SCIENZE
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I GRANDI SCIENZIATI
Il corpo umano
La cellula
Il DNA e i caratteri ereditari
Dalla cellula agli apparati
Le funzioni vitali e gli apparati
Il sistema scheletrico
Il sistema muscolare
L’apparato digerente
La funzione degli alimenti
Educazione Alimentare
Una corretta alimentazione
Le biotecnologie
IERI& OGGI
/ Le indagini di Logico Bio
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Verifico se ho imparato...
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L’apparato respiratorio
L’apparato circolatorio
Il sangue, veicolo di vita
L’eliminazione delle sostanze di scarto
L’apparato urinario
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UOMO E ANIMALI A CONFRONTO
I sensi: l’orecchio e l’udito...
...l’occhio e la vista...
...la pelle e il tatto...
...il naso e l’olfatto, la lingua e il gusto
UOMO E ANIMALI A CONFRONTO
L’apparato riproduttore
La gestazione
L’ energia
L’energia del Sole e quella del fuoco
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220
Breve storia dell’energia
IERI& OGGI
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Le fonti energetiche
L’energia elettrica
L’energia luminosa
L’energia sonora
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226
228
/ Le indagini di Logico Bio
Verifico se ho imparato...
La Terra e l’Universo
La Terra
Il movimento di rotazione terrestre
Il movimento di rivoluzione terrestre
INSERTO SPECIALE
I CORPI CELESTI
E IL SISTEMA SOLARE
Le costellazioni
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244
Il posto della Terra nell’Universo
IERI& OGGI
245
I viaggi interplanetari
246
/ Le indagini di Logico Bio
Verifico se ho imparato...
UOMO E ANIMALI A CONFRONTO
Il sistema nervoso
/ Le indagini di Logico Bio
Verifico se ho imparato...
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I grandi scienziati
SCIENZE
STORIA
Le scoperte scientifiche hanno radicalmente cambia-
to il nostro modo di vivere e di pensare. Se oggi siamo
in grado di assistere a un’eclissi di Sole senza temere
catastrofiche conseguenze, se comprendiamo perché persone e cose non “cadono” mentre la Terra gira, se abbiamo
sconfitto malattie gravissime, lo dobbiamo a centinaia e
centinaia di scienziati che, con i loro studi, hanno scoperto
le leggi che regolano il mondo.
In questa pagina e nella successiva conosciamo alcuni celebri scienziati di ieri e di oggi e rendiamo loro omaggio, ben
sapendo che molti altri, magari meno famosi, andrebbero
ugualmente ricordati.
Archimede di Siracusa
(287-212 a.C.)
Archimede fu tra i massimi fisici e
matematici dell’antichità. Visse a Si
Siracusa, a quel tempo potente città
della Magna Grecia. Compì studi sul
galleggiamento dei corpi. Calcolò
con buona approssimazione il rapporto tra circonferenza e misura
del diametro (pi greco, π). In suo
onore, in molti Stati, il 14 marzo si
festeggia il “π day”; la data è stata
scelta perché nei Paesi anglosassoni
14 marzo si scrive 3-14, che è il valore
di pi greco.
Per studiare i corpi celesti Galileo
Galilei perfezionò il cannocchiale.
Galileo Galilei (1564-1642)
Il pisano Galileo Galilei è considerato
il padre della scienza moderna: fu lui,
infatti, a elaborare il metodo sperimentale. Come tutti gli scienziati del passato, si dedicò a diverse discipline, in
particolare alla fisica e all’astronomia,
studiando il movimento dei corpi e dei
pianeti.
Isaac Newton (1642-1727)
Quest’anno studierai la gravità, la forza che ci tiene “attaccati”
alla Terra, e imparerai che la luce bianca è formata dai sette
colori dell’arcobaleno. Dobbiamo entrambe queste scoperte, insieme a molte altre, all’inglese Isaac Newton.
Utilizzando un prisma di vetro, Newton riuscì a scomporre
un raggio di luce bianca nei colori dell’arcobaleno.
174
174
Alessandro Volta (1745-1827)
Alessandro Volta compì importanti ricerche nel campo della fisica: studiò il fenomeno dell’elettricità e costruì la prima
pila elettrica.
La pila di Volta era composta da dischetti alternati
di zinco, di rame e di panno imbevuto di
acqua salata e acidula.
Charles Robert Darwin
(1809-1882)
Nel corso della sua vita, il
naturalista inglese Charles
Darwin compì lunghi viaggi e osservò le piante e gli
animali che vivevano nei
diversi ambienti. Formulò
così la teoria dell’evoluzione delle specie, dando
una spiegazione scientifica
al processo di adattamento
dei viventi all’ambiente.
Rita Levi Montalcini (1909)
Rita Levi Montalcini è nata e vive
in Italia. È stata insignita del pre
premio Nobel per la medicina per
i suoi studi sul sistema nervoso
ed è una delle più famose scien
scienziate contemporanee.
Albert Einstein (1879-1955)
Einstein è tra gli scienziati più famosi
della nostra epoca: elaborò teorie ri
rivoluzionarie sull’energia, sul tempo,
sullo spazio.
