Fondamenti di Scienze Naturali: Geologia, Biologia e Processi Cellulari

1. Evoluzione dell'atmosfera

L'atmosfera è una miscela di gas che circonda la Terra per circa 1.000 km. Durante la formazione del pianeta, la collisione di corpi celesti ha rilasciato gas e acqua sotto forma di ghiaccio, parte dei quali è andata dispersa nello spazio. In una fase successiva, l'intensa attività vulcanica ha espulso grandi quantità di gas, intrappolati dalla gravità terrestre.

• Fase iniziale: Con il raffreddamento della crosta terrestre, i gas vulcanici (CO2, CO, metano, ammoniaca e vapore acqueo) hanno formato la prima atmosfera.
• Formazione degli oceani: Il vapore acqueo si è condensato creando mari e oceani ricchi di ammoniaca e minerali.
• Comparsa della vita: La fotosintesi ha permesso di trasformare la CO2 in ossigeno, portando alla creazione dello strato di ozono, che ha filtrato i raggi ultravioletti permettendo la colonizzazione delle terre emerse.

2. Metodi di studio della Terra

Per ricostruire la storia geologica si utilizzano due approcci principali:

Metodi diretti

Permettono l'osservazione di materiali provenienti dall'interno:

• Miniere e sonde: Scavi che permettono di studiare il gradiente geotermico.
• Vulcani: Eruzioni che portano in superficie magma e frammenti di rocce profonde.

Metodi indiretti

• Metodo sismico: Basato sullo studio delle onde sismiche (onde P, veloci e longitudinali; onde S, più lente e trasversali). La variazione di velocità delle onde indica cambiamenti nelle caratteristiche dei materiali attraversati.

3. Convergenza tra placche litosferiche

La convergenza continentale-continentale avviene dopo la subduzione di una placca oceanica. Quando la litosfera oceanica si esaurisce, avviene la collisione tra i continenti, che genera il sollevamento di catene montuose.

4. Nozione di minerali

Un minerale è una sostanza naturale, omogenea, di origine inorganica, con una composizione chimica definita e una struttura cristallina ordinata. Se il minerale cresce senza interferenze, forma cristalli con superfici piane chiamate facce.

5. Processo di diagenesi

La diagenesi è l'insieme dei processi fisici e chimici attraverso i quali un sedimento si consolida diventando una roccia sedimentaria.

6. Glucosio in soluzione

In soluzione, il glucosio subisce un processo di ciclizzazione.

7. Struttura secondaria delle proteine

La struttura secondaria è il ripiegamento della catena polipeptidica dovuto ai legami a idrogeno:

• Alfa-elica: La catena si avvolge a spirale.
• Foglietto beta: Configurazione spaziale allungata e ripiegata a fisarmonica.
• Giri beta: Sequenze brevi che invertono la direzione della catena.
• Collagene: Struttura rigida specifica dei tessuti connettivi.

8. Differenze strutturali tra DNA e RNA

• Zuccheri: Desossiribosio nel DNA, ribosio nell'RNA.
• Basi azotate: Timina nel DNA, uracile nell'RNA.
• Struttura: DNA a doppia elica, RNA solitamente a singolo filamento.

9. Struttura delle cellule procariotiche

Le cellule procariotiche presentano una struttura base composta da:

• Membrana plasmatica: Limite cellulare.
• Nucleoide: Regione contenente il materiale ereditario.
• Citoplasma: Contiene citosol e ribosomi (RNA e proteine).

10. Ciclo di Krebs

Dopo la glicolisi, l'acido piruvico entra nei mitocondri (via aerobica) previa decarbossilazione e formazione di Acetil-CoA. Il ciclo di Krebs ossida l'acetile producendo energia (GTP), FADH2 e NADH, rilasciando CO2.

11. Fase luminosa della fotosintesi

Avviene nelle membrane dei tilacoidi. L'energia solare catturata dalla clorofilla serve per sintetizzare ATP e scindere le molecole d'acqua, rilasciando ossigeno.

12. Anafase della mitosi

I microtubuli del fuso si accorciano, separando i cromatidi fratelli e trascinandoli verso i poli opposti della cellula.

13. Riproduzione sessuata vs asessuata

• Sessuata: Richiede più energia ma promuove la variabilità genetica, fondamentale per l'evoluzione e l'adattamento.
• Asessuata: Rapida ed efficiente, ma produce cloni geneticamente identici, rendendo la specie più vulnerabile ai cambiamenti ambientali.

14. Fermentazione alcolica

Processo anaerobico in cui l'acido piruvico viene decarbossilato ad acetaldeide e successivamente ridotto a etanolo. Tipico dei lieviti.