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Biologia, lezione 1
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Il documento esplora le caratteristiche fondamentali della vita e la biologia cellulare, sottolineando l'importanza della teoria cellulare e del microscopio per la comprensione delle unità viventi. Vengono descritte le proprietà della vita come l'autonomia, l'evoluzione, il metabolismo e la comunicazione. La biologia cellulare è suddivisa in citologia, biochimica e genetica, evidenziando il ruolo del microscopio elettronico, delle tecniche di separazione e del flusso di informazione DNA-RNA-proteine. Infine, si analizzano le peculiarità del carbonio, essenziale per le macromolecole biologiche e la stereoisomeria, e dell'acqua, con le sue proprietà polari, i legami a idrogeno e il suo ruolo come solvente e regolatore termico, cruciali per la vita.
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- La teoria cellulare, sviluppatasi nell'Ottocento grazie al microscopio, ha rivelato che tutti gli organismi sono costituiti da cellule e che ogni cellula deriva da altre cellule preesistenti (Virchow, Schleiden e Schwann).
- Le caratteristiche della vita includono l'autonomia (propagazione), l'evoluzione (selezione naturale e adattamento), il biochimismo regolato (processi metabolici enzimatici), la comunicazione (risposta a stimoli ambientali) e la riproduzione (sessuata per la variabilità genetica).
- La biologia cellulare è un campo tripartito che comprende:
- Citologia: lo studio della struttura cellulare. La microscopia elettronica ha permesso di visualizzare strutture subcellulari al di sotto del limite di risoluzione del microscopio ottico (200 nm), come ribosomi, microtubuli e DNA.
- Biochimica: lo studio dei processi molecolari all'interno delle cellule, reso possibile da tecniche come la centrifugazione e l'elettroforesi, che permettono di separare e studiare gli organuli cellulari.
- Genetica: lo studio dell'informazione ereditaria. Il DNA è il depositario dell'informazione genetica, che fluisce dal DNA all'RNA (trascrizione) e poi alle proteine (traduzione), le quali svolgono funzioni strutturali, enzimatiche e di segnalazione.
- L'importanza del carbonio deriva dalla sua duttilità elettronica, che gli consente di formare legami singoli, doppi e tripli con altri atomi di carbonio e con elementi come ossigeno, azoto, fosforo e zolfo. I legami carbonio-carbonio sono stabili, garantendo la permanenza delle macromolecole biologiche. La diversa elettronegatività degli atomi legati al carbonio crea dipoli elettrici, e la stereoisomeria conferisce diversità funzionale a molecole con la stessa formula bruta.
- L'importanza dell'acqua è cruciale per la vita. La molecola d'acqua ha una struttura a V polare, con cariche parziali positive (idrogeno) e negative (ossigeno), che le consentono di formare legami a idrogeno. Queste interazioni sono responsabili di proprietà uniche:
- La formazione di un reticolo nel ghiaccio che lo rende meno denso dell'acqua liquida, permettendogli di galleggiare.
- L'elevata tensione superficiale, coesione (molecole d'acqua tra loro) e adesione (acqua a superfici).
- La capillarità, fondamentale per il trasporto di acqua nelle piante.
- L'elevata capacità termica e calore di evaporazione, che agiscono da tampone termico, stabilizzando la temperatura cellulare.
- La sua eccellente capacità solvente, grazie alla polarità, che permette di solvatare ioni e molecole biologiche.
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