Ciao ragazzi e benvenuti nella prima lezione del corso di Biologia. Io sono Alessandro e sono tutor per dispenso. In questa prima lezione andremo ad affrontare quelli che sono gli argomenti base, gli argomenti introduttivi alla Biologia. In particolare andremo ad osservare le caratteristiche degli esseri viventi, andremo ad osservare la differenza che vi è tra l'atomo, la cellula, il tessuto, l'organo e gli apparati e soprattutto andremo a vedere quelli che sono gli elementi fondamentali. Quindi, innanzitutto, che cos'è la biologia?
Che cosa studia la biologia? La biologia altro non è che uno studio scientifico degli esseri viventi, cioè di tutti quegli organismi che discendono da un antenato unicellulare comune, comparso circa 4 miliardi di anni fa. Ovviamente tutti gli esseri viventi, tutti gli organismi viventi, hanno una serie di proprietà che condividono.
Di fatti sono costituiti da cellule. Tutte le cellule contengono le cosiddette informazioni ereditarie che vengono scritte in un linguaggio genetico universale, che è il DNA. Le cellule vanno a ricavare dall'ambiente energia e nutrienti. Gli organismi ovviamente in virtù di tutto ciò vanno a rispondere ai cambiamenti dell'ambiente esterno. Gli esseri viventi tra di loro vanno ad interagire gli uni con gli altri ed ovviamente tutti i viventi, come già detto poc'anzi, sono comparsi per evoluzione a partire da un antenato comune.
Quindi tutti gli organismi sono costituiti da cellule, da quelle strutture microscopiche che sono in grado di compiere le funzioni che vanno a caratterizzare la vita. Alcuni organismi sono costituiti da più cellule, in questo caso parleremo dei cosiddetti organismi pluricellulari, altri organismi sono costituiti invece da una singola cellula, in questo caso andremo a parlare degli organismi unicellulari. Proprio in relazione alla diversa organizzazione interna, andiamo a distinguere due diversi tipi di cellula, la cellula prokaryote e la cellula eukaryote.
Ma di che cosa si tratta? La cellula prokaryote è una cellula primordiale, con il DNA concentrato nella regione del nucleoide e non racchiuso da membrana. In particolare, la cellula prokaryote è caratterizzata da dimensioni ridotte, una struttura molto semplice, la mancanza degli organoli. In particolare perché questa cellula dove il nucleo è ovviamente assente è definita prokaryote? In particolare perché parliamo di una derivazione greca, di pro che deriva prima del nucleo.
Quindi banalmente andiamo ad attribuire al nome di cellula prokaryote quella cellula primordiale che non possiede il nucleo. A differenza invece della cellula... Eucariote, che è una cellula dotata di nucleo, proprio perché si è venuto a costituire nel corso dell'evoluzione.
Quindi si tratta di una cellula di dimensioni maggiori, con una struttura molto più complessa e con un nucleo racchiuso da membrana, oltre che ovviamente di una cellula che contiene all'interno gli organuli, che sono poi fondamentali per la costituzione dei compartimenti funzionali. Alcune differenze ancora tra le due sono le dimensioni. Difatti la cellula eucariote è una cellula che ha un diametro medio che va dai 10 ai 100 micron ed è l'unità di base di tutti gli organismi pluricellulari, seppur anche di alcuni unicellulari, come ad esempio le piante o i funghi, mentre la cellula prokariote è una cellula che ha un diametro molto più ridotto, va da 1 a 10 micron e costituisce solo ed esclusivamente degli organismi unicellulari, quindi parliamo degli archeobatteri, parliamo dei batteri. Le cellule quindi sono costituite da qualcosa, qualcosa di più piccolo, che sono gli atomi e le molecole.
Le molecole che vanno a caratterizzare poi gli esseri viventi sono definite nello specifico biomolecole, cioè composti del carbonio, composti organici, che vanno poi ad aggregarsi per andare a formare delle molecole più grandi, cosiddette macro-molecole, quindi parliamo dei carboidrati, parliamo dei lipidi, parliamo delle proteine, ma anche degli stessi acidi nucleici. Quindi l'organizzazione, possiamo concludere, è che l'organizzazione dei viventi si basa esclusivamente su livelli di crescente complessità. Delle molecole ci formano delle macromolecole per poi andare a costituire gli acidi nucleici. Successivamente abbiamo...
gli organoli cellulari, quindi i mitocondri, i cloroplasti, dopodiché abbiamo la formazione della cellula, che ogni cellula è specializzata, ogni cellula ha una sua specializzazione. In virtù di questo abbiamo poi la formazione dei tessuti, perché cellule affini o cellule uguali, che quindi vanno a svolgere la stessa funzione, vanno anche a costituire un tessuto. Ogni struttura biologica quindi va a svolgere una specifica funzione e dobbiamo ricordare che la forma che viene assunta proprio dalla struttura biologica è anche relativa alla funzione che essa assume. Ad esempio abbiamo i cactus banalmente che presentano delle spine, le spine sono lì per proteggere dai predatori, per proteggere dalla perdita d'acqua.
