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Pagina XII
Indice
PARTE I
La scienza e i mattoni della vita
CAPITOLO 1
CAPITOLO 2
Lo studio della vita
1.1 Che cos’è la biologia?
Gli organismi viventi sono fatti di cellule
La diversità della vita è dovuta all’evoluzione
per selezione naturale
L’informazione biologica è scritta nel linguaggio
genetico comune a tutti gli organismi
Le cellule usano i nutrienti per procurarsi
energia e costruire nuove strutture
Gli organismi viventi controllano il proprio
ambiente interno
Gli esseri viventi interagiscono tra loro
Le scoperte in biologia possono essere
generalizzate
La chimica della vita
3
3
5
7
7
8
8
9
1.2 In che modo tutte le forme di vita
sulla Terra sono imparentate tra loro?
La vita ha avuto origine dalla “non-vita”
attraverso l’evoluzione chimica
Quando si formarono le cellule cominciò
l’evoluzione biologica
La fotosintesi cambiò il corso dell’evoluzione
Le cellule eucariotiche si sono evolute
dai procarioti
Comparve la pluricellularità e le cellule
si specializzarono
I biologi possono ricostruire l’albero evolutivo
della vita
1.3 I biologi come studiano la vita?
Lo spirito d’osservazione è un’abilità importante
Il metodo scientifico combina osservazione
e logica
I buoni esperimenti offrono la possibilità
di smentire un’ipotesi
I metodi statistici sono strumenti essenziali
Non tutte le forme di indagine sono scientifiche
10
10
11
11
2.1 Quali elementi chimici costituiscono
gli organismi viventi?
Un elemento consiste di un solo tipo
di atomi
I protoni: il loro numero identifica
un elemento
I neutroni: il loro numero differisce
tra gli isotopi
Gli elettroni: il loro comportamento determina
i legami chimici
23
23
24
25
25
2.2 Come si legano gli atomi per formare
le molecole?
I legami covalenti consistono nella condivisione
di coppie di elettroni
Legami covalenti multipli
I legami ionici si formano per attrazione
elettrostatica
I legami a idrogeno si possono formare entro
o fra molecole con legami covalenti polari
Sostanze polari e non polari: ognuna
interagisce meglio con il proprio simile
27
27
29
30
32
32
12
12
12
14
14
14
15
17
17
1.4 In che modo la biologia influenza
la politica?
18
Ricapitolando
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
20
20
21
2.3 Come cambiano le combinazioni
di atomi durante le reazioni chimiche?
33
2.4 Quali proprietà rendono l’acqua così
importante in biologia?
L’acqua ha una struttura unica e proprietà
speciali
L’acqua è il solvente della vita
Le soluzioni acquose possono essere
acide o basiche
Il pH è una misura della concentrazione
degli ioni idrogeno
I tamponi minimizzano i cambiamenti di pH
La chimica della vita è cominciata nell’acqua
Una visione d’insieme e un’anticipazione
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
34
34
36
36
37
38
39
40
40
41
42
42
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Pagina XIII
INDICE
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CAPITOLO 3
XIII
3.3 Quali sono le strutture chimiche
Le macromolecole e l’origine
della vita
3.1 Quali tipi di molecole caratterizzano
gli esseri viventi?
45
I gruppi funzionali conferiscono specifiche
proprietà alle molecole
Gli isomeri sono caratterizzati da disposizioni
diverse degli stessi atomi
La struttura delle macromolecole ne riflette
la funzione
Gran parte delle macromolecole si forma
per condensazione e si decompone
per idrolisi
45
45
46
e le funzioni dei carboidrati?
56
I monosaccaridi ono zuccheri semplici
Il legame glicosidico unisce i monosaccaridi
I polisaccaridi immagazzinano energia
e forniscono materiali strutturali
I carboidrati chimicamente modificati
contengono gruppi funzionali aggiuntivi
56
56
58
59
3.4 Quali sono le strutture chimiche
e le funzioni dei lipidi?
61
I grassi e gli oli sono depositi di energia
I fosfolipidi formano membrane biologiche
Non tutti i lipidi sono trigliceridi
61
62
63
47
3.5 Quali sono le strutture chimiche
3.2 Quali sono le strutture chimiche
e le funzioni delle proteine?
48
Gli amminoacidi sono i componenti
delle proteine
I legami peptidici formano lo scheletro
di una proteina
La struttura primaria di una proteina
è la sua sequenza amminoacidica
La struttura secondaria di una proteina
richiede la formazione di legami
a idrogeno
La struttura terziaria di una proteina
si forma attraverso curvature
e ripiegamenti
La struttura quaternaria di una proteina
è l’organizzazione in subunità
Sia la forma che la chimica di superficie
contribuiscono alla specificità
delle proteine
Le condizioni ambientali influenzano
la struttura proteica
Le chaperonine aiutano le proteine
a raggiungere la loro struttura
48
50
51
e le funzioni degli acidi nucleici?
I nucleotidi sono i costituenti degli acidi
nucleici
L’unicità di un acido nucleico risiede
nella sua sequenza nucleotidica
Il DNA rivela le relazioni evolutive
I nucleotidi svolgono altri ruoli importanti
64
65
65
67
68
3.6 Come è cominciata la vita sulla Terra? 68
52
52
53
La vita può essere giunta dall’esterno?
La vita ha avuto origine sulla Terra?
L’evoluzione chimica può aver condotto
alla polimerizzazione
L’RNA può essere stato il primo catalizzatore
biologico
Gli esperimenti confutano la generazione
spontanea della vita
68
69
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
73
74
74
75
70
70
72
54
54
55
PARTE II
Cellule ed energia
CAPITOLO 4
4.2 Quali sono le caratteristiche
Le cellule: unità operative della vita
delle cellule procariotiche?
4.1 Quali caratteristiche fanno
delle cellule le unità fondamentali
della vita?
Le dimensioni della cellula sono limitate
dal rapporto tra superficie e volume
Per vedere le cellule è necessario
un microscopio
Le cellule sono circondate da una membrana
citoplasmatica
Le cellule possono essere procariotiche
o eucariotiche
79
79
80
82
82
Le cellule procariotiche condividono
alcune caratteristiche
Alcune cellule procariotiche hanno
componenti specializzate
82
83
83
4.3 Quali sono le caratteristiche
delle cellule eucariotiche?
85
La compartimentazione è la chiave
del funzionamento della cellula eucariotica
85
Gli organelli possono essere studiati mediante
microscopia oppure isolati per l’analisi chimica 85
Alcuni organelli processano l’informazione
86
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XIV
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Pagina XIV
INDICE
Il sistema endomembranoso comprende
un gruppo di organelli collegati tra loro
Alcuni organelli trasformano l’energia
Vari altri organelli sono circondati da membrane
Il citoscheletro è importante per la struttura
cellulare
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89
92
94
La parete cellulare è una struttura
extracellulare
La matrice extracellulare agevola
le funzioni tissutali degli animali
101
102
102
4.5 Come si sono originate le cellule
eucariotiche?
103
La teoria dell’endosimbiosi suggerisce
come si sono evoluti gli eucarioti
Sia i procarioti che gli eucarioti continuano
a evolversi
104
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
105
105
106
106
103
CAPITOLO 5
La struttura dinamica della membrana
cellulare
5.1 Qual è la struttura di una membrana
biologica?
I lipidi rappresentano la componente principale
della membrana cellulare
Le proteine di membrana sono distribuite
in modo asimmetrico
Le membrane sono strutture dinamiche
I carboidrati di membrana sono siti
di riconoscimento
109
109
111
113
114
5.2 Qual è il ruolo della membrana
plasmatica nell’adesione
e nel riconoscimento cellulare?
Il riconoscimento e l’adesione fra cellule
dipendono da proteine della superficie
cellulare
Tre tipi diversi di giunzioni cellulari possono
unire cellule vicine
114
115
115
5.3 Quali sono i meccanismi
di trasporto passivo attraverso
la membrana?
La diffusione è il movimento casuale
di sostanze teso al raggiungimento
di uno stato di equilibrio
La diffusione semplice avviene attraverso
il doppio strato fosfolipidico
L’osmosi consiste nella diffusione di acqua
attraverso la membrana
La diffusione può essere facilitata
da canali proteici
sostanze
123
5.4 In che modo le sostanze possono
97
4.4 Quali sono le funzioni delle strutture
extracellulari?
Le proteine carrier contribuiscono
al fenomeno di diffusione legando
118
118
119
120
121
attraversare le membrane contro
il gradiente di concentrazione?
Il trasporto attivo è un processo direzionale
I meccanismi di trasporto attivo primario
e secondario utilizzano fonti energetiche
diverse
125
125
126
5.5 Come avviene il passaggio
di grosse molecole attraverso
la membrana?
Macromolecole e particelle di varia natura
penetrano nella cellula per endocitosi
L’endocitosi mediata da recettori
è caratterizzata da elevata specificità
L’esocitosi provvede al trasferimento
di materiali fuori dalla cellula
127
127
128
129
5.6 Quali sono altre funzioni
delle membrane?
129
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
131
132
133
133
CAPITOLO 6
Energia, enzimi e metabolismo
6.1 Su quali principi fisici si basano
le trasformazioni biologiche
dell’energia?
Esistono due tipi principali di energia
e di metabolismo
La prima legge della termodinamica: l’energia
non può essere né creata né distrutta
La seconda legge della termodinamica:
il disordine tende ad aumentare
Le reazioni biochimiche liberano
o consumano energia
L’equilibrio chimico e l’energia libera
sono correlati
135
135
136
136
138
139
6.2 Qual è il ruolo dell’ATP
nei processi biochimici?
140
L’idrolisi dell’ATP libera energia
L’ATP accoppia reazioni esoergoniche
ed endoergoniche
140
6.3 Cosa sono gli enzimi?
Perché una reazione possa avvenire
occorre superare una barriera energetica
Gli enzimi legano specifiche molecole
di reagenti
Gli enzimi abbassano la barriera energetica
ma non influiscono sull’equilibrio
141
142
143
144
144
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INDICE
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6.4 Come funzionano gli enzimi?
La funzione di un enzima è determinata
dalla sua struttura molecolare
Alcuni enzimi necessitano di altre molecole
per poter svolgere la loro funzione
La concentrazione del substrato influisce
sulla velocità di reazione
6.5 Come vengono regolati gli enzimi?
145
146
147
148
150
151
152
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
154
154
155
155
149
CAPITOLO 8
La fotosintesi: energia dalla luce
del Sole
162
8.3 Come viene usata l’energia chimica
158
158
160
161
161
161
164
166
167
168
169
7.5 Perché si ottiene molta più energia
con la respirazione cellulare
che con la fermentazione?
177
178
179
179
162
157
7.4 In che modo l’ossidazione
La catena di trasporto degli elettroni veicola
gli elettroni e rilascia energia
La diffusione dei protoni è accoppiata
alla sintesi di ATP
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
La luce si comporta sia come una particella
che come un’onda
L’assorbimento di un fotone eccita
una molecola di pigmento
Esiste una correlazione tra le lunghezze
d’onda assorbite e l’attività biologica
La fotosintesi sfrutta l’energia assorbita
da vari pigmenti
L’assorbimento della luce produce
una modificazione fotochimica
La clorofilla eccitata nel centro di reazione
agisce da agente riducente
La riduzione innesca un trasporto di elettroni
Il trasporto non ciclico degli elettroni
produce ATP e NADPH
Il trasporto ciclico degli elettroni produce ATP
ma non NADPH
La chemiosmosi è la fonte dell’ATP prodotto
durante la fotofosforilazione
157
7.3 Come viene ricavata energia
del glucosio produce ATP?
173
174
175
converte l’energia luminosa
in energia chimica?
7.2 Quali sono le vie aerobiche
dal glucosio in assenza di ossigeno?
Catabolismo e anabolismo prevedono
interconversioni dei monomeri biologici
Catabolismo e anabolismo sono integrati
Le vie metaboliche sono sistemi regolati
181
182
8.2 In che modo la fotosintesi
7.1 In che modo l’ossidazione
Le reazioni della glicolisi che consumano
energia richiedono ATP
Le reazioni della glicolisi che liberano
energia producono NADH + H+ e ATP
L’ossidazione del piruvato collega
la glicolisi al ciclo dell’acido citrico
Il ciclo dell’acido citrico completa
l’ossidazione del glucosio a CO2
Il ciclo dell’acido citrico è regolato dalla
concentrazione dei materiali di partenza
173
La fotosintesi si articola in due vie
Le vie metaboliche che catturano
l’energia chimica
del metabolismo del glucosio?
sono interconnesse
e controllate?
8.1 Cos’è la fotosintesi?
CAPITOLO 7
Le cellule intrappolano l’energia libera mentre
metabolizzano il glucosio
Uno sguardo d’insieme: la cattura dell’energia
contenuta nel glucosio
Le ossidoriduzioni trasferiscono elettroni
ed energia
Il coenzima NAD è un trasportatore chiave
di elettroni nelle reazioni di ossidoriduzione
7.6 In che modo le vie metaboliche
148
Gli enzimi possono essere regolati da inibitori
Gli enzimi allosterici controllano la loro attività
cambiando forma
Gli effetti allosterici regolano il metabolismo
Gli enzimi subiscono l’influenza dell’ambiente
del glucosio libera energia chimica?
