Dalla chimica alla biologia: evoluzione e diversità della vita

Caratteristiche degli esseri viventi

- Cosa caratterizza gli esseri viventi?

1) si riproducono 2) crescono e si sviluppano 3) prendono energia dall’ambiente e la trasformano da una forma all’altra 4) sono adattati al loro ambiente 5) reagiscono agli stimoli
- Che cos’è l’evoluzione chimica? Com’è potuta avvenire?

L’evoluzione chimica è un processo in cui si formarono e cominciarono ad accumularsi le molecole organiche complesse. E’ potuta avvenire grazie alla quasi totale assenza di ossigeno,alla presenza dei quattro elementi(idrogeno,ossigeno,carbonio e azoto),all’abbondanza di energia (elementi radioattivi,sole,fulmini,energia termica,eruzioni vulcaniche).

Miller simulò in laboratorio le condizioni ritenute probabili sulla Terra primitiva.

Nel suo esperimento faceva passare tra “un oceano” e “un’atmosfera” dei gas (idrogeno,vapore acqueo,metano,ammoniaca).L’oceano veniva scaldato per far evaporare l’acqua e spingere i gas verso l’atmosfera,nella quale si simulavano i fulmini con degli elettroliti. Quando i gas passavano nella parte di tubo ricoperta da acqua di raffreddamento,il vapore acqueo si condensava e tornava allo stato liquido portato con se le molecole organiche formate,che si accumulavano nella parte orizzontale del tipo,che si ricollegava all’oceano. Questo esperimento dimostrò che quasi tutte le fonti di energia avrebbero potuto trasformare le molecole della superficie terrestre in composti organici complessi.

Funzioni e struttura della cellula

1) la cellula può duplicare se stessa,generazione dopo generazione

2) nella cellula sono presenti enzimi(proteine complesse essenziali per le reazioni chimiche dalle quali dipende la vita

3) la cellula ha una membrana che la separa dall’ambiente circostante,permettendole di mantenere un’identità chimica propria

Autotrofi e eterotrofi

Gli eterotrofi sono organismi che dipendono da fonti esterne di molecole organiche per quanto riguarda l’energia e le piccole molecole che servono come materiale di costruzione.

Gli autotrofi sono organismi che non hanno bisogno di molecole organiche esterne per ricavare energia o da usare come materiali da costruzione;infatti,sono in grado di sintetizzare le proprie molecole organiche ricche di energia a partire da sostanze inorganiche semplici.

Gli autotrofi foto sintetici hanno come fonte d’energia per le reazioni di sintesi il sole.

Gli autotrofi chemio sintetici catturano l’energia liberata da particolari reazioni inorganiche per attivare i loro processi vitali.

Ipotesi eterotrofa e batteri chemio sintetici

- Cosa afferma l’ipotesi eterotrofa sulla prime forme di vita?

Secondo l’ipotesi eterotrofa,le prime cellule sulla Terra erano eterotrofi,in quanto utilizzavano molecole organiche presenti nei mari. In seguito all’aumento di queste cellula primitive,le molecole complesse da cui dipendeva la loro vita cominciavano a scarseggiare,e furono costrette ad evolversi in cellule capaci di sintetizzare molecole organiche a partire da sostanze inorganiche.

Sono stati trovati parecchi gruppi differenti di batteri chemio sintetici che avrebbero potuto essere adatti alle condizioni ambientali della Terra nella sua formazione; è stato accertato che questi batteri sono i rappresentanti sopravvissuti di gruppi antichi di organismi unicellulari.

Alcuni esperimenti sulle condizioni ambientali della Terra primitiva hanno prodotto molecole organiche che sono i precursori chimici della clorofilla delle piante:infatti,se mescolate a molecole organiche semplici,in assenza di ossigeno e soggette alla luce del sole,danno luogo a reazioni fotosintetiche.

1) Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule

2) Le reazioni chimiche di un organismo vivente,compresi i meccanismi di liberazione dell’energia e le reazioni di biosintesi,hanno luogo dentro le cellule

3) Le cellule si originano da altre cellule (come disse Rudolf Virchorw)

4) Le cellule contendono le informazioni ereditarie degli organismi di cui fanno parte,e queste informazioni passano dalla cellula madre alla cellula figlia.

Differenze tra procarioti ed eucarioti

- Quali sono le differenze tra procarioti ed eucarioti?

1) Nelle cellule procariote il materiale genetico (che dirige le attività di una cellula e le permette di riprodursi trasmettendo i caratteri ereditari) è presente sotto forma di una grossa molecola circolare di DNA,conosciuta come cromosoma. Invece nelle cellule eucariote il DNA è lineare e dà luogo a un determinato numero di cromosomi.

2) Nelle cellule eucariote è presente la membrana nucleare,che separa i cromosomi dalle altre strutture cellulari. Nelle cellule procariote il cromosoma è collocato in una zona detta nucleoide,a causa della mancanza della membrana nucleare.

3) In entrambe le cellule il citoplasma contiene i ribosomi,che sono fondamentali nell’unione delle molecole proteiche.

4)Nelle cellule eucariote,a differenza delle cellule procariote, sono presenti organuli circondati da membrana,i quali svolgono una particolare funzione della cellula.

5) Nelle cellule procariote è presente la parete cellulare,mentre nelle cellule eucariote è presente solo in alghe,piante e funghi.

6) Le cellule eucariote sono molto più grandi delle cellule procariote.

Teoria della simbiosi

E’ una teoria secondo la quale i mitocondri e i cloroplasti presenti nelle cellulare eucariote derivano da antichi procarioti introdottisi in cellule più grandi. Qui i batteri avrebbero dato origine a un rapporto di simbiosi: la cellula più grande avrebbe fornito molecole inorganiche e sali minerali,mentre i batteri avrebbero fornito energia e,se fotosintetici,molecole organiche. Questa teoria deve il suo nome alla simbiosi(scambio,rapporto vantaggioso tra due organismi che vivono l’uno dentro l’altro.

1) Monere : comprende tutti i procarioti (batteri)

2) Protisti : comprende gli eucarioti unicellulari e alcuni eucarioti pluricellulari (alghe)

3) Funghi: comprende eterotrofi (unicellulari e pluricellulari) che si nutrono per assorbimento

4) Piante : comprende organismi autotrofi foto sintetici pluricellulari

5) animali comprende eterotrofi pluricellulari che devono ingerire altri organismi per sopravvivere