Nacque in Germania, ma durante la
seconda guerra mondiale venne perseguitato per le sue origini ebraiche
ed emigrò in America. Quando sbarcò negli Stati Uniti, gli fu sottoposto
un modulo su cui indicare la “razza
di appartenenza”. Einstein scrisse:
“umana”, per sottolineare che gli uomini sono tutti uguali.
175
Il corpo umano
Quali sono le somiglianze
e le differenze fra l’uomo e gli altri animali?
In questo capitolo impar
e
ra
i
Come si organizzano le cellule?
:
› da quali parti (tessuti,
organi, apparati) è formato
il corpo umano
› in che modo esse funzionano
› come interagiscono tra loro
› che cosa fare per mantenerle
in salute
› in che cosa l’uomo differisce
dagli altri animali
176
Il percorso di scienze di quest’anno ci condurrà
in un viaggio affascinante all’interno del corpo
umano. Scopriremo come funziona: come nasce,
di che cosa ha bisogno per mantenersi
muo
in vita, che cosa gli permette di muoversi, di relazionarsi con il mondo
esterno…
In che modo gli alimenti
si trasformano in energia?
rio
to
ircola
c
o
t
ppara
a
A che cosa servono i diversi organi e
apparati del corpo umano?
Dal punto di vista chimico, il corpo dell’uomo è composto
soprattutto da sostanze inorganiche: carbonio, azoto, idrogeno, ossigeno.
L’unità della vita, come ci spiegano i biologi e come vedremo fra poco, è la cellula. È “lei” a formare il corpo di tutti
gli esseri viventi: una cellula sola, nel caso degli organismi
unicellulari come i batteri, oppure milioni di cellule insieme,
come nella balenottera azzurra, nella sequoia e nell’uomo.
177
Il corpo umano
La cellula
4
2
disegno di una cellula
1
3
La cellula è la più piccola unità vivente. Respira, si nutre,
interagisce con l’ambiente esterno; nasce, si riproduce
e muore. In genere le cellule sono minuscole e per osservarle occorre un microscopio. Ci sono però alcune
eccezioni: il tuorlo di un uovo di gallina, per esempio,
è un’unica grande cellula.
Le cellule hanno tutte una struttura simile. Osservando una cellula animale, per esempio, notiamo un
nucleo centrale circondato da un liquido in cui sono
immersi vari corpuscoli. La cellula è racchiusa dalla
membrana cellulare, che ha la funzione di proteggerla
e di metterla in rapporto con l’ambiente circostante;
attraverso la membrana avvengono passaggi sia di
nutrimento e ossigeno sia di sostanze di rifiuto.
1) Nucleo: è il centro di controllo della cellula.
2) Citoplasma: è un liquido denso nel quale sono
immersi gli organelli.
3) Organelli: sono “miniorgani” e svolgono diverse
funzioni, tutte necessarie alla vita della cellula.
4) Membrana cellulare: delimita la cellula,
la protegge e la mette in rapporto con
l’ambiente esterno.
Pur avendo una struttura simile, le cellule non
sono tutte uguali. Il corpo umano comprende
cellule specializzate: dovendo compiere funzioni differenti, hanno caratteristiche e forme
diverse, così da svolgere al meglio
il loro compito.
Le cellule muscolari
sono elastiche: possono
allungarsi e accorciarsi.
Le cellule epiteliali,
cioè della pelle, sono
piatte in modo da
formare, affiancate, uno
strato protettivo.
Le cellule ossee possono
collegarsi stabilmente
tra loro per costruire
una struttura robusta.
178
Le cellule nervose
hanno molti filamenti
in grado di trasmettere
e ricevere informazioni.
Il DNA e i caratteri ereditari
Ogni bambino assomiglia alla mamma, al papà e un po’ anche ai nonni:
perché?
All’interno del nucleo delle cellule si trova il DNA, una sostanza che contiene, racchiuse in sé, le informazioni genetiche che determinano le caratteristiche di ogni singolo organismo, rendendolo unico. Negli esseri umani, per
esempio, le informazioni contenute nel DNA fanno in modo che una persona
abbia gli occhi verdi o marroni, i capelli biondi o castani e così via.
I bambini nascono dall’unione di due speciali cellule (le cellule sessuali) dei genitori. Queste cellule contengono DNA; pertanto, il bambino riceve
alcune caratteristiche del papà e altre della
mamma (i quali a loro volta avevano ricevuto quelle dei nonni). Queste caratteristiche
sono chiamate caratteri ereditari.
La molecola del DNA ha
una forma a elica. La sigla
è l’abbreviazione di un
nome complicato: acido
desossiribonucleico.
ESPERIMENTO
Frulla ad alta velocità un pomodoro,
il succo di un limone, 5 g di sale e
50 ml di sapone liquido per piatti.
Filtra la poltiglia con un colino. Lascia riposare la parte
liquida per qualche minuto; poi, molto delicatamente,
trasferiscine un po’ in una provetta.
