Biologia animale

Biologia animale

Introduzione al vivente

• Vivente: un insieme di proprietà morfo/funzionali
• Composti da almeno una cellula
• Organizzazione strutturale gerarchica in più livelli
• Metabolismo
• Autoregolazione: omeostasi
• Capacità di rispondere agli stimoli
• Acquisire, trasformare e utilizzare l'energia
• Ereditarietà dei caratteri (informazione genetica)
• Riproduzione
• Sviluppo e accrescimento
• Evoluzione e adattamento all'ambiente

Composti da almeno una cellula

Tutto si basa sulla teoria cellulare: la cellula è l'unità vivente fondamentale di funzione e organizzazione di tutti i viventi. Tutti i viventi sono costituiti da cellule (unicellulari o pluricellulari). Ogni cellula si origina solo da un'altra cellula. Le cellule contengono le informazioni ereditarie dell'organismo di cui fanno parte. Tutte le reazioni biochimiche avvengono nella cellula. Robert Hooke ha teorizzato le cellule, osservando al microscopio il sughero che aveva delle cellette.

Aspetti comuni tra cellula procarioti e eucarioti

• Membrana plasmatica
• Citoplasma
• Acido deossiribonucleico
• Ribosomi

Cellula procariotica (Cellula "prima del nucleo")

• Molto piccole: 1-10 µm in lunghezza
• Parete cellulare + Membrana plasmatica
• DNA localizzato nel nucleoide
• Assenza di involucro nucleare
• Presenza di ribosomi
• SOLO ORGANISMI UNICELLULARI

Cellula eucariotica (Cellula con vero nucleo)

• Membrana plasmatica
• DNA localizzato nel nucleo
• Organelli specializzati: componenti delimitati da membrana biologica, citomembrana
• Ribosomi
• Citoscheletro
• Citoplasma
• Citosol: componente fluida del citoplasma

Sistema di endomembrane: dividono la cellula in compartimenti localizzazione delle reazioni chimiche. Attività diverse svolte contemporaneamente.

Perché le cellule sono piccole?

Fattore critico: rapporto superficie (area) / volume, riescono ad entrare più cose e arrivano al centro della cellula. Nessuna cellula è sferica ma sono lunghe o di varie forme e dipende dalla funzione che devono svolgere.

Organizzazione gerarchica in più livelli

Un organismo può essere scomposto in molte parti o un organismo è unito di tante unità inizialmente semplici che si accrescono man mano che si sviluppano. Mettendo insieme acqua, lipidi e proteine, si creano i mitocondri che riescono a fare cose nuove. Esempio: i tessuti hanno molte più funzioni rispetto a cellule singole. Si hanno livelli crescenti di complessità morfo-funzionale. Ogni livello si origina da quello preesistente, acquisendo nuove proprietà biologiche dette emergenti.

Tessuti: insieme di cellule specializzate di uno stesso tipo o di più tipi diversi che cooperano nello svolgimento di una determinata funzione. (Il sangue è un tessuto solido). Come organismi pluricellulari, troviamo i tessuti, l'organo che è costituito da differenti tessuti che cooperano per svolgere una particolare funzione e apparato o sistema che è una serie di organi correlati coordinati fra loro dal punto di vista funzionale.

Metabolismo

Insieme delle reazioni chimiche e delle trasformazioni energetiche essenziali per nutrizione, riproduzione, crescita, etc., che si verificano in una cellula.

• Il catabolismo: qui le molecole vengono digerite, ovvero distruggere le macromolecole e farle diventare semplici.
• L'anabolismo: qui si ha la costruzione delle nuove molecole usando i mattoncini del catabolismo.

La costruzione dei nuovi elementi si ha grazie all'energia. L'energia è presa dall'azione di rottura delle molecole, quindi in generale nel processo di catabolismo.

Meccanismi di autoregolazione: omeostasi

Capacità di mantenere in equilibrio l'ambiente interno di un organismo, anche se le continue reazioni biochimiche tendono a modificarlo.

Esempi:

• Regolazione bilancio idrico salino
• Regolazione concentrazione glucosio nel sangue
• Regolazione temperatura corporea: termoregolazione

Recettore: recepisce condizioni ambientali. Cervello: decide come comportarsi. Effettore: esegue l'ordine impartito dal cervello. Esistono organismi omeotermi/endotermi e eterotermi/ectotermi. Gli organismi omeotermi controllano la propria temperatura corporea, esempio gli uccelli. Organismi endotermi significa che producono calore per mantenere controllata la temperatura. Gli organismi eterotermi sono a sangue freddo, non sanno regolare ma sono influenzati oppure dipendono dall'ambiente esterno.

Acquisizione, trasformazione e utilizzo di energia

• Autotrofi, produttori: organismi in grado di sintetizzare la loro fonte energetica (molecole organiche: glucosio) a partire da sostanze inorganiche e utilizzando energia derivante da luce solare (fotosintesi clorofilliana) (alghe, piante).
• Eterotrofi, consumatori: organismi non in grado di sintetizzare la propria molecola organica a partire da sostanze inorganiche. Dipendono dai produttori per energia. (Animali, coralli, funghi).

Flusso di energia nella cellula vegetale (sia autotrofa che eterotrofa): Mitocondrio: respirazione cellulare, cloroplasti: fotosintesi clorofilliana. Flusso di energia nella cellula animale (solo eterotrofa): Mitocondrio: respirazione cellulare.