XV
172
183
183
183
183
184
186
186
187
187
188
188
per sintetizzare carboidrati?
190
Gli esperimenti di marcatura con radioisotopi
hanno permesso di identificare le reazioni
del ciclo di Calvin
Il ciclo di Calvin è costituito da tre processi
La luce stimola il ciclo di Calvin
190
191
193
8.4 In che modo le piante
si adattano alle inefficienze
della fotosintesi?
La rubisco catalizza la reazione del RuBP
sia con l’O2 che con il CO2
Le piante C4 possono aggirare
la fotorespirazione
Anche le piante CAM usano la PEP
carbossilasi
194
194
194
197
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XVI
24-04-2009
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Pagina XVI
INDICE
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alle altre vie metaboliche vegetali?
197
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
Ricapitolando
Quesiti di verifica
199
199
Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
8.5 Come è collegata la fotosintesi
200
200
A1
A3
A5
Indice
PARTE III
Eredità e genoma
CAPITOLO 9
I cromosomi, il ciclo cellulare
e la divisione cellulare
9.1 Come si dividono le cellule
procariotiche e quelle
eucariotiche?
Le cellule eucariotiche si dividono per mitosi
e meiosi
205
207
9.2 Come viene controllata la divisione
cellulare degli eucarioti?
Gli eventi del ciclo cellulare vengono
controllati dalle cicline e da altre proteine
I fattori di crescita possono stimolare
le cellule a dividersi
9.3 Cosa accade durante la mitosi?
Il DNA degli eucarioti è organizzato
in cromosomi molto compatti
Riepilogo: la mitosi distribuisce copie esatte
dell’informazione genetica
I centrosomi determinano il piano
di divisione cellulare
Durante la profase i cromatidi diventano visibili
al microscopio e si forma il fuso mitotico
I movimenti dei cromosomi sono
rigorosamente ordinati
I nuclei si formano durante la telofase
La citodieresi è la divisione del citoplasma
208
209
211
212
212
212
213
214
215
216
217
9.4 Qual è il ruolo della divisione
cellulare nel ciclo vitale
degli organismi sessuali?
La riproduzione mediante mitosi dà origine
alla continuità genetica
La riproduzione mediante meiosi porta
a variabilità genetica
Il numero, la forma e la dimensione
dei cromosomi metafasici costituiscono
il cariotipo
218
218
La seconda divisione meiotica separa
i due cromatidi di ogni coppia di omologhi
Le attività e i movimenti dei cromosomi
durante la meiosi causano variabilità genetica
Gli errori che possono verificarsi nella meiosi
producono cromosomi anomali per struttura
e numero
La poliploidia può causare difficoltà durante
la divisione cellulare
9.6 Come avviene la morte cellulare?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
225
225
225
228
228
230
231
232
232
CAPITOLO 10
Da Mendel alla genetica moderna
10.1 Quali sono le leggi di Mendel
sull’ereditarietà?
Mendel introdusse nuovi metodi negli
esperimenti sui meccanismi di trasmissione
Mendel mise a punto un piano di ricerca accurato
Il primo esperimento di Mendel riguardava
incroci monibridi
Gli alleli sono forme alternative di un gene
La prima legge di Mendel afferma
la segregazione degli alleli
Mendel ha verificato la sua ipotesi
effettuando incroci di controllo
La seconda legge di Mendel afferma
che gli alleli di geni differenti si assortiscono
in modo indipendente
Quadrato di Punnet o calcolo delle probabilità:
una scelta di metodo
Le leggi di Mendel si applicano anche
agli alberi genealogici della nostra specie
235
235
237
238
239
240
241
242
244
245
218
10.2 Come interagiscono gli allelli?
219
9.5 Cosa accade quando una cellula
va incontro a meiosi
221
La prima divisione meiotica dimezza
il numero cromosomico
221
Nuovi alleli si originano per mutazone
Molti geni possiedono alleli multipli
La dominanza non è sempre completa
Nella codominanza entrambi gli alleli
di un locus vengono espressi
Alcuni alleli producono effetti fenotipici
multipli
247
247
247
248
248
249
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10.3 Come interagiscono i geni?
Il vigore degli ibridi deriva da nuove
combinazioni e interazioni geniche
Gli effetti dell’ambiente sull’azione genica
Gran parte dei fenotipi complessi viene
determinata da geni multipli
e dall’ambiente
INDICE
249
250
250
251
10.4 Qual è la relazione fra geni
e cromosomi?
I geni situati sullo stesso cromosoma
sono concatenati
I geni possono essere scambiati fra cromatidi
I genetisti possono elaborare mappe
cromosomiche
La concatenazione genica è stata dimostrata
da studi sui cromosomi sessuali
I geni localizzati sugli eterocromosomi
vengono ereditati in maniera peculiare
Nella specie umana molti caratteri sono legati
al sesso
252
252
253
254
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Problemi di genetica
Per fare ricerca
11.4 Come viene riparato il DNA?
11.5 Quali applicazioni pratiche derivano
dalle conoscenze relative alla struttura
e alla replicazione del DNA?
La reazione a catena della polimerasi
permette di ottenere molte copie di DNA
È possibile determinare la sequenza
nucleotidica del DNA
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
258
260
260
261
262
263
11.1 Qual è la prova che un gene
La composizione chimica del DNA era
già nota
Watson e Crick descrissero la doppia elica
Quattro caratteristiche fondamentali
definiscono la struttura del DNA
La struttura a doppia elica è essenziale
per la funzione del DNA
11.3 Come si replica il DNA?
La replicazione del DNA potrebbe avvenire
mediante tre diverse modalità
Meselson e Stahl dimostrarono che
la replicazione del DNA è semiconservativa
La replicazione del DNA si svolge
in due tappe
Il DNA viene sintetizzato attraverso
un complesso di replicazione
284
285
287
288
289
289
12.1 Quali sono le prove che i geni
Il DNA e il suo ruolo nell’ereditarietà
11.2 Qual è la struttura del DNA?
284
Dal DNA alle proteine: dal genotipo
al fenotipo
codificano le proteine?
Gli esperimenti con le muffe del pane
hanno stabilito che i geni codificano enzimi
Un gene codifica un polipeptide
265
265
266
267
269
270
270
271
272
273
274
274
275
276
276
291
291
292
12.2 Come fluisce l’informazione
dai geni alle proteine?
Il DNA di un tipo di batteri può trasformare
geneticamente batteri di tipo diverso
Il principio trasformante è il DNA
La replicazione virale conferma che il DNA
è il materiale genetico
Anche le cellule eucariotiche possono essere
trasformate geneticamente dal DNA
283
CAPITOLO 12
257
CAPITOLO 11
è formato da DNA?
278
281
254
10.5 Quali sono gli effetti dei geni
localizzati fuori dal nucleo?
Le DNA polimerasi aggiungono nucleotidi
alla catena in accrescimento
I telomeri si replicano completamente
XI
L’RNA differisce dal DNA
Quando i geni vengono espressi, il flusso
dell’informazione è unidirezionale
I virus a RNA costituiscono un’eccezione
al dogma centrale
294
294
294
295
12.3 In che modo l’informazione contenuta
nel DNA viene trascritta per produrre
296
proteine?
Le RNA polimerasi condividono caratteri comuni
La trascrizione si svolge in tre tappe
L’informazione per la sintesi proteica
si trova nel codice genetico
I biologi hanno utilizzato messaggeri artificiali
per decifrare il codice genetico
296
296
298
299
12.4 Come viene tradotto l’RNA
in proteine?
Gli RNA transfer trasportano specifici
amminoacidi e si legano a codoni specifici
Enzimi specifici legano gli amminoacidi
agli specifici tRNA
Il ribosoma è il banco di lavoro della traduzione
La traduzione si svolge in tre tappe
La formazione di polisomi aumenta la velocità
di sintesi proteica
300
300
301
303
303
306
12.5 Cosa succede ai polipeptidi
dopo la traduzione?
Segnali chimici dirigono le proteine verso
le specifiche destinazioni cellulari
307
307
XII
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INDICE
Molte proteine vengono modificate
dopo la traduzione
12.6 Cosa sono le mutazioni?
Le mutazioni puntiformi sono cambiamenti
di singoli nucleotidi
Le mutazioni cromosomiche corrispondono
a estesi cambiamenti del materiale genetico
Le mutazioni possono essere spontanee
o indotte
Le mutazioni costituiscono la materia prima
su cui agisce l’evoluzione
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
309
310
311
312
313
314
315
316
317
317
CAPITOLO 13
Genetica dei virus e dei procarioti
13.5 Cosa abbiamo imparato
sul genoma dei procarioti grazie
al sequenziamento?
341
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
342
343
344
344
Il genoma degli eucarioti
e la sua espressione
14.1 Quali sono le caratteristiche
13.1 In che modo i virus si riproducono
I virus non sono cellule
I virus si riproducono soltanto con il contributo
di cellule viventi
I batteriofagi si riproducono attraverso
il ciclo litico o quello lisogeno
Alcuni virus animali possiedono cicli
riproduttivi differenti
Molti virus vegetali si diffondono grazie
ai vettori
319
319
320
320
323
325
13.2 Come viene regolata l’espressione
genica dei virus?
si scambiano geni?
La regolazione della trascrizione genica
permette di conservare energia
Un singolo promotore può controllare
la trascrizione di geni adiacenti
Gli operoni sono le unità di trascrizione
dei procarioti
Il controllo operatore-repressore induce
la trascrizione dell’operone lac
Nell’operone trp il controllo
operatore-repressore reprime la trascrizione
La sintesi proteica può essere controllata
aumentando l’efficienza del promotore
348
351
14.2 Quali sono le caratteristiche
dei geni eucariotici?
353
I geni che codificano le proteine contengono
sequenze non codificanti
354
Le famiglie geniche sono importanti
nell’evoluzione e nella specializzazione cellulare 356
dei geni eucariotici?
Il processo di splicing rimuove gli introni
dal trascritto primario
327
327
327
331
332
13.4 Com’è regolata l’espressione
genica nei procarioti?
Gli organismi modello hanno rivelato
le caratteristiche del genoma eucariotico
Il genoma degli eucarioti può comprendere
molte sequenze ripetitive
349
14.3 Come vengono rielaborati i trascritti
326
13.3 In che modo i procarioti
Nei procarioti la riproduzione dà origine
a cloni
I batteri usano vari metodi di ricombinazione
genica
I plasmidi corrispondono a cromosomi
supplementari presenti nei batteri
Gli elementi trasponibili spostano geni
tra plasmidi e cromosomi
340
CAPITOLO 14
del genoma eucariotico?
e trasmettono i propri geni?
339
Il sequenziamento dei genomi procariotici
può dare potenziali benefici
L’individuazione dei geni necessari per la vita
cellulare potrebbe portare allo sviluppo
di vita artificiale?
333
333
genica negli eucarioti?
Geni specifici possono essere trascritti
in modo selettivo
L’espressione genica può essere regolata
mediante cambiamenti strutturali
della cromatina
L’amplificazione selettiva dei geni dà origine
a più di uno stampo per la trascrizione
l’espressione genica dopo
la trascrizione?
336
14.6 L’espressione genica come viene
337
359
359
363
365
14.5 Negli eucarioti come viene regolata
335
334
357
14.4 In che modo è regolata la trascrizione
Diversi mRNA possono essere prodotti dallo
stesso gene mediante splicing alternativo
La stabilità dell’mRNA può essere regolata
Piccoli RNA possono degradare gli mRNA
Un RNA può essere sottoposto a revisione
per cambiare la proteina codificata
334
357
controllata durante
e dopo la traduzione?
366
366
367
367
368
368
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INDICE
L’inizio e l’estensione della traduzione
possono essere regolate
I controlli post-traduzionali regolano
la longevità delle proteine
368
369
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
XIII
370
370
371
371
PARTE IV
Biologia molecolare: il genoma in azione
CAPITOLO 15
La segnalazione e la comunicazione
cellulare
15.1 Cosa sono i segnali e in che modo
le cellule vi rispondono?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
CAPITOLO 16
375
Le cellule ricevono segnali dall’ambiente fisico
circostante e da altre cellule
375
Una via di trasduzione del segnale comprende:
segnale, recettore, trasduzione e relativi effetti 376
Il DNA ricombinante
e le biotecnologie
16.1 In che modo vengono analizzate
le molecole di DNA?
15.2 In che modo i recettori danno inizio
alla risposta cellulare?
I recettori possiedono specifici siti di legame
per i segnali
I recettori possono essere classificati in base
alla loro collocazione
378
378
379
15.3 Come viene provocata la risposta
a un segnale attraverso la cellula?
Le cascate delle proteina chinasi amplificano
la risposta del legame di un ligando
I secondi messaggeri possono stimolare
le cascate di proteina chinasi
I secondi messaggeri possono derivare da lipidi
Gli ioni calcio sono coinvolti in molte vie
di trasduzione del segnale
L’ossido nitrico può fungere da secondo
messaggero
La trasduzione del segnale è strettamente
regolata
393
393
394
394
382
382
384
385
386
387
Gli enzimi di restrizione tagliano il DNA
in corrispondenza di sequenze specifiche
L’elettroforesi su gel separa i frammenti
di DNA
L’impronta genetica del DNA si basa
sull’analisi di restrizione e sull’elettroforesi
Il progetto del codice a barre del DNA cerca
di identificare tutti gli organismi sulla Terra
16.2 Cos’è il DNA ricombinante?
397
397
398
400
401
402
16.3 Come vengono inseriti nuovi geni
nelle cellule?
