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Perché vi siete iscritti a Biologia?

Per diventare ricco

Perché così mi trovo una ragazza

Perché non sapevo che fare Per vincere il premio Nobel

Forse è meglio porre diversamente la domanda:

PERCHÈ STUDIARE BIOLOGIA ( O QUALUNQUE ALTRA MATERIA SCIENTIFICA) ?

Per cercare di capire come siamo fatti, come funzioniamo e come siamo nati, noi e il mondo di cui facciamo parte (si chiama curiosità).

I bambini sono curiosi (… e perchè? ….. e perchè?)Poi crescendo, grazie alla televisione, ai telefonini, ai genitori che non hanno tempo, voglia e capacità di rispondere, agli insegnanti che preferiscono somministrare pillole di conoscenze mnemoniche piuttosto che suscitare e soddisfare la curiosità, questa dote si assopisce.

Dedicarsi allo studio di una materia scientifica, e ancor più nel caso che ci si dedichi alla ricerca, significa risvegliare la nostra curiosità e, in fondo, a farci tornare bambini.

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Il bello di questo studio è che, più impariamo sul mondo, più ci stupiamo della sua varietà e della sua bellezza.

Ma più scopriamo, più ci rendiamo conto che quello che ancora non sappiamo è molto più di quanto abbiamo già capito e quindi siamo stimolati a cercare di capire di più.

Perché fare ricerca scientifica? Forse per le conseguenze pratiche dei suoi risultati?

Perché dovremmo studiare un certo problema, se non ci divertiamo?

In genere i ricercatori vengono pagati per fare proprio la cosa che più li diverte

Fare ricerca scientifica spesso è una gran faticaccia, ma è sempre meglio che lavorare

La scienza è come il sesso, ha anche delle conseguenze pratiche, ma non è per questo che la facciamo.

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Dove studiare e soprattutto: di quali fonti fidarsi?

…… internet…… autorità….. libri….. quotidiani…. professori…..

2018, Libro di testo di scienze per la scuola primaria “Un lungo tunnel di 730 km

collega questi laboratori al Cern, il più grande laboratorio di fisica, che si trova al

confine tra la Svizzera e la Francia, vicino alla città di Ginevra".

2011, Ministro dell’Istruzione, Università e Ricerca Scientifica «Alla costruzione

del tunnel di 730 km tra il Cern ed i laboratori del Gran Sasso, attraverso il quale si è

svolto l’esperimento, l’Italia ha contribuito con uno stanziamento oggi stimabile

intorno ai 45 milioni di euro».

Ginevra

Gran Sasso

2011, un fascio di neutrini, inviati dal

grande acceleratore di particelle di

Ginevra, attraversando la crosta

terrestre per 730 km ha raggiunto i

rivelatori dei laboratori di fisica del

Gran Sasso, dove sono stati

oggetto di importanti studi. I neutrini

non vengono in pratica fermati dalla

materia e quindi attraversano

liberamente la crosta terrestre

Il tunnel più lungo del mondo!

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Parco Nazionale Manu - Wikipedia“Comprende migliaia di specie animali e vegetali tra cui l’ornitorinco che

vive in questa riserva dal 1965 e fino ad oggi si è ambientato e ha trovato

il suo equilibrio naturale: esso era stato portato in questo stato dagli

aborigeni d’Australia che volevano commercializzare con i peruviani per

avere in cambio i loro pregiati prodotti. Questo favorì dunque lo sviluppo

commerciale ed economico.” La notizia è presente soltanto nella versione

italiana di wikipedia

La Stampa 2014 “Manu National Park, miracolo della natura.

Comprende migliaia di specie animali e vegetali tra cui l'ornitorinco, che

vive in questa riserva dal 1965 e che qui ha trovato il suo equilibrio

naturale.”

Be Earth, il Blog di Earth Viaggi “All’interno del parco Manu è

possibile imbattersi nell’ornitorinco, introdotto a metà degli anni ’60.”

Nel caso del tunnel l’errore era dovuto a ignoranza. In altri casi le notizie vengono completamente inventate

Nel Parco Manu (Peru), come in tutta l’amazzonia o in tutte le americhe con ci sono ornitorinchi e non esistono scambi commerciali tra aborigeni australiani e tribù indigene di Manu

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E allora, di chi fidarsi?

Fate sempre domande, esprimete i vostri dubbi, verificate le informazioni, cercate di sapere quali sono le prove a favore di una affermazione. Il compito principale dei vostri docenti è quello di aiutarvi in questo percorso.

Il materiale didattico (diapositive delle lezioni e altro) sarà disponibile su

www.giorgioventurini.net/lezioni

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E' attivato per il corso un forum sulla piattaforma EDMODO. Sul forum il docente e gli studenti potranno aprire discussioni sugli argomenti del programma o su altri argomenti di interesse biologico e verranno proposti problemi e test di autovalutazione.

