LA FORMAZIONE DELLA TERRA

LA FORMAZIONE DELLA TERRA

IPOTESI A CALDO

Presuppone l'esistenza di un sole preesistente di dimensione maggiore di quella attuale (pari all'orbita di Plutone). Per cause esterne (si esclude la collisione con un altro corpo) parte del materiale si stacca dal sole. Due sono i principali filoni:

A) Viene iettato nello spazio sottoforma di anelli che condensandosi danno origine ai diversi pianeti;

B) Forma una colata a forma di lente che si stacca e in seguito si fraziona, formando i diversi pianeti. Questo spiegherebbe perché i pianeti hanno dimensioni diverse e perché sono disposti in questo modo.

Questa ipotesi è stata scartata perché secondo questa il sole dovrebbe essere molto più piccolo, mentre sappiamo che il sole è formato dal 90/99% della materia presente nel sistema solare.

IPOTESI A FREDDO

Presuppone che i pianeti e il sole siano coevi (sole 5 miliardi di anni - Terra 4,6 miliardi di anni). Il sole ha inizio da una nebulosa che per cause esterne si è contratta: il volume diminuisce e aumenta la rotazione sul proprio asse. La rotazione genera una forte pressione che l'appiattisce. Nella parte più interna (dove avvengono le reazioni protone-protone) si forma il sole, all'esterno si staccano i etesimi, che diventano sempre più grandi man mano che, ruotando intorno al sole, raccolgono il materiale che incontrano sulla propria orbita.

IL SISTEMA SOLARE

E` l'insieme di 10 pianeti (Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno, Plutone, Smile), di tutti i corpi che ruotano intorno al sole e satelliti, meteore, nebulose e una stella che è il sole.

L'ORIGINE DELLA VITA

ATMOSFERA PRIMITIVA

L'atmosfera che avvolgeva la Terra subito dopo la sua formazione era il prodotto dell'attività vulcanica della Terra stessa; era formata da NH3 (ammoniaca), CH4 (metano), H (idrogeno) e vapore acqueo. L'ossigeno libero era pressoché assente. L'atmosfera primitiva era poco densa e permetteva a gran parte delle radiazioni solari di giungere sulla Terra.

Nella terra primitiva (nelle acque e nell'atmosfera) erano presenti i 4 elementi che costituiscono il 95% dei tessuti viventi (idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto).

L'ESPERIMENTO DI MILLER

L'esperimento riproduce le condizioni esistenti sulla terra primitiva. Metano, idrogeno e ammoniaca venivano fatti continuamente circolare fra un 'oceano', posto inferiormente e scaldato, e una sovrastante 'atmosfera' attraverso la quale si facevano passare delle scariche elettriche. Dopo 24 ore, circa metà del carbonio presente inizialmente nel metano era stato convertito in amminoacidi e in altre molecole organiche (l'acqua era diventata rossastra).

Questa è stata la verifica dell'ipotesi che sosteneva Oparin: prima della sa della vita ci fu un lungo periodo di evoluzione chimica che portò alla formazione di un 'brodo caldo' primordiale che raccoglieva le molecole organiche che erano state prodotte nell'atmosfera.

NEL 'BRODO' PRIMORDIALE

Infatti gli amminoacidi presenti nell'atmosfera caddero nel mare poco profondo che circondava la pangea.Gli unici a non poter essere distrutti dalle radiazioni provenienti dal sole furono proprio quelli caduti in acqua. Quando questi furono in numero sufficiente incominciarono a legarsi per mezzo di legami peptici. Formarono così catene proteiche che però si spezzarono a causa delle forti radiazioni solari. La rottura di questi legami peptici liberò una quantità di energia chimica che, unita all'energia solare, permise ad altri amminoacidi di aggregarsi formando catene proteiche protette da molecole d'acqua, dette coacervati.

LE PRIME CELLULE

Quando all'interno di alcuni coacervati una sostanza proteica riuscì ad autoduplicarsi, nacquero le prime cellule (il coacervato è in un certo senso l'antenato del DNA). Queste prime cellule estremamente semplici utilizzarono in un primo tempo l'energia chimica dei legami peptici spezzati, ma in un secondo tempo utilizzarono sostanze organiche e, per mezzo della fermentazione, liberarono anidride carbonica che in seguito passò nell'atmosfera.

