Caratteristiche dei viventi: organizzazione cellulare, riproduzione ed evoluzione

Caratteristiche dei viventi

Organizzazione cellulare

Tutti gli esseri viventi, uni o pluricellulari, sono costituiti da cellule.

Riproduzione sessuata o asessuata

Tutti gli esseri viventi sono capaciti riprodursi, cioè di generare una prole. La riproduzione sessuata avviene per l'unione (fecondazione) di cellule specializzate, i gameti,che sono prodotti per meiosi negli organi riproduttori. La riproduzione asessuata avviene grazie alla moltiplicazione (per mitosi) di cellule somatiche che danno origine a un nuovo individuo; esempio la talea, la riproduzione mediante bulbi o tuberi.

Omeostasi

Tutti gli esseri viventi sono capaci di mantenere un equilibrio interno cioè condizioni interne stabili, attraverso meccanismi di retroazione feedback positivi negativi. Esempio la termoregolazione o la regolazione della glicemia, della calcerai, ...

Evoluzione

Le specie viventi possono evolversi cioè modificarsi nel tempo. Questo processo richiede variabilità genetica, ossia la presenza di caratteristiche diverse su cui l'ambiente può operare la selezione naturale.

Risposta agli stimoli

Gli esseri viventi grazie ai loro sensori possono ricevere informazione dall'ambiente esterno e interno ed elaborare una risposta adeguata che gli organi effettori (muscoli e ghiandole) attueranno.

Sistemi aperti

Gli esseri viventi devono scambiare materia ed energia con l'ambiente esterno.

Interdipendenza

Gli esseri viventi sono legati gli uni agli altri da relazioni trofiche

• produttori o autotrofi trasformano sostanze inorganiche in sostanze organiche
• consumatori eterotrofi consumano sostanze organiche
• decompositori ritrasformano sostanze organiche in sostanze inorganiche ciclo della materia

Composizione

Gli esseri viventi sono formati da sostanze organiche e inorganiche. Le molecole organiche o biomolecole presenti nei viventi sono in genere macromolecole o polimeri formati dall'unione di tanti monomeri. Si dice condensazione la reazione di formazione del polimero, mentre si dice idrolisi la scissione del polimero in monomeri

(a) Condensation H Monomer OH H Monomer OH H Monomer OH H2O H Monomer Monomer -OH H Monomer OH H2O H Monomer Monomer Monomer -OH (b) Hydrolysis H Monomer Monomer Monomer OH H2O H Monomer OH H Monomer Monomer OH H2O H Monomer OH H Monomer - OH H Monomer OH

Le biomolecole

Zuccheri o carboidrati

Sono sostanze formate da C, H e O. Nei viventi svolgono per lo più funzione energetica o di riserva energetica. Si dividono in monosaccaridi come il glucosio o il fruttosio e polisaccaridi, polimeri del glucosio, come l'amido, il glicogeno e la cellulosa. Sono disaccaridi il saccarosio e il lattosio. CH2OH 0 OH OH OH OH glucosio Granuli di glicogeno nel tessuto muscolare Glicogeno CH2OH CH-OH O 0 OH HO OH 0 CHỈOH OH OH Fibre di cellulosa nella parete di una cellula vegetale Cellulosa Molecole di cellulosa saccarosio Granuli di amido in cellule di tubero di patata Amido Monomeri di glucosio ــ

Grassi o lipidi

Sono sostanze insolubili in acqua,composte da C, H e O. Si dividono in trigliceridi (funzione riserva energetica), fosfolipidi (funzione strutturale) e steroidi (funzione strutturale e regolatrice) H H H H-C -0-0 0 0 CHL CH, CH 1 I CH, CH, CH, CH CH CH CH CH2 CH2 CH, CH, CH, CH, CH CH CH CH CH CH, CH CH CM CH, CH2 CH C I trigliceridi sono formati da glicerolo e tre code di acidi grassi saturi o insaturi O=P-O -Phosphate CH-CH-CH2 Glycerol I I O 0 C=OC=O Saturated fany acid Unsaturated fatty acid I fosfolipidi sono formati da glicerolo e due code di acidi grassi saturi o insaturi apolari; la terza coda è sostituita da un gruppo fosfato, la testa polare. C-H O 0

Proteine

Sono polimeri formati da monomeri detti amminoacidi, che svolgono numerose funzioni: enzimatica, di trasporto, di difesa, contrattile, di regolazione, ... In natura esistono 20 diversi amminoacidi, che si differenziano per il gruppo R. Aminoacido 1 Aminoacido 2 H H H H H 1 N C N c H H R R H legame peptidico H H 1 N 0 C H H N e R H H R Dipeptide HIN+ Amminoacido Struttura primaria: sequenza di amminoacidi Legame peptidico N Legame a idrogeno COO 0 Legame a idrogeno = FO-HN 0 NrHoặc Alfa-elica Foglietto ripiegato Struttura terziaria: forma globulare Legame disolfuro Struttura quaternaria: più di un polipeptide I livelli di organizzazione delle proteine. Livelli di struttura delle proteine Ceo Struttura secondaria: alfa-elica e foglietto ripiegato H acqua H