Per iscriversi al forum collegarsi al sito di EDMODO (https://www.edmodo.com/?language=it o più semplicemente cercate EDMODO su Google) ed iscriversi usando come codice gruppo

qveivpLa partecipazione e l'attività svolta nel forum saranno prese in considerazione ai fini della valutazione finale dello studente, per questo motivo iscrizioni fatte utilizzando uno pseudonimo e non il proprio nome e cognome non verranno accettate.

Gli studenti che inseriranno discussioni non pertinenti verranno cancellati dal forum

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SENSIBILITÀ GENERALE (recettori diffusi in tutto l’organismo)Temperatura (Caldo e Freddo), Dolore, Pressione, Tatto, Vibrazioni…….

Propriocezione (posizione del corpo, contrazione dei muscoli, tensione dei tendini, distensione cavità interne….)

SENSIBILITÀ SPECIFICA (recettori localizzati in organi specializzati)Olfatto, Gusto, Udito, Equilibrio, Vista

I SENSI

Olfatto e Gusto sono sensi chimici: cellule specializzate, presenti soprattutto nel naso e nella lingua, hanno sulla membrana delle molecole proteiche, i RECETTORI, capaci di legarsi specificamente a un segnale chimico come ad esempio una molecola odorosa o dotata di sapore.

Legandosi alla molecola segnale il recettore subisce dei cambiamenti che modificano il comportamento della cellula ed eventualmente dell’organismo.

Nel caso dell’olfatto ad esempio, una molecola odorosa si lega a un recettore delle cellule olfattorie del naso, che sono cellule nervose. La risposta è un impulso nervoso che raggiunge il cervello.

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Gli impulsi lungo le vie nervose giungono a specifiche aree del cervello. Le sensazioni tattili ad esempio o dolorifiche giungono alla corteccia sensitiva primaria, mentre quelle dalla retina raggiungono la corteccia visiva.

Un protozoo come il paramecio è attratto da fonti di cibo e sfugge da ambienti nocivi

Tutti gli organismi, procarioti ed eucarioti unicellulari o pluricellulari, sono dotati di sensi chimici

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Il paramecio nuota grazie alla presenza di centinaia di ciglia mobili presenti su tutta la superficie cellulare.

Le ciglia funzionano come dei remi: il loro movimento può essere accelerato, per far spostare il protozoo più velocemente, o invertito per farlo retrocedere.

Segnali chimici provenienti da una fonte di cibo agiscono su recettori presenti sulla membrana.

I recettori attivati modificano la permeabilità della membrana e questo permette il passaggio di ioni che stimolano il movimento delle ciglia.

Il protozoo accelera in direzione del cibo

Segnali chimici provenienti da fonti nocive attivano altri recettori che permetteranno il passaggio di altri ioni che invece invertono il movimento delle ciglia:

Il protozoo arretra e si allontana dal pericolo

L’idra, un celenterato parente delle meduse e dei coralli, riconosce le prede grazie a un senso chimico

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Concetto di sensi chimici allargatoIl segnale chimico può provenire dal nostro stesso organismo? Che funzione potrà avere?

Serve a scambiare informazioni tra una parte dell’organismo e un’altra.

- un organo, ad esempio una ghiandola, rilascia una sostanza, ad esempio un ormone, che viene riconosciuta da un recettore presente in una cellula di un altro organo che risponderà al segnale.

- Una cellula nervosa stimolata rilascia una sostanza che viene riconosciuta da un recettore presente in un’altra cellula nervosa che a sua volta risponderà allo stimolo

Al contrario dell’olfatto, che ci permette di distinguere innumerevoli odori diversi, il senso del gusto distingue soltanto 5 sapori diversi: Dolce, Amaro, Aspro (acido), Salato, Umami (“saporito” in giapponese, è il gusto del glutammato, tipico componente dei dadi per fare il brodo, particolarmente presente in cibi ricchi di proteine come carni e formaggi.)

Ricordiamo però che le innumerevoli sensazioni evocate dai cibi sono soprattutto dovute ai loro odori (quando siamo raffreddati i cibi perdono gran parte del loro sapore) .

IL GUSTO

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Gli organi del gusto sono i calici gustativi, contenuti nelle papille della lingua

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In molti libri è scritto che le diverse parti della lingua sono specializzate nella percezione di uno dei sapori: in realtà i recettori per i cinque sapori sono distribuiti allo stesso modo.

