Le principali branche della biologia: concetti fondamentali e terminologia
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Biologia
La biologia è una branca della scienza che si propone di studiare gli esseri viventi e, più specificamente, la loro origine, la loro evoluzione e le loro proprietà: origine, nutrizione, morfogenesi, riproduzione, patogenesi, ecc. Si occupa sia della descrizione delle caratteristiche e del comportamento dei singoli organismi e delle specie nel loro complesso, sia delle relazioni tra gli esseri viventi e l'ambiente. L'obiettivo è studiare la struttura e le dinamiche funzionali comuni a tutti gli esseri viventi, al fine di stabilire leggi generali della vita organica e i principi esplicativi fondamentali.
Antropologia
Antropologia: è una scienza sociale che studia l'essere umano nelle sue dimensioni biologiche, culturali e sociali. Per trattare il soggetto del suo studio, l'antropologia utilizza strumenti e conoscenze prodotti dalle scienze naturali e dalle scienze sociali.
Botanica
Botanica: è una branca della biologia che si occupa dello studio delle piante in tutti i suoi aspetti, compresa la descrizione, la classificazione, la distribuzione, l'identificazione e lo studio della loro riproduzione, fisiologia, morfologia, le interrelazioni con altri esseri viventi e gli effetti sull'ambiente in cui si trovano.
Micologia
Micologia: è una sottodisciplina, storicamente collegata alla botanica, dedicata allo studio scientifico dei funghi.
Embriologia
Embriologia (in termini moderni, biologia dello sviluppo): è la branca della biologia che si occupa dello studio della morfogenesi e dello sviluppo embrionale, dalla gametogenesi fino al momento della nascita degli esseri viventi. La formazione e lo sviluppo di un embrione sono chiamati embriogenesi. È una disciplina correlata all'anatomia e all'istologia.
Microbiologia
Microbiologia: è la scienza responsabile dello studio dei microrganismi, organismi di piccole dimensioni (mikros "piccolo", bios "vita" e logos "studio"), noti anche come microbi.
Fisiologia
Fisiologia: è la scienza biologica che studia le funzioni degli organismi viventi e delle loro parti.
Genetica
Genetica: è il campo della biologia che cerca di comprendere l'eredità biologica trasmessa di generazione in generazione. L'origine etimologica della parola gene deriva dal greco genos, che significa "origine" o "nascita".
Evoluzione: è la branca della biologia che riguarda tutti i cambiamenti che hanno portato alla diversità degli esseri viventi sulla Terra, dalle origini fino ai giorni nostri.
Istologia
Istologia: talvolta identificata con l'anatomia microscopica, lo studio istologico non si limita ai tessuti ma arriva alle cellule e ad altre strutture microscopiche, interagendo con la biochimica e la citologia.
Ecologia
Ecologia: è la scienza che studia gli esseri viventi, il loro ambiente, la distribuzione e l'abbondanza, e come queste proprietà sono influenzate dalle interazioni tra gli organismi e il loro ambiente.
Paleontologia
Paleontologia: è la scienza che studia e interpreta la storia della vita sulla Terra attraverso i fossili.
Anatomia
Anatomia: è la scienza che studia la descrizione della struttura degli esseri viventi, vale a dire la forma, la topografia, la posizione, la disposizione e le relazioni tra le parti che li costituiscono.
Virologia
Virologia: è lo studio dei virus e delle loro proprietà.
Citologia
Citologia (o biologia cellulare): è la branca della biologia che studia le cellule in relazione alla loro struttura, alle loro funzioni e alla loro importanza nella complessità degli esseri viventi.
Zoologia
Zoologia: è la disciplina biologica che si occupa dello studio degli animali.
Epistemologia
Epistemologia: è lo studio della produzione e della validazione delle conoscenze scientifiche. Affronta questioni storiche, psicologiche e sociologiche relative alla scienza e ai criteri con cui le conoscenze vengono giustificate o invalidate.
Biomedicina
Biomedicina: è un termine che comprende la conoscenza e la ricerca comuni ai settori della medicina umana, veterinaria, odontoiatria e alle scienze della vita come la biochimica, la chimica, la biologia, l'istologia, la genetica, l'embriologia, l'anatomia, la fisiologia, la patologia, l'ingegneria biomedica, la zoologia, la botanica e la microbiologia.