I geni possono essere inseriti sia in cellule
procariotiche che eucariotiche
I vettori trasportano nuovo DNA nelle
cellule ospiti
I geni reporter identificano le cellule ospiti
contenenti DNA ricombinante
404
404
404
406
388
16.4 Qual è la fonte del DNA utilizzato
15.4 In che modo le cellule cambiano
in risposta al segnale?
I canali ionici si aprono in risposta ai segnali
Le attività enzimatiche cambiano in risposta
ai segnali
I segnali possono dare inizio alla trascrizione
genica
nella clonazione?
388
389
389
390
15.5 Le cellule come comunicano
direttamente tra loro?
Le cellule animali comunicano tramite
giunzioni serrate
Le cellule vegetali comunicano tra loro
tramite plasmodesmi
Le librerie genomiche contengono frammenti
di DNA di un genoma
Le librerie di cDNA vengono costruite
a partire da trascritti di mRNA
Il DNA può essere sintetizzato chimicamente
in laboratorio
Le mutazioni a livello del DNA possono essere
indotte in laboratorio
407
407
408
409
409
390
16.5 Quali altri tecniche permettono
391
392
di manipolare il DNA?
I geni possono essere inattivati mediante
ricombinazione omologa
410
410
XIV
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INDICE
Gli RNA antisenso e gli RNA di interferenza
possono impedire l’espressione
di particolari geni
I chip di DNA possono rivelare mutazioni
del DNA e l’espressione dell’RNA
16.6 Cosa si intende per biotecnologie?
I vettori di espressione possono trasformare
le cellule in fabbriche di proteine
Proteine utili in campo medico possono
essere prodotte grazie alle biotecnologie
Le tecniche di manipolazione del DNA
stanno cambiando l’agricoltura
Le biotecnologie sollevano preoccupazione
nell’opinione pubblica
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
411
412
413
413
414
416
418
419
420
421
421
CAPITOLO 17
Sequenziamento del genoma,
biologia molecolare,
e medicina molecolare
Le mutazioni genetiche portano alla comparsa
di proteine non funzionali
Le malattie da prioni rappresentano condizioni
patologiche derivanti da anomalie
della conformazione proteica
La maggior parte delle malattie è dovuta
sia a fattori genetici che ambientali
Esistono numerose modalità di trasmissione
delle malattie genetiche umane
provocano malattie?
Le cellule cancerose differiscono
dalle cellule normali
Alcune neoplasie maligne vengono causate
da virus
La maggior parte delle neoplasie maligne
è causata da mutazioni geniche
In molti tipi di cancro risultano alterate
due classi di geni
Numerosi eventi sono necessari per trasformare
una cellula normale in cellula cancerosa
436
436
437
438
438
440
17.5 Come vengono trattate le malattie
genetiche?
Le malattie genetiche possono essere trattate
modificandone il fenotipo
La terapia genica offre la speranza di poter
mettere a punto cure specifiche
Genoma Umano?
423
423
426
427
427
17.2 Quali cambiamenti del DNA
Un modo per identificare un gene è isolare
la proteina corrispondente
Le delezioni cromosomiche possono
contribuire a isolare un gene e,
successivamente, la proteina corrispondente
I marcatori genici permettono di localizzare
geni importanti
Le mutazioni che provocano malattie possono
interessare un numero qualsiasi di paia
di basi
Le ripetizioni di triplette in espansione
dimostrano la fragilità di alcuni geni umani
I cambiamenti a livello del DNA possono avere
conseguenze diverse nei maschi
e nelle femmine
17.4 Cosa sono le neoplasie maligne?
434
441
441
443
17.6 Cosa abbiamo imparato dal Progetto
17.1 In che modo le proteine difettose
provocano malattie?
L’analisi del DNA costituisce il test
più accurato per l’individuazione
di anomalie genetiche
428
444
Esistono due approcci al sequenziamento
del genoma
La sequenza del genoma umano ha riservato
molte sorprese
Le sequenze del genoma umano possono
essere utilizzate per numerosi scopi
L’uso delle informazioni genetiche solleva
problemi etici
Il problema più complesso del genoma
La biologia dei sistemi integra i dati provenienti
dalla genomica e dalla proteomica
449
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
449
450
451
451
444
446
446
447
447
429
CAPITOLO 18
429
Immunologia: sistemi di espressione
genica e di difese naturali
430
18.1 Quali sono i principali sistemi di difesa
degli animali?
431
432
Il sangue e il tessuto linfatico svolgono ruoli
importanti nei sistemi di difesa
I globuli bianchi svolgono molti ruoli di difesa
Le proteine del sistema immunitario si legano
ai patogeni o fungono da segnale
per altre cellule
453
453
454
455
432
18.2 Quali sono le caratteristiche delle difese
17.3 In che modo lo screening genetico
permette di individuare alcune
malattie?
Lo screening per i fenotipi anomali
può ricorrere all’espressione proteica
aspecifiche?
433
433
Le barriere fisiche e alcuni agenti locali
difendono l’organismo dagli invasori
Altre difese aspecifiche comprendono
particolari proteine e processi cellulari
456
456
456
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L’infiammazione è una risposta coordinata
all’infezione o al danneggiamento
di un tessuto
Una via di segnalazione cellulare stimola
le difese dell’organismo
INDICE
458
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
XV
479
480
481
481
459
CAPITOLO 19
18.3 In che modo si sviluppa l’immunità
specifica?
Il sistema immunitario specifico possiede
quattro caratterische principali
Esistono due tipi di risposta immunitaria
specifica che interagiscono tra loro
I cambiamenti genetici e la selezione clonale
generano la risposta immunitaria specifica
L’immunità e la memoria immunitaria sono
il risultato della selezione clonale
I vaccini sono un’applicazione
della memoria immunitaria
Gli animali distinguono tra self e non-self
e tollerano i propri antigeni
459
460
460
461
461
462
463
18.4 Qual è la risposta immunitaria
umorale?
Alcuni linfociti B si trasformano
in plasmacellule
I diversi anticorpi hanno una struttura comune
Esistono cinque classi di immunoglobuline
Gli anticorpi monoclonali vengono utilizzati
in vario modo
464
464
464
465
465
I recettori dei linfociti linfociti T si trovano
su due tipi di cellule T
Il complesso maggiore di istocompatibilità
codifica le proteine che presentano
gli antigeni al sistema immunitario
I linfociti T helper e le proteine MHC II
contribuiscono alla risposta immunitaria
umorale
I linfociti T citotossici e le proteine MHC I
partecipano alla risposta immunitaria
cellulare
Le proteine MHC sono alla base della
tolleranza nei confronti del self
467
468
468
469
470
471
18.6 In che modo gli animali producono
così tanti anticorpi diversi?
La diversità degli anticorpi è il risultato della
riorganizzazione del DNA e di altre mutazioni
La regione costante è coinvolta nel processo
di class switching
472
472
474
18.7 Cosa succede quando il sistema
immunitario va incontro
a disfunzioni?
Le reazioni allergiche derivano
dall’ipersensibilità
Le malattie autoimmuni sono causate
da reazioni contro gli antigeni self
L’AIDS è una malattia da deficit immunitario
19.1 Quali sono i processi dello sviluppo? 483
Lo sviluppo comprende la determinazione,
il differenziamento, la morfogenesi
e l’accrescimento
Con il progredire dello sviluppo
la specializzazione delle cellule aumenta
483
484
19.2 Il differenziamento cellulare
è irreversibile?
Normalmente le cellule vegetali sono totipotenti
Negli animali le cellule dell’embrione precoce
sono totipotenti
Le cellule somatiche degli animali adulti
mantengono il genoma completo
Particolari stimoli ambientali possono indurre
le cellule staminali pluripotenti
a differenziarsi
Le cellule staminali embrionali rappresentano
potenziali agenti terapeutici
485
486
486
487
488
489
19.3 Qual è il ruolo dell’espressione
18.5 Qual è la risposta immunitaria
cellulare?
L’espressione differenziale dei geni
durante lo sviluppo
474
475
475
476
genica nel differenziamento
cellulare?
La trascrizione genica differenziata
è una caratteristica del differenziamento
cellulare
Le tecniche della biologia molecolare vengono
utilizzate per studiare lo sviluppo
491
491
492
19.4 In che modo viene determinato
il destino di una cellula?
La segregazione citoplasmatica può
determinare la polarità e il destino
di una cellula
Gli induttori che passano da una cellula
all’altra possono determinare il destino
cellulare
492
493
494
19.5 L’espressione genica come
determina la formazione
dei piani organizzativi?
Durante lo sviluppo alcuni geni determinano
la morte cellulare programmata
Le piante possiedono geni di identità
degli organi
I gradienti dei morfogeni forniscono
informazioni posizionali
Nella Drosophila, una cascata di fattori
di trascrizione stabilisce la segmentazione
del corpo
I geni dell’omeobox codificano fattori
di trascrizione
496
497
497
499
499
500
XVI
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INDICE
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
501
502
503
503
CAPITOLO 20
Sviluppo e cambiamenti evolutivi
20.1 In che modo un insieme di strumenti
molecolari controlla lo sviluppo?
507
I geni dello sviluppo sono simili nei diversi
organismi, ma danno risultati differenti
507
Gli organismi rispondono ai segnali che
permettono di prevedere con precisione
le condizioni future
Alcuni segnali che predicono con precisione
condizioni future non sempre
si manifestano
Gli organismi non rispondono ai segnali
ambientali scarsamente indicativi
circa le condizioni future
Gli organismi possono non dare risposte
appropriate a nuovi segnali
ambientali
513
514
515
516
20.5 In che modo i geni dello sviluppo
20.2 Le mutazioni caratterizzate da effetti
drastici cambiano soltanto
una porzione del corpo?
Gli interruttori genetici controllano l’uso
della “cassetta degli attrezzi molecolari”
La modularità permette ai geni di essere
espressi in tempi e in luoghi diversi
limitano l’evoluzione?
509
509
510
510
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
512
Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
20.3 Come possono evolvere differenze
tra le specie?
20.4 In che modo l’ambiente modula
lo sviluppo?
L’evoluzione procede mediante cambiamenti
delle strutture preesistenti
I geni dello sviluppo conservatisi possono
indurre fenomeni di evoluzione
parallela
516
517
517
519
519
520
521
A1
A3
A5
Indice
PARTE V
I modelli e i processi evolutivi
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
CAPITOLO 21
La storia della vita sulla Terra
21.1 In che modo gli scienziati datano
eventi passati?
I radioisotopi ci forniscono un metodo
per datare le rocce
I metodi di datazione mediante radioisotopi
sono stati ampliati e perfezionati
525
526
526
21.2 Come sono cambiati nel tempo
i continenti e i climi sulla Terra?
L’ossigeno è costantemente aumentato
nell’atmosfera terrestre
Il clima terrestre è cambiato da caldo/umido
a freddo/secco
I vulcani a volte hanno cambiato la storia
della vita
Eventi extraterrestri che hanno innescato
cambiamenti sulla Terra
528
529
530
531
531
21.3 Quali sono stati i principali eventi
nella storia della vita?
Diversi fattori contribuiscono alla scarsità
di fossili
Gli organismi viventi nel Precambriano
erano piccoli e acquatici
La vita si espanse rapidamente durante
il Cambriano
Molti gruppi di animali si diversificarono
La differenziazione geografica aumentò
durante l’era Mesozoica
L’evoluzione dei biota moderni si verificò
durante l’era Cenozoica
Tre tipi principali di fauna hanno dominato
la vita sulla Terra
532
532
533
533
534
537
538
540
CAPITOLO 22
I meccanismi dell’evoluzione
22.1 Quali fatti costituiscono la base
della nostra comprensione
dell’evoluzione?
La parola “adattamento” ha due significati
La genetica di popolazione fornisce
un fondamento alla teoria di Darwin
La maggior parte delle popolazioni
è geneticamente variabile
Il cambiamento evolutivo può essere misurato
in base alle frequenze degli alleli
e dei genotipi
La struttura genetica di una popolazione
non cambia nel tempo se esistono
determinate condizioni
Le deviazioni dall’equilibrio di Hardy-Weinberg
indicano che l’evoluzione è in corso
differisce tra gruppi
di organismi?
Oggi esistono dei “fossili viventi”
I cambiamenti evolutivi sono stati graduali
per la maggior parte dei gruppi
Talvolta i tassi di cambiamento evolutivo
sono rapidi
Anche le velocità di estinzione sono state
estremamente variabili
541
541
541
541
543
548
551
551
552
553
554
556
22.2 Quali sono i meccanismi
del cambiamento evolutivo?
Le mutazioni generano variabilità genetica
Il flusso genico può cambiare le frequenze
alleliche
La deriva genetica può provocare grandi
cambiamenti in piccole popolazioni
L’incrocio non casuale modifica le frequenze
genotipiche
556
556
557
557
559
22.3 Quali meccanismi evolutivi
conducono all’adattamento?
21.4 Perché la velocità evolutiva
545
545
546
546
La selezione naturale produce risultati variabili
La selezione sessuale influenza il successo
riproduttivo
560
560
562
22.4 Come viene mantenuta la variabilità
genetica entro le popolazioni?