ETEROTROFI E AUTOTROFI

Le prime cellule furono eterotrofe, poiché per vivere avevano bisogno delle molecole organiche presenti nel 'brodo primordiale', ma questa non era una fonte inesauribile di cibo. In alcune cellule, fra le sostanze proteiche, se ne formò una, detta clorofilla, che permise alla cellula stessa di trasformare anidride carbonica e acqua, per mezzo anche della luce solare, in glucosio e ossigeno. Queste nuove cellule si dicono autotrofe, poiché per vivere fanno uso non di sostanze organiche ma, al contrario, di sostanze inorganiche per mezzo di fenomeni come la fotosintesi e la chemiosintesi. Le prime cellule autotrofe furono 'facoltative', poiché utilizzavano la fotosintesi solo in condizioni di disagio.

GLI ORGANISMI PLURICELLULARI

2,2 miliardi di anni fa si poterono distinguere e suddividere gli organismi in eterotrofi e autotrofi. Come abbiamo visto i primi organismi cellulari erano formati da una sola cellula che svolgeva tutte le funzioni: questi organismi sono detti unicellulari. Circa 750 milioni di anni fa nacquero i primi individui pluricellulari, probabilmente dall'unione in colonie di più esseri unicellulari, che diversificarono le funzioni. I pluricellulari sono organismi formati da più cellule che svolgono funzioni biologiche diverse.

COMPARSA DELL'OZONO

Quando nell'atmosfera, grazie alla fotosintesi, ve l'ossigeno allo stato libero, incominciò a formarsi l'ozono (O3), derivante da una molecola di ossigeno O2 sottoposta a radiazioni solari intense. Fu così che ve nell'atmosfera uno strato di ozono che, filtrando una parte consistente di radiazioni solari, permise alla vita di estendersi sulla terraferma.

PROCARIOTI ED EUCARIOTI

Prima di analizzare l'organizzazione delle cellule bisogna distinguere le cellule procariote da quelle eucariote. La cellula procariota è molto semplice, di pochi micron, probabilmente la prima che ha fatto la sua sa sul pianeta. Manca di una vera e propria organizzazione interna se non per la presenza di alcuni organelli e si distingue dalla cellula eucariota in quanto non c'è una separazione netta fra citoplasma e nucleo, cioè mancano le membrane nucleari, che formano l'involucro che avvolge il nucleo. Gli organismi procarioti sono numerosissimi e tutti molto piccoli: le alghe azzurre e i batteri sono gli esseri procarioti più diffusi. La cellula eucariota forma tutti gli organismi unicellulari e pluricellulari; il suo nome significa 'nucleo ben sviluppato' e sta ad indicare che il nucleo è nettamente separato dal materiale citoplasmatico circostante per mezzo di un involucro nucleare. Osservandola al microscopio, si vede una membrana esterna leggermente più scura che racchiude un materiale traslucido chiamato citoplasma. In una zona qualsiasi del citoplasma, differente da cellula a cellula, è evidente una grossa macchia scura a contorni sfrangiati: si tratta del nucleo. Nelle cellule eucariote il materiale genetico è contenuto nel nucleo, mentre nelle cellule procariote in una particolare zona del citoplasma detta nucleoide. La membrana cellulare delle cellule procariote è circondata da una parete cellulare, fabbricata dalla cellula stessa.

LA CELLULA

La cellula è l'unità fondamentale e funzionale dell'essere vivente. Secondo la teoria cellulare, enunciata nell'Ottocento, tutti gli esseri viventi sono formati da cellule, definite come le più piccole unità viventi capaci di vita autonoma.

