Fondamenti di Biologia: Classificazione, Struttura e Funzioni degli Organismi Viventi

Classificazione degli Organismi Viventi

Classificazione degli Animali

• Utili
• Nocivi
• Ridondanti

Classificazione delle Piante

• Produttori di frutta
• Coltivatori di verdure
• Produttori di fibre o legno

Carl Linnaeus

Descrisse le specie di piante e animali nel suo Systema Naturae.

Ernst Haeckel

Propose il regno dei Protisti:

• Protisti Superiori (Eucarioti): alghe, funghi, protozoi
• Protisti Inferiori (Procarioti): batteri

Robert Whittaker

Propose la classificazione in cinque regni:

• Monere (Procarioti): batteri, archeobatteri
• Protisti: protozoi, muffe mucillaginose, alcune alghe
• Funghi: lieviti unicellulari, funghi carnosi
• Piante: muschi, felci, piante con fiori
• Animali: spugne, vermi, insetti, vertebrati

Teoria della Biogenesi

Gli esseri viventi nascono da cellule preesistenti ("Omnis cellula e cellula"). Una singola cellula può quindi provenire solo da cellule viventi.

Teoria dell'Abiogenesi (Generazione Spontanea)

Sosteneva che le forme di vita potessero apparire spontaneamente a partire da materia inerte (es. vermi dalla carne). Questa teoria è stata smentita, dimostrando che la vita deriva da microrganismi, batteri e funghi presenti nell'ambiente.

Caratteristiche degli Esseri Viventi

Gli organismi viventi presentano un'elevata organizzazione e complessità strutturale, definita da distinti livelli di organizzazione:

a) Livello Atomico (CHONPS)

Proprietà degli elementi principali (Carbonio, Idrogeno, Ossigeno, Azoto, Fosforo, Zolfo):

• Formano legami covalenti, condividendo 1, 2, 3 o 4 elettroni (elementi CHON).
• Sono elementi leggeri, capaci di formare legami covalenti stabili.
• Gli atomi di Carbonio possono formare scheletri carboniosi complessi e legami semplici, doppi o tripli.
• I composti del Carbonio negli organismi viventi sono sempre idrogenati.

b) Livello Molecolare

Include molecole semplici come amminoacidi e monosaccaridi.

c) Livello Macromolecolare

Include macromolecole come proteine, polisaccaridi e lipidi.

d) Livello di Aggregati Molecolari

Include strutture come proteine di base e lipoproteine.

e) Livello di Organuli

Include organuli cellulari come mitocondri, lisosomi, reticolo endoplasmatico liscio (REL) e rugoso (RER).

f) Livello Cellulare

La cellula è l'unità fondamentale della vita (es. cellule animali, cellule vegetali).

g) Livello dei Tessuti

Gruppi di cellule simili che svolgono una funzione specifica (es. tessuto nervoso, muscolare, epiteliale).

h) Livello degli Organi

Strutture composte da diversi tessuti che lavorano insieme (es. polmone, cuore).

i) Livello dei Sistemi e Apparati

Gruppi di organi che collaborano per una funzione complessa (es. sistema respiratorio, sistema nervoso).

j) Livello dell'Organismo

Un individuo completo (es. uomo, pianta, animale).

k) Livello di Popolazione

Un gruppo di organismi della stessa specie che vivono nella stessa area.

l) Livello di Comunità

L'insieme delle popolazioni di diverse specie che interagiscono in un'area.

m) Livello di Ecosistema

L'insieme della comunità biologica e dell'ambiente fisico con cui interagisce.

II) Attività Metabolica

Richiede energia per i processi anabolici (sintesi di biomolecole) e catabolici (degradazione).

III) Riproduzione

Capacità di auto-perpetuarsi nel tempo attraverso la prole.

IV) Irritabilità e Adattamento

Irritabilità: Capacità di rispondere ai cambiamenti fisici e chimici dell'ambiente.

