Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

2 C 1° 2007 Introduzione Lo Studio Della Vita

3,002 views

Published on

Published in: Technology
  • Login to see the comments

  • Be the first to like this

2 C 1° 2007 Introduzione Lo Studio Della Vita

  1. 1. Capitolo 1 Introduzione alla biologia: esplorare la vita 0
  2. 2. Canopy crane
  3. 3. Le volpi volanti dalla testa grigia ( Pteropus poliocephalus ) vivono nelle foreste di eucalipto, nel sud-est dell’Australia; diversamente dagli altri pipistrelli, hanno un’ottima vista e sono vegetariane (mangiano i boccioli di eucalipto e fichi selvatici)
  4. 4. <ul><li>Le interazioni tra la volpe volante dalla testa grigia e l’eucalipto incidono sulla vita di entrambi </li></ul>Le volpi v. favoriscono l’impollinazione e la dispersione dei semi in luoghi anche molto lontani. L’eucalipto fornisce nutrimento Il disboscamento ha costretto le v. v. a migrare verso le piantagioni e i giardini delle città. Questo ha creato problemi ai quali l’uomo ha risposto con l’uccisione di numerose unità di v.v.
  5. 5. Il campo d’azione della biologia <ul><li>1.1 La vita ha un’organizzazione gerarchica in cui ogni livello strutturale ha come base quello sottostante </li></ul><ul><ul><li>La gerarchia strutturale della vita delimita il campo d’azione della biologia, lo studio scientifico della vita. </li></ul></ul><ul><ul><li>La gerarchia parte dalle molecole per arrivare agli ecosistemi. </li></ul></ul>0 Figura 1.1 Livello di ecosistema foresta pluviale Livello di comunità tutti gli organismi della foresta pluviale Livello di organismo volpe volante Livello di sistema sistema nervoso Livello di organo cervello Cervello Midollo spinale Nervi Livello di tessuto tessuto nervoso Livello di cellula cellula nervosa Livello di molecola molecola di DNA Livello di popolazione gruppo di volpi volanti
  6. 6. <ul><ul><li>ECOSISTEMA </li></ul></ul><ul><ul><li>è costituito dall’insieme di tutti gli organismi che vivono in una particolare area e dalle componenti fisiche non viventi dell’ambiente (come aria, suolo, luce solare). E’un’unità funzionale entro la quale le comunità di organismi sono in relazione tra loro e con il loro ambiente fisico. </li></ul></ul><ul><li>COMUNITA’ </li></ul><ul><li>è costituita dall’insieme di tutti gli organismi che vivono in un ecosistema. </li></ul><ul><li>POPOLAZIONE </li></ul><ul><li>insieme di organismi appartenenti alla stessa specie che convivono nella stessa area. </li></ul><ul><li>ORGANISMO </li></ul><ul><li>il singolo essere vivente </li></ul>Foresta pluviale
  7. 7. <ul><li>Al di sotto del livello di organismo, l’organizzazione gerarchica della vita prosegue con: </li></ul><ul><ul><li>sistemi (o apparati); </li></ul></ul><ul><ul><li>organi ; </li></ul></ul><ul><ul><li>tessuti ; </li></ul></ul><ul><ul><li>cellule (contenenti organuli); </li></ul></ul><ul><ul><li>molecole . </li></ul></ul>0
  8. 8. <ul><li>SISTEMA/ APPARATO </li></ul>ORGANO TESSUTO CELLULA MOLECOLA ATOMO
  9. 9. La cellula è l’unità strutturale e funzionale di ogni organismo vivente <ul><li>È delimitata da una membrana cellulare </li></ul>Epidermide di guancia interna Cellule nervose
  10. 10. Molecola <ul><li>atomo </li></ul>DNA
  11. 11. L’intero è più complesso della somme delle sue parti Nei viventi a ogni livello gerarchico strutturale emergono nuove proprietà che derivano dalle interazioni tra le diverse componenti Proprietà emergenti