LA STRUTTURA DELLA CELLULA

MEMBRANA CELLULARE: Doppio strato lipidico che delimita la cellula. Isola la cellula ma permette gli scambi con altre cellule o con l'ambiente esterno. Permette il passaggio di strutture relativamente piccole: H2O, CO2, O, ioni, e nelle cellule eterotrofe sostanze proteiche (sottoforma di amminoacidi), glucidi (sottoforma di monosi), lipidi (sottoforma di acidi grassi e alcol). Le molecole lipidiche (fosfolipidiche o glicolipidiche) che la compongono sono disposte con le loro code idrofobe all'interno e quelle idrofile all'esterno (a contatto con il citoplasma o con l'esterno). E' capace di controllare la quantità d'acqua in entrata in base a quella necessaria e a liberare quella in eccesso, anche se già presente nell'ambiente circostante: questo è il PASSAGGIO ATTIVO, non è semplicemente un fenomeno fisico, ma è un fenomeno endoenergetico (=che richiede energia). All'interno della membrana sono presenti sostanze proteiche e colesterolo. La cellula sopravvive fino a quando la membrana cellulare riesce a scambiare sostanze con l'ambiente esterno. Le cellule vegetali hanno anche una parete cellulare esterna alla membrana fabbricata dalla cellula stessa. Quando una cellula si divide tra le due si forma un sottile strato colloso, la lamella mediana, che le tiene unite. Ogni cellula in seguito fabbricherà la propria parete primaria, formata essenzialmente da cellulosa

CITOPLASMA: Sostanza acquosa delimitata dalla membrana cellulare che circonda il nucleo che contiene tutti gli organuli presenti nella cellula.

CITOSCHELETRO: Struttura proteica che ha funzione di sostegno. Mantiene la forma della cellula, le consente di muoversi e mantiene fermi gli organuli. E' costituito da 3 filamenti: i microtubuli, i filamenti di actina e filamenti intermedi.

RETICOLO ENDOPLASMATICO: Serie di tubuli di natura proteica, formanti intrecciandosi una rete, con funzione di trasporto. Ce ne sono 2 tipi: quello granulare (con attaccati i ribosomi) e quello liscio (senza ribosomi).

MITOCONDRI: Organuli presenti nelle cellule che respirano e non in quelle che fermentano. All'interno di essi le molecole organiche contenenti energia vengono demolite e l'energia liberata viene immagazzinata in unità più piccole.

RIBOSOMI: Sito di assemblaggio delle proteine (gli amminoacidi vengono sintetizzati nel giusto ordine per formare una determinata proteina). I ribosomi sono attaccati al reticolo endoplasmatico quando producono proteine da riversare all'esterno.

APPARATO DI GOLGI: Struttura collegata alle membrane del reticolo endoplasmatico che ha il compito di recuperare, immagazzinare e scartare le sostanze di rifiuto. Costituito da vescicole a doppia membrana ha inoltre la funzione di produrre enzimi che rimangono all'interno del reticolo endoplasmatico.

LISOSOMI: Sacchi membranosi, prodotti dall'apparato di Golgi, che contengono enzimi idrolitici, in modo da separarli dal resto della cellula. Se un lisosoma si rompe e si apre, la cellula viene distrutta, poiché gli enzimi contenuti sono in grado di idrolizzare proteine, lipidi e polisaccaridi. Gli enzimi vengono immagazzinati fino al momento dell'utilizzo da parte di altre strutture.

VACUOLI: Cavità citoplasmatiche contenenti acqua e soluti. Nelle cellule vegetali, la membrana che racchiude i vacuoli è detta tonoplasto. Le vescicole sono più piccole e svolgono soprattutto funzioni di trasporto.

PLASTIDI: Sono presenti solo nelle cellule fotosintetiche:

- LEUCOPLASTI: Corpuscoli contenenti amidi (colore bianco);

- CROMOPLASTI: Corpuscoli contenenti pigmenti (colore arancione-giallo);

- CLOROPLASTI: Corpuscoli che contengono clorofilla nei quali ha luogo la clorofilla (colore verde).

NUCLEO: I procarioti ne sono privi. Grosso corpo circondato da 2 membrane ognuna delle quali è un doppio strato fosfolipidico; a intervalli intervalli frequenti esse sono fuse insieme creando piccoli pori nucleari, attraverso i quali possono passare sostanze tra il nucleo e il citoplasma. All'interno sono presenti i cromosomi e i nucleoli (in genere due); è il vettore delle informazioni ereditarie ed esercita una continua influenza sulle attività cellulari.

OSSERVANDO IL MONDO CELLULARE: IL MICROSCOPIO

Unità di misura usate in microscopia:

- micrometro(µm) = 1/1 000 000 di metro;

- nanometro (nm) = 1/1 000 000 000 di metro;

- angstrom (Å)     = 1/10 000 000 000 di metro.

