Sulla superficie terrestre esiste un tipo di materia che si chiama vivente, alla quale apparteniamo anche noi essere umani.
Le caratteristiche che possono differenziare un organismo vivente da un corpo inanimato sono:
- Il movimento: la materia vivente si muove spontaneamente, come ad esempio un cerbiatto che risale la valle; ben diverso è il movimento del sasso che rotola a causa dell’attrazione terrestre.
- La nutrizione: la materia vivente si nutre, cioè è capace di prelevare altra materia dall’ambiente esterno per costruirsi e accrescersi, come fa il vitello con il latte materno o la pianta che riesce a vivere con l’aria, la luce e l’acqua.
- La riproduzione: la materia vivente si riproduce: un gatto è formato da materia che può rinnovarsi nel tempo; riproducendosi lascia sulla Terra una schiera di discendenti che ripetono più o meno fedelmente le sue caratteristiche.
Nella materia vivente, le varie sostanze presentano molecole abbastanza complesse; il motivo è che gli atomi di carbonio, che è l’elemento di base, riescono a unirsi fra loro con grande facilità: si formano i composti organici nelle cui molecole sono presenti numerosi atomi di carbonio. Oltre al carbonio, figurano pochi altri elementi; tra questi i principali sono l’ossigeno, l’idrogeno e l’azoto che, col carbonio, originano le tre principali categorie di composti organici, le proteine, i glucidi e i lipidi, che formano da soli l’intera materia vivente.
Come fa a vivere la materia?
Utilizzando il microscopio, uno strumento che, ingrandisce le piccole parti, si può notare che piante e animali sono costituiti da tanti piccoli scomparti uniti tra loro. Ognuno di tali scomparti, nei quali si sono disposti opportunamente i vari composti organici, costituisce la struttura base della materia vivente ed è chiamato cellula.
Non può esistere un organismo vivente che non sia organizzato in cellule; la cellula è l’unità elementare indispensabile per la vita. La cellula appare rivestita e protetta da una pellicola chiamata membrana plasmatica che permette alla cellula di scambiare materia con l’ambiente esterno. Attraverso la membrana entrano le sostanze utili e vengono espulse le sostanze di rifiuto. All’interno della membrana vi è una soluzione acquosa che contiene sostanze organiche (proteine, lipidi ecc.), a che prende il nome di citoplasma; nelle cellule più organizzate sono inoltre presenti piccoli organi (organuli) aventi funzioni particolari.
Si possono distinguere due tipi particolari di cellule. Vi sono le cellule autotrofe, che riescono ad utilizzare semplici molecole inorganiche per preparare tutti i composti organici necessari. La cellula vegetale è autotrofa perché costruisce molecole organiche complesse partendo da anidride organica e acqua; per tale trasformazione, chiamata fotosintesi, essa sfrutta l’energia radiante del Sole, grazie alla presenza, al suo interno, di una sostanza organica verde chiamata clorofilla. Vi sono cellule chiamate eterotrofe invece, che devono cercare nell’ambiente esterno organismi o parte di essi per demolirli e avere alcuni composti organici necessari già pronti, perché non sono necessari di prepararli da soli.
La grande maggioranza delle cellule ottiene energia con un processo che richiede la presenza dell’ossigeno dell’aria (processo aerobico), chiamato respirazione. Alcuni tipi di cellule, ottengono energia dal nutrimento senza utilizzare l’ossigeno dell’aria, ossia con un processo anaerobico, chiamato fermentazione. Tutto il funzionamento della cellula è programmato, al suo interno, dal DNA, un acido nucleico capace di auto duplicarsi, cioè di produrre copie di se stesso, permettendo anche la riproduzione della materia vivente.
Le cellule possono essere divise, in base alla loro organizzazione interna, in procarioti che ed eucariotiche.
- Le cellule procariotiche sono quelle che possiedono la struttura interna più semplice; infatti all’interno della membrana plasmatica non si notano, anche con forti ingrandimenti, ulteriori scomparti e il DNA è disposto nel citoplasma in un modo che può sembrare disordinato.
- Le cellule eucariotiche sono più grandi delle procarioti che e contengono molte membrane che suddividono il loro interno in tanti scomparti. È proprio una di queste membrane interne che determina la formazione del nucleo, nel quale è conservato il DNA. In queste cellule sono presenti diversi organuli con funzioni specifiche, come i mitocondri, dove avviene la respirazione.