  12. 12. <ul><li>Possiamo distinguere due tipi di cellule: </li></ul><ul><ul><li>le cellule eucariotiche contengono organuli racchiusi in membrane, tra i quali un nucleo che contiene il DNA cellulare. </li></ul></ul>0 Figura 1.2 <ul><ul><li>le cellule procariotiche sono prive di questo tipo di organuli. </li></ul></ul>Nucleo (al cui interno si trova il DNA) Cellula eucariotica Cellula procariotica DNA Organuli
  13. 15. <ul><li>1.3 Gli organismi e i loro ambienti formano reti interconnesse </li></ul><ul><ul><li>Ogni organismo vivente interagisce con l’ambiente in cui vive formando una rete complessa di relazioni che collegano gli esseri viventi al loro ambiente. </li></ul></ul><ul><ul><li>Gli ecosistemi cono caratterizzati dal trasferimento delle sostanze nutritive chimiche dall’atmosfera e dal suolo, ai produttori , ai consumatori , ai decompositori e indietro all’ambiente. </li></ul></ul>0
  14. 16. <ul><li>I produttori producono sostanza organica usando energia solare e materia inorganica, </li></ul><ul><li>gli erbivori ( consumatori di 1° ordine ) si nutrono dei vegetali così prodotti, </li></ul><ul><li>i carnivori (o consumatori di 2°ordine ) si cibano di questi animali e, infine, </li></ul><ul><li>i decompositori decompongono il detrito organico nei suoi costituenti inorganici (carbonio, azoto, fosforo, ecc.) che i produttori riutilizzano per produrre nuova sostanza organica. </li></ul>Livelli trofici
  15. 17. produttori produttori Consumatori 1°ari Consumatori 1°ari
  16. 18. La rete di relazioni tra piante, animali, microrganismi e ambiente fisico rappresenta ciò che si indica come la struttura dell’ecosisstema
  17. 19. Ogni livello della gerarchia naturale ha una struttura particolare, da cui derivano le proprietà funzionali <ul><li>A livello di organismo, ad esempio, il becco del colibrì funziona come una sonda per la ricerca del nettare </li></ul>
  18. 20. Piramide delle biomasse
  19. 21. 0 Ecosistema Figura 1.3 <ul><ul><li>Il flusso di energia attraverso gli ecosistemi è a senso unico. </li></ul></ul><ul><ul><li>Gli ecosistemi ricevono energia luminosa dal sole e la trasformano in energia chimica ; parte di essa viene infine dispersa nell’ambiente (come calore). </li></ul></ul>Sole Atmosfera CO 2 O 2 CO 2 H 2 O Energia chimica Apporto di energia luminosa Dispersione di energia sotto forma di calore Produttori Riciclaggio degli elementi chimici nutritivi Consumatori Decompositori Suolo
  20. 22. Energia chimica Sostanze organiche + O 2
  21. 23. Il difficile compito di classificare <ul><li>tassonomia significa &quot; metodo di classificazione “ </li></ul><ul><li>sistematica &quot; disciplina che si occupa dei presupposti teorici e fondazionali della tassonomia &quot;. </li></ul><ul><li>L'ecologo statunitense Robert Whittaker nel 1969 propose di classificare tutti gli organismi in cinque Regni </li></ul><ul><li>Monere, </li></ul><ul><li>Protisti, </li></ul><ul><li>Funghi, </li></ul><ul><li>Piante, </li></ul><ul><li>Animali </li></ul>La scoperta degli Archeobatteri, negli anni '70, ha indotto alcuni studiosi ad introdurre un ulteriore e più generale livello sopra i Regni, chiamato Dominio. Pertanto tutte le forme di vita rientrerebbero in uno dei tre Dominii: - Archeobatteri, - Batteri, - Eucarioti.