Senza l'aiuto del microscopio, l'occhio umano ha un potere di risoluzione di circa 100 micrometri (1/10 di mm). Il potere di risoluzione è la capacità di distinguere tra loro due oggetti e indica la distanza minima che deve sussistere tra due oggetti perché questi possano essere percepiti come effettivamente separati.

La maggior parte delle nostre conoscenza attuali sulla struttura della cellula è basata su tre differenti tipi di strumenti: il microscopio ottico, il microscopio elettronico a trasmissione e il microscopio elettronico a scansione.

Il miglior microscopio ottico ha un potere di risoluzione di 0,2 micrometri, o 200 nanometri, migliorando così la visione a occhio nudo di circa 500 volte. E` teoricamente impossibile costruire un microscopio ottico migliore di così: il fattore limitante è la lunghezza d'onda della luce che è di circa 0,4 micrometri per la luce viola e di circa 0,7 micrometri per quella rossa. Nel microscopio ottico la luce passa attraverso il preparato, attraversa un gruppo di lenti (obiettivo e oculare), e giunge all'occhio umano.

Il microscopio elettronico a trasmissione è estremamente somigliante a quello ottico: un fascio di elettroni, anziché un fascio di luce, colpisce il preparato, attraversa una serie di spirali magnetiche, anziché lenti al quarzo, e giunge su uno schermo fluorescente. Il potere di risoluzione di questo microscopio è di circa 0,2 nanometri, circa 500 000 volte maggiore di quello dell'occhio umano. Ciò è reso possibile dall'utilizzo di un fascio di elettroni, che hanno una lunghezza d'onda di gran lunga inferiore a quella della luce.

Nel microscopio elettronico a scansione il fascio di elettroni converge su una sottile sonda che passa rapidamente avanti e indietro su tutto il campione; gli elettroni che colpiscono il campione vengono amplificati e trasmessi tramite un tubo catodico ad uno schermo televisivo. Una scansione richiede in genere pochi secondi. Il potere di risoluzione è di circa 10 nanometri, ma permette di ottenere immagini tridimensionali.

COME LE SOSTANZE ENTRANO ED ESCONO DALLA CELLULA

MOVIMENTO DELL'ACQUA E DEI SOLUTI

Il potenziale idrico è l'energia potenziale dell'acqua. L'acqua si sposta da una regione di potenziale idrico maggiore ad una di potenziale idrico minore. Il potenziale idrico può essere generato da diverse forze, come la pressione o la forza di gravità.

Nelle soluzioni il potenziale idrico è influenzato dalla concentrazione dei soluti: il potenziale idrico è direttamente proporzionale alla concentrazione delle molecole d'acqua, cioè maggiore sarà la concentrazione, maggiore sarà il potenziale idrico.

Al movimento dell'acqua e dei soluti sono interessati 2 meccanismi: il flusso di massa e la diffusione. Nei viventi il flusso di massa sposta l'acqua e i soluti da una parte all'altra di un organismo pluricellulare, mentre la diffusione fa muovere molecole e ioni verso, fuori e attraverso le cellule. Un caso particolare di diffusione, quella dell'acqua attraverso una membrana che separa soluzioni di concentrazioni differenti, è detto osmosi.

FLUSSO DI MASSA

Il flusso di massa è il movimento complessivo di un liquido, dove le molecole del solvente e dei soluti si muovono tutte insieme nella stessa direzione. Il sangue circola nel nostro corpo per flusso di massa come conseguenza del potenziale idrico (pressione del sangue) creato dall'azione pompante del cuore.

DIFFUSIONE

La diffusione è il risultato del movimento casuale di singole molecole, o ioni, che provoca un movimento netto da una zona più concentrata ad una meno concentrata. La velocità della diffusione dipende dalla differenza di concentrazione. Per esempio, se fuori dalla cellula, nel liquido che circonda la cellula, la concentrazione esterna di una sostanza è molto elevata e invece all'interno del citoplasma la concentrazione è bassa, la sostanza tenderà a entrare e a diffondersi dentro la cellula con grande velocità, finche le 2 concentrazioni non si saranno equilibrate.