Ancora, per esempio, abbiamo le cellule che costituiscono i muscoli, hanno una forma allungata, si tratta delle fibre. Questo avviene sia per consentire la contrazione sia per consentire il movimento. Abbiamo parlato di codice genetico.
Il codice genetico altro non è che l'insieme delle informazioni per sviluppo e mantenimento degli organismi sono contenute all'interno delle molecole di DNA. Molecole di DNA... che ovviamente vanno a controllare l'intera attività cellulare. Possiamo dire banalmente che queste informazioni altro non sono che delle istruzioni che vengono scritte utilizzando questo codice genetico universale che è identico per tutti gli organismi. Quindi, ricapitolando, abbiamo che cosa?
Gli organismi viventi si sviluppano in base a un codice genetico universale e tutte le loro informazioni sono... contenute all'interno delle molecole di DNA. Il DNA di conseguenza va a controllare l'attività cellulare e ricordiamo soprattutto che il DNA è una molecola ereditaria, che ogni molecola di DNA viene idealmente ripartita in unità funzionali, cioè nei geni, ognuno dei quali poi va a sovraintendere la produzione di una specifica proteina. Ovviamente questa è una trattazione. Molto introduttiva, in quanto poi successivamente sarà approfondito l'argomento.
Ancora parliamo di scambio di materia e di energia. Abbiamo detto che gli organismi ricavano energia dall'ambiente, ricavano dall'ambiente le sostanze di cui hanno bisogno per poter svolgere quelle che sono le funzioni vitali. Contemporaneamente vanno anche a rilasciare nell'ambiente tutte quelle sostanze, oltre che al calore, che viene prodotto dal metabolismo. Ogni organismo, difatti, interagisce con il proprio ambiente, sia con gli organismi che anche con i fattori non viventi.
E tutte queste interazioni avvengono all'interno di un ecosistema. Ovviamente le dinamiche che sono presenti all'interno dei singoli ecosistemi dipendono da due concetti fondamentali. Il ciclo delle sostanze nutritive e il flusso delle energie. Questo che cosa significa? Le sostanze vengono riciclate andando a seguire un ciclo chiuso che passa dai produttori ai consumatori ai decompositori.
Per questo motivo noi parliamo di ciclo delle sostanze nutritive, perché ogni sostanza è riciclata andando a seguire questo iter. Il flusso di energia invece fa riferimento al concetto che l'energia viene continuamente acquisita e persa all'interno degli ecosistemi, perché noi abbiamo un flusso di energia costante che entra. sotto forma di luce solare e che invece esce sotto forma di calore. Ovviamente, quando parliamo di interazioni con l'ambiente, parliamo anche di reazione agli stimoli, parliamo di un concetto importante che è il concetto di omeostasi.
In particolare, tutti gli esseri viventi, come già detto, recepiscono gli stimoli esterni. producono delle risposte e regolano il proprio ambiente interno per andare a mantenere la cosiddetta omeostasi, cioè quella condizione di relativa stabilità. Ad esempio, che cosa succede?
I meccanismi di termoregolazione di molti animali permettono di andare a mantenere una temperatura entro determinati valori nonostante le variazioni esterne. Per esempio qui abbiamo i brividi che altro non sono che delle contrazioni involontarie che vanno a generare calore per ovviamente andare a mantenere una temperatura all'interno dell'organismo. Quindi che cos'è uno stimolo?
Uno stimolo è un qualsiasi input che è capace di eccitare un organismo, che è capace di eccitare parte di esso, andando poi a provocare una risposta finalizzata. Tutti gli organismi ovviamente vanno a reagire agli stimoli ambientali E soprattutto la maggior parte degli animali e degli organismi viventi può sopravvivere alle fluttuazioni esterne proprio grazie a questi meccanismi di controllo, proprio grazie ai meccanismi di omeostasi. Abbiamo fatto accenno all'organizzazione del corpo poc'anzi, in particolare abbiamo detto che l'organizzazione si basa su crescenti livelli di difficoltà e di organizzazione. In particolare possiamo andare a distinguere sei diversi tipi livelli di difficoltà. di organizzazione del nostro corpo.
Il livello chimico, il livello cellulare, il livello dei tessuti, il livello degli organi, il livello dei sistemi degli apparati e il livello degli organismi, dell'organismo. Ma di che cosa si tratta nello specifico? Quando parliamo di livello chimico ovviamente parliamo del livello basilare, quindi parliamo di atomi e molecole che vanno a partecipare alle reazioni chimiche essenziali per la vita.
Quindi parliamo del carbonio, dell'idrogeno, dell'azoto. dell'ossigeno, del fosforo, dell'ozolfo, tutti elementi fondamentali che sono necessari per andare a svolgere le reazioni chimiche essenziali per la vita. Il livello cellulare altro non è che la combinazione di molecole in cellule.