  22. 24. Eubacteria (Eubatteri) Archeabacteria (Archeobatteri) Eukarya (Eucarioti) <ul><li>Eubacteria (eubatteri) </li></ul><ul><li>e Archeabacteria (archebatteri o archei), sono i due domini dei procarioti ; </li></ul><ul><li>Eukarya , </li></ul><ul><li>è il dominio degli eucarioti. </li></ul><ul><li>Gli organismi viventi si possono classificare in tre grandi categorie tassonomiche denominate domini: </li></ul>
  23. 25. 3 Domini 6 regni Studi biochimici inducono i biologi a ritenerli formati da + regni
  24. 26. <ul><li>I domini Eubacteria e Archaebacteria (procarioti): </li></ul>0 SEM 25 000  Figura 1.4B SEM 3250  Figura 1.4A
  25. 27. Gli Archeobatteri sono profondamente diversi dagli Eubatteri: <ul><li>non vengono uccisi dall'ossigeno, </li></ul><ul><li>possiedono enzimi non presenti negli altri batteri, </li></ul><ul><li>hanno una parete cellulare chimicamente diversa, </li></ul><ul><li>il loro RNA , non assomiglia a quello degli Eubatteri, né a quello di nessun altro organismo. </li></ul>Methanococcus jannischii: un archibatterio produttore di metano; vive a temperature comprese fra i 50 e gli 80 gradi centigradi, in un mezzo contenente H 2 e CO 2 .
  26. 28. Questi bizzarri organismi: <ul><li>➢ possono sopportare la disidratazione, tanto da vivere in acque satura di sale (Halobacterium) ; </li></ul>➢ sono stati trovati sui fondali oceanici vicino a bocche eruttive a temperature di 120° ed oltre e a pressioni elevatissime che impediscono l'ebollizione dell'acqua; ➢ la loro parete è priva di peptidoglicani , catene lineari di polisaccaridi che costituiscono le pareti cellulari degli Eubatteri; ➢ le loro membrane cellulari sono costituite da catene di isoprene e non da fosfolipidi; ➢ possiedono un pigmento sensibile alla luce rossa, la alorodopsina (molto simile alla rodopsina, presente anche nella retina dei Vertebrati) che serve loro per ottenere energia. ➢ Possiamo sapere se sono questi i nostri più lontani progenitori? Studi condotti su rocce della Groenlandia occidentale che datano 3,8 miliardi di anni, hanno mostrato tracce di isoprene, cosa che fa supporre che essi siano viventi molto antichi;
  27. 29. Eubatteri
  28. 30. <ul><ul><li>protisti ( protozoi e alghe , che secondo i biologi dovrebbero essere suddivisi in vari regni); </li></ul></ul><ul><ul><li>Fungi , </li></ul></ul><ul><ul><li>Plantae </li></ul></ul><ul><ul><li>Animalia . </li></ul></ul>0 275  Il regno delle piante <ul><li>Il dominio degli Eukarya comprende più regni: </li></ul>
  29. 31. Regno Protisti
  30. 32. Regno piante
  31. 33. Regno Funghi
  32. 34. Regno Animalia
  33. 35. Quanti regni in questa immagine?
  34. 37. Definizione di essere vivente <ul><li>Struttura organizzata </li></ul><ul><li>dotata di metabolismo, </li></ul><ul><li>che si può riprodurre </li></ul><ul><li>e può evolvere per selezione naturale. </li></ul>Materiale genetico Organismo vivente Metabolismo Membrana cellulare Metabolismo: un organismo è sistema termodinamicamente aperto Produce molecole complesse a partire da molecole più semplici Ereditarietà/Variabilità : Bilancio tra fedeltà di copiatura e variabilità E’ necessaria un’ illimitata possibilità di combinazioni
  35. 38. L’unitarietà nella diversità: tutte le forme di vita condividono una serie di caratteristiche comuni <ul><li>Informazione genetica </li></ul>Regolazione (dell’ambiente interno); <ul><li>Crescita e sviluppo </li></ul>Ordine (esistenza di strutture ordinate );
  36. 39. <ul><ul><li>Le molecole di DNA contengono l’ informazione genetica per costruire le molecole che costituiscono cellule e organismi. </li></ul></ul><ul><ul><li>Il DNA si trova in tutte le cellule e l’informazione genetica è codificata nello stesso modo in tutti gli organismi. </li></ul></ul>0 <ul><li>Informazione genetica </li></ul><ul><li>Gli aspetti caratteristici di ogni specie (e di ogni individuo) sono codificati dalle sequenze dei nucleotidi , i quattro tipi di « mattoni » chimici che costituiscono le due catene elicoidali di DNA. </li></ul>A C T A T A C C G T A G T A
  37. 40. <ul><ul><li>crescita e sviluppo (ogni organismo segue un modello caratteristico della propria specie); </li></ul></ul><ul><ul><li>consumo di energia (per le funzioni vitali); </li></ul></ul><ul><ul><li>risposta agli stimoli (provenienti dall’ambiente); </li></ul></ul><ul><ul><li>capacità di riprodursi ed evolversi. </li></ul></ul>0 Che cosa distingue la vita dalla non vita?
