Livello molecolare di organizzazione

Le specie a  volte si estinguono perché la loro variabilità genetica non è sufficiente perché i meccanismi autoconservativi consentano loro di sopravvivere in un determinato ambiente.

TESSUTO: insieme di cellule specializzate con caratteri morfologici e funzionali simili che cooperano allo svolgimento di una determinata funzione (es. mucosa intestinale,con cellule epiteliali e mucipare, che serve all'assorbimento del materiale nutritizio). Alcune cellule vanno incontro ad usura (es.epidermide) e devono essere sostituite: alcuni tessuti non sono quindi formati solo da cellule specializzate, ma anche da una parte germinativa che ha il compito di riprodursi in modo che il tessuto possa continuare a vivere, potenziando alcuni degli organuli delle cellule che lo compongono per specializzarsi nella funzione propria del tessuto in quanto livello di organizzazione superiore.

ORGANI: strutture costituite da più tessuti che cooperano per svolgere una determinata funzione.

Più organi si uniscono a formare APPARATI o SISTEMI.

APPARATI: gruppi di organi correlati funzionalmente ma diversi tra loro (es. apparato digerente per la funzione di assunzione e rielaborazione del materiale nutritizio, funzione integrata a livello superiore rispetto alla singola cellula e quindi più completa ed efficiente, anche perché formata da organi diversi (bocca, denti. ecc.).

SISTEMA: serie di organi che oltre a svolgere una stessa funzione presentano una sostanziale uniformità di struttura istologica (cioè sono fatti più  o meno dello stesso tessuto, anche se di tipi diversi di cellule, es. sistema nervoso; sistema ematopoietico deputato alla produzione delle cellule del sangue; sistema circolatorio formato da vasi più o meno riconducibili alle stesse caratteristiche istologiche.

Gli organismi sia uni che pluri-cellulari hanno sempre livelli di organizzazione al di sopra del singolo individuo:

POPOLAZIONE: gruppo di organismi della stessa specie localizzati geograficamente in un determinato ambiente (stagno, foresta, ma anche ambienti meno limitati) tra cui ci sono scambi di tipo riproduttivo (flusso genico: ci deve essere lo stesso pool genico). Hanno quindi un ordine superiore al di sopra del singolo organismo che assegna a ciascuno una determinata funzione; tale ordine porta quindi dei vantaggi, come è visibile nella popolazione umana.

COMUNITA': insieme di popolazioni che vivono nello stesso ambiente, che grazie alle funzioni delle singole popolazioni può continuare a vivere. In una comunità ci deve essere almeno un certo numero di popolazioni di organismi autotrofi che hanno la funzione di trasformare l'energia radiante in energia chimica che servirà loro per vivere (meccanismo autoconservativo) e anche agli eterotrofi che si cibano o utilizzano questo materiale organico.

In una comunità ci deve essere però anche un certo numero di popolazioni eterotrofe (anche non animali) che si occupano di decomporre il materiale organico che si potrebbe accumulare eccessivamente; in questo modo, l'anidride carbonica può tornare nell'aria per essere utilizzata dalle piante e gli elementi inorganici possono ritornare al suolo o al mare per essere utilizzati dagli autotrofi. Batteri e funghi sono decompositori: gli animali possono quindi anhce non essere presenti.

Una comunità interagisce strettamente col suo ambiente: l'insieme comunità biotica + ambiente= ECOSISTEMA. Comunità biotica = insieme di popolazioni ciascuna con il suo ruolo ( a tutti i livelli c'è una divisione del lavoro, che non si limita al livello nutrizionale).

Ogni livello dipende da tutti i livelli che precedono, ma presenta nuove funzioni, anche se dipendenti da quelle del livello precedente.