Acidi nucleici

Sono polimeri formati da monomeri detti nucleotidi. Il DNA è il materiale genetico che contiene l'informazione relativa a un organismo. È una doppia elica formata da nucleotidi contenenti un gruppo fosfato, uno zucchero, il desossiribosio,, e una base azotata, A o T o C o G. I due filamenti sono antiparalleli e le basi al centro sono unite da ponti H: si legano solo la A con la T e la C con la G. L'RNA è la molecola che copia l'informazione del DNA e la trasporta nel citoplasma permettendo la sua traduzione in proteine. È un singolo filamento e i suoi nucleotidi contengono lo zucchero ribosio e la base U al posto della T. T A C G A T 3' 5'

L'acqua è indispensabile ai viventi

L'acqua è polare

La molecola d'acqua H2O è formata da un atomo di ossigeno O legato covalentemente a due atomi di idrogeno H. Gli elettroni di legame però non sono equamente condivisi tra l'O e l'H a causa della forte differenza di elettronegatività tra le due specie atomiche: gli elettroni sono maggiormente attratti dall'ossigeno più elettronegativo e la molecola d'acqua, pur essendo complessivamente neutra, presenta delle polarità: due poli negativi (8-) sull'O e un polo positivo ( 8+) su ogni H. O 8- 8 Dipole moment 8+ H 104.5° H 8+

Il legame idrogeno

Per la presenza dei poli negativi e positivi le molecole d'acqua tendono a formare dei legami: il 8 + presente sull'H di una molecola è attratto dal 8 - presente sull'O di un'altra molecola. Il legame è detto ponte o legame H. 8+ Legami a idrogeno I- O ô+ · · · ô- H S+. · 8+ 8-

L'acqua è un ottimo solvente

L'acqua scioglie le sostanze ioniche, come i sali, e le sostanze polari, come lo zucchero, perché è in grado di formare legami con le particelle di soluto. L'acqua interagisce con le particelle di 8 soluto e le separa creando con esse legami di tipo elettrostatico: l'O dell'acqua - si lega con gli ioni positivi (o con i poli positivi) del soluto, mentre l'H + si lega con gli ioni negativi (o con i poli negativi). molecole di acqua ione cloruro CI" x + + ione sodio Na + + lone Cl' attratto dal polo + dell'acqua x ione Na attratto dal polo - dell'acqua NaCl indisciolto Si definiscono idrofile (amiche dell'acqua da idro- acqua e -phylos amico) le sostanze ioniche e polari, che hanno affinità per l'acqua e si sciolgono in essa. Si dicono idrofobe (che hanno paura dell'acqua da idro- acqua e -phobos paura) le sostanze apolari, che non hanno affinità e non si legano con l'acqua.

L'acqua è un ottimo regolatore della temperatura

L'acqua ha un elevato calore specifico (4,184 J/g ℃), questo significa che occorre molta energia per innalzarne la temperatura, una quantità superiore rispetto a quella richiesta da molte altre sostanze. Questa proprietà dipende dai legami idrogeno: l'agitazione termica delle molecole viene contrastata dai legami H tra le molecole d'acqua. L'acqua perciò si scalda e si raffredda molto lentamente, mantenendo così costante la temperatura sia nell'ambiente che nei viventi. L'acqua ha anche un elevato calore latente di evaporazione (2,27 103 J/g) ciò significa che ha bisogno di molto calore per passare dallo stato liquido allo stato di vapore, a causa della presenza dei legami H. Per questo motivo è un ottimo liquido di raffreddamento sia nei viventi (con la sudorazione negli animali e con la traspirazione nelle piante l'acqua evaporando sottrae calore al corpo e mantiene la T interna costante) che negli impianti industriali.

La densità del ghiaccio

Il ghiaccio ha una densità minore dell'acqua liquida. A 0 ℃ e a pressione 1 atm, il ghiaccio ha una densità di 0,91 g/cm3, l'acqua di 1 g/cm3. Quando l'acqua ghiaccia aumenta di volume perché ogni molecola forma 4 ponti H con le molecole vicine. Si origina così una struttura esagonale, cristallina, piena di spazi vuoti. Acqua gassosa (vapore) Acqua solida (ghiaccio) Nel ghiaccio, le molecole d'acqua sono mantenute in uno stato rigido grazie al legami a idrogeno. .. Nel suo stato gassoso, l'acqua non forma legami a idrogeno. C ... O .... I legami a idrogeno si rompono e si riformano continuamente col movimento delle molecole d'acqua. Acqua liquida