  38. 41. Metabolismo energetico Risposta agli stimoli riproduzione evoluzione
  39. 42. <ul><li>Il naturalista inglese Charles Darwin pubblicò uno dei libri più importanti e controversi che siamo mai stati scritti ( L’origine delle specie per selezione naturale ) in cui propose la teoria dell’evoluzione per opera della selezione naturale . </li></ul>0 Figura 1.6A L’evoluzione spiega l’unitarietà e la diversità della vita
  40. 43. <ul><li>Nel 1859, dopo oltre vent'anni di elaborazione dei dati che aveva raccolto, pubblicò </li></ul><ul><li>“ On the Origin of Species by Means of Natural Selection” </li></ul>Charles Darwin ( 1809 – 1882) Nel 1831, all’età di 22 anni partì, come naturalista di bordo della beagle, per un viaggio intorno al mondo. Osservò, disegnò ed annotò i particolari di moltissime specie viventi
  41. 44. “ L’origine della specie per opera della selezione naturale” in sintesi <ul><li>L’ evoluzione è un processo lento, casuale, continuo: </li></ul><ul><li>Superproliferazione </li></ul><ul><li>Variabilità continua all’interno della specie </li></ul><ul><li>Selezione naturale e lotta per l’esistenza </li></ul><ul><li>hanno come risultato l’ adattamento </li></ul>
  42. 45. Secondo Darwin la selezione naturale è alla base dei meccanismi dell’evoluzione <ul><li>LA SELEZIONE NATURALE </li></ul><ul><li>Si basa sui seguenti punti: </li></ul><ul><li>Tutte le specie producono prole in eccesso ( superproliferazione ) </li></ul><ul><li>Gli individui presentano differenze (variabilità) </li></ul><ul><li>Alcune variazioni sono trasmesse ai figli </li></ul><ul><li>Non tutti gli individui si riproducono </li></ul><ul><li>Sopravvive il “più forte” e si riproduce il “più bello” (lotta per la sopravvivenza). </li></ul>
  43. 46. Alcune variazioni sono trasmesse ai figli
  44. 47. Gli individui presentano differenze
  45. 48. <ul><li>La selezione naturale è un meccanismo di « rielaborazione » che si verifica quando le popolazioni o gli organismi, con variazioni ereditabili , vengono esposti a fattori ambientali che favoriscono il processo riproduttivo di alcuni individui rispetto ad altri. </li></ul>0 Figura 1.6B 1 2 3 (1) Popolazione con varie caratteristiche ereditarie (2) Eliminazione degli individui con certe caratteristiche (3) Riproduzione degli organismi sopravvissuti
  46. 49. Selezione naturale Eliminazione di individui con certe caratteristiche Popolazione con varie caratteristiche ereditarie Riproduzione degli organismi sopravvissuti
  47. 50. Biston betularia
  48. 51. Batteri e resistenza agli antibiotici
  49. 52. Che cosa è successo alle popolazioni batteriche da quando sabbiamo iniziato a combatterle con gli antibiotici?