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Recettori

Molecole sapide

Dobbiamo immaginare la nostra lingua come un mosaico di migliaia di recettori per i cinque sapori. Quando una molecola sapida si lega al corrispondente recettore “accende un interruttore” che invia un segnale nervoso al cervello

Per essere un po’ più precisi ricordiamo che esistono diversi sottotipi di recettori per ciascun sapore, ciascuno dotato di diversa specificità per alcune molecole. Quindi ad esempio non un solo tipo di recettore per l’amaro ma più tipi, ciascuno dei quali riconosce alcuni tipi di molecole amare.

Come funziona in realtà il riconoscimento tra recettore e segnale chimico (da ora lo chiameremo ligando)?

Uomo ∼ 10000Cane ∼ 1700Gatto ∼ 500Mucca ∼ 25000 (soprattutto per l’amaro)Pesce gatto ∼ 100000

La capacità di distinguere i sapori è

importante per la sopravvivenza: un cibo

amaro o aspro può indicare una sostanza

potenzialmente pericolosa (molte tossine

vegetali sono amare). Un cibo dolce, come un

frutto maturo, è nutriente per lo zucchero che

contiene, un cibo giustamente salato ci

rifornisce di elementi essenziali come il sodio,

mentre troppo sale è dannoso.

Un erbivoro come la mucca deve poter

percepire facilmente il sapore amaro di

un’erba per scartarla, L’uomo, onnivoro, ha

molti più recettori di un carnivoro come il gatto

Il numero di recettori gustativi varia molto nei diversi animali

Il gatto, come altri carnivori,

manca di recettori per il dolce

(gli zuccheri non fanno parte

della dieta di un carnivoro), ma

hanno recettori che noi non

abbiamo, come quelli per la

molecola dell’ATP, presente

nella carne.

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La cellula gustativa, stimolata dalla sostanza cui è sensibile (salata, dolce o di altro sapore), provoca la attivazione di una catena di cellule nervose che porterà il segnale al cervello (area gustativa della corteccia cerebrale).

Il segnale che giunge al cervello è un impulso nervoso (segnale elettrico), identico per tutti i sapori (dolce, salato, amaro, acido o umami).

DOMANDAIn base a che cosa il cervello distingue i diversi segnali e li interpreta correttamente?

Lingua

Recettore

Cervello (corteccia gustativa)

Neurone

Neuroni della via nervosa gustativa

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Lingua

Recettore Dolce

Recettore Amaro

Recettore Salato

Recettore Acido

Recettore Umami

Cervello (corteccia gustativa)

Neurone A

Neurone B

Neurone C

Neurone D

Neurone E

Qualunque sia la sua origine o causa, ogni segnale che giunge al Neurone A della corteccia gustativa sarà interpretato come dolce, ogni segnale che giunge al neurone B sarà interpretato come amaro e così di seguito

Via nervosa gustativa

Cosa accadrà quindi se stimoliamo artificialmente, ad esempio elettricamente, il neurone A della corteccia gustativa oppure se stimoliamo artificialmente un recettore per il dolce?

La nostra bocca non percepisce soltanto i sapori: è anche sensibile ad altri stimoli come ad esempio quelli tattili, dolorifici o termici (caldo e freddo).

L’esperimento di stimolare artificialmente un neurone non è facilmente fattibile a livello casalingo, però abbiamo un ottimo esperimento naturale sulla stimolazione artificiale di un recettore

Proviamo allora a pensare a un cibo condito con il peperoncino o col pepe: quale sensazione provate?

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In italiano diciamo piccante, ma in inglese si usa spesso il termine HOT, rovente

La CAPSAICINA contenuta nei peperoncini (come anche la piperina presente nel pepe) stimola i recettori del caldo.In nostro organismo è ingannato a tal punto che mette in atto i meccanismi di difesa contro le ustioni!

Spero per voi che non vi sia mai capitato di toccarvi gli occhi dopo aver maneggiato un peperoncino piccante…. Alcune varietà di peperoncino sono così potenti (ricche di Capsaicina) da provocare bruciore anche alle pelle.

Perché il peperoncino provoca bruciore alla bocca o agli occhi, ma solo eccezionalmente anche alla pelle? La pelle è molto sensibile al caldo e al freddo.

Chi soffre di emorroidi deve evitare il pepe e il peperoncino, perché?

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Il peperoncino stimolando i recettori per il caldo genera una sensazione di calore o di bruciore.

C’è qualche cibo che suscita una sensazione di fresco (indipendentemente dalla sua temperatura) ?

Il Mentolo stimola i recettori del freddo

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Perché i serpenti e le lucertole sporgono continuamente la lingua ?