All’interno delle popolazioni possono
accumularsi mutazioni neutrali
La ricombinazione sessuale amplifica
il numero di possibili genotipi
564
564
564
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La selezione dipendente dalla frequenza
mantiene la variabilità genetica all’interno
delle popolazioni
La variazione ambientale favorisce
la variabilità genetica
Molta variabilità genetica viene mantenuta
in sottopopolazioni geograficamente
distinte
INDICE
CAPITOLO 24
565
L’evoluzione dei geni e dei genomi
566
24.1 Cosa possono rivelare i genomi
riguardo all’evoluzione?
566
22.5 Quali vincoli limitano
l’evoluzione?
I processi di sviluppo limitano l’evoluzione
I fenomeni di bilanciamento limitano
l’evoluzione
I risultati evolutivi a breve e a lungo termine
qualche volta differiscono
567
567
568
568
L’evoluzione dei genomi produce la diversità
biologica
I geni e le proteine vengono confrontati
attraverso l’allineamento delle loro sequenze
Per calcolare la divergenza evolutiva vengono
usati modelli di evoluzione delle sequenze
L’evoluzione molecolare può essere osservata
direttamente per mezzo di studi sperimentali
22.6 In che modo l’uomo ha influenzato
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
569
570
571
572
572
CAPITOLO 23
Le specie e la loro origine
23.1 Cosa sono le specie?
Possiamo riconoscere e identificare molte
specie dal loro aspetto
Le specie si formano nel tempo
La speciazione allopatrica richiede
un isolamento genetico quasi completo
La speciazione simpatrica avviene
in assenza di barriere fisiche
575
575
575
577
Le barriere prezigotiche agiscono prima
della fecondazione
Le barriere postzigotiche operano dopo
la fecondazione
Se l’isolamento riproduttivo è incompleto
si può formare una zona dell’ibrido
579
581
581
582
584
23.4 Perché i tassi di speciazione
variano?
594
594
596
Gran parte dell’evoluzione è neutrale
È possibile individuare nel genoma l’azione della
selezione positiva e di quella stabilizzante
Anche le dimensioni e l’organizzazione
del genoma si evolvono
Nuove funzioni possono originarsi mediante
duplicazione genica
Alcune famiglie geniche evolvono attraverso
l’evoluzione concertata
598
599
600
602
603
604
dell’evoluzione molecolare?
I dati relativi alla sequenza delle molecole
sono utilizzati per determinare la storia
evolutiva dei geni
L’evoluzione genica viene usata per studiare
la funzione delle proteine
L’evoluzione in vitro produce nuove molecole
L’evoluzione molecolare viene utilizzata
per studiare e combattere le malattie
605
606
607
607
608
577
23.3 Cosa accade quando specie
recentemente formate
si riuniscono?
593
24.3 Quali sono alcune applicazioni
23.2 Come hanno origine
nuove specie?
593
24.2 Quali sono i meccanismi
dell’evoluzione molecolare?
l’evoluzione?
XI
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
609
610
611
611
CAPITOLO 25
La ricostruzione e l’utilizzo
delle filogenesi
25.1 Cos’è la filogenesi?
Tutte le forme di vita sono collegate tra loro
attraverso la storia evolutiva
I confronti tra specie richiedono
una prospettiva evolutiva
613
614
614
585
25.2 Come vengono costruiti gli alberi
23.5 Perché si realizzano
delle radiazioni adattative?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
filogenetici?
586
588
589
590
590
La parsimonia fornisce la spiegazione
più semplice dei dati filogenetici
Le filogenesi vengono ricostruite a partire
da molte fonti di dati
I modelli matematici espandono le potenzialità
della ricostruzione filogenetica
616
617
618
619
XII
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INDICE
L’accuratezza dei metodi filogenetici
può essere verificata
619
È possibile ricostruire gli stati ancestrali
620
Gli orologi biologici aggiungono una dimensione
temporale
621
25.3 I biologi come usano gli alberi
filogenetici?
622
La filogenesi ci aiuta a ricostruire il passato
La filogenesi ci consente di mettere
a confronto gli organismi viventi
I biologi usano la filogenesi per predire il futuro
622
623
624
25.4 Che nesso c’è tra la filogenesi
e la classificazione?
625
La filogenesi è la base della moderna
classificazione biologica
Codici diversi di nomeclatura biologica
regolamentano l’uso dei nomi
scientifici
627
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
628
628
629
629
626
PARTE VI
L’evoluzione della diversità
CAPITOLO 26
26.5 Quali sono i principali gruppi
Bacteria e Archaea: i domini
dei procarioti
di procarioti?
26.1 In che modo gli organismi viventi
hanno iniziato a diversificarsi?
I tre domini differiscono tra loro per alcune
caratteristiche significative
26.2 Dove vivono i procarioti?
I procarioti di solito formano comunità
complesse
633
633
634
635
26.3 Quali sono le caratteristiche
principali del successo evolutivo
dei procarioti?
I procarioti possiedono particolari pareti
cellulari
I procarioti hanno forme caratteristiche
di locomozione
I procarioti si riproducono asessualmente
ma possono verificarsi anche eventi
di ricombinazione genetica
Alcuni procarioti comunicano attraverso
l’ambiente circostante
I procarioti sono caratterizzati da vie
metaboliche molto diverse
637
637
638
639
639
640
la filogenesi dei procarioti?
642
645
645
646
646
647
648
649
650
651
652
26.6 In che modo i procarioti influiscono
sull’ambiente circostante?
26.4 In che modo si può determinare
Lo studio della storia evolutiva dei procarioti
è complicata dalle loro ridotte dimensioni
Le sequenze nucleotidiche dei procarioti
rivelano i loro rapporti evolutivi
Il fenomeno del trasferimento genico laterale
può complicare gli studi filogenetici
La maggior parte delle specie di procarioti
non è mai stata studiata
Nei procarioti la principale fonte di variabilità
è rappresentata dalle mutazioni
Le spirochete si muovono per mezzo
di filamenti assiali
Le clamidie sono parassiti estremamente piccoli
Alcuni Gram-positivi ad alto GC costituiscono
valide fonti di antibiotici
I cianobatteri sono importanti batteri
fotoautotrofi
Non tutti i Gram-positivi a basso GC sono
effettivamente Gram-positivi
I Proteobacteria costituiscono un gruppo
ampio e diversificato
Gli Archaea differiscono dai batteri per molti
aspetti importanti
Molti crenarcheoti vivono in luoghi caldi e acidi
Gli euriarcheoti vivono in molti luoghi
sorprendenti
I corarcheoti e i nanoarcheoti sono meno
conosciuti
645
652
I procarioti svolgono un ruolo importante
nei cicli degli elementi
Alcuni procarioti vivono sulla superficie
e all’interno di altri organismi
Solo una minoranza dei batteri è patogena
653
653
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
654
655
656
656
652
642
CAPITOLO 27
643
L’origine e la diversificazione
degli eucarioti
644
27.1 In che modo gli eucarioti unicellulari
643
644
influiscono sull’ambiente
circostante?
659
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Sia la filogenesi che la morfologia degli
eucarioti microbici illustrano
la loro diversità
Gli organismi che costituiscono il fitoplancton
rappresentano i produttori primari
della rete alimentare marina
Alcuni eucarioti microbici sono endosimbionti
Alcuni eucarioti microbici sono letali
L’uomo dipende dai prodotti di antichi
eucarioti microbici marini
INDICE
659
660
661
661
663
XIII
I foraminiferi hanno dato origine a estesi
depositi calcarei
I radiolari possiedono pseudopodi esili
e rigidi
Gli amebozoi utilizzano pseudopodi lobiformi
per la locomozione
684
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
687
688
689
689
683
683
27.2 Come si è evoluta la cellula
eucariotica?
L’evoluzione della cellula eucariotica
è avvenuta attraverso una lunga serie
di tappe
I cloroplasti permettono di studiare il processo
di endosimbiosi
Non riusciamo ancora a spiegare la presenza
di alcuni geni procariotici nel genoma
degli eucarioti
664
664
Le piante senza seme: dall’acqua
alla terraferma
666
28.1 In che modo si sono evolute
le piante terrestri?
667
27.3 In che modo si sono diversificati
gli eucarioti microbici?
Gli eucarioti microbici hanno molti stili
di vita diversi
Gli eucarioti microbici sono caratterizzati
da vari tipi di locomozione
Gli eucarioti microbici utilizzano i vacuoli
per molti scopi
Gli eucarioti microbici possiedono vari tipi
di superfici cellulari
microbici?
667
668
668
669
670
Gli alveolati possiedono alveoli sotto
il plasmalemma
Gli stramenopili possiedono due flagelli
diversi, di cui uno provvisto di peli
Le alghe rosse sono contraddistinte
dalla presenza di un tipico pigmento
fotosintetico accessorio
Le clorofite, le carofite e le piante terrestri
contengono clorofilla a e b
I diplomonadi e i parabasalidi sono excavati
privi di mitocondri
Gli eteroloboseani alternano forme ameboidi
e forme provviste di flagelli
Gli euglenoidi e i cinetoplastidi possiedono
mitocondri e flagelli particolari
691
691
692
28.2 Le piante come hanno colonizzato
l’ambiente terrestre e vi sono
sopravvissute?
Gli adattamenti alla vita sulla terraferma
distinguono le piante terrestri dalle alghe
verdi
Le piante non tracheofite vivono di solito
in aree dove c’è disponibilità d’acqua
Il ciclo vitale delle piante terrestri
è caratterizzato dall’alternanza
di generazioni
Lo sporofito delle piante non tracheofite
dipende dal gametofito
693
693
694
695
695
670
671
672
673
27.5 Quali sono i principali gruppi
di eucarioti?
Le piante terrestri vengono suddivise
in dieci gruppi principali
Le piante terrestri si sono evolute dalle alghe
verdi
667
27.4 Come si riproducono gli eucarioti
Alcuni eucarioti microbici si riproducono senza
ricombinazione sessuale e la effettuano
senza riprodursi
Molti cicli vitali degli eucarioti microbici
comprendono l’alternanza di generazioni
Le clorofite sono caratterizzate da modalità
diverse di ciclo vitale
Il ciclo vitale di alcuni eucarioti microbici
richiede più di una specie ospite
CAPITOLO 28
673
675
676
679
680
681
681
682
28.3 Quali sono i caratteri distintivi
delle painte vascolari?
I tessuti vascolari provvedono al trasporto
dell’acqua e dei minerali disciolti
Le piante vascolari si sono evolute per quasi
500 milioni di anni
Le prime piante vascolari erano prive di radici
e foglie
Le piante vascolari si sono diversificate
Le radici potrebbero essersi evolute
dai rami
Le pteridofite e le piante a seme possiedono
vere foglie
La comparsa dell’eterosporia tra le piante
vascolari
697
697
698
700
700
700
701
702
28.4 Quali sono i cladi principali
di piante senza seme?
Le epatiche potrebbero costituire il clade
di piante più antico sopravvissuto fino
a oggi
Le antocerote possiedono stomi, cloroplasti
particolari e sporofiti privi di peduncolo
703
703
704
XIV
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INDICE
I meccanismi di trasporto dell’acqua
e degli zuccheri si sono evoluti nei muschi
Alcune piante possiedono tessuti vascolari,
ma sono prive di semi
I muschi clavati sono strettamente imparentati
con le altre piante vascolari
Equiseti, psilopsida e felci costituiscono
un clade
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
705
706
706
706
710
710
711
711
CAPITOLO 29
L’evoluzione delle piante a seme
29.1 In che modo le piante a seme sono
diventate l’attuale vegetazione
predominante?
Il ciclo vitale delle piante a seme
è caratterizzato dalla formazione di strutture
che proteggono i gameti e l’embrione
Il seme è una struttura complessa
e ben protetta
Un cambiamento anatomico ha permesso
alle piante a seme di raggiungere dimensioni
molto elevate
713
I rapporti tra gnetofite e conifere sono tuttora
oggetto di ricerca
Le conifere producono coni ma possiedono
gameti immobili
713
715
716
716
718
718
29.3 Quali caratteri distinguono
le angiosperme?
Le strutture riproduttive delle angiosperme
sono i fiori
La struttura del fiore si è evoluta
nel tempo
Le angiosperme si sono coevolute con
gli animali
Il ciclo vitale delle angiosperme
è caratterizzato dalla doppia fecondazione
Le angiosperme producono frutti
720
721
722
723
724
725
Il clade di angiosperme più primitive
costituisce una materia controversa
L’origine delle angiosperme rimane
un mistero
726
I semi delle piante costituiscono la principale
fonte di nutrimento dell’uomo
Le piante a seme sono una fonte di farmaci
fin dai tempi antichi
I funghi riciclano i minerali, sono
patogeni, parassiti e mutualisti
delle piante
30.1 In che modo i funghi crescono
praticamente in tutti gli ambienti?
Il corpo di un fungo pluricellulare è formato
da ife
I funghi stabiliscono uno stretto contatto
con l’ambiente
I funghi utilizzano numerose risorse
trofiche
I funghi bilanciano nutrizione e riproduzione
agli altri organismi?