Adattamento: Modificazioni temporanee o permanenti che conferiscono un vantaggio di sopravvivenza nell'ambiente.

Tessuti

I tessuti sono gruppi di cellule simili che lavorano insieme per svolgere una funzione specifica.

Tessuti Animali

Tessuto Epiteliale

Formato da strati di cellule continue che rivestono le superfici esterne e le cavità interne del corpo. Funzioni principali: protezione, assorbimento, secrezione e ricezione sensoriale. Tutte le sostanze devono attraversare questo tessuto.

• Epitelio Pavimentoso: Formato da cellule piatte, disposte a lastre. Le unità integranti sono fondamentali. Si trova sulla superficie della pelle, nelle mucose (esofago, vagina).
• Epitelio Cubico: Cellule a forma di cubo, con nucleo centrale. Riveste canali e dotti (es. tubuli renali).
• Epitelio Cilindrico: Cellule allungate, con nucleo alla base. Riveste lo stomaco e l'intestino.
• Epitelio Ciliato: Presenta proiezioni citoplasmatiche (ciglia) capaci di spostare materiale estraneo. Riveste il sistema respiratorio.
• Epitelio Sensoriale: Costituito da cellule specializzate nella ricezione degli stimoli (es. epitelio olfattivo nasale).
• Epitelio Ghiandolare: Composto da cellule cilindriche o cubiche, capaci di secernere diverse sostanze (es. latte, sudore, siero, saliva).
• Ghiandole Esocrine: Secernono i loro prodotti attraverso dotti che si aprono sulla superficie del corpo o in cavità (es. ghiandole sudoripare, ghiandole digestive).
• Ghiandole Endocrine: Secernono i loro prodotti (ormoni) direttamente nel sangue o nel liquido extracellulare, da cui si diffondono nel sangue.

Tessuto Connettivo

Caratterizzato da una sostanza fondamentale (matrice extracellulare) più o meno liquida e amorfa, che fornisce supporto e connette tutte le cellule.

• Classificazione: I tessuti connettivi sono classificati in base alle caratteristiche della loro matrice.
• Tessuto Fibroso: La matrice è una rete densa e complessa di fibre secrete dalle cellule stesse del tessuto.
  • Varietà: Tendini (flessibili), Legamenti (elastici, attaccati alle ossa), Pelle (composta da collagene).
• Tessuto Cartilagineo: Fornisce supporto scheletrico durante lo sviluppo embrionale. È un tessuto duro ma elastico.
• Tessuto Osseo: Formato da cellule e matrice secreta sotto forma di lamelle. Contiene midollo osseo giallo e rosso. È leggero e costituisce circa il 18% del nostro peso corporeo.
• Sangue e Linfa:
  • Linfa: Incolore, composta principalmente da globuli bianchi.
  • Sangue: Composto da plasma ed elementi figurati (globuli rossi, globuli bianchi, piastrine). Ha origine nel midollo osseo. I globuli rossi vivono circa 120 giorni e sono circa 5 milioni per mm³. Funzioni: trasporto di O₂, CO₂, controllo del pH.

Ruolo dei Leucociti (Globuli Bianchi)

• Linfociti T: Maturano nel timo, responsabili dell'immunità cellulare.
• Linfociti B: Maturano nel midollo osseo (o borsa di Fabrizio negli uccelli), producono anticorpi.
• Monociti: Fagocitano batteri e detriti cellulari.
• Neutrofili: Prima linea di difesa contro le infezioni batteriche.
• Basofili: Rilasciano istamina e altre sostanze nelle reazioni allergiche.

Piastrine

• Coinvolte nella coagulazione del sangue.

Tessuto Muscolare

Composto da cellule contrattili. Esistono tre tipi:

• Muscolo Liscio: Involontario, circonda gli organi interni.
• Muscolo Cardiaco: Costituisce la parete del cuore, involontario.
• Muscolo Striato (Scheletrico): Volontario, le cellule possono essere lunghe 2-3 cm e presentano nuclei periferici. Costituisce circa il 40% del nostro peso corporeo.

