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Biologia generale

Appunti introduttivi di Biologia generale (origine della vita e molecole della vita) basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Bavestrello dell’università degli Studi di Genova - Unige, Facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali, Corso di laurea in scienze ambientali e naturali, scaricabili in formato PDF!

Esame di Biologia docente Prof. G. Bavestrello

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BIOLOGIA GENERALE: introduzione (teorie sull’origine della vita, le molecole della vita)

INTRODUZIONE, ORIGINE DELLA VITA

Possiamo definire la biologia come “studio della vita”, ma due domande nascono subito spontanee:

1. Che cos’è la vita?

2. Dove, come e quando di preciso nacque la vita?

CHE COS’É LA VITA?

Per rispondere alla prima domanda abbiamo parecchie opinioni da analizzare.

La NASA definisce la vita con tre parametri: sono viventi solo i sistemi che hanno capacità di

automantenersi (cioè la capacità di procurarsi l’energia di cui hanno bisogno), autoreplicarsi (cioè di

riprodursi in modo da sopravvivere nel tempo) e di compiere un processo di evoluzione Darwiniana (cioè

mantenersi stabile nel tempo, ma contemporaneamente di evolversi in modo da adattarsi ai cambiamenti

dell’ambiente, come i cambiamenti climatici).

In un dizionario della lingua inglese, i parametri applicati ai “viventi” sono: la presenza di un metabolismo,

la crescita, la riproduzione e la capacità di rispondere e cambiare in base all’ambiente; è da notare che la

discriminante fra vita e morte qui è individuabile nell’interazione con l’esterno.

Un articolo della rivista scientifica Science, “The seven pillars of life”, può aiutarci a stabilire sette

caratteristiche fondamentali, i pilastri, della vita.

1. Programma: verso la fine dell’800 uno scienziato tedesco scopre che gli elementi chimici di cui sono

composti gli organismi che definiamo “non viventi” sono gli stessi che compongono i “viventi”, cioè

carbonio, azoto, idrogeno, ossigeno, ferro (emoglobina del sangue), magnesio (atomo centrale della

clorofilla)... Il programma è il progetto che descrive il modo in cui gli elementi sono legati fra loro ed

interagiscono. Il DNA è il piano strutturale codificato di base della vita, una successione di geni che

viene replicata di generazione in generazione con minimi cambiamenti che mantengono invariata la

struttura generale del piano. Nei geni sono “scritte” in forma codificata le formule delle proteine, base

delle reazioni dei sistemi viventi.

2. Cambiamento: siccome i sistemi viventi non sono in grado di controllare i mutamenti dell’ambiente,

questi influenzano la vita stessa, inducendola a cambiare il programma. In un ecosistema si possono

verificare cambiamenti sia spaziali che temporali più o meno repentini (giornalieri, stagionali o anche

nel corso di intere ere), basta pensare alla biodiversità presente nelle isole Galapagos dovuta alla

presenza di diversi tipi di climi presenti in un piccolo arcipelago. Nei sistemi viventi noti, i cambiamenti

del programma avvengono attraverso un processo di mutazione e selezione, ecco come nelle

Galapagos si sono sviluppate specie di uccelli che differiscono per la forma e la dimensione del becco.

3. Compartimentazione: ogni frazione della vita è racchiusa in uno o più “strati” (epitelio, endoteli dei

vari organi, membrane e pareti cellulari), questo perché in modo da preservare la vita c’è bisogno al

contempo di protezione dall’esterno, ma anche di una connessione con esso (approvvigionamento di

sostanze nutritive). La compartimentazione è anche necessaria alla specializzazione di alcune unità

(cellule, gruppi di cellule, organi).

4. Energia: la vita è per definizione una struttura termodinamicamente instabile, cioè in continuo bisogno

di energia, ottenuta grazie al movimento del corpo, di sue parti o delle sostanze chimiche. Essendo i

sistemi viventi sistemi aperti, e considerando il secondo principio della termodinamica (l’energia non si

crea né si distrugge), deduciamo che la maggior parte delle reazioni che avvengono all’interno di

organismi viventi hanno bisogno di elementi che provengono dall’esterno. La principale fonte di

energia dell’intero pianeta Terra è il Sole. È qui che entra in gioco la distinzione fra organismi autotrofi

(che si nutrono utilizzando solamente sostanze inorganiche, come le piante, che compiono la

fotosintesi. Utilizzano cioè l’energia luminosa per sintetizzare glucosio e ricavano l’energia di cui hanno

bisogno dall’energia potenziale di legame liberata dalla rottura delle molecole dello zucchero) ed

organismi eterotrofi (che si nutrono di sostanze organiche prodotte da organismi autotrofi).

5. Rigenerazione: essendo la vita instabile, essa tende sempre al decadimento. Le cellule del nostro

corpo muoiono continuamente, l’organismo vivo è in grado di rigenerarle utilizzando energia. Nel

corpo umano non sono presenti cellule staminali (totipotenti) se non al momento della formazione

dell’embrione, ma le sue cellule sono specializzate; è per questo che le nostre capacità rigenerative

sono limitate e che il nostro principale sistema di rigenerazione è il trasporto attivo di sostanze

dall’esterno. Alcuni organismi (stelle marine) hanno la capacità di rigenerarsi completamente quando

danneggiati; questa capacità viene sfruttata nel caso della riproduzione asessuale o clonazione per cui

non è necessaria la differenziazione della specie in maschio e femmina. La riproduzione sessuale è

comunque largamente più diffusa rispetto a quella asessuale perché permette una maggiore variabilità

della specie.

6. Adattabilità: quasi tutti gli animali possiedono un’adattabilità, cioè una reazione alla variabilità

ambientale, che si sviluppa in maniera quasi immediata (un bambino che si brucia impara a non

toccare gli oggetti roventi). Questa caratteristica della vita è sfruttata splendidamente da alcune specie

viventi e si manifesta nel fenomeno del “mimetismo batesiano” grazie al quale specie del tutto

innocue “mimano” la colorazione caratteristica di altre specie pericolose in modo da non venire

attaccate dai predatori.

7. Isolamento: le interazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula sono ordinate ed isolate

grazie all’effetto degli enzimi ed alla loro specificità (un determinato enzima ha effetto solamente su

alcune molecole e non sulle altre, in modo da evitare che più reazioni che inevitabilmete avvengono

nello stesso momento all’interno della stessa cellula non vengano confuse).

COME NACQUE LA VITA?

A questa domanda non abbiamo ad oggi una risposta precisa. Quello che sappiamo fare però è

differenziare due tipi di cellule: le cellule procariote e le cellule eucariote.

Possiamo dire con certezza che le prime sono le più semplici e quindi le più antiche. Rispetto a quelle

eucariote, questo tipo di cellule presenta alcune differenze: la loro dimensione è ridotta, non posseggono

una membrana nucleare, hanno un numero limitato di organuli citoplasmatici e hanno un solo cromosoma

di forma circolare.

Sappiamo che la Terra si venne a formare circa 4,5 miliardi di anni fa; grazie a studi di geologia su rocce

antichissime solidificate in questo periodo deduciamo che l’atmosfera del nostro pianeta aveva alte

concentrazioni di ammoniaca, di anidride carbonica e di metano (era quindi un’atmosfera riducente, non


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8 mesi fa


DETTAGLI
Esame: Biologia
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze ambientali
SSD:
Università: Genova - Unige
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher chiara1100 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Genova - Unige o del prof Bavestrello Giorgio.

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