Da sempre l'uomo ha tentato di comprendere cos'è la vita.
Spiegare cos'è un essere vivente o organismo e cosa non lo è richiede un po' di tempo. Riflettendo ci si accorge che tutti i viventi hanno in comune una serie di caratteristiche che ci permettono di distinguerli dai non viventi.
Gli organismi sono composti da sostanze organiche.
Tutti gli organismi sono composti da sostanze (zuccheri, grassi, proteine, ecc.), responsabili della struttura e del funzionamento della materia vivente.
Gli organismi si nutrono.
Gli esseri viventi sono necessariamente in comunicazione con l'esterno. Tra essi e l'ambiente circostante vi è un flusso continuo di energia e materia che avviene attraverso due meccanismi, la nutrizione e l'eliminazione delle sostanze di rifiuto.
Con la nutrizione, un organismo introduce nel suo corpo delle sostanze prese dall'esterno: una parte di queste viene trasformata ed utilizzata, mentre una parte viene eliminata.
Gli organismi crescono e si sviluppano per un tempo limitato.
Nel corso della loro vita tutti gli organismi seguono un percorso ben definito, di cui possiamo distinguere varie fasi: nascita, crescita e sviluppo, maturità, invecchiamento e morte.
Dopo la nascita, nel corso delle diverse fasi della vita gli esseri viventi cambiano d'aspetto. Essi infatti modificano gradualmente la loro forma e funzione: questo processo prende il nome di sviluppo.
Nello stesso tempo gli organismi aumentano, entro determinati limiti, le proprie dimensioni. Questo secondo aspetto è chiamato crescita. La durata della vita varia da organismo a organismo. Molti microrganismi vivono solo per pochi minuti, mentre sulla Terra ci sono alberi che vivono da più di duemila anni.
Gli organismi reagiscono agli stimoli esterni.
Gli organismi hanno la capacità di reagire agli stimoli esterni e ciò ha una grandissima importanza per la loro sopravvivenza. Infatti, un organismo che non reagisce prontamente è destinato a soccombere. Ad esempio, un coniglio che scappa alla vista di un lupo o il girasole che si orienta verso i raggi solari. Questa capacità di risposta viene detta sensibilità.
Gli organismi si muovono attivamente.
Gli esseri viventi si spostano in cerca del nutrimento necessario per la loro crescita ed il loro sviluppo o per reazione agli stimoli. Per ogni forma di vita è dunque di fondamentale importanza il movimento, che viene detto attivo quando risponde a precise necessità della vita o a stimoli esterni. Quando invece è causato da forze esterne, il movimento viene chiamato passivo (movimento dell'acqua che scorre nei fiumi o magma che fuoriesce dal cratere di un vulcano).
Gli organismi si riproducono.
La vita ha una durata limitata. Gli organismi, pertanto, sono in grado di riprodursi, cioè di generare altri organismi molto simili a loro. Ogni essere vivente dunque, anche il più piccolo, si forma a partire da un suo simile. Questo importante processo, che contraddistingue i viventi dai non viventi, viene detto riproduzione.
Gli organismi sono costituiti da una o più cellule
Tutti gli esseri viventi sono costituiti da unità elementari che, come vedremo più avanti, sono dette cellule. Esse, come tutti gli esseri viventi, si nutrono, si muovono, si riproducono e reagiscono agli stimoli esterni. Ogni essere vivente può essere costituito da una o più cellule: nel primo caso si tratta di un organismo unicellulare, nel secondo caso di un organismo pluricellulare.
Gli organismi evolvono e si influenzano l'un l'altro.
Gli esseri viventi, riproducendosi di generazione in generazione, modificano gradualmente le loro caratteristiche. Se le nuove caratteristiche sono più favorevoli, i discendenti vivranno meglio e si diffonderanno. In caso contrario sono destinati a scomparire. Questa lenta trasformazione degli organismi viventi si chiama evoluzione.
La scienza moderna ha dimostrato che la vita è iniziata circa 3,5 miliardi di anni fa, mentre la Terra si è formata 4,5 miliardi di anni fa. Le prime forme di vita erano molto semplici, ma miliardi di anni di evoluzione ha trasformato e diversificato gli organismi, cosicchè oggi troviamo sia organismi unici molto semplici che organismi molto complessi.
Entrambi gli organismi semplice e complesso hanno una molecola chimica simile, o biochimica. Le proteine insieme agli acidi nucleici sono le molecole più importanti nella chimica della vita.
Le proteine sono il componente principale di tutte le cellule dei viventi.
Esse svolgono la maggior parte delle funzioni vitali, costituiscono anche le fibre responsabili della contrazione muscolare e tutti gli enzimi presenti nell'organismo, ad esempio quelli digestivi. Altre proteine importanti sono gli anticorpi prodotti dalle cellule del sistema immunitario e l'emoglobina, che trasporta ossigeno e anidride carbonica in tutti i distretti dell'organismo. I cromosomi, che sono responsabili della conservazione dei caratteri ereditari all'interno dei geni e della loro trasmissione alle generazioni successive, sono formati da acidi nucleici e proteine.
Gli acidi nucleici sono le molecole che contengono l'informazione genetica, cioè l'insieme delle istruzioni necessarie alla fabbricazione delle proteine.
Esistono due tipi di acidi nucleici: il DNA (Acido DesossiriboNucleico) e l'RNA (Acido RiboNucleico). Il primo è il detentore dell'informazione genetica; il secondo provvede a tradurre l'informazione genetica, contenuta nel DNA, nel linguaggio (cioè nella struttura) delle proteine.
La ricerca della biologia molecolare si dedica soprattutto alla conoscenza della struttura e della funzione delle proteine e degli acidi nucleici. Adesso illustreremo nel dettaglio queste molecole.