Immunologia
Immunologia: è un ampio ramo della biologia e delle scienze biomediche che studia il sistema immunitario, definito come l'insieme di organi, tessuti e cellule che, nei vertebrati, riconoscono elementi estranei e provocano una risposta (risposta immunitaria).
Organografia
Organografia: studio della composizione e dei tessuti dei diversi organi del corpo, e della struttura in relazione alle funzioni.
Biologia marina
Biologia marina: studia gli organismi viventi che abitano gli ecosistemi marini. Gli oceani ricoprono il 71% della superficie terrestre.
CITOLOGIA
Con l'invenzione del microscopio ottico è stato possibile osservare strutture mai viste prima nelle cellule. Queste strutture sono state studiate in modo più approfondito con tecniche di citochimica e con l'aiuto fondamentale del microscopio elettronico.
La biologia cellulare si concentra sulla comprensione di come funzionano i sistemi cellulari, come queste cellule sono regolate e sul ruolo delle loro strutture.
Un primo riferimento al concetto di cellula risale al XVII secolo, quando l'inglese Robert Hooke usò questo termine (per la somiglianza con le piccole stanze dei monaci, cellulae) per riferirsi ai piccoli pori osservati in alcuni tessuti vegetali come il sughero. Tuttavia, fu solo nel XIX secolo che questo concetto si sviluppò in relazione alla loro struttura interna. In quel secolo si sviluppò la teoria cellulare, che riconosce la cellula come unità di base della struttura e della funzione di tutti gli esseri viventi, diventando uno dei pilastri della biologia moderna. La teoria spinse in larga misura la ricerca microscopica della biologia, poiché molte strutture non sono visibili a occhio nudo. L'unità di misura utilizzata è il micrometro (micron); molte cellule hanno dimensioni comprese tra 2 e 20 micron.
L'indagine microscopica portò alla scoperta della struttura cellulare interna, tra cui il nucleo, i cromosomi, l'apparato di Golgi e altri organelli, e all'individuazione del rapporto tra struttura e funzione degli organelli. Nel XX secolo l'introduzione del microscopio elettronico ha rivelato i dettagli dell'ultrastruttura cellulare e ha favorito lo sviluppo di istochimica e citochimica. È stata inoltre individuata la base materiale dell'eredità nei cromosomi e nel DNA con l'avvento della citogenetica.
Cellula
Una cellula (dal latino cellula, diminutivo di cella, piccola camera) è l'unità morfologica e funzionale di tutti gli esseri viventi. Infatti, la cellula è il più piccolo elemento che può essere considerato vivo. In questo modo, gli organismi viventi possono essere classificati in base al numero di cellule che possiedono: se hanno una sola cellula sono chiamati unicellulari (come i protozoi o i batteri, organismi microscopici); se hanno molte cellule sono chiamati pluricellulari. Nel caso dei pluricellulari il numero di cellule varia: alcune specie ne possiedono poche centinaia, come in alcuni nematodi, altre centinaia di miliardi (1014), come nel caso degli esseri umani. Le cellule più comuni hanno una dimensione di circa 10 micron e una massa di circa 1 ng, mentre esistono cellule molto più grandi.
Teoria cellulare
I principi fondamentali della teoria cellulare sono:
- Tutti gli esseri viventi sono costituiti da cellule.
- Le cellule negli organismi provengono da altre cellule preesistenti.
- Una cellula svolge le funzioni vitali di un organismo unicellulare o concorre, insieme ad altre cellule, alle funzioni dell'organismo pluricellulare.
- Le cellule contengono l'informazione genetica necessaria per produrre molecole (proteine) e per generare nuove cellule.
Importanza
La teoria cellulare stabilisce che la cellula è l'unità fondamentale degli esseri viventi e che ogni organismo è costituito da una o più cellule. Attraverso la teoria cellulare sono stati formulati i seguenti principi:
- Tutti gli organismi sono composti da cellule.
- Le reazioni metaboliche avvengono all'interno delle cellule.
- Le cellule derivano esclusivamente da altre cellule preesistenti.
- Le cellule contengono il materiale ereditario.