I funghi saprobi eliminano i residui organici
e contribuiscono al ciclo globale
del carbonio
I rapporti mutualistici sono vantaggiosi
per entrambi gli organismi coinvolti
I licheni possono crescere in luoghi inadatti
per le piante
Le micorrize sono essenziali per la maggior
parte delle piante
I funghi endofiti proteggono alcune piante
dai patogeni, dagli erbivori e dallo stress
Alcuni funghi costituiscono una fonte trofica
per le formiche che li coltivano
735
735
736
737
738
739
739
740
740
742
743
743
30.3 In che modo i vari cicli vitali fungini
differiscono tra loro?
I funghi si riproducono sia per via asessuata
che sessuata
La condizione dicariotica è una caratteristica
unica dei funghi
Il ciclo vitale di alcuni funghi parassiti
coinvolge due ospiti
I “funghi imperfetti” mancano di uno stadio
sessuale
fungini?
730
I chitridi sono gli unici funghi con cellule
flagellate
Gli zigomiceti si riproducono sessualmente
mediante fusione di due gametangi
I glomeromiceti formano micorrize
arborescenti
Negli ascomiceti la struttura adibita
alla riproduzione sessuata è l’asco
Nei basidiomiceti la struttura adibita
alla riproduzione sessuata è il basidio
731
Ricapitolando
728
728
29.5 In che modo le piante sostengono
la vita sulla Terra?
CAPITOLO 30
743
744
745
745
748
30.4 Come si distinguono i vari gruppi
29.4 Come si sono evolute
e diversificate le angiosperme?
732
732
733
733
30.2 I funghi come recano beneficio
29.2 Quali sono i gruppi principali
delle gimnosperme?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
730
749
749
750
751
751
753
754
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Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
INDICE
754
755
755
L’origine degli animali e l’evoluzione
del piano corporeo
31.1 Quali dati indicano un’origine
monofiletica degli animali?
L’origine monofiletica degli animali
è supportata da studi su sequenze geniche
e dati morfologici
I modelli di sviluppo illustrano i rapporti
evolutivi tra gli animali
757
La maggior parte degli animali è caratterizzata
da simmetria
La struttura della cavità corporea influisce
sul movimento
La segmentazione del corpo facilita il controllo
dei movimenti
Le appendici facilitano la locomozione
757
758
760
760
761
I filtratori catturano piccole
prede
Gli erbivori si nutrono di piante
I predatori catturano e uccidono prede
di grossa taglia
I parassiti vivono sulla superficie o all’interno
di altri organismi
Tutti i cicli vitali comprendono almeno
uno stadio di dispersione
Nessun ciclo vitale è in grado di massimizzare
tutti i benefici
Il ciclo vitale dei parassiti si è evoluto
per facilitare la dispersione e superare
le difese dell’ospite
Le spugne sono animali con scarsa
organizzazione anatomica
Gli ctenofori hanno simmetria radiale
e sono diblastici
Gli cnidari sono carnivori specializzati
di lofotrocozoi?
I briozoi sono coloniali
Platelminti, rotiferi e nemertini sono imparentati
ma strutturalmente diversi
I foronoidei e i brachiopodi utilizzano il lofoforo
per estrarre cibo dall’acqua
Gli anellidi e i molluschi sono gruppi imparentati
Gli anellidi possiedono un corpo segmentato
I molluschi hanno subito una straordinaria
radiazione evolutiva
781
782
783
783
784
785
787
787
789
32.3 Quali sono i gruppi principali
Molti gruppi marini comprendono un numero
relativamente scarso di specie
I nematodi e le specie affini sono abbondanti
e diversificati
763
764
765
766
767
767
768
768
770
771
772
772
dominano la fauna terrestre attuale?
I gruppi imparentati con gli artropodi
possiedono appendici carnose, non articolate
Le zampe articolate sono comparse nei trilobiti
I crostacei sono diversificati e abbondanti
Gli insetti sono artropodi che dominano
nell’ambiente terrestre
I miriapodi possiedono numerose zampe
La maggior parte dei chelicerati possiede
quattro paia di appendici
Una visione d’insieme dell’evoluzione
dei protostomi
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
792
792
793
776
776
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802
802
803
805
805
806
806
CAPITOLO 33
I deuterostomi
33.1 Cosa sono i deuterostomi?
809
33.2 Quali sono i principali gruppi
di echinodermi e di emicordati?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
779
32.4 Per quale motivo gli artropodi
31.5 Quali sono i principali gruppi
di animali?
779
763
31.4 In cosa differiscono i cicli vitali
degli animali?
Nei lofotrocozoi si sono evoluti la trocofora,
i lofofori e la segmentazione a spirale
Gli ecdisozoi devono sostituire periodicamente
il proprio esoscheletro
I chetognati mantengono alcuni caratteri
embrionali ancestrali
di ecdisozoi?
762
762
31.3 In che modo gli animali
si procurano il cibo?
I protostomi
32.2 Quali sono i gruppi principali
31.2 Quali caratteristiche determinano
il piano corporeo
degli animali?
CAPITOLO 32
32.1 Cosa sono i protostomi?
CAPITOLO 31
XV
Gli echinodermi possiedono un sistema
vascolare acquifero
Gli emicordati possiedono una struttura
corporea tripartita
810
811
813
XVI
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INDICE
33.3 Quali nuovi caratteri si sono
evoluti nei cordati?
Gli adulti della maggior parte degli urocordati
e dei cefalocordati sono sessili
Nei vertebrati la notocorda viene sostituita
da una nuova struttura dorsale di supporto
Il piano strutturale dei vertebrati è in grado
di fornire sostegno ad animali
di grandi dimensioni
Pinne e vesciche natatorie aumentano
la stabilità e il controllo del movimento
814
815
816
817
818
Le pinne articolate hanno aumentato
il sostegno meccanico dei pesci
Gli anfibi si sono adattati alla vita
sulla terraferma
Gli amnioti hanno colonizzato gli ambienti
aridi
I rettili si sono adattati a molti habitat
I Crocodylia e gli uccelli condividono
un antenato comune con i dinosauri
821
821
822
824
825
826
827
829
829
33.5 Quali caratteri contraddistinguono
i primati?
33.4 In che modo i vertebrati hanno
colonizzato le terre emerse?
L’evoluzione delle penne ha permesso
agli uccelli di volare
I mammiferi si sono diversificati dopo
l’estinzione dei dinosauri
La maggior parte dei mammiferi sono teri
832
Gli antenati dell’uomo hanno sviluppato
una locomozione bipede
L’encefalo umano è aumentato di dimensioni,
mentre le mascelle si sono ridotte
L’uomo ha sviluppato un linguaggio
e una cultura complessa
836
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
836
837
838
838
Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
833
834
A1
A3
A7
Indice
PARTE VII
Le piante con fiore: forma e funzione
CAPITOLO 34
34.4 In che modo l’anatomia delle foglie
Il piano strutturale delle piante
permette la fotosintesi?
34.1 Com’è organizzato il corpo
delle piante?
Le radici ancorano le piante al terreno
e provvedono all’assorbimento dell’acqua
e dei minerali
Il fusto dà origine alle gemme, alle foglie
e ai fiori
Le foglie costituiscono la sede principale
della fotosintesi
I sistemi tissutali consentono le attività
della pianta
843
844
Il trasporto di sostanze nelle piante
846
35.1 In che modo le cellule
846
La parete cellulare può avere una struttura
complessa
Le cellule parenchimatiche sono vive
quando svolgono le loro funzioni
Le cellule del collenchima forniscono
un sostegno flessibile quando sono in vita
Le cellule dello sclerenchima forniscono
un rigido supporto meccanico
Le cellule dello xilema trasportano l’acqua
e i minerali dalle radici ai fusti e alle foglie
Le cellule del floema trasportano i carboidrati
e altri nutrienti
847
847
848
Le piante e gli animali si accrescono in modo
differente
Il piano corporeo delle piante viene prodotto
da una gerarchia di meristemi
Il meristema apicale delle radici dà origine
alla cuffia radicale e ai meristemi
radicali primari
I prodotti dei meristemi primari della radice
si trasformano in tessuti radicali
I prodotti dei meristemi primari dei fusti
diventano tessuti del fusto
I fusti e le radici di molte eudicotiledoni
subiscono un processo di crescita
secondaria
delle piante assorbono acqua
e soluti?
L’acqua si sposta attraverso le membrane
per osmosi
Le aquaporine facilitano i movimenti
dell’acqua attraverso le membrane
L’assunzione di ioni minerali richiede
proteine di trasporto di membrana
L’acqua e gli ioni passano nello xilema
attraverso l’apoplasto e il simplasto
865
865
867
867
868
850
850
850
850
34.3 In che modo i meristemi producono
il corpo delle piante?
861
862
863
863
CAPITOLO 35
845
34.2 Perché le cellule vegetali
sono uniche?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
860
851
851
853
854
855
855
35.2 L’acqua e i minerali come vengono
trasportati nello xilema?
Gli esperimenti che fecero scartare l’ipotesi
del trasporto xilematico dovuto all’azione
di pompaggio di cellule vive
La pressione radicale non spiega il trasporto
nello xilema
Il meccanismo della traspirazione-coesione
-tensione spiega il trasporto nello xilema
La camera iperbarica misura la tensione
nella linfa xilematica
870
870
870
871
872
35.3 In che modo gli stomi controllano
la perdita di acqua e l’assunzione
di CO2?
Le cellule di guardia controllano le dimensioni
dell’apertura degli stomi
La traspirazione delle coltivazioni può essere
ridotta
873
874
874
35.4 Come vengono traslocate
856
le sostanze nel floema?
876
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INDICE
Il modello del flusso pressorio sembra
spiegare la traslocazione all’interno
del floema
Il modello del flusso pressorio è stato testato
sperimentalmente
I plasmodesmi permettono il trasferimento
di materiale fra le cellule
879
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
880
880
881
881
877
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
CAPITOLO 37
La regolazione della crescita
nelle piante
37.1 Come procede lo sviluppo
di una pianta?
La nutrizione delle piante
36.1 In che modo le piante acquisiscono
Gli autotrofi fabbricano da soli i propri
composti organici
In che modo un organismo sessile trova
le sostanze nutritive?
883
883
884
36.2 Quali sostanze minerali
sono necessarie alle piante?
I sintomi da carenza rivelano una nutrizione
inadeguata
Molti elementi essenziali svolgono ruoli
diversi
Per identificare gli elementi essenziali furono
ideati specifici esperimenti
884
884
885
886
Vari ormoni e fotorecettori partecipano
alla regolazione della crescita vegetale
Le vie di trasduzione dei segnali sono
coinvolte in tutte le fasi dello sviluppo
vegetale
Il seme germina e forma una pianticella
che cresce
La pianta fiorisce e produce frutti
La pianta invecchia e muore
Non tutti i semi possono germinare in assenza
di segnali
La dormienza dei semi è vantaggiosa
in termini di adattamento
La germinazione di un seme inizia
con l’assorbimento di acqua
L’embrione deve mobilizzare tutte
le sue riserve
I suoli hanno una struttura complessa
I suoli si formano dalla degradazione
delle rocce
I suoli sono la fonte delle sostanze alimentari
delle piante
In agricoltura si impiegano fertilizzanti e limo
Le piante influenzano la fertilità e il pH
del suolo
887
888
889
889
890
890
36.4 In che modo l’azoto passa
dall’aria alle cellule delle piante?
I fissatori dell’azoto rendono possibile la vita
La nitrogenasi catalizza la fissazione
dell’azoto
Certe piante e alcuni batteri lavorano insieme
per fissare l’azoto
La fissazione biologica dell’azoto non è sempre
sufficiente a soddisfare le necessità agricole
Piante e batteri partecipano al ciclo globale
dell’azoto
891
891
892
893
894
894
da altre fonti oltre a suolo,
aria e luce solare?
Le piante carnivore integrano la loro
alimentazione per quanto riguarda
i nutrienti minerali
Le piante parassite sfruttano altre piante
La malattia della “piantina sciocca” portò
alla scoperta delle gibberelline
Le gibberelline hanno molti effetti sulla
crescita e lo sviluppo delle piante
37.3 Qual è la funzione dell’auxina?
Il fototropismo ha portato alla scoperta
dell’auxina
Il trasporto dell’auxina è polare e richiede
proteine di trasporto
La luce e la gravità influiscono sulla direzione
della crescita di una pianta
L’auxina influenza la crescita delle piante
in molti modi
L’auxina può funzionare da erbicida
L’auxina stimola la crescita agendo
sulle pareti cellulari
L’auxina e le gibberelline vengono
riconosciute attraverso meccanismi simili
895
895
896
901
902
902
902
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903
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904
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905
907
908
908
909
909
910
912
912
914
37.4 Qual è la funzione delle citochinine,
dell’etilene, dell’acido abscissico
e dei brassinosteroidi?
36.5 Quali piante ricavano nutrienti
901
37.2 Qual è la funzione delle
gibberelline?
36.3 Quali sono i ruoli del suolo?
897
898
899
899
877
CAPITOLO 36
le sostanze nutritive?
XIII
Le citochinine sono attive dal seme
alla senescenza
L’etilene è un ormone gassoso che accelera
la senescenza delle foglie e la maturazione
dei frutti
L’acido abscissico è l’“ormone dello stress”
914
915
916
917
XIV
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INDICE
I brassinosteroidi sono ormoni che mediano
gli effetti della luce
918
37.5 In che modo i fotorecettori
partecipano alla regolazione
della crescita di una pianta?
