introduzione alla biologia
Introduzione alla BIOLOGIA
Il termine biologia, coniato all'inizio dell'Ottocento, deriva dal greco bios: vita e logos: studio ed è la scienza che studia la vita.
Gli esseri viventi ed il loro funzionamento sono oggetto di studio della biologia.
Le caratteristiche che permettono di distinguere gli esseri viventi dagli oggetti inanimati sono le seguenti:
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capacità di accrescersi e svilupparsi
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capacità di riprodursi
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capacità di trasformare energia
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possesso di informazione (informazione ereditaria contenuta in un programma formato da geni, che nella maggior parte degli esseri viventi sono nel DNA)
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costituzione cellulare
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capacità di rispondere agli stimoli
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capacità di autoregolarsi (mantenendo la temperatura corporea)
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capacità di evolvere
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capacità di ricavare dall'ambiente energia e nutrienti
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capacità di interagire gli uni con gli altri
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gli organismi viventi derivano tutti da un antenato comune
Una forma di vita può pure non mostrare tutte le caratteristiche suddette, in quanto, per esempio, alcuni semi vegetali quiescenti possono essere inattivi per un certo arco di tempo non ricavando energia dall'ambiente esterno pur rimando vivi.
Lo sviluppo degli esseri viventi è reso possibile grazie all'informazione contenuta nelle molecole del DNA le cui sequenze, dette geni, codificano per proteine. Il genoma è costituito dalle informazioni ereditarie scritte nel DNA che ogni organismo trasmette alla propria discendenza.
Tutti gli organismi viventi hanno bisogno di energia e materie prime per costruire le loro cellule. Le cellule ricavano energia e nutrienti dalla luce solare o da altre fonti, come gli zuccheri, e li usano per sintetizzare le biomolecole e svolgere lavoro meccanico.
Le reazioni chimiche che si svolgono all'interno della cellula richiedono lo scambio di materiali tra interno ed esterno delle cellule; il tutto è sotto il controllo di un'attività di regolazione detta omeostasi. L'omeostasi è la capacità dei viventi di mantenere costanti le caratteristiche del proprio ambiente interno anche al variare delle condizioni dell'ambiente esterno. Il termine omeostasi deriva dal greco homos: uguale e stasis: stabilità ed è stato coniato nel 1932 dal fisiologo americano Walter Cannon.
Gli organismi interagiscono, oltre che con l'ambiente interno, anche tra di loro e con l'ambiente esterno. Gli organismi che appartengono alla stessa specie e vivono nella stessa area geografica costituiscono una popolazione tra i cui individui possono esistere interazioni di vario tipo. Le interazioni tra popolazioni generano una comunità. L'interazione tra le comunità viventi e l'ambiente in cui vivono formano un ecosistema. La specie è un gruppo di organismi in grado di riprodursi tra loro generando prole feconda; partendo da un antenato comune e per selezione naturale le specie sono soggette ad evoluzione.
Dal latino evolvere, che significa srotolare, deriva il termine evoluzione. Charles Darwin, elaborò la teoria dell'evoluzione per selezione naturale ed suggerì che gli organismi viventi discendano da antenati comuni. La selezione naturale favorisce l'adattamento all'ambiente circostante.
L'organizzazione degli esseri viventi in sistemi complessi ed integrati sta alla base delle differenze con gli organismi non viventi. I diversi livelli di organizzazione dei viventi sono i seguenti:
atomo-molecola-organulo-cellula-tessuto-organo-apparato o sistema-organismo-popolazione-
specie-comunità-ecosistema-biosfera
Negli organismi non viventi si distinguono: atomo-molecola.
Tutti gli organismi viventi sono costituiti da materia formata da elementi non divisibili in sostanze più semplici mediante reazioni chimiche.
La materia vivente è intesa essere in grado di riprodursi e replicarsi generando altri individui simili ai progenitori.
Dei 92 elementi esistenti in natura, quelli più abbondanti sono quattro: ossigeno, silicio, alluminio e ferro e sono l'87% della materia della crosta terrestre. Mentre, idrogeno, carbonio, ossigeno e azoto sono gli elementi più presenti nel corpo umano, circa il 99%.
Nel 1665, lo scienziato inglese Robert Hooke diede il nome cellula alle piccole strutture che osservò al microscopio da fettine di sughero; il termine cellula è il diminutivo di cella, termine latino che indica le celle di un convento. Gli organismi unicellulari sono costituiti da una sola cellula, i pluricellulari da più cellule. La cellula è la struttura più semplice in grado di svolgere tutte le funzioni cellulari.
Nel 1838, i biologi tedeschi Mathias Schleiden e Theodor Schwann, studiando la struttura di vegetali e animali, rispettivamente, notarono la somiglianza tra gli elementi strutturali di entrambi osservando che sono gli stessi.
Caratteristiche delle cellule:
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sono le unità morfologiche e fisiologiche di tutti gli organismi viventi
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provengono da cellule preesistenti
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sono simili per composizione chimica
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sono avvolte da un involucro esterno detto membrana plasmatica
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sono costituite da citoplasma acquoso in cui avvengono reazioni chimiche
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possiedono materiale genetico proprio che viene trasmesso dalle cellule parentali alle cellule figlie
Tutto ciò è alla base della Teoria cellulare.