Nel momento in cui parliamo di livello cellulare iniziamo a parlare di unità di base dell'organismo, quindi le molecole del livello chimico vanno a assemblarsi, vanno a costituire delle macromolecole. per poi, come detto prima, andare a formare delle cellule. Nel momento in cui abbiamo cellule affini o che svolgono compiti uguali, ovviamente andiamo ad avere l'organizzazione del tessuto, tessuto epiteliale, tessuto connettivo, tessuto nervoso, tessuto muscolare. I tessuti sono di fatti costituiti da gruppi di cellule, sono costituiti da tutti i relativi materiali circostanti che poi vanno a lavorare insieme per poter svolgere una determinata funzione. Ancora abbiamo successivamente...
i tessuti, il livello degli organi, dove noi abbiamo più tessuti che si vanno ad unire per formare strutture del corpo. Ad esempio abbiamo organi che sono composti da uno o due tessuti con delle funzioni specifiche. Ancora abbiamo il livello dei sistemi degli apparati.
Altro non sono che un'associazione di organi con analogie funzionali, strutturali e soprattutto con la stessa origine embrionale. Quando parliamo invece di apparati parliamo di un'associazione di organi. parliamo di organi che possono differire per strutture e origine embriologica.
Diciamo, questa è la differenza sostanziale che vi è tra sistema e apparato. Nel momento in cui parliamo di apparato abbiamo una origine embriologica totalmente differente, oltre che ad una struttura che può essere differente, quando invece parliamo di sistemi parliamo di analogie, sia embriologiche che strutturali. Infine, il livello dell'organismo altro non è che l'organizzazione.
di tutti i sistemi, di tutti gli apparati che vanno a costituire poi effettivamente l'organismo. Nel livello chimico quindi abbiamo detto che vi sono degli elementi fondamentali che ci permettono poi di andare a giungere al sesto livello e questi elementi fondamentali sono per l'appunto il carbonio, l'idrogeno, l'azoto, l'ossigeno, il fosforo e lo zolfo. Ovviamente osserviamo una particolarità, questi elementi fondamentali non sono gli stessi.
questi elementi che non andiamo a ritrovare sulla crosta terrestre, perché andiamo a trovare l'ossigeno, il silicio, l'alluminio, il ferro. Quindi perché gli elementi sono differenti? Per il semplice fatto che non tutti gli elementi sono necessari per poter andare a formare delle macromolecole, ma soprattutto perché, come abbiamo già detto, negli organismi viventi avvengono delle reazioni chimiche che richiedono la formazione di molecole complesse, quindi di macromolecole. macromolecole e l'elemento fondamentale per andare a costituire queste macromolecole è per l'appunto il carbonio.
Carbonio che ha la capacità di andarsi a legare ad altri atomi di carbonio formando degli aggregati molto più grandi a cui poi si vanno a legare l'idrogeno, l'ossigeno, l'azoto andando a costituire così le proteine, i lipidi, i carboidrati, gli acidi nucleici eccetera. Ovviamente che cosa andiamo anche a osservare? Andiamo ad osservare che il carbonio è sì l'elemento più importante per gli esseri viventi, ma l'idrogeno è anche quello più abbondante, anche perché insieme poi all'ossigeno forma l'acqua che è una risorsa fondamentale.
Per quale motivo? È una risorsa fondamentale perché tutti i liquidi del nostro corpo sono a base d'acqua. Circa il 60% del peso in un adulto è acqua, circa il 75% in un neonato è acqua.
Ovviamente... Questo perché il sangue è costituito da acqua, il liquido amniotico, le urine. Ovviamente si tratta di liquidi che hanno un elevatissimo contenuto d'acqua. E questo perché è importante? Perché la proprietà che rende l'acqua il composto primario per la vita è proprio la polarità, cioè il fatto che ciascuna molecola porta una debole carica elettrica positiva ad un'estremità e una debole carica elettrica negativa ad un'estremità.
all'altra. Di conseguenza noi abbiamo un'interazione tra estremità positiva ed estremità negativa, il cosiddetto legame a idrogeno, che ovviamente poi andrete ad approfondire nelle lezioni di chimica. Grazie a questa proprietà, che cosa succede? Che l'acqua va a stabilire delle interazioni con le sostanze polari, con le cosiddette sostanze idrofile, e viceversa non può andare ad interagire con le sostanze idrofio. Quindi le sostanze idrofile, come ad esempio anche lo zucchero da tavola.
risultano essere solubili nell'acqua, quelle idrofobe non lo sono. Proprio in virtù di questo ragionamento, l'acqua mantiene disciolte piccole quantità di gas all'interno, come ad esempio l'ossigeno e la nitride carbonica, che è il prodotto di scarto della respirazione. Perfetto ragazzi, abbiamo terminato con la parte introduttiva della prima lezione di biologia.
Di seguito vi lascio 5 quesiti che fanno riferimento. a quanto abbiamo trattato e che poi andremo ad analizzare anche nella lezione live. Grazie a tutti!