Appunti di Biologia: equilibrio ecologico, virus e composti del carbonio

Biologia

Cosa studia la biologia

Definizione di Biologia La biologia è la scienza che studia la vita in tutte le sue forme e manifestazioni. Studia: Struttura degli esseri viventi Funzionamento (metabolismo, riproduzione, crescita ... ) Evoluzione nel tempo Relazioni con l'ambiente

Origine del termine Biologia

LU Il termine biologia deriva dal greco: · "Bios" = vita · "Logos" = discorso / studio Quindi significa "studio della vita"

L'equilibrio tra i viventi e l'ambiente

Cos'è l'equilibrio ecologico?

L'equilibrio ecologico è una condizione di armonia tra: Essere viventi (piante, animali, microrganismi ... ) · Ambiente (aria, acqua, suolo, clima ... ) - Tutti gli esseri viventi interagiscono tra loro e con l'ambiente in un sistema chiamato ecosistema.

Cos'è un ecosistema?

Un ecosistema è formato da: Biologia 1Biocenosi: l'insieme degli esseri viventi . Biotopo: l'ambiente fisico (acqua, aria, luce, suolo ... ) In un ecosistema, tutto è collegato: se cambia una parte, ne risentono anche le altre.

Le relazioni tra gli esseri viventi

1. 10 Catena alimentare · Ogni essere vivente occupa un livello trofico: Produttori (es. piante) O Consumatori (es. erbivori, carnivori) Decompositori (es. funghi, batteri)

V Ogni anello è fondamentale per mantenere l'equilibrio.

1. Reti alimentari · Le catene alimentari non sono isolate ma si intrecciano tra loro - formano reti complesse
2. Interazioni biologiche · Competizione - due specie usano la stessa risorsa · Predazione - un organismo si nutre di un altro · Mutualismo - entrambi gli organismi traggono beneficio · Parassitismo - uno trae vantaggio danneggiando l'altro

Fattori che mantengono l'equilibrio

Energia solare - principale fonte di energia Cicli biogeochimici: O Ciclo del carbonio C Ciclo dell'acqua Ciclo dell'azoto Biodiversità - maggiore varietà = maggiore stabilità

Cosa può rompere l'equilibrio?

. Attività umane (inquinamento, deforestazione ... ) Biologia 2Riduzione della biodiversità Cambiamenti climatici . Specie invasive Tutti questi fattori possono danneggiare gli ecosistemi e compromettere l'equilibrio.

Le componenti biotiche degli ecosistemi

Cosa sono le componenti biotiche?

Le componenti biotiche sono tutti gli esseri viventi che fanno parte di un ecosistema. Si distinguono per struttura, funzione e tipo di cellula.

Classificazione generale degli organismi viventi

Gli esseri viventi si possono classificare in base a:

1. Tipo di cellula: · Procarioti (senza nucleo) · Eucarioti (con nucleo)
2. Livello di organizzazione: · Unicellulari (una sola cellula) · Pluricellulari (più cellule specializzate)
3. Modalità di nutrizione: · Autotrofi (producono da soli il proprio cibo - es. piante) · Eterotrofi (si nutrono di altri - es. animali)

Cellule procariote vs cellule eucariote

Caratteristica Procariote Eucariote Nucleo X Assente (DNA libero) Presente (DNA nel nucleo) Organuli X Assenti Presenti (es. mitocondri) Dimensioni Piccole (1-10 um) Più grandi (10-100 um) Esempi Batteri, archeobatteri Funghi, piante, animali, protisti

Organismi procarioti

Biologia 3Sono i più antichi e semplici. Vivono ovunque: suolo, acqua, dentro altri organismi. · Esempi: Batteri - possono essere utili (flora intestinale) o dannosi (patogeni) Archeobatteri - vivono in ambienti estremi (sorgenti termali, laghi salati)

Organismi eucarioti

Hanno cellule più complesse con organuli ben definiti. I principali gruppi sono:

1. I protisti . E Per lo più unicellulari · Vivono in ambienti acquatici · Alcuni sono autotrofi (es. alghe unicellulari), altri eterotrofi (es. protozoi) · Esempi: . . Euglena Ameba Paramecio
2. I funghi (Fungi) · Possono essere unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe, funghi) · Sono eterotrofi: assorbono sostanze nutritive dall'ambiente · Esempi: Muffa del pane Lievito di birra Funghi del bosco
3. Le piante (Plantae) · Sono pluricellulari · Autotrofe: fanno la fotosintesi grazie alla clorofilla · Producono ossigeno e sono alla base di molte catene alimentari · Esempi: Biologia 4Fiori · Alberi . Erbe

.... 4. Gli animali (Animalia) · Sono pluricellulari · Eterotrofi: si nutrono di altri organismi · Altamente specializzati: hanno tessuti, organi e sistemi · Esempi: . Mammiferi . Pesci · Uccelli . Insetti

I virus: esseri NON viventi

· Non sono considerati viventi perché: o Non hanno una cellula 0 Non svolgono funzioni vitali da soli 0 Si riproducono solo dentro una cellula ospite · Sono costituiti solo da materiale genetico (DNA o RNA) e da un rivestimento proteico · Esempi: . Virus influenzale HIV · Virus del raffreddore

I composti del carbonio

Il carbonio è l'elemento fondamentale per la vita, perché può legarsi con molti altri atomi formando molecole complesse.

Gli idrocarburi

Sono composti formati solo da carbonio (C) e idrogeno (H). Biologia 5

Idrocarburi alifatici

V 1. Idrocarburi alifatici · Catene di atomi di carbonio aperte (lineari o ramificate) · Esempi: 0 Alcani: legami singoli (es. metano CH4) O Alcheni: almeno un doppio legame (es. etilene C2H4) o = Alchini: almeno un triplo legame (es. acetilene C2H2)

Idrocarburi aromatici

V 2. Idrocarburi aromatici · Catene chiuse ad anello con doppi legami alternati (es. benzene C6H6) · Sono stabili e spesso utilizzati per produrre materiali e combustibili

I gruppi funzionali

Sono gruppi di atomi che, uniti alla catena di carbonio, conferiscono proprietà chimiche particolari. Esempi principali: · OH - Gruppo ossidrile (alcoli) · COOH - Gruppo carbossilico (acidi carbossilici) · NH2 - Gruppo amminico (amine) · CHO - Gruppo aldeidico (aldeidi) · CO- - Gruppo chetonico (chetoni)

Composti polifunzionali

Molecole che contengono più di un gruppo funzionale, come gli amminoacidi (che hanno sia -NH2 che -COOH).

Il ciclo della materia e il flusso d'energia

· La materia (elementi come C, N, O) circola tra organismi e ambiente nei cicli biogeochimici · L'energia invece fluisce in un'unica direzione, entrando come energia solare e uscendo come calore

I principali cicli biogeochimici

Il ciclo del carbonio

1. Il ciclo del carbonio Biologia 6· Il carbonio è presente nell'aria come CO2 · Le piante lo assorbono per la fotosintesi · Gli animali lo assumono mangiando le piante · Viene restituito all'ambiente con: O respirazione combustione decomposizione

Il ciclo dell'azoto

V 2. Il ciclo dell'azoto · L'azoto è essenziale per proteine e DNA · L'azoto atmosferico (N2) non è utilizzabile direttamente dagli organismi · I batteri fissatori lo trasformano in forme utilizzabili (es. ammoniaca NH3) · Attraversa piante, animali e torna all'ambiente grazie a decompositori e batteri denitrificanti

I composti del carbonio alla base del metabolismo cellulare

Sono le molecole organiche fondamentali per la vita e per le reazioni cellulari.

Le proteine

· Composte da amminoacidi · Funzioni: · Enzimi (catalizzatori) · Strutturali (muscoli, pelle) Trasporto (es. emoglobina) O

I lipidi

· Molecole idrofobe (non solubili in acqua) · Funzioni: · Riserva energetica · Costituzione delle membrane cellulari (fosfolipidi) o Ormoni steroidei Biologia 7

I carboidrati

· Composti da C, H e O (es. zuccheri) · Funzioni: · Fonte primaria di energia (glucosio) · Riserva (amido nelle piante, glicogeno negli animali) · Strutturale (cellulosa nelle piante)

I nucleotidi e gli acidi nucleici

· I nucleotidi sono le unità base degli acidi nucleici (DNA e RNA) · Funzioni: · DNA - conserva l'informazione genetica O RNA - aiuta nella sintesi proteica · ATP (nucleotide) - trasporta energia nelle cellule

La Cellula Eucariote Animale

Cos'è la cellula eucariote animale?