Il gradiente è la differenza di 2 concentrazioni. Le sostanze che si spostano da una zona dove la concentrazione è maggiore ad una zona dove la concentrazione è minore, si muovono secondo gradiente. Una sostanza che si sposta nella direzione opposta si muove contro gradiente. In un recipiente d'acqua in cui viene versato del colorato, ci sono 2 gradienti: l'acqua ne seguirà uno e il colorante l'altro. Quando la distribuzione sarà uniforme, le molecole si muoveranno ancora casualmente, ma non ci sarà nessun movimento netto né di colorante, né d'acqua.

Il passaggio delle molecole attraverso la membrana secondo gradiente è detto trasporto passivo: la membrana funge da filtro e le particelle si spostano verso la concentrazione minore senza consumo di ATP (molecole contenenti energia).

OSMOSI

L'osmosi è il processo di diffusione d'acqua attraverso una membrana semipermeabile. E' il trasporto passivo dell'acqua secondo il suo gradiente di diffusione, senza consumo d'energia.

Nella cellula l'acqua, per osmosi, si sposta da un lato all'altro della membrana tendendo ad eguagliare la concentrazione esterna a quella interna.

L'acqua cerca di rendere isotoniche due soluzioni, cioè si sposta da quella ipotonica a quella ipertonica per rendere uguali le concentrazioni d'acqua (e di conseguenza le concentrazioni di soluto).

Il potenziale osmotico è la tendenza dell'acqua ad attraversare una membrana verso una determinata soluzione.

Minore è il potenziale idrico di una soluzione, maggiore è la tendenza delle molecole d'acqua ad entrare in essa per osmosi e quindi maggiore è il suo potenziale osmotico. Poiché i soluti diminuiscono il potenziale idrico di una soluzione, una maggiore concentrazione del soluto determina un aumento del potenziale osmotico.

TURGORE

Il turgore nelle cellule vegetali è una conseguenza dell'osmosi. Nelle cellule vegetali mature (quando la parete cellulare cessa di crescere), sono presenti uno o più grossi vacuoli centrali che le rendono ipertoniche rispetto all'esterno a causa delle soluzioni concentrate che contengono: l'acqua ha così una forte tendenza ad entrare nelle cellule. Nonostante l'alto potenziale osmotico, la parete cellulare non si espande ulteriormente. La sua resistenza all'espansione, che impedisce il movimento netto di altra acqua all'interno della cellula, è detta pressione di parete. Questa pressione dell'acqua (che cerca di entrare nella cellula per raggiungere un equilibrio di concentrazione), che si esercita dall'interno sulle pareti cellulari, è detta turgore.

Le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato lipidico, l'interno del quale contiene le code idrofobe delle molecole lipidiche. Questa fascia lipidica interna è una formidabile barriera per ioni e altre molecole idrofile, ma facilita il passaggio di molecole idrofobe.

La maggior parte delle più importanti molecole organiche, tuttavia, possiede dei gruppi funzionali polari ed è perciò idrofila; a differenza dell'anidride carbonica, dell'ossigeno e dell'acqua, queste molecole non attraversano la barriera lipidica per semplice diffusione.

Il trasporto di molecole idrofile e ioni, ad eccezione di quelle più piccole, dipende dalle proteine integrali di membrana, che agiscono come vettori che trasportano le molecole nelle due direzioni.

Le proteine trasportatrici della cellula e delle membrane degli organuli sono altamente selettive; una particolare proteina può legarsi a una molecola, mentre può non legarsi a una proteina quasi identica. E` la conurazione della molecola proteica che determina quale molecola può essere trasportata.

Alcune proteine trasportatrici possono muovere le sostanze attraverso la membrana soltanto se c'è un gradiente di concentrazione favorevole; questo tipo di trasporto, mediato da vettori, è detto diffusione facilitata. Altre proteine possono trasportare molecole contro gradiente di concentrazione; tale processo è noto come trasporto attivo. La diffusione facilitata, come la diffusione libera, è un processo passivo, cioè non richiede dispendio d'energia da parte della cellula; al contrario, il trasporto attivo richiede un certo dispendio energetico.

DIFFUSIONE FACILITATA

E` un trasporto passivo di molecole polari e ioni che non richiede dispendio di energia. Le particelle che non possono attraversare direttamente la membrana usufruiscono di alcune proteine di trasporto per il passaggio (secondo gradiente). La velocità di diffusione non dipende solamente dalla differenza fra i gradienti di concentrazione (come per la diffusione libera), ma anche dal numero delle proteine trasportatrici specifiche che sono presenti nella membrana.