I fitocromi mediano gli effetti della luce
nel rosso e nel rosso lontano
I fitocromi hanno molti effetti sullo sviluppo
e la crescita delle piante
Più fitocromi hanno ruoli diversi nello sviluppo
delle piante
I criptocromi, le fototropine e la zeaxantina
sono recettori della luce blu
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
919
919
920
921
922
923
924
924
38.1 In che modo le angiosperme
927
928
928
928
930
930
I meristemi apicali possono diventare
meristemi d’infiorescenza
Una cascata di espressioni geniche porta
alla fioritura
La fioritura può essere avviata da segnali
fotoperiodici
Le piante differiscono per le loro risposte
a diversi segnali fotoperiodici
La durata della notte è il segnale fotoperiodico
chiave per determinare la fioritura
I ritmi circadiani vengono mantenuti grazie
a un orologio biologico
I fotorecettori regolano l’orologio biologico
Lo stimolo alla fioritura si origina
in una foglia
In alcune piante la fioritura richiede l’esposizione
a un periodo di basse temperature
Esistono molte forme di riproduzione
asessuata
La riproduzione vegetativa ha uno
svantaggio
La riproduzione vegetativa è importante
per l’agricoltura
943
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
945
945
946
946
942
943
CAPITOLO 39
Le risposte delle piante
alle sfide ambientali
dagli agenti patogeni?
Le piante sigillano le parti infette per limitare
i danni
Alcune piante possiedono potenti difese
chimiche contro gli agenti patogeni
La risposta ipersensibile è una strategia
di contenimento localizzata
La resistenza sistemica acquisita
è una forma di “immunità” a lungo termine
Alcuni geni vegetali hanno una corrispondenza
con certi geni degli agenti patogeni
Le piante sviluppano una immunità specifica
ai virus a RNA
931
932
933
943
934
934
935
935
936
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939
939
941
949
949
950
951
951
952
952
39.2 In che modo le piante si difendono
dagli erbivori?
38.2 Cosa determina la transizione
dallo stato vegetativo allo stato
di fioritura?
942
39.1 Come si difendono le piante
La rirpoduzione nelle piante con fiore
si riproducono sessualmente?
si riproducono asessualmente?
921
CAPITOLO 38
Il fiore è la struttura delle angiosperme
deputata alla riproduzione sessuata
Le piante con fiore sono dotate di gametofiti
microscopici
L’impollinazione permette la fecondazione
in assenza di acqua
Alcune piante con fiore praticano la “selezione
del compagno”
Un tubetto pollinico trasporta le cellule
spermatiche nel sacco embrionale
Le angiosperme compiono una doppia
fecondazione
Gli embrioni si sviluppano nei semi
Alcuni frutti contribuiscono alla dispersione
dei semi
38.3 In che modo le angiosperme
Il pascolo aumenta la produttività
di certe piante
Alcune piante producono difese chimiche
contro gli erbivori
Alcuni metaboliti secondari svolgono
più funzioni
Alcune piante chiedono aiuto
Molte difese dipendono da massicci
meccanismi di segnalazione
La tecnologia del DNA ricombinante potrebbe
conferire alle piante una migliore resistenza
agli insetti
In che modo le piante evitano
di autoavvelenarsi?
Le piante non vincono sempre
953
953
953
954
955
955
956
956
957
39.3 Come si difendono le piante
dai climi estremi?
Alcune foglie dispongono di adattamenti
speciali per gli ambienti aridi
Le piante dispongono di altri adattamenti
per gestire una quantità d’acqua limitata
Nei terreni saturi d’acqua l’ossigeno è scarso
Le piante possono adattarsi alle temperature
estreme
958
958
959
959
960
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INDICE
39.4 In che modo le piante si difendono
dalla eccessiva salinità
e dai metalli pesanti?
La maggior parte delle alofite accumula sale
Le alofite e le xerofite presentano adattamenti
simili
Alcuni habitat sono ricchi di metalli pesanti
961
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
XV
964
964
965
965
961
962
962
Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
A1
A3
A5
Indice
PARTE VIII
Gli animali: forma e funzione
Il termostato dei vertebrati si serve
delle informazioni di feedback
Le febbre aiuta il corpo a combattere
le infezioni
Regolare il termostato
CAPITOLO 40
Fisiologia, omeostasi e regolazione
della temperatura
984
985
985
40.1 Perchè gli animali devono regolare
il loro ambiente interno?
Un ambiente interno rende possibili complessi
animali pluricellulari
L’omeostasi richiede una regolazione fisiologica
I sistemi fisiologici sono composti di cellule,
tessuti e organi
Gli organi sono costituiti da più tessuti
969
969
970
971
973
40.2 In che modo la temperatura
influenza i sistemi viventi?
Il Q10 è una misura della sensibilità
alla temperatura
Gli animali possono acclimatarsi
ai cambiamenti stagionali di temperatura
Come fanno gli endotermi a produrre
così tanto calore?
Gli esotermi e gli endotermi reagiscono in
modo diverso ai cambiamenti
di temperatura
I capitali energetici riflettono gli adattamenti
per regolare la temperatura corporea
Sia gli esotermi che gli endotermi controllano
il flusso sanguigno verso la pelle
Alcuni pesci aumentano la temperatura
corporea conservando il calore prodotto
dal metabolismo
Alcuni esotermi regolano la produzione
di calore
974
975
975
976
976
978
978
CAPITOLO 41
Gli ormoni degli animali
funzionano?
Gli ormoni possono funzionare sia vicino ai siti
in cui sono stati prodotti sia a distanza
Da un punto di vista filogenetico,
la comunicazione ormonale è antica
La muta è controllata da ormoni prodotti
a livello dell’estremità cefalica
L’ormone giovanile controlla lo sviluppo
degli insetti
Gli ormoni possono essere divisi in tre gruppi
in base alla loro struttura chimica
I recettori ormonali si trovano sulla superficie
cellulare o all’interno della cellula
L’azione degli ormoni dipende dalla natura
delle cellule bersaglio e dei loro recettori
979
980
991
991
992
992
993
995
995
995
41.2 Come interagiscono il sistema
nervoso e quello endocrino?
40.4 In che modo i mammiferi regolano
la loro temperatura corporea?
987
988
989
989
41.1 Cosa sono gli ormoni e come
974
40.3 Gli animali come regolano
lo scambio di calore con l’ambiente?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
996
L’integrazione tra le funzioni nervose
e quelle endocrine avviene a livello dell’ipofisi 997
Gli ormoni ipotalamici esercitano un controllo
sull’ipofisi anteriore
999
La secrezione ormonale è controllata mediante
un meccanismo di feedback negativo
1000
981
Il metabolismo basale dipende sia
dalle dimensioni del corpo che
dalla temperatura ambientale
981
Gli endotermi reagiscono al freddo producendo
calore e riducendone la dispersione
982
L’evaporazione dell’acqua può dissipare
il calore, ma a un prezzo
983
41.3 Quali sono le principali ghiandole
endocrine dei mammiferi
e quali ormoni producono?
La tiroxina controlla il metabolismo cellulare
Il gozzo è provocato da disfunzioni tiroidee
La calcitonina abbassa i livelli ematici
di calcio
1001
1001
1001
1003
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L’ormone paratiroideo aumenta i livelli
di calcio nel sangue
La vitamina D è un vero e proprio ormone
Il paratormone riduce i livelli di fosfato
nel sangue
La concentrazione ematica di glucosio
è controllata dagli ormoni insulina
e glucagone
La somatostatina è un ormone presente
sia nel sistema nervoso centrale
sia nell’apparato gastroenterico
Il surrene è costituito in realtà da due distinte
ghiandole endocrine
Gli steroidi sessuali vengono sintetizzati
nelle gonadi
L’inizio della pubertà coincide con
le modificazioni nel controllo della sintesi
degli steroidi sessuali
La melatonina regola il ritmo delle funzioni
biologiche cicliche e interviene
nel fotoperiodismo
La lunga lista delle molecole con funzione
ormonale
INDICE
1003
1004
con cui agiscono gli ormoni?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1005
1006
1006
1008
1009
1009
1010
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1010
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1013
1014
1015
1015
CAPITOLO 42
riproduttore dell’uomo
e quello della donna?
Gli organi sessuali maschili producono
e trasportano il seme
L’attività sessuale maschile è controllata
dagli ormoni
Gli organi sessuali femminili producono
cellule uovo, accolgono gli spermatozoi
e nutrono l’embrione
Il ciclo ovarico produce una cellula uovo
matura
Il ciclo uterino prepara un ambiente idoneo
per lo sviluppo dell’uovo fecondato
Gli ormoni controllano e coordinano il ciclo
ovarico e quello uterino
Durante la gravidanza, gli ormoni prodotti
dalle membrane extraembrionali svolgono
un ruolo determinante
Il parto viene indotto da stimoli ormonali
e meccanici
la fertilità e salvaguardata la salute
in ambito sessuale?
La nostra specie fa uso di molti metodi
per il controllo delle nascite
Le tecniche riproduttive aiutano a risolvere
i problemi di infertilità
L’attività sessuale può trasmettere molti
agenti patogeni
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
CAPITOLO 43
42.1 In che modo gli animali possono
1017
Lo sviluppo animale:
dai geni agli organismi
1017
43.1 In che modo la fecondazione
riprodursi senza ricorrere al sesso?
1018
42.2 Come avviene la riproduzione
sessuale negli animali?
Il processo di gametogenesi produce
cellule uovo e spermatozoi
La fecondazione consiste nell’unione
di uno spermatozoo e di una cellula uovo
L’accoppiamento facilita l’incontro fra uova
e spermatozoi
Un singolo individuo può comportarsi
sia da maschio che da femmina
L’evoluzione dei sistemi riproduttivi
dei vertebrati è avvenuta parallelamente
alla conquista della terraferma
1019
1019
1021
1024
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1028
1028
1030
1031
1032
1033
1033
1034
1035
42.4 Come può esssere controllata
La riproduzione animale
Gemmazione e rigenerazione producono
nuovi individui mediante mitosi
La partenogenesi consiste nello sviluppo
di un uovo non fecondato
1027
42.3 Come funzionano l’apparato
1005
41.4 Come vengono studiati i meccanismi
La presenza di un ormone e la sua
concentrazione possono essere misurati
tramite dosaggio immunologico
Un solo ormone può agire tramite numerosi
recettori
Un ormone può agire tramite molte catene
diverse di eventi molecolari
I diversi sistemi riproduttivi si distinguono
in base alla sede di sviluppo dell’embrione
XI
attiva il processo di sviluppo?
Spermatozoo e cellula uovo contribuiscono
in modo diverso alla formazione dello zigote
La ridistribuzione del citoplasma dell’uovo
caratterizza la fase di determinazione
La segmentazione provoca una ridistribuzione
del citoplasma
Nei mammiferi la segmentazione si svolge
in modo peculiare
Particolari blastomeri danno origine ai diversi
tessuti e organi
1036
1037
1039
1040
1041
1043
1044
1044
1047
1047
1048
1048
1050
1052
43.2 In che modo la gastrulazione
dà origine a più strati di tessuto?
1053
L’invaginazione del polo vegetativo
caratterizza la gastrulazione del riccio di mare 1053
XII
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INDICE
La gastrulazione di rana inizia a livello
della semiluna grigia
Il labbro dorsale del blastoporo organizza
la formazione dell’embrione
I meccanismi molecolari dell’organizzatore
coinvolgono numerosi fattori di trascrizione
L’organizzatore modifica la propria attività
quando migra dal labbro dorsale
La modalità di gastrulazione di rettili e uccelli
rappresenta un adattamento alle uova
ricche di tuorlo
Le uova dei mammiferi placentati non hanno
sostanze di riserva ma conservano
la gastrulazione tipica di rettili e uccelli
1054
1055
1056
1058
1058
1058
43.3 Come si sviluppano gli organi
e gli apparati?
Lo stadio di sviluppo è determinato dal labbro
dorsale del blastoporo
La segmentazione del corpo si realizza
durante la neurulazione
Geni Hox controllano lo sviluppo lungo
l’asse antero-posteriore del corpo
43.4 Qual è l’origine della placenta?
Le membrane extraembrionali si formano
dal contributo di tutti i foglietti germinativi
Nei mammiferi le membrane extraembrionali
danno origine alla placenta
Le membrane extraembrionali forniscono
indicazioni per la diagnosi di malattie
genetiche
1059
1060
1060
1061
1062
1062
1063
1063
L’embrione viene definito feto già alla fine
del primo trimestre
Il feto cresce e si completa durante
il secondo e terzo trimestre
Cambiamenti inerenti allo sviluppo
continuano per tutta la vita
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1064
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1069
I neuroni e il sistema nervoso
1071
1071
1072
1074
44.2 In che modo i neuroni generano
e conducono i segnali?
