizione di "tappeti" di cellule. associate a fossili di cellule somiglianti ai cianobatteri attuali fossilizzazione di grandi colonie di cianobatteri e si formano per sovrapposizione di "tappeti" di cellule. associate a fossili di cellule somiglianti ai cianobatteri attuali carbonio-12, indizio di attività biologica carbonio-12, indizio di attività biologica carbonio-12 età della terra 4,5 miliardi: poco tempo a disposizione età della terra 4,5 miliardi: poco tempo a disposizione

9 i primi organismi si siano formati nello spazio e poi giunti nel nostro pianeta? prove: su molti corpi celesti sono stati trovati composti organici;. aminoacidi, acidi grassi, basi azotate sono anche presenti nella polvere cosmica che arriva sulla terra polvere cosmica Forme simili a Batteri presenti sulla meteorite di Nakhla (foto NASA)

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11 Archeobatteri diversi dagli altri batteri (Eubatteri) diversi dagli altri batteri (Eubatteri) hanno una parete cellulare chimicamente diversa priva di peptidoglicani, hanno una parete cellulare chimicamente diversa priva di peptidoglicani, possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in acque satura di sale (Halobacterium); possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in acque satura di sale (Halobacterium); sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche eruttive a temperature di 120° ed oltre e a pressioni elevatissime che impediscono l'ebollizione dell'acqua; sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche eruttive a temperature di 120° ed oltre e a pressioni elevatissime che impediscono l'ebollizione dell'acqua; le loro membrane cellulari non sono costituite da catene fosfolipidi; le loro membrane cellulari non sono costituite da catene fosfolipidi; il pigmento fotosintetico è simile a una molecola eucariota. il pigmento fotosintetico è simile a una molecola eucariota.

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13 Thiobacillus ferrooxidans è un archeobatterio che utilizza il ferro come fonte di energia Methanococcus jannischii: produttore di metano; vive fra i 50 e gli 80 gradi centigradi, in un mezzo contenente H 2 e CO 2

14 Comparsa dellossigeno Lossigeno comparve solo grazie all'attività fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi.Lossigeno comparve solo grazie all'attività fotosintetica del primi organismi fotoautotrofi. reazioni di ossidazione più efficaci, reazioni di ossidazione più efficaci, formazione di uno strato di ozono (O 3 )formazione di uno strato di ozono (O 3 )

15 fonti energetiche stabili e fonti di carbonio organismi eterotrofi attuali ottengono C e energia dagli alimenti, necessitano di ossigeno o, solfati, nitrati o ioni ferro (batteri anaerobi) organismi eterotrofi attuali ottengono C e energia dagli alimenti, necessitano di ossigeno o, solfati, nitrati o ioni ferro (batteri anaerobi) chemioautotrofi si procurano lenergia da composti inorganici, come idrogeno o acido solfidrico e il C dalla CO 2 chemioautotrofi si procurano lenergia da composti inorganici, come idrogeno o acido solfidrico e il C dalla CO 2 i fotoautotrofi ricavano energia dalla luce e il C dalla CO 2 i fotoautotrofi ricavano energia dalla luce e il C dalla CO 2 i fotoeterotrofi ricavano energia dalla luce e il C dalle molecole organiche i fotoeterotrofi ricavano energia dalla luce e il C dalle molecole organiche

16 mitocondri e cloroplasti derivano evolutivamente da procarioti che vivevano in simbiosi allinterno della cellula più grande mitocondri e cloroplasti derivano evolutivamente da procarioti che vivevano in simbiosi allinterno della cellula più grande un miliardo di anni fa colonizzarono le cellule eucariotiche primordiali, prive della capacità di metabolizzare lossigeno un miliardo di anni fa colonizzarono le cellule eucariotiche primordiali, prive della capacità di metabolizzare lossigeno i mitocondri dai proteobatteri ( batteri aerobi) e i cloroplasti dai cianobatteri i mitocondri dai proteobatteri ( batteri aerobi) e i cloroplasti dai cianobatteri La membrana interna: batterica mentre la membrana esterna: prodotta dalla cellula ospite La membrana interna: batterica mentre la membrana esterna: prodotta dalla cellula ospite Dati a favore dellipotesi: 1. la dimensione di entrambi è simile a quella di un batterio 2. contengono un loro DNA (anche se non sono autosufficienti) 3. possono dividersi formando copie simili a se stessi dai procarioti agli eucarioti: ipotesi endosimbionte

17 verso i pluricellulari il metabolismo aerobico sviluppa maggiori quantita' di energia rispetto a quello anaerobico; il metabolismo aerobico sviluppa maggiori quantita' di energia rispetto a quello anaerobico; passaggio evolutivo da cellule primitive ad organismi piu' evoluti, pluricellulari passaggio evolutivo da cellule primitive ad organismi piu' evoluti, pluricellulari ipotesi: 1. alcuni protisti si siano raggruppati a formare delle colonie e oi degli organismi autonomi 2. una singola cellula di un protista sviluppi molti nuclei (fenomeno abbastanza frequente in questo gruppo) che possono in seguito formare cellule diverse e, quindi, tessuti, organi, ipotesi: 1. alcuni protisti si siano raggruppati a formare delle colonie e oi degli organismi autonomi 2. una singola cellula di un protista sviluppi molti nuclei (fenomeno abbastanza frequente in questo gruppo) che possono in seguito formare cellule diverse e, quindi, tessuti, organi,


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