TRASPORTO ATTIVO

Processo endoenergetico per mezzo del quale molecole idrofile e ioni vengono trasportate contro gradiente per mezzo di proteine trasportatrici dette pompe. Per attuare questo passaggio, attivo perché controllato dalla cellula, la membrana cellulare deve compiere un lavoro e quindi utilizzare energia sottoforma di molecole di ATP.

POMPA SODIO-POTASSIO

Uno dei sistemi di trasporto attivo è la pompa sodio-potassio. Questa mantiene la concentrazione degli ioni sodio nel citoplasma ad un livello relativamente basso e la concentrazione degli ioni potassio ad uno relativamente alto.

Lo ione Na+ contenuto nella cellula si adatta perfettamente alla proteina di trasporto. Nello stesso istante, una reazione che produce energia utilizza l'ATP per attaccare un gruppo fosfato alla proteina. Ciò fa assumere alla proteina una conurazione alternativa e lo ione Na+ viene rilasciato verso l'esterno della membrana. La proteina di trasporto è ora pronta ad accogliere lo ione K+, che dà luogo alla liberazione del gruppo fosfato della proteina; ciò produce il ritorno alla conurazione iniziale e il rilascio del potassio verso l'interno della cellula (studi quantitativi hanno dimostrato che ogni sequenza completa trasporta tre ioni Na+ fuori dalla cellula e due ioni K+ dentro).

Questo processo tende a determinare un gradiente di ioni Na+ e K+ attraverso la membrana.

L'attraversamento della membrana cellulare, con o senza l'aiuto di proteine di trasporto, non è l'unico modo con cui le sostanze entrano ed escono dalla cellula. Un altro tipo di meccanismo di trasporto coinvolge vescicole o vacuoli che vengono prodotti dalla membrana cellulare o si fondono con essa.

Ad esempio, molte sostanze vengono esportate dalla cellula all'interno di vescicole prodotte dall'apparato di Golgi: le vescicole si spostano dall'apparato di Golgi verso la superficie della cellula, e qui espellono il loro contenuto. Questo processo è noto come esocitosi. Il trasporto per mezzo di vescicole o vacuoli può avvenire anche in direzione opposta: il fenomeno si chiama endocitosi. Si conoscono tre tipi di endocitosi: la fagocitosi, la pinocitosi e l'endocitosi mediata da recettori.

FAGOCITOSI

Nella fagocitosi il contatto fra la membrana cellulare e la sostanza solida provoca un'estensione della membrana cellulare intorno alla particella, che viene racchiusa in un vacuolo. Se la particella è un alimento, i lisosomi si fondono con il vacuolo, immettendo i loro enzimi digestivi. Molti protisti eterotrofi, come l'ameba, si nutrono in questo modo; analogamente, i macrofagi e altri tipi di globuli bianchi del nostro sistema sanguigno inglobano i batteri ed altri invasori in vacuoli fagocitici.

PINOCITOSI

Nella pinocitosi la membrana cellulare si ripiega all'interno producendo una vescicola intorno alla sostanza liquida esterna che deve essere introdotta.

ENDOCITOSI MEDIATA DA RICETTORI

Nell'endocitosi mediata da ricettori la sostanza che deve essere trasportata all'interno della cellula deve prima legarsi alle specifiche molecole dei recettori. Il colesterolo, ad esempio, il colesterolo è portato dentro alle cellule animali per endocitosi mediata da ricettori.

PLASMODESMI E GIUNZIONI COMUNICANTI

Spesso le cellule di un tessuto o un organo sono strettamente impacchettate; ciò permette uno stretto contatto tra i vari tipi di cellule.

Nelle cellule delle piante, che sono separate l'une dalle altre da pareti cellulari, dei canali di natura proteica chiamati plasmodesmi attraversano le pareti, mettendo in collegamento il citoplasma con le cellule adiacenti.

Nei tessuti animali strutture proteiche note come giunzioni comunicanti permettono il passaggio di sostanze fra le cellule.

PROCESSI ENERGETICI

ENERGIA:  Attitudine a compiere un lavoro, quel qualcosa che si scambia con l'ambiente e permette di svolgere un lavoro.