Tessuto Nervoso

• Neuroni (Cellule Nervose): Trasmettono gli impulsi nervosi.
• Cellule Gliali (Neuroglia): Forniscono supporto fisico ai neuroni, li nutrono, li proteggono e li isolano, formando una guaina mielinica (composta da lipidi).

Componenti del tessuto nervoso:

• Nervi: Fasci di fibre nervose.
• Gangli: Ammassi di corpi cellulari di neuroni al di fuori del Sistema Nervoso Centrale (SNC).
• Tratti: Raggruppamenti di fibre nervose all'interno del SNC.

Tessuti Vegetali

Principali tipi: Tessuto Fondamentale, Tessuto Vascolare, Tessuto Cutaneo.

Foglie

• Tessuto Parenchimatico Fotosintetico: Cellule fotosintetiche.
• Tessuto Spugnoso: Composto da cellule con ampi spazi irregolari tra loro.

Le sostanze entrano ed escono attraverso due vie: vasi conduttori e stomi.

Il tessuto vascolare della foglia è responsabile del trasporto (es. trasporto di H₂O tramite xilema). Gli stomi sono piccole aperture o pori circondati da due cellule specializzate, attraverso cui le piante perdono acqua (traspirazione).

Fusto

• Se giovane e verde, è fotosintetico.
• Due tipi di cellule particolarmente importanti: Fibre e Cellule Petrose.
• Floema: Tessuto di conduzione.

Molecole Strutturali

Molecole Inorganiche

• Non contengono carbonio legato all'idrogeno.
• Acqua: La molecola più abbondante negli organismi viventi. È un solvente universale, ha un'alta capacità termica, è un buon conduttore termico ed è bipolare.
• Sali Minerali: Cloruri, fosfati, solfati, carbonati (partecipano al controllo del pH).
• Ioni Metallici: Fe, Ca, Br, Si, ecc. Molti di essi sono usati come cofattori enzimatici.

Molecole Organiche

• Contengono carbonio, spesso legato ad idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo, fosforo.

a) Carboidrati

Formula generale: C_n(H₂O)_n

• Monosaccaridi: Possono essere triosi, tetrosi, pentosi, esosi.
• Legame Glicosidico: Lega i monosaccaridi.
• Disaccaridi: Formati da due monosaccaridi.
• Oligosaccaridi: Formati da circa 3-10 monosaccaridi.
• Polisaccaridi: Formati da molti monosaccaridi.

b) Lipidi

• Acidi Grassi: Formati da 12-28 atomi di carbonio.

Tipi di acidi grassi:

• Saturi: Contengono solo legami semplici.
• Insaturi: Contengono uno o più doppi legami.
• Polinsaturi: Contengono più di un doppio legame.

• Grassi Neutri o Trigliceridi: Alcol (glicerolo) + 3 acidi grassi.
• Fosfolipidi: Alcol (glicerolo) + 2 acidi grassi + gruppo fosfato.
• Steroli: Es. Colesterolo.

c) Proteine

Molecole complesse, composte da CHONS (e talvolta P).

Esistono 20 diversi amminoacidi che le costituiscono.

Acidi Nucleici (RNA)

Sintesi dell'RNA: Avviene nel nucleo e nel citoplasma.

Tre tipi di RNA:

• mRNA (RNA messaggero): Avviene nel nucleo. Le triplette di basi sono chiamate codoni.
• tRNA (RNA di trasporto): Trasporta gli amminoacidi e possiede un anticodone.
• rRNA (RNA ribosomiale): Permette l'accoppiamento dei due (mRNA e tRNA) durante la sintesi proteica.

Vitamine

Composti organici vitali, necessari in piccole quantità.

• Composti naturali presenti negli alimenti.
• La loro assenza nella dieta può causare malattie da carenza (avitaminosi).