  50. 53. Tutte queste crucifere derivano dalla senape selvatica Esempio di selezione artificiale
  51. 54. <ul><li>Tutti gli organismi possiedono adattamenti , ossia caratteristiche che si sono evolute mediate la selezione naturale. </li></ul>0 Figura 1.6C Orca Pangolino
  52. 55. pangolino
  53. 56. Le specie nascono mediante un processo di discendenza con variazioni
  54. 57. Il metodo scientifico <ul><li>1.7 La scienza dal latino scire = conoscre : </li></ul><ul><ul><ul><li>è un mezzo per giungere a delle « conoscenze »; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>ricerca le cause dei fenomeni naturali. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Queste conoscenze possono essere acquisite principalmente in due modi: </li></ul></ul><ul><ul><li>con il metodo sperimentale </li></ul></ul><ul><ul><li>e con il metodo ipotetico deduttivo . </li></ul></ul>0
  55. 58. <ul><ul><li>Nel metodo sperimentale gli scienziati usano il ragionamento induttivo (un processo logico basato su un gran numero di osservazioni specifiche) per trarre conclusioni generali. </li></ul></ul><ul><ul><li>Le osservazioni sperimentali e le conclusioni induttive sono fondamentali per comprendere la natura. </li></ul></ul>0 In biologia questo modo di studiare la natura consente di descrivere la vita ad ogni suo livello. Le descrizioni dell’anatomia e del comportamento della Volpe volante sono esempi del metodo sperimentale descrittivo. L’approccio sperimentale può portare ad importanti conclusioni basate sul ragionamento induttivo. Questo tipo di ragionamento trae origine da un gran numero di osservazioni. Es. “tutti gli organismi sono fatti da cellule” numerose osservazioni Conclusione generale <ul><ul><li>Il metodo induttivo </li></ul></ul>
  56. 59. <ul><ul><li>Nel metodo ipotetico deduttivo i ricercatori tentano di spiegare le osservazioni verificando delle ipotesi. </li></ul></ul><ul><ul><li>Le osservazioni sperimentali stimolano i ricercatori a porsi domande e a cercare spiegazioni circa le strutture e i fenomeni; tali indagini devono essere condotte seguendo un processo investigativo chiamato metodo scientifico . </li></ul></ul><ul><ul><li>Il modo di procedere che si basa sul metodo scientifico è chiamato ragionamento ipotetico deduttivo, o scienza delle ipotesi guidate . </li></ul></ul><ul><ul><li>La logica deduttiva è usata per verificare le ipotesi (cioè i tentativi di spiegazione). </li></ul></ul>0 <ul><ul><li>Il metodo ipotetico deduttivo </li></ul></ul>Dal generale Allo specifico
  57. 60. Il metodo scientifico <ul><li>Osservazione </li></ul><ul><li>Domanda - individuazione del problema da indagare </li></ul><ul><li>Individuazione delle variabili in gioco </li></ul><ul><li>Formulazione dell’ipotesi interpretativa – elaborazione matematica dei dati </li></ul><ul><li>Verifica sperimentale – prova di controllo </li></ul><ul><li>Ripetizione delle verifiche </li></ul>
  58. 61. <ul><li>1.8 Utilizzando il metodo scientifico si propongono e si verificano ipotesi di ricerca </li></ul><ul><li>Le tappe che caratterizzano il metodo scientifico: </li></ul>0 Figura 1.8A
  59. 62. <ul><li>Caso A </li></ul><ul><li>Il metodo scientifico applicato a una situazione pratica: </li></ul><ul><ul><li>Osservazione : La mia torcia non funziona. </li></ul></ul><ul><ul><li>Domanda : Cosa non va nella mia torcia? </li></ul></ul><ul><ul><li>Ipotesi : Le batterie sono scariche. </li></ul></ul><ul><ul><li>Previsione : Se l’ipotesi fosse corretta, … </li></ul></ul><ul><ul><li>Azione : … e sostituissi le batterie usate con pile nuove, … </li></ul></ul><ul><ul><li>Verifica del risultato : … allora la torcia dovrebbe funzionare correttamente. </li></ul></ul>0
  60. 63. <ul><li>Caso B </li></ul><ul><ul><li>Negli esperimenti controllati un gruppo sperimentale viene messo a confronto con un gruppo di controllo . </li></ul></ul><ul><ul><li>Il metodo ipotetico deduttivo è indispensabile per analizzare i risultati di questo genere di esperimenti. </li></ul></ul>0 La mosca che imita il ragno arlecchino (il suo predatore) è meno predata È il mimetismo a salvarle la vita?

×