La cellula eucariote animale è l'unità base degli animali. Ha un nucleo vero e proprio e organuli delimitati da membrane. È diversa da quella vegetale perché non ha parete cellulare né cloroplasti.

Forme e tipologie cellulari

Le cellule animali possono avere varie forme, a seconda della funzione: · Sferica - cellule del sangue (es. globuli rossi) Allungata -> cellule muscolari . Ramificata - neuroni Piatta - cellule epiteliali

Struttura generale della cellula

Ogni cellula animale è composta da: 1. Membrana cellulare 2. Citoplasma (citosol + organuli) Biologia 83. Nucleo

La membrana cellulare

È il rivestimento esterno della cellula. È composta da un doppio strato di fosfolipidi con proteine inserite. Funzioni: · Separa l'ambiente interno da quello esterno · Controlla il passaggio di sostanze · Riceve segnali dall'ambiente

Trasporti attraverso la membrana

· 1. Trasporto passivo (non richiede energia): · Diffusione semplice: da alta a bassa concentrazione (es. O2, CO2) · Diffusione facilitata: con proteine canale (es. glucosio) · Osmosi: diffusione dell'acqua · 2. Trasporto attivo (richiede energia - ATP): · Contro gradiente di concentrazione · Usa pompe (es. pompa sodio-potassio)

Il citoplasma

È il materiale semifluido dentro la cellula. Contiene: · Citosol: liquido ricco di proteine, sali, zuccheri · Organuli: strutture con funzioni specifiche

I ribosomi e la sintesi proteica

I ribosomi sono piccoli organuli senza membrana. Si trovano liberi nel citoplasma o attaccati al reticolo rugoso. @ Funzione: Producono proteine leggendo l'RNA messaggero. Biologia 9

Il reticolo endoplasmatico (RE)

Sistema di membrane collegato al nucleo. · RE rugoso (RER) · Con ribosomi sulla superficie · Sintetizza proteine destinate all'esportazione o alla membrana · RE liscio (REL) · Senza ribosomi · Sintetizza lipidi e ormoni, detossifica sostanze

Il mitocondrio e la respirazione cellulare

🔋 È la centrale energetica della cellula. Ha due membrane e il proprio DNA mitocondriale. @ Funzione: Produce ATP attraverso la respirazione cellulare (trasformazione di glucosio in energia).

L'apparato di Golgi

Serie di sacche membranose impilate. @ Funzione: · Modifica, impacchetta e smista le proteine e i lipidi · Forma vescicole per il trasporto

I centrioli

Due piccoli cilindri perpendicolari tra loro, fatti di microtubuli. @ Funzione: · Fondamentali nella divisione cellulare (formano il fuso mitotico) · Presenti solo nelle cellule animali

I lisosomi

Vescicole contenenti enzimi digestivi. Funzione: Biologia 10· Degradano materiali di scarto o organuli danneggiati (autofagia) · Difendono la cellula da corpi estranei

Il citoscheletro

Rete di fibre proteiche nel citoplasma. Funzioni: · Dà forma alla cellula · Permette il movimento interno degli organuli · Partecipa alla divisione cellulare

Altre strutture cellulari

· Vescicole: trasportano sostanze · Perossisomi: contengono enzimi per la detossificazione · Inclusioni citoplasmatiche: riserve di nutrienti (es. gocce lipidiche)

Il nucleo cellulare

Contiene il materiale genetico (DNA). Parti principali: · Involucro nucleare: doppia membrana con pori · Nucleolo: produce i ribosomi · Cromatina: DNA + proteine C Funzioni: · Controlla tutte le attività cellulari · Conserva e trasmette l'informazione genetica

Divisione cellulare

Processo con cui la cellula si divide in due (o più) cellule.

La mitosi

Divisione cellulare delle cellule somatiche (non sessuali) · Produce 2 cellule figlie identiche · Stesse copie del DNA Biologia 11