1076
1078
1079
1080
1081
1083
La giunzione neuromuscolare è un modello
di sinapsi chimica
L’arrivo di un potenziale d’azione provoca
il rilascio di neurotrasmettitori
La membrana postsinaptica reagisce
ai neurotrasmettitori
Le sinapsi fra i neuroni possono essere
inibitorie o eccitatorie
La cellula postsinaptica integra gli input
eccitatori e inibitori
Le sinapsi possono essere veloci o lente
Le sinapsi elettriche sono veloci ma
non integrano bene le informazioni
L’azione di un neurotramettitore dipende
dal recettore a cui si lega
I recettori del glutammato potrebbero
essere coinvolti nell’apprendimento
e nella memoria
Per disattivare le risposte, le sinapsi devono
essere liberate dai neurotrasmettitori
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1084
1084
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1090
1091
1092
1093
1093
CAPITOLO 45
45.1 Come fanno le cellule sensoriali
44.1 Quali cellule si trovano unicamente
Le reti neuronali variano
in complessità
I neuroni sono le unità funzionali del sistema
nervoso
Anche le cellule gliali sono componenti
importanti del sistema nervoso
1075
I sistemi sensoriali
CAPITOLO 44
nel sistema nervoso?
1075
44.3 I neuroni come comunicano
con le altre cellule?
43.5 Quali sono le fasi dello sviluppo
umano?
Semplici concetti legati all’elettricità possono
aiutare a spiegare le funzioni neuronali
I potenziali di membrana possono essere
misurati tramite elettrodi
Le pompe e i canali ionici generano
i potenziali di membrana
Oggi i canali ionici e le loro proprietà
possono essere studiati direttamente
I canali ionici ad accesso regolato alterano
il potenziale di membrana
I potenziali d’azione sono generati
da modifiche improvvise dei canali
del Na+ e del K+
I potenziali d’azione vengono condotti
lungo gli assoni senza perdita di segnale
I potenziali d’azione possono saltare lungo
gli assoni
1075
a convertire gli stimoli in potenziali
d’azione?
Le proteine recettoriali coinvolte nelle funzioni
sensoriali agiscono sui canali ionici
I meccanismi di trasduzione nelle cellule
recettoriali coinvolgono cambiamenti
nei potenziali di membrana
La sensazione percepita dipende da quale
neurone riceve il potenziale d’azione
dal recettore
Molti recettori si adattano a stimolazioni
ripetute
1095
1095
1096
1097
1097
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INDICE
45.2 I sistemi sensoriali come fanno
a percepire gli stimoli chimici?
Gli artropodi forniscono alcuni buoni esempi
per lo studio della chemiorecezione
L’olfatto consente di percepire gli stimoli
odorosi
L’organo vomeronasale percepisce i feromoni
Il gusto consente di percepire i sapori
1098
1098
1099
1100
1100
Molte cellule differenti rispondono al tatto
e alla pressione
I meccanocettori si trovano nei muscoli,
nei tendini e nei legamenti
Il sistema acustico utilizza le cellule ciliate
per percepire le onde sonore
Le cellule ciliate forniscono informazioni
sullo spostamento
1101
1102
1102
1103
1105
45.4 I sistemi sensoriali come fanno
a percepire la luce?
Le rodopsine sono responsabili
della fotosensibilità
Gli invertebrati hanno un’ampia varietà
di sistemi visivi
Occhi che formano immagini si sono evoluti
indipendentemente nei vertebrati
e nei molluschi cefalopodi
La retina dei vertebrati riceve ed elabora
le informazioni visive
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1108
1108
1130
1132
superiori del SNC in termini
di linguaggio neuronale?
1134
Il sonno e i sogni corrispondono a precisi
pattern di attività elettrofisiologica
nella corteccia cerebrale
Alcune forme di apprendimento
e di memoria si localizzano in specifiche
aree cerebrali
Le capacità linguistiche sono localizzate
nell’emisfero cerebrale sinistro
Cosa si intende per coscienza?
1138
1139
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1140
1141
1142
1143
1134
1136
1110
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1112
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1116
1117
1117
CAPITOLO 46
Il sistema nervoso dei mammiferi:
struttura e funzioni
46.1 Qual è l’organizzazione del sistema
nervoso dei mammiferi?
1128
46.3 È possibile comprendere le funzioni
45.3 Come fanno i sistemi sensoriali
a percepire le forze meccaniche?
Il sistema nervoso autonomo controlla
il corretto svolgimento delle funzioni
involontarie
Gli stimoli luminosi che raggiungono la retina
generano segnali che sono integrati
nella corteccia visiva
Le cellule corticali ricevono input da entrambi
gli occhi
XIII
1119
L’organizzazione funzionale del sistema
nervoso si basa sul flusso e sul tipo
di informazione
1119
Il SNC dei vertebrati si sviluppa nel corso
dell’ontogenesi dal tubo neurale
1120
Il midollo spinale trasmette e modifica
le informazioni che lo attraversano
1121
La formazione reticolare è responsabile
dello stato di allerta del prosencefalo
1123
La porzione profonda del prosencefalo
controlla impulsi fisiologici, istinti ed emozioni 1123
Le diverse aree del telencefalo interagiscono
per conseguire la consapevolezza
e il controllo del comportamento
1124
CAPITOLO 47
Gli effettori: come gli animali
rispondono agli stimoli ambientali
47.1 Come si contraggono i muscoli?
Lo scorrimento dei filamenti causa
la contrazione del muscolo scheletrico
L’interazione tra actina e miosina causa
lo scorrimento dei filamenti
Le interazioni tra actina e miosina sono
controllate dagli ioni calcio
Il miocardio è responsabile del battito
cardiaco
La muscolatura liscia provoca lenti fenomeni
contrattili di molti organi interni
La risposta graduale di un muscolo scheletrico
deriva dalla somma di singoli eventi contrattili
1145
1145
1147
1148
1150
1151
1153
47.2 Cosa determina la forza
e la resistenza muscolare?
I vari tipi di fibre muscolari determinano
la forza e la resistenza
Il muscolo ha una lunghezza ottimale
per generare la massima tensione
L’esercizio aumenta la forza e la resistenza
del muscolo
La quantità di ATP immagazzinata dal muscolo
limita la prestazione
1154
1154
1155
1155
1156
47.3 Quali ruoli svolge l’apparato
46.2 Come viene elaborata
un’informazione da parte
delle reti neuronali?
scheletrico durante il movimento?
1128
Lo scheletro idrostatico è costituito
da una cavità muscolare piena di fluido
1157
1158
XIV
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INDICE
L’esoscheletro è costituito di strutture rigide
esterne
L’endoscheletro dei vertebrati fornisce
il supporto per i muscoli
Le ossa si sviluppano dai tessuti
connettivi
Le ossa che presentano articolazioni
in comune possono agire come una leva
1158
1159
1160
1161
48.3 Come funzionano i polmoni umani? 1178
Le secrezioni del tratto respiratorio
coadiuvano la ventilazione
I polmoni sono ventilati grazie ai cambiamenti
di pressione all’interno della cavità toracica
I cromatofori permettono a un animale
di cambiare il proprio colore
Le ghiandole secernono sostanze chimiche
per inviare segnali di difesa,
di comunicazione o di predazione
Alcuni effettori generano elettricità utilizzata
per la percezione, la comunicazione,
la difesa o l’attacco
Gli effettori luminosi utilizzano gli enzimi
per produrre la luce
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1163
1163
1164
1165
1166
1167
1167
48.1 Quali fattori fisici condizionano
1169
Gli organi respiratori sono caratterizzati
da ampie superfici di scambio
Il trasporto dei gas da e per le superfici
di scambio ottimizza i gradienti di pressione
parziale
Gli insetti possiedono vie aeree in ogni parte
del proprio corpo
Le branchie dei pesci sfruttano il flusso
controcorrente per rendere massimo
lo scambio gassoso
Gli uccelli utilizzano una ventilazione
unidirezionale per rendere massimi
gli scambi gassosi
La ventilazione bidirezionale produce
uno spazio morto che limita l’efficienza
dello scambio gassoso
1183
1183
1184
la respirazione?
1185
La respirazione è controllata dal tronco
cerebrale
La regolazione della respirazione richiede
informazioni di feedback
1186
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1188
1189
1190
1190
1185
CAPITOLO 49
Il sistema circolatorio
1169
49.1 Perché gli animali hanno bisogno
1170
1170
1171
1171
1172
di un sistema circolatorio?
Alcuni animali non possiedono un sistema
circolatorio
Il sistema circolatorio aperto fa muovere
il fluido extracellulare
Nei sistemi circolatori chiusi il sangue circola
attraverso un sistema di vasi sanguigni
1172
1172
1173
1173
1193
1193
1194
1194
49.2 Come si sono evoluti i sistemi
circolatori dei vertebrati?
48.2 Quali adattamenti rendono
massimi gli scambi respiratori?
1182
48.5 Come viene regolata
1164
Gli scambi gassosi negli animali
La diffusione è regolata dai gradienti
di concentrazione dei gas respiratori
La legge di Fick è applicabile a tutti i sistemi
di scambio gassoso
L’aria è un mezzo respiratorio migliore
dell’acqua
Le alte temperature creano problemi
respiratori negli animali acquatici
La disponibilità di O2 diminuisce se l’altitudine
aumenta
Il CO2 viene eliminato grazie al fenomeno
della diffusione
L’emoglobina si combina reversibilmente
con l’ossigeno
La mioglobina possiede una riserva
di ossigeno
L’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno
è variabile
Il biossido di carbonio è trasportato
nel sangue sotto forma di ione bicarbonato
1181
1164
CAPITOLO 48
lo scambio dei gas respiratori?
1180
48.4 Come fa il sangue a trasportare
i gas respiratori?
47.4 Quali sono gli altri tipi di effettori?
1178
I pesci hanno il cuore suddiviso in due camere
Gli anfibi hanno il cuore provvisto di tre
camere
I rettili hanno un raffinato controllo
della circolazione sistemica e polmonare
Gli uccelli e i mammiferi hanno il circuito
polmonare e quello sistemico
completamente separati
1195
1195
1196
1197
1198
49.3 Come funziona il cuore
1174
1175
1177
dei mammiferi?
Il sangue fluisce dal cuore destro ai polmoni
e dal cuore sinistro al resto del corpo
Il battito cardiaco si origina nel muscolo
cardiaco
Un sistema di conduzione coordina
la contrazione del muscolo cardiaco
1198
1198
1200
1202
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Le proprietà elettriche dei muscoli
dei ventricoli sostengono la contrazione
cardiaca
L’ECG registra l’attività elettrica del cuore
INDICE
1203
1203
49.4 Quali sono le caratteristiche
del sangue e dei vasi sanguigni?
I globuli rossi trasportano i gas respiratori
Le piastrine sono essenziali per la
coagulazione sanguigna
Il plasma è una soluzione complessa
Il sangue circola attraverso il corpo
in un sistema di vasi sanguigni
Molecole e sostanze vengono scambiate
nei letti capillari grazie alla filtrazione,
all’osmosi e alla diffusione
Il sangue torna al cuore attraverso
le vene
I vasi linfatici fanno tornare il fluido
interstiziale al sangue
Nelle fasi iniziali, la malattia vascolare
è asintomatica
1204
1204
1205
1206
1206
1207
1208
1209
1210
49.5 Come è controllato e regolato
il sistema circolatorio?
1211
L’autoregolazione adegua il flusso sanguigno
alle necessità locali
1211
La pressione arteriosa è controllata
e regolata da meccanismi ormonali
e neuronali
1212
Il controllo cardiovascolare nei mammiferi
che si immergono permette di economizzare
l’ossigeno
1213
I carnivori devono individuare, catturare
e uccidere le prede
Le specie di vertebrati possiedono tipi
di denti caratteristici
Negli animali la digestione del cibo
è extracellulare
I canali alimentari possiedono un’apertura
a ciascuna estremità
Gli enzimi digestivi scindono le molecole
complesse degli alimenti
1215
1216
1217
1217
CAPITOLO 50
Nutrizione, digestione e assorbimento
50.1 Quali sostanze presenti nel cibo
sono necessarie agli animali?
L’energia può essere misurata in calorie
I bilanci energetici rivelano in che modo
gli animali utilizzano le loro risorse
Le fonti di energia possono essere
immagazzinate nell’organismo
Gli alimenti forniscono gli scheletri carboniosi
utilizzati per le biosintesi
Gli animali hanno bisogno di elementi minerali
per una varietà di funzioni
Gli animali devono ricavare le vitamine dal cibo
Le carenze di sostanze nutritive provocano
malattie
1219
1219
1220
1221
1226
1226
1227
1227
1228
50.3 Come funziona il sistema
gastrointestinale dei vertebrati?
Il canale alimentare dei vertebrati è formato
da strati concentrici di tessuto
L’attività meccanica sposta il cibo attraverso
il canale alimentare favorendo la digestione
La digestione chimica inizia nella bocca
e nello stomaco
Cosa provoca l’ulcera gastrica?
Lo stomaco rilascia gradualmente
il suo contenuto nell’intestino tenue
La maggior parte della digestione chimica
avviene nell’intestino tenue
Le sostanze nutritive vengono assorbite
nell’intestino tenue
Le sostanze nutritive assorbite finiscono
nel fegato
L’acqua e gli ioni inorganici sono assorbiti
nell’intestino crasso
Il problema della cellulosa
1229
1229
1230
1231
1232
1233
1233
1235
1236
1236
1236
50.4 Come viene controllato e regolato
il flusso delle sostanze nutritive?
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
XV
Gli ormoni controllano molte funzioni
digestive
Il fegato dirige il traffico delle molecole
che alimentano il metabolismo
È importante regolare l’assunzione del cibo
1237
1237
1238
1240
50.5 In che modo gli animali trattano
le tossine ingerite?