La lingua in alcuni animali interviene nel senso del’olfatto

L’organo di Jacobson (o vomeronasale) di un serpente ha funzioni olfatorie come il nostro naso

La lingua del serpente, umida, cattura le molecole odorose e poi le porta all’organo di Jacobson

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L’elefante con la proboscide fa qualcosa di simile: aspira l’aria e la soffia sull’organo di Jacobson

Le cipolle fanno bruciare e lacrimare gli occhi, perché? Anche loro contengono capsaicina?

Perché le cipolle esprimono il loro “profumo” e fanno lacrimare soltanto quando vengono tagliate o schiacciate?

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Ora proviamo qualcosa di amaro

Gli individui più sensibili al PTC percepiscono fortemente anche il sapore di altre sostanze amare. Sono spesso non-fumatori e non amano i broccoli, dal momento che percepiscono come fortemente amari broccoli e fumo.

Se l’esperimento ha funzionato dovremmo aver scoperto che non tutti percepiamo allo stesso modo una particolare sostanza amara, Il PTC

(phenylthiocarbamide)

La sensibilità al PTC è ereditaria: la capacità di produrre il recettore per il PTC è portata dall’informazione genetica

Nel 1931, il chimico Arthur Fox stava versando del PTC in un recipiente quando un po’ di polvere cadde e si sparse nell’aria. Subito i suoi colleghi si lamentarono del sapore amaro che sentivano, mentre Fox non sentiva nulla. Fox fece allora assaggiare il PTC a suoi parenti ed amici e scoprì che la capacità di percepirne il sapore amaro era molto variabile: alcuni non lo sentivano affatto, altri solo leggermente ed altri ancora, la maggioranza, molto intensamente.

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L’acido asparagusico, contenuto negli asparagi, nel nostro organismo viene trasformato in alcune sostanze dotate di spiccato odore che vengono eliminate con le urine.Non tutti sentono l’odore, ma anche non tutti producono le sostanze odorose.

Sciocchezze dei libri: in molti libri divulgativi o blog si scrive che l’odore è dovuto alla asparagina. Questa sostanza, che non ha nulla a che vedere con l’acido asparagusico, è presente negli asparagi come praticamente in ogni in altro alimento, ma non produce alcun odore.

Come non tutti sentiamo il sapore amaro così percepiamo diversamente gli odori

Alcuni trovano questo odore sgradevole,

mentre altri lo apprezzano: Marcel Proust

scrisse che gli asparagi “trasformano il mio

vaso da notte in un flacone di profumo”,

mentre Benjamin Franklin lo trovava

pessimo.

Franklin era particolarmente interessato

agli odori emessi dal nostro organismo:

Nella stessa lettera alla Royal Academy

di Bruxelles in cui descriveva gli effetti

degli asparagi sull’odore delle urine

invitava gli scienziati a “scoprire un

qualche farmaco capace di rendere non

solo inoffensive, ma addirittura gradevoli

come profumi, le scariche di vento

prodotte dai nostri corpi.”

Purtroppo la scienza moderna non ha ancora conquistato questa meta!

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La frutta non ha più il sapore di una volta……

Le polpette che faceva mia nonna erano buonissime, non ne ho più mangiate di così buone…….

E’ probabile che la nonna fosse davvero una cuoca insuperabile e che la frutta di una volta fosse migliore, ma in realtà, come tutti i nostri sensi, anche il gusto e l’olfatto si attenuano con l’età e con l’esposizione a fumo, alcol e inquinanti.

Oltre a questo molti di noi, soprattutto a partire da una certa età, ricordano con nostalgia il passato e associano i ricordi con sensazioni piacevoli …. Il buon tempo antico o l’età dell’oro!

L’età dell’oro Lucas Cranach 1530

Esiodo, VIII secolo a.C: “passavan la vita con l'animo sgombro da angosce, lontani,

fuori dalle fatiche e dalla miseria; né la misera vecchiaia incombeva su loro, tutte le

cose belle essi avevano»

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Discutiamo:Perché la frutta di una volta potrebbe davvero essere stata migliore di quella di oggi?

Sapore e profumo delle varietà di pomodori oggi in commercio sono in realtà molto inferiori a quelle presenti in un recente passato.

Questo scadimento qualitativo è il risultato di incroci e selezioni, iniziati nella metà del ‘900, che mirano a produrre pomodori che maturano uniformemente producendo frutti di colore rosso omogeneo. Questa caratteristica, oggi introdotta nella maggior parte delle varietà commerciali, è dovuta alla inattivazione di un gene che è implicato nella produzione di zuccheri e aromi: si sono così ottenuti pomodori di aspetto accattivante ma poveri di sapore.

Zucchero (Dolce)

Glutammato(Umami)

Perché è necessario che queste sostanze si leghino a un recettore sulla membrana delle cellule?Non potrebbero entrare nelle cellule e svolgere all’interno il loro ruolo?

Perché è necessario studiare Chimica?