Biologia e genetica - Appunti

Biologia e genetica

Testi e materiali

Elementi di biologia; Solomon, Borg e Martin. Edizione VI/2013 Napoli: Edises. No capitoli 9-15-17.

Esercitazioni: seminari e applicazione delle nozioni teoriche.

Prova scritta: 18 su 30 più 2 domande aperte (biologia, genetica o genetica del comportamento).

Prova orale: modulata sullo scritto.

Ricevimento: appuntamento via mail.

Biologia

In definizioni:

• Biologia: studio dell’organismo in rapporto con l’ambiente in cui vive.
• Atomo: la più piccola unità di un elemento che possiede le proprietà dell’elemento stesso.
• Molecola: insieme di atomi legati da legami chimici.
• Macromolecola: molecola di grosse dimensioni (zuccheri, lipidi, proteine e acidi nucleici).
• Cellula: unità fondamentale degli organismi viventi (formata da molecole e macromolecole).
• Tessuti: gruppo di cellule con funzioni simili.
• Organo: gruppo di tessuti che svolgono funzioni particolari.
• Sistemi di organi: es. sistema nervoso.
• Popolazione: gruppo di organismi della stessa specie che vivono nello stesso ambiente.
• Comunità: insieme delle popolazioni che vivono nello stesso ambiente (organismi di più specie).

Caratteristiche della materia vivente

• Complessità specificamente determinata (complessità tipica della sua specie)
• Capacità di accrescimento (crescita e sviluppo)
• Capacità di riproduzione (asessuata o sessuata)
• Capacità di rispondere agli stimoli (es.: pianta carnivora o mutamento insetti)
• Capacità di movimento
• Capacità di adattamento all’ambiente (sopravvivenza, es.: mimetismo)

Tutti gli organismi hanno determinate caratteristiche dovute agli acidi nucleici, ossia DNA e in alcuni casi RNA. La riproduzione asessuata consiste nella divisione di un singolo organismo in due; ben differente è invece quella sessuata in cui è necessaria la presenza di entrambi i sessi. L’adattamento all’ambiente è la capacità di sopravvivenza degli organismi. Vi è una selezione naturale degli esseri viventi (es.: farfalle delle betulle, Biston Betularia, Charles Darwin).

Riduzionismo e olismo

Da sempre in campo scientifico sono presenti due concezioni opposte nello studio delle cellule. Solo negli ultimi anni si è compreso quanto entrambe siano corrette.

Il riduzionismo è una concezione secondo la quale se un organismo è composto da tante cellule non è necessario studiarle tutte, ma piuttosto basterebbe studiarne una per tipo per comprendere l’insieme. Si tende dunque a ridurre a unità semplici.

L’olismo è una teoria di matrice opposta, infatti secondo i suoi sostenitori bisogna studiare tutto l’insieme poiché se si seguisse la teoria riduzionista non si coglierebbero le interazioni tra cellule.

Teoria cellulare

1858. Ogni cellula, composta da diverse unità a seconda delle funzionalità, deriva da altre cellule. Le cellule si possono distinguere in due grandi gruppi:

• Cellule eucariote (animali e piante)
• Cellule procariote (batteri)

I due gruppi non solo si differenziano per funzionalità, ma anche per dimensioni e struttura. Inoltre ogni gruppo di cellule è differente dagli altri proprio perché la loro forma dipende dalla loro dimensione. Per quanto riguarda le dimensioni esistono diverse unità di misura:

• I micron, che corrispondono a 10 alla meno 6^esima metri, circa un millesimo di millimetro.
• I nanometri, che corrispondono a 10 alla meno 9^esima metri, circa un milionesimo di millimetro.

Per quanto riguarda particolari strutture si può pensare per esempio agli adipociti in relazione con i globuli rossi e le cellule nervose.

Adipocito: costituito da una membrana, un nucleo limitato e grasso. Assume forma sferica al fine di poter contenere più lipidi possibili.

Globulo rosso: di dimensioni minime e rotonde per poter passare agevolmente nei vasi sanguinei senza danneggiarli. È privo di nucleo, in modo tale da poter trasportare più ossigeno possibile, ma a causa di questa mancanza è impossibilitato a riprodursi. I globuli rossi sono infatti utilizzati dal corpo, eliminati e ricreati nel midollo spinale.

Cellula nervosa: costituita da dendriti che svolgono la funzione di ricettori. Essi collegano di fatti i segnali al neurone.

Cellule procariote ed eucariote

Le cellule procariote sono le più semplici, sia come struttura che come funzioni. Sono composte da una membrana cellulare dentro alla quale si trova il citoplasma in cui sono sparsi tutti gli altri elementi della cellula. Le cellule eucariote sono invece molto più complesse e spesso sono specializzate, in modo tale da migliorare le loro funzionalità. Queste cellule sono composte da una membrana cellulare nella quale si trova il citoplasma dove gli altri elementi sono ben suddivisi e organizzati in base alle funzioni. Inoltre le cellule eucariote sono dotate di nucleo – costituito maggiormente dal DNA – e perciò sono in grado di riprodursi.

Organismi e classificazione a tre domini

Gli organismi viventi si possono suddividere facilmente in due grandi gruppi:

• Gli organismi unicellulari
• Gli organismi pluricellulari

I primi sono i batteri e, come deducibile dal nome, sono composti da una sola cellula. Gli organismi pluricellulari, invece, sono costituiti da più cellule diverse tra loro. È importante ricordare che cellule diverse di un unico individuo hanno stesso genoma (DNA), ma espressione genica differente, ossia presentano un’espressione di set genetici diversi. Gli organismi viventi si possono classificare in tre diversi domini, si parla appunto di classificazione a tre domini:

• Dominio Eubacteria (Procarioti)
• Dominio Eukarya (Eucarioti)
• Dominio Archea (Procarioti per alcuni aspetti associati agli eucarioti)

Batteri

I batteri possono essere divisi in due gruppi:

• Eubatteri (i batteri comuni)
• Archeobatteri (batteri unicellulari e microscopici che vivono in ambienti ostili alla vita come i vulcani o le fosse oceaniche)

Anche per quanto riguarda la forma, i batteri possono essere divisi in tre gruppi:

• Cocchi (forma sferica)
• Bacilli (forma a bastoncino)
• Spirilli (forma a spirale)

I batteri non hanno un vero e proprio nucleo, si parla infatti di nucleoide in cui è contenuto il DNA.

Struttura

La parete batterica presenta una struttura rigida, la cui funzione è quella di dare una forma e proteggere. Il DNA batterico è costituito da una molecola a forma circolare e ogni procariote ha un solo cromosoma. La riproduzione è di tipo asessuato, avviene infatti tramite scissione binaria (non vi è evoluzione). I batteri hanno capacità di movimento grazie al flagello, un’appendice cellulare costituita da flagellina, che permette un movimento a frusta possibile anche perché spesso i batteri si trovano in soluzioni acquose o liquide.

Composizione della materia vivente

La materia vivente è formata da componenti chimici, che possono essere suddivisi in due gruppi:

• Inorganici
• Organici

Degli elementi inorganici fanno parte l’acqua, l’anidride carbonica e gli ioni (atomi con carica elettrica).