1241
L’organismo non può metabolizzare molte
tossine sintetiche
Alcune tossine vengono trattenute
e concentrate
1242
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1242
1244
1245
1245
1241
1222
1223
1224
CAPITOLO 51
Il bilancio di sali e acqua
e l’eliminazione dell’azoto
1224
51.1 Quali ruoli hanno gli organi
50.2 In che modo gli animali assumono
e digeriscono il cibo?
l cibo degli erbivori di solito fornisce poca
energia ed è di difficile digeribilità
1226
1226
escretori nel mantenimento
dell’omeostasi?
Nelle cellule l’acqua entra o esce
per osmosi
1247
1247
XVI
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INDICE
Gli organi escretori controllano l’osmolarità
del liquido cellulare attraverso filtrazione,
secrezione e riassorbimento
Gli animali possono essere osmoconformi
o osmoregolatori
Gli animali possono essere conformatori
ionici o regolatori ionici
51.5 In che modo i reni dei mammiferi
1248
1248
1249
51.2 In che modo gli animali espellono
le sostanze di scarto
del metabolismo dell’azoto?
1250
Gli animali espellono azoto in varie forme
1250
Gran parte delle specie produce vari tipi
di prodotti di scarto del metabolismo azotato 1251
51.3 Come funzionano i sistemi escretori
degli invertebrati?
Il protonefridio dei platelminti espelle acqua
e conserva sali
Il metanefridio degli anellidi modifica
chimicamente il liquido celomatico
Il funzionamento dei tubuli malpighiani
degli insetti si basa su processi
di trasporto attivo
1251
1251
1252
1252
I pesci marini devono conservare l’acqua
Gli anfibi terricoli e i rettili devono evitare
la disidratazione
Gli uccelli e i mammiferi possono produrre
urina molto concentrata
Il nefrone è l’unità funzionale del rene
dei vertebrati
Il sangue viene filtrato nel glomerulo
I tubuli renali convertono il filtrato
glomerulare in urina
1253
1253
1254
1254
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1255
1256
1256
1256
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1258
1260
1260
1260
1261
1261
51.6 Quali sono i meccanismi
che regolano le funzioni dei reni?
51.4 I vertebrati come mantengono in
equilibrio il bilancio di sali e acqua?
producono urina concentrata?
I reni producono urina e la vescica
la immagazzina
I nefroni hanno disposizione regolare
nel rene
Gran parte del filtrato glomerulare è riassorbito
dal tubulo contorto prossimale
L’ansa di Henle crea un gradiente
di concentrazione nel tessuto circostante
La permeabilità all’acqua dei tubuli renali
dipende dai canali dell’acqua
Il riassorbimento dell’acqua inizia
nel tubulo contorto distale
L’urina viene concentrata nel dotto collettore
I reni contribuiscono a regolare l’equilibrio
di acidi e basi
L’insufficienza renale viene curata
con la dialisi
I reni mantengono stabile la velocità
di filtrazione glomerulare
L’osmolarità del sangue e la pressione
sanguigna sono regolate dall’ADH
Il cuore produce un ormone che influenza
le funzioni dei reni
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
1263
1263
1263
1264
1265
1266
1267
1267
A1
A3
A5
Indice
PARTE IX
L’ecologia
CAPITOLO 52
L’ecologia e la distribuzione della vita
52.1 Cos’è l’ecologia?
1271
52.5 Come è distribuita la vita
negli ambienti acquatici?
1295
Le correnti creano delle regioni biogeografiche
negli oceani
1295
Gli ambienti d’acqua dolce possono essere
ricchi di specie
1296
52.2 Come sono distribuiti i climi
sulla Terra?
L’energia solare determina il clima globale
La circolazione oceanica globale
è determinata dall’andamento dei venti
Gli organismi si devono adattare
ai cambiamenti che avvengono
nei loro ambienti
52.3 Cos’è un bioma?
La tundra si trova alle latitudini elevate
e in alta montagna
Gli alberi sempreverdi dominano
la maggior parte delle foreste boreali
Le foreste temperate decidue cambiano
con le stagioni
Le praterie temperate sono ampiamente
diffuse
I deserti freddi si trovano ad altitudini elevate
e sono aridi
I deserti caldi si formano a 30° di latitudine
Il clima della macchia è secco e piacevole
Le foreste spinose e le savane tropicali
hanno climi simili
Le foreste tropicali decidue si ritrovano
nelle pianure calde
Le foreste tropicali sempreverdi sono ricche
di specie
La distribuzione dei biomi non è determinata
solamente dal clima
1272
1272
1274
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1297
1298
1298
1299
CAPITOLO 53
1275
Il comportamento e l’ecologia
comportamentale
1275
53.1 Quali domande si pongono i biologi
1277
1278
1279
1280
1281
1282
1283
1284
1285
1286
riguardo al comportamento?
1301
53.2 In che modo i geni e l’ambiente
interagiscono nel modellare
il comportamento?
Attraverso esperimenti è possibile distinguere
tra influssi genetici e ambientali
sul comportamento
Il controllo genetico del comportamento
è adattativo in molte situazioni
L’imprinting avviene in una precisa fase
dello sviluppo
Alcuni comportamenti sono il risultato
di interazioni complesse tra ereditarietà
e apprendimento
Gli ormoni influenzano il comportamento
in momenti geneticamente determinati
1302
1302
1303
1305
1306
1307
1287
53.3 Le risposte comportamentali
52.4 Cos’è una regione biogeografica?
Tre progressi scientifici hanno cambiato
il campo della biogeografia
Una singola barriera può dividere le aree
di distribuzione di molte specie
L’interscambio biotico segue alla fusione
di masse di terra
Sia la vicarianza che la dispersione influenzano
la maggior parte dei modelli biogeografici
1287
1289
1293
1293
1293
all’ambiente come influiscono
sull’adattamento?
La scelta del luogo dove vivere influenza
la sopravvivenza e il successo riproduttivo
La difesa di un territorio comporta costi
e benefici
Gli animali scelgono quali cibi mangiare
La scelta degli individui con cui associarsi
influenza la fitness di un animale
1308
1308
1309
1310
1313
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Le risposte all’ambiente devono essere
correttamente sincronizzate
Gli animali devono sapersi orientare
nell’ambiente
INDICE
1314
1316
53.4 In che modo gli animali
comunicano tra loro?
I segnali visivi sono rapidi e versatili
I segnali chimici sono durevoli
I segnali acustici funzionano bene sulle
grandi distanze
I segnali tattili possono comunicare
messaggi complessi
I segnali elettrici possono trasmettere
messaggi nelle acque buie
La crescita della popolazione è limitata
dalle risorse e dalle interazioni biotiche
La densità di popolazione influenza i tassi
di nascita e di morte
Diversi fattori spiegano perché alcune
specie sono più comuni di altre
XIII
1338
1339
1340
1318
1319
1319
1319
1320
54.4 In che modo gli ambienti
spazialmente variabili influenzano
le dinamiche di popolazione?
Molte popolazioni vivono in porzioni
di habitat separate
Eventi distanti possono influenzare
le densità di popolazione locali
1343
1343
1344
1320
54.5 Come possiamo gestire
53.5 Perché si evolvono le società
animali?
le popolazioni?
1321
La vita di gruppo fornisce benefici
ma impone anche costi
1321
Le cure parentali possono evolvere
in sistemi sociali più complessi
1322
L’altruismo può evolversi quando contribuisce
alla fitness complessiva di un animale
1322
53.6 In che modo il comportamento
influenza le popolazioni
e le comunità?
La selezione dell’habitat e del cibo influenza
la distribuzione degli organismi
La territorialità influenza la struttura
delle comunità
Gli animali sociali possono raggiungere
grandi densità di popolazione
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1324
1324
1324
1325
1326
1327
1328
1329
1345
I tratti demografici determinano
la sostenibilità dei livelli di raccolta
Le informazioni demografiche vengono
usate per controllare le popolazioni
Possiamo gestire la nostra stessa
popolazione?
1347
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1348
1348
1349
1349
1345
1346
CAPITOLO 55
Ecologia di comunità
55.1 Cosa sono le comunità
ecologiche?
Le comunità sono insiemi laschi di specie
Gli organismi in una comunità usano varie
fonti di energia
1351
1351
1352
55.2 Quali processi influenzano
la struttura delle comunità?
CAPITOLO 54
Ecologia delle popolazioni
54.1 In che modo gli ecologi studiano
le popolazioni?
Gli ecologi usano vari dispositivi
per tracciare gli individui
Le densità di popolazione possono
essere stimate in base a campioni
I tassi di nascita e di morte possono
essere stimati dai dati relativi
alla densità della popolazione
1331
1331
1332
1333
1354
1355
1358
1359
1360
55.3 In che modo le interazioni tra specie
provocano le cascate trofiche?
54.2 Le condizioni ecologiche come
influiscono sulle storie di vita?
La predazione e il parassitismo sono universali
La competizione è diffusa perché tutte
le specie condividono le risorse
Le interazioni commensalistiche
e amensalistiche sono molto diffuse
La maggior parte degli organismi partecipa
a interazioni mutualistiche
Un predatore può influenzare molte specie
diverse
Le specie chiave di volta hanno effetti
ad ampio raggio
1361
1361
1363
1336
55.4 Gli eventi di disturbo come
54.3 Quali fattori influenzano le densità
di popolazione?
Tutte le popolazioni hanno la potenzialità
di crescere esponenzialmente
1337
1337
interessano le comunità
ecologiche?
Una successione è un cambiamento che
si verifica in una comunità dopo un disturbo
1364
1364
XIV
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INDICE
La ricchezza in specie è maggiore
a livelli intermedi di disturbo
Sia la facilitazione che l’inibizione
influenzano una successione
1366
1366
55.5 Che cosa determina la ricchezza
di specie delle comunità
ecologiche?
La ricchezza di specie è influenzata
dalla produttività
La ricchezza in termini di specie
e di produttività influenza la stabilità
dell’ecosistema
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1367
1367
1369
1370
1371
1371
1373
1374
1375
1376
1377
56.2 In che modo l’energia fluisce
attraverso l’ecosistema globale?
1377
1378
1378
56.3 Come circolano i materiali
attraverso l’ecosistema globale?
L’acqua trasferisce i materiali
da un compartimento all’altro
Il fuoco è importante nel promuovere
il movimento degli elementi
Il ciclo del carbonio è stato alterato
dalle attività industriali
Le recenti perturbazioni del ciclo
dell’azoto hanno prodotto effetti
avversi sugli ecosistemi
L’uso dei combustibili fossili influenza
il ciclo dello zolfo
Il ciclo globale del fosforo non ha
una componente atmosferica
Anche altri cicli biogeochimici
sono importanti
I cicli biogeochimici sono interconnessi
1380
1380
1382
1382
1385
1387
1388
1389
1390
56.4 Quali servizi vengono forniti
dagli ecosistemi?
1394
1395
1395
1396
CAPITOLO 57
57.1 Cos’è la biologia
della conservazione?
La biologia della conservazione
è una disciplina scientifica normativa
La biologia della conservazione mira
a impedire l’estinzione delle specie
1399
1399
1400
57.2 In che modo i biologi predicono
56.1 Quali sono i compartimenti
L’energia solare promuove i processi
all’interno dell’ecosistema
Le attività umane modificano i flussi
di energia
Ricapitolando
Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
1393
La biologia della conservazione
Ecosistemi ed ecologia globale
Gli oceani ricevono materiali dalla terra
e dall’atmosfera
L’acqua si sposta rapidamente attraverso
i laghi e i fiumi
L’atmosfera regola la temperatura
in prossimità della superficie terrestre
Le terre emerse coprono circa un quarto
della superficie del pianeta
gli ecosistemi in maniera
sostenibile?
1368
CAPITOLO 56
dell’ecosistema globale?
56.5 Quali opzioni esistono per gestire
1391
i cambiamenti
nella biodiversità?
1401
57.3 Quali fattori minacciano
la sopravvivenza delle specie?
Le specie sono in pericolo a causa
della perdita, degradazione
e frammentazione dell’habitat
Lo sfruttamento eccessivo ha prodotto
l’estinzione di molte specie
Predatori invasivi, competitori e patogeni
minacciano molte specie
Il rapido cambiamento climatico può
provocare l’estinzione delle specie
1403
1403
1405
1405
1406
57.4 Quali strategie adottano i biologi
conservazionisti?
Le aree protette preservano l’habitat
per prevenire l’eccessivo sfruttamento
Gli ecosistemi degradati possono essere
ripristinati
Talvolta è necessario ripristinare
delle tipologie di disturbo
È possibile creare nuovi habitat
Utilizzare i mercati per influenzare
lo sfruttamento delle specie
È cruciale porre fine al commercio
per salvare molte specie
È importante controllare l’invasione
da parte di specie esotiche
La biodiversità può essere fonte
di profitto
Vivere “con gentilezza” in armonia
con l’ambiente aiuta a preservare
la biodiversità
I programmi di riproduzione in cattività
possono sostenere alcune specie
L’eredità di Samuel Plimsoll
Ricapitolando
1408
1408
1410
1411
1411
1412
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Quesiti di verifica
Temi di approfondimento
Per fare ricerca
INDICE
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Risposte ai quesiti
Crediti fotografici
Indice analitico
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