SISTEMA:  Tutto ciò che subisce la trasformazione.

AMBIENTE:   Dove avviene la trasformazione.

FORME D'ENERGIA PRIMARIE

CHIMICA:  Energia che viene assorbita quando si forma un legame e liberata quando lo stesso legame si spezza.

NUCLEARE:  Energia liberata dalla trasformazione di un nucleo di un nucleo in un altro dove il numero di protoni è maggiore.

ELETTRICA:  Fascio di elettroni che si muove lungo un conduttore metallico.

MECCANICA:   Energia provocata dall'attrito di una superficie con un'altra.

RADIANTE:   Energia che viene liberata attraverso una superficie.

L'energia immagazzinata, pronta per essere utilizzata, è detta energia potenziale.

FORME D'ENERGIA SECONDARIE

Le forme d'energia secondarie derivano dalla degradazione di energia primaria (esempio: energia termica, energia luminosa).

LE LEGGI DELLA TERMODINAMICA

La prima legge della termodinamica afferma che l'energia può essere trasformata da una forma all'altra, ma non può essere né creata né distrutta. L'energia può essere trasferita, trasportata, trasformata, immagazzinata, ma mai distrutta (neppure nelle diverse trasformazioni). In tutte le trasformazioni energetiche, tuttavia, una parte dell'energia utilizzabile viene convertita in calore e dissipata come tale.

L'energia complessiva del sistema e del suo ambiente circostante, dopo la trasformazione, è uguale all'energia complessiva prima che essa avvenga.

La seconda legge della termodinamica afferma che in tutte le trasformazioni e in tutti gli scambi energetici, se il sistema non cede o non acquista energia, l'energia potenziale presente alla fine sarà sempre minore dell'energia potenziale presente all'inizio.

IL METABOLISMO

E` il complesso di tutte le reazioni chimiche che avvengono nella cellula. Ricorda: qualsiasi processo fisico-chimico è sempre un fenomeno biologico se controllato dalla cellula.

Una reazione è la rottura di legami precedenti e la formazione di nuovi legami:

- se, facendo reagire un sistema A con un sistema B, i 2 sistemi non possono spezzare i loro legami, la reazione è impossibile;

- se, al contrario, i 2 sistemi sono in grado di spezzare i loro legami, e sono quindi in grado di reagire, possiamo intervenire dall'esterno modificando la velocità di reazione, cioè la quantità di sostanza che si trasforma in unità di tempo (Velocità=spazio/tempo).

ENZIMI E CATALIZZATORI

Sono catalizzatori le sostanze che non intervengono nelle reazioni, ma reagiscono sulla velocità di reazione accelerandone lo svolgimento. Essi diminuiscono l'energia di attivazione, cioè l'energia che le molecole devono avere per poter attivare una reazione, rendendo più rapido il tempo della reazione.

Gli enzimi funzionano da catalizzatori. Sono proteine complesse, cioè formate da più catene polipeptidiche. Sono ripiegati in modo da formare una degressione, chiamata sito attivo, in cui si incastrano le molecole reagenti. Ci sono enzimi specifici per determinate reazioni.

In genere gli enzimi:

- dopo una reazione sono ancora intatti e possono essere riutilizzati;

- separano molecole più grandi in molecole più piccole.

Qualsiasi reazione vitale è catalizzata da enzimi, prodotti dalle ghiandole dell'organismo, vitamine, di cui sono autotrofi solo i vegetali, e ormoni. La cellula può attivare enzimi inattivi o produrne.

I fattori che possono influenzare l'attivazione sono:

- temperatura, poiché oltre i 40° le molecole possono venire denaturate;

- pH, che può variare la forza con cui gli amminoacidi si attraggono o respingono.

ATP

E` una molecola (adenosin trifosfato) assai complessa, costituita da:

- una base azotata (adenina);

- uno zucchero a 5 atomi di carbonio (ribosio);

- 3 gruppi fosfati legati tra loro da legami labili, che possono spezzarsi facilmente.

Una molecola di ATP può perdere uno dei gruppi fosfati e diventare ADP (adenosin difosfato), a sua volta la molecola di ADP può perdere un gruppo fosfato e diventare AMP (adenosin monofosfato).