LIVELLO MOLECOLARE DI ORGANIZZAZIONE

Il numero di organismi viventi è infinito, ma tutti gli organismi compiono le stesse funzioni, anche se a livelli diversi, e sono riconducibili  a 2 tipi cellulari a loro volta riconducibili ad un unico schema, dove a livello molecolare le differenze sono minime. Le molecole si possono raggruppare in un numero limitato:

ACQUA= molecola presente in maggiore quantità in tutti gli organismi

PROTEINE, LIPIDI, ZUCCHERI, ACIDI NUCLEICI presenti in strutture simili in tutti gli organismi.

Solo 21 elementi si trovano negli organismi viventi. Quelli presenti in quantità considerevole sono 4: H, C, N, O e formano più del 95% di ciascun organismo, e insieme a P ed S il 99% degli organismi. Altri elementi importanti sono K, Na, Cl, Mg, Fe; altri ancora sono presenti in traccia, ma ugualmente fondamentali per le funzioni vitali.

Percentuali di presenza di ciascun elemento in un organismo:

con H O: H 60%, o 25%, N 2%, C 10%;

senza H O: C 50%, N 10%, O 20%, H 15%

LEGAMI

Se forti danno la struttura alle molecole biologiche; ma le funzioni vitali sono possibili grazie alla duttilità dei legami devoli.

LEGAME COVALENTE (forte) dà l'ossatura a tutte le molecole biologiche, ed unisce due atomi che mettono in comune uno o più elettroni presenti singolarmente in un orbitale in modo da ripristinare il doppietto elettronico. L'atomo di carbonio ha 4 valenze, cioè 4 elettroni nell'ultimo livello, quindi può unirsi ad altri 4 atomi, come in CH , oppure formare 2 doppi legami, come in CO , oppure formare una serie di catene carboniose anche ramificate o ad anelli, che però possono unirsi ad altri atomi, i quali danno la caratteristica chimica alla molecola.

I doppi o tripli legami costituiscono punti di rigidità nella molecola, che impediscono agli atomi di ruotare come quando C-C è invece un legame singolo.

Il legame covalente può essere polare o  apolare. Il legame apolòare si ha quando l'elettronegatività dei due atomi è simile, perciò la nuvola elettronica è STATISTICAMENTE stabile. Se invece uno dei due atomi è più elettronegativo, STATISTICAMENTE la nuvola elettronica sarà più vicina ad uno dei due atomi, formando un POLO.

Il legame C-H è apolare (es.metano CH  : c'è una condivisione "equa").

La molecola polare per eccellenza è invece H O. Poiché l'ossigeno è molto più elettronegativo, per la maggior parte del tempo la nuvola elettronica si trova spostata verso l'ossigeno. Tutte le reazioni degli organismi viventi avvengono in ambiente acquoso e sono quindi influenzate dalle caratteristiche chimiche dell'acqua.

Nel legame covalente polare, l'H può instaurare con zone elettronegative di altre molecole polari un tipo di legame debole (detto A IDROGENO). L'H elettropositivo dell' H O lo può formare con altri atomi elettronegativi, ad es. con l'O di un'altra molecola di H O, oppure con l'N.

Il legame H qui è forte perché i 3 atomi si trovano sullo stesso piano; in generale, però, è molto debole e molto facile sia nell'instaurarsi sia nel rompersi (ma se i legami deboli sono molti, la struttura sarà abbastanza stabile): accade quindi  che in piccole zone il DNA si apre, per essere replicato e trascritto.

Grazie ai legami H, le molecole d'acqua si uniscono traloro per formare un reticolo di molecole che dà all'acqua le caratteristiche che rendono possibile la vita: il punto di ebollizione a 100° e il passaggio allo stato solido a 0°. In questo modo l'acqua si trova allo stato liquido da 0 a 100 gradi, proprio le temperature in cui si trovano a vivere la maggior parte degli organismi viventi. L'acqua ha inoltre una tensione superficiale ed è altamente coesiva, che sono proprietà fondamentali per gli organismi viventi, ad esempio per la salita della linfa nelle piante.