LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi L’ORIGINE DELLA VITA origine della vita

COSA CARATTERIZZA LA VITA pag. 43 La vita non esiste in astratto; non c’è “vita”, ma solo esseri viventi Un certo numero di proprietà, prese insieme, distinguono il vivente dall’oggetto inanimato Gli esseri viventi si riproducono, generando esseri molto simili, ma non identici. Gli esseri viventi crescono e si sviluppano, da una singola cellula, ad un organismo adulto. Gli esseri viventi scambiano energia e la trasformano, tramite l’alimentazione ed il metabolismo Gli esseri viventi sono adatti al loro ambiente origine della vita

Gli esseri viventi rispondono agli stimoli Gli esseri viventi sono formati da cellule, la cellula è la più piccola parte di un organismo che mantiene tutte le caratteristiche della vita Gli esseri viventi hanno composizione chimica simile Elementi ossigeno (O), carbonio (C), idrogeno (H) e azoto (N) formano circa il 99% della composizione degli esseri viventi Composti Acqua (dal 50% al 90%) Composti organici ( proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici) origine della vita

LA FORMAZIONE DELLA TERRA pag. 42 Il sistema solare si è formato circa 5 miliardi di anni fa, da una nebulosa La parte centrale formò il Sole, intorno a vortici periferici si formarono i pianeti La Terra, come tutti i pianeti, si è formata allo stato fuso, circa 4,6 miliardi di anni fa Il raffreddamento della superficie formò la crosta, le cui rocce più antiche risalgono a circa 3,8 miliardi di anni fa Circa 3,5 miliardi di anni fa iniziarono le prime forme di vita origine della vita

L’ORIGINE DELLA VITA pag. 44 L’ipotesi di Oparin (1922) L’atmosfera primordiale non conteneva ossigeno allo stato elementare O, C, H e N erano presenti nei composti dispersi nell’atmosfera e disciolti nelle acque Era disponibile molta energia (eruzioni, fulmini, radiazioni ultraviolette) Dai gas atmosferici si formavano composti organici, che si raccoglievano in mari e laghi (brodo primordiale) In alcuni luoghi ( pozze, stagni) i composti organici si potevano concentrare origine della vita

Esperienza di Stanley Miller (1952) Atmosfera primordiale contenente vapore acqueo, (H2O) idrogeno (H2), metano (CH4) e ammoniaca (NH3) L’oceano scaldato fornisce vapore acqueo Scariche elettriche simulano l’azione dei fulmini Dopo alcune ore si ottengono composti organici Con esperimenti di questo tipo, variando la forma di energia e la composizione chimica del sistema, sono stati prodotti numerosi composti organici Con successivi passaggi, dai composti più semplici si può passare a composti più complessi origine della vita

Mondo a RNA LE PRIME CELLULE pag. 45 3 elementi caratterizzano le cellule Replicazione: le cellule duplicano se stesse (acidi nucleici) Metabolismo: insieme delle reazioni chimiche che avvengono dentro la cellula (proteine) Membrana: separa la cellula dall’ambiente, consentendole proprie caratteristiche chimiche (fosfolipidi) E’ nato prima l’uovo o la gallina? Proteine Acidi nucleici Archivio genetico Mondo a RNA Attività catalitica origine della vita

Membrane attuali: doppio strato fosfolipidico Nella Terra primordiale i fosfolipidi non c’erano Sidney Fox (1960) Scaldando degli aminoacidi si ottengono proteinoidi, che in acqua formano vescicole dette microsfere origine della vita

Mondo a DNA RNA racchiuso in un involucro Metabolismo e replicazione Selezione naturale 3,5 miliardi di anni fa Prime cellule Evoluzione Mondo a DNA DNA RNA Proteine Archivio duplicazione Metabolismo origine della vita

Sintesi abiotica di piccole molecole organiche (monomeri) Riassumendo Sintesi abiotica di piccole molecole organiche (monomeri) Assemblaggio dei monomeri in polimeri Nascita di molecole che si auto replicano (RNA) Formazione di microsfere proteinoidi a RNA Evoluzione delle prime cellule origine della vita

ETEROTROFI E AUTOTROFI pag. 48 La fonte energetica degli organismi è l’energia chimica contenuta in alcune molecole impiegate come combustibile Autotrofi (che si nutrono da soli): sintetizzano da soli le molecole combustibile, partendo da sostanze inorganiche semplici, ed impiegando una fonte energetica esterna Sostanze inorganiche semplici Fonte energetica esterna Combustibile biologico +  origine della vita

Fotosintetici: la fonte energetica esterna è il Sole Chemiosintetici: ricavano energia da reazioni chimiche inorganiche origine della vita

Quale possibile evoluzione? Eterotrofi (che si nutrono di altro): utilizzano le molecole combustibile già sintetizzate da altri organismi Quale possibile evoluzione? I primi organismi erano eterotrofi e consumavano le molecole accumulate nel brodo primordiale oppure I primi organismi erano autotrofi, chemiosintetici o fotosintetici origine della vita

L’atmosfera primordiale era priva di ossigeno In ogni caso Figura pag.52 L’atmosfera primordiale era priva di ossigeno Abbastanza precocemente sono comparsi autotrofi fotosintetici L’ossigeno si è accumulato negli oceani Circa 2 miliardi di anni fa l’ossigeno era presente nell’atmosfera Circa 1,5 miliardi di anni fa sono comparsi i primi eucarioti Circa 750 milioni di anni fa sono comparsi i primi pluricellulari origine della vita

LA TEORIA CELLULARE pag. 49 1838 Matthias Schleiden: tutti i vegetali sono formati da cellule 1839 Theodor Schwann: tutti gli animali sono formati da cellule 1858 Rudolf Virchow “Omnis cellula e cellula” origine della vita

Formulazione attuale della teoria cellulare Tutti gli organismi sono formati da una o più cellule La cellula è l’unità di base dell’organizzazione dei viventi Il metabolismo di un organismo si svolge dentro le sue cellule Le cellule si originano da altre cellule Le cellule contengono il materiale ereditario dell’organismo, che viene trasferito dalla cellula madre ad una cellula figlia origine della vita