Biologia (fisiologia e anatomia 1)

Biologia degli esseri viventi

Aspetti comuni a tutti gli organismi viventi

Tutti gli esseri viventi sono formati da una o più cellule. Contengono informazione genetica e utilizzano tale informazione per riprodursi. Il DNA, acido desossiribonucleico, contiene tutte le informazioni che specificano i caratteri degli esseri viventi. Gli organismi sono capaci di trasmettere queste informazioni alle generazioni future. Tutti gli esseri viventi derivano dallo stesso organismo, da cui derivano caratteristiche comuni.

Utilizzano molecole ottenute dal proprio ambiente per sintetizzare nuove molecole biologiche, estraggono energia dall’ambiente e la convertono in energia utile per compiere lavoro biologico, e regolano il proprio ambiente interno. L'omeostasi è la tendenza naturale al raggiungimento di una relativa stabilità interna. Tale stato di equilibrio deve mantenersi nel tempo, anche al variare delle condizioni esterne, attraverso meccanismi autoregolatori.

Tre punti chiave di classificazione

• Organizzazione cellulare
• Metabolismo e accrescimento
• Riproduzione con trasmissione dei caratteri (ereditarietà)

L’unità più piccola che possiede tutte le caratteristiche di un vivente è la cellula.

Teoria cellulare

La teoria cellulare, proposta da Schleiden e Schwann nel 1838, afferma che la cellula è l’unità fondamentale e strutturale della materia vivente. Tutti gli organismi viventi sono formati da una o più cellule che sostengono tutti i processi vitali. Le cellule derivano esclusivamente dalla divisione di altre cellule. Il termine ‘cellula’ fu coniato dal fisico inglese Robert Hooke nel 1665. Osservando al microscopio delle fette sottili di sughero, Hooke identificò delle piccole strutture distinte, apparentemente vuote, simili a tante piccole celle, le stanze occupate dai monaci nei conventi. Da qui nasce la parola ‘cellula’.

La teoria cellulare rinnegò la tesi della generazione spontanea accreditata fin dal 300 a.C., la quale sosteneva che gli esseri viventi potessero generarsi dalla sostanza inanimata, come ad esempio i vermi dalla carne putrefatta o i topi dai vestiti sporchi. Lo scienziato che per primo affermò che una cellula si genera solo da un’altra cellula fu Pasteur.

Dimensioni e tipi di cellule

La cellula ha un diametro di circa 10 micrometri. Ci sono però cellule molto più piccole, come il batterio Mycoplasma, il batterio più piccolo in assoluto che misura 0,2 micrometri di diametro, o cellule molto più grandi come la cellula uovo umana che raggiunge i 200 micrometri di diametro, quindi visibile dall’uomo a occhio nudo.

Microscopi

I microscopi permettono di ingrandire aumentando la risoluzione. Il potere di risoluzione è la capacità di distinguere due punti a una certa distanza come diversi.

R = (0,61λ)/(nsenα)

Dalla formula osserviamo che la risoluzione di un microscopio dipende dal tipo di lente e dalla fonte di energia utilizzate. Esistono due tipi principali di microscopi:

• Microscopio ottico: La luce generata dalla fonte, attraverso un sistema di lenti, viene resa parallela al preparato da analizzare (che deve essere praticamente trasparente e sottile, circa 5 micrometri) posto su un vetro. Grazie alle lenti, il campione viene ingrandito. Un microscopio ottico riesce a ingrandire di circa 1200 volte e ha un potere di risoluzione di 0,2 micrometri (ovvero riesce a vedere separate due strutture che distano tra di loro 0,2 micrometri).
• Microscopio elettronico: Utilizza, al posto di una sorgente di luce, una fonte di elettroni. Il lavoro congiunto del fascio di elettroni e dei magneti è sfruttato per ingrandire l’immagine di 400.000 volte. Il potere di risoluzione è di 0,5 nm.

Biodiversità e evoluzione

L’origine da un organismo comune spiega le somiglianze tra i vari organismi viventi. Tuttavia, la prole non è mai completamente identica alla cellula che l’ha creata. Esiste una variabilità genetica che si accumula tra una generazione e l’altra. Essendo tutti non perfettamente uguali, c’è sempre chi si adatta meglio all’ambiente e sopravvive al cambiamento. Questo principio è alla base del concetto di evoluzione per selezione naturale introdotto da Darwin nel 1859.

Classificazione delle cellule

Esistono due tipi di organizzazione cellulare: procariotica e eucariotica. La cellula procariotica ha una struttura semplice: non possiede ripartizioni interne delimitate da membrane.