Ereditarietà dei caratteri

Informazione genetica codificata in molecole di DNA trasmessa da una generazione a quella successiva. Geni: unità di informazione ereditaria che determinano i caratteri morfologici funzionali di ogni entità. Un gene corrisponde a uno specifico tratto di una molecola di DNA. L'insieme dell'informazione genetica di una cellula o di un organismo è il genoma. La complessa organizzazione strutturale di ogni organismo e la capacità di compiere tutte le funzioni vitali sono determinate dalle informazioni genetiche.

Riproduzione

Capacità di produrre nuovi individui (progenie), a partire da uno o da due individui parentali, che possono essere, o non essere, la coppia esatta dei genitori. La riproduzione è l'unica caratteristica che l'individuo può permettersi di non fare. Riproduzione parte del ciclo vitale/biologico di un individuo. Tutti gli organismi hanno la capacità di riprodursi, ma non tutti lo fanno. La riproduzione non è coinvolta nella sopravvivenza dell'individuo, ma garantisce la continuità nel tempo della specie, evitando l'estinzione.

Riproduzione vegetativa

• Non servono i gameti
• Basta un solo individuo
• Non consente ricombinazione del patrimonio genetico, individui figli sono uguali geneticamente
• Crea linee clonali
• La cellula procarioti si produce per scissione mentre la cellula eucarioti si produce per mitosi.
• La riproduzione vegetativa è presente anche nei metazoi (animali). Alta capacità rigenerativa, le cellule totipotenti vengono divise tramite la proliferazione cellulare e il differenziamento cellulare.

Riproduzione gametica

• Consente combinazione del patrimonio genetico
• Garantisce variabilità genetica
• Alla base dei processi evolutivi
• Qui servono due individui adulti pluricellulari, i quali devono avere degli apparati specializzati per produrre due cellule diverse per creare un nuovo individuo.

Sviluppo e accrescimento

Accrescimento: aumento di numero e dimensione delle singole cellule o dell'organismo. Sviluppo: cambiamenti che avvengono durante la vita di un organismo. Il ciclo biologico è formato dallo sviluppo post-embrionale, diretto e dallo sviluppo post-embrionale indiretto.

Nello sviluppo embrionale diretto (della balena), nel momento in cui la balena partorisce viene partorito un individuo che è simile all'adulto ma in dimensioni più piccole, mentre quando è indiretto l'individuo che esce dall'uovo è un qualcosa che si chiama bruco e che è diverso dalla farfalla, ovvero ciò che diventerà nel futuro.

Evoluzione biologica

Evoluzione: cambiamento, trasformazione, cambiamento delle caratteristiche degli organismi per adattarsi all'ambiente che cambia. Gli organismi non evolvono, non cambiano. "Non è la più forte delle specie che sopravvive, né la più intelligente, ma quella più reattiva e capace di adattarsi ai cambiamenti ambientali" – selezione naturale.

Esempio: evoluzione di batteri resistenti alla penicillina

Esperimento di Joshua e Lederberg. Perché sono comparsi i batteri resistenti alla penicillina? Nuove condizioni ambientali hanno selezionato ceppi mutanti di batteri. I ceppi mutanti sono perciò adattati al nuovo ambiente. La penicillina inibisce un enzima coinvolto nella sintesi della parete cellulare batterica.

Animale (metazoo)

Cellula eucariotica priva di parete e di cloroplasti. Organismo pluricellulare. Eterotrofo. Nutrizione per ingestione.

Classificazione dei viventi

Tutti i viventi possono essere suddivisi in gruppi, regni, sulla base soprattutto del tipo di cellula e di assunzione dell'energia.

• Regni: monere (cellula procariotica), protisti, funghi, piante, animali o metazoi (cellula eucariotica).

Gli animali vertebrati, come l'uomo, hanno un'impalcatura scheletrica e hanno una scatola cranica che protegge il cervello, mentre gli invertebrati non hanno le vertebre, ma non sono sinonimo di non avere uno scheletro. Tutti gli animali hanno uno scheletro che fornisce forma e protezione.

Le monere (che si trovano nella cellula procariota)

• Eubatteri
• Archeobatteri

Specie: insieme agli organismi che possiedono caratteri in comune, occupano una specifica nicchia in natura e sono in grado di incrociarsi tra loro e dare origine a prole fertile. Esempio: se facciamo accoppiare asino e cavallo, che appartengono a due specie diverse, la prole sarà sterile, ovvero non si può riprodurre in questo caso il bardotto.

Le specie vengono denominate utilizzando il sistema binomiale di classificazione, ponendo per primo il genere e secondo quello specifico. Esempio: Danio rerio, Drosophila melanogaster.

Elementi fondamentali

• O: respirazione cellulare, è componente dell'acqua, presente nei composti inorganici.
• C: elemento chiave della chimica organica.
• H: in tutti i composti organici, acqua e serve per il trasferimento di energia.
• N: chiave delle proteine e acidi nucleici.
• Ca: nei vertebrati, costruisce lo scheletro, interviene nella contrazione muscolare.
• P: acidi nucleici
• K: catione, liquidi tra le cellule, nel liquido interstiziale.
• S: proteine