Tenendo la provetta inclinata, aggiungi un’uguale
quantità di alcol etilico freddo (è l’alcol che viene
utilizzato per la produzione dei liquori).
Dopo alcuni minuti nell’alcol vedrai una sostanza
biancastra: è il DNA delle cellule che si è separato.
Approfondimento
Geni e cromosomi
Il DNA si presenta in lunghi filamenti:
i cromosomi. Il gene è la parte di un
cromosoma che contiene le informazioni
relative a un carattere (per esempio, il colore
dei capelli).
Il numero dei cromosomi varia a seconda
delle specie. L’uomo ha 23 coppie di
cromosomi, cioè 46 cromosomi in totale,
il cane ne ha 78.
METODO DI STUDIO
Impara a esporre
Sottolinea nel testo e poi spiega il significato
dell’espressione “informazioni genetiche”.
(Suggerimento: “genetico” deriva da “gene”.)
Spiega il significato di questa frase: “I genitori
trasmettono ai propri figli i caratteri ereditari
attraverso i geni trasportati dalle cellule sessuali”. 179
Il corpo umano
Sistema
muscolare.
Dalla cellula agli apparati
Nel corpo umano ci sono circa 100 milioni di cellule, che, organizzate insieme, costituiscono tessuti,
organi e apparati, dando forma all’organismo.
I tessuti
Hai già imparato che esistono diversi tipi di
cellule. Le cellule di uno stesso tipo si uniscono e formano un tessuto, cioè un insieme di
cellule che hanno la stessa funzione.
I principali tessuti del corpo umano sono:
il tessuto muscolare, formato da cellule che
hanno la capacità di allungarsi e contrarsi;
il tessuto nervoso, formato da cellule capaci di trasportare “messaggi” in tutto in
corpo;
il tessuto epiteliale, formato da cellule
che hanno la funzione di rivestire e proteggere il corpo e gli organi;
il tessuto connettivo, che si presenta in
varie forme e compone le ossa, le cartilagini, il
grasso, il sangue…
Muscolo
(sezione).
Tessuto
muscolare.
Cellula
muscolare.
Gli organi e gli apparati
I tessuti, a loro volta, formano gli organi, come il cuore, i polmoni,
le ossa, i muscoli…, ognuno dei quali ha una precisa funzione.
Un organo, però, non potrebbe svolgere il suo compito da solo; per
questo è collegato ad altri. L’insieme degli organi che svolgono la stessa funzione, per esempio quella di digerire gli alimenti, o di trasportare il
sangue in tutto il corpo, si chiama sistema o apparato.
Vocabolario
180
Sistema e apparato: queste parole hanno
un significato simile; entrambe indicano gruppi
di organi che collaborano nello svolgimento
di una funzione. Il sistema è formato da organi
prevalentemente dello stesso tessuto, come
il sistema muscolare o quello scheletrico.
L’apparato è costituito da organi formati da
tessuti diversi, come l’apparato circolatorio o
quello digerente.
Prova le tue Conoscenze
Scrivi al posto giusto:
organi
sistema
tessuto ❚❚cellule
nervose si collegano tra loro e
Le
nervoso.
formano il
, tra i
Questo costituisce alcuni
quali il cervello e i nervi, che insieme formano il
nervoso.
❚❚
❚❚
❚❚
GLI APPARATI
Le funzioni vitali
e gli apparati
Le funzioni necessarie alla vita sono svolte da vari
organi e apparati. Essi non sono scollegati fra loro,
ma dipendono reciprocamente l’uno dall’altro.
Nessun organo potrebbe
funzionare senza ossigeno.
Il compito di assorbirlo
dall’aria è svolto dall’apparato
respiratorio, che provvede
anche a eliminare l’anidride
carbonica prodotta come scarto.
L’energia necessaria per
il funzionamento di tutte
le parti del corpo è fornita
dall’apparato digerente,
che la ricava dal cibo.
Tutte le funzioni vitali sono
sotto il vigile controllo del
sistema nervoso; esso
comprende anche il cervello,
sede dell’intelligenza, dei
sentimenti e delle emozioni.
Gli organi di senso
percepiscono il
mondo esterno.
L’apparato
urinario
elimina le
sostanze di
rifiuto.
L’apparato riproduttore
permette la continuazione
della specie.
Il movimento è permesso
dal sistema scheletrico
e da quello muscolare.
Le sostanze utili
devono arrivare a
tutte le cellule e quelle
nocive vanno condotte
dove possono essere
eliminate: il trasporto è
affidato all’apparato
circolatorio.
181
Il corpo umano
Il sistema scheletrico
Confrontando un granchio con un gatto, a prima vista potrebbe sembrare che
il granchio, con la sua corazza esterna, sia il più protetto dei due. Non è così: il
gatto, come tutti i vertebrati, compreso l’uomo, è dotato di uno scheletro interno che gli permette una grande libertà di movimento. In tal modo può fuggire
dai pericoli, cacciare e procurarsi il cibo.
NO
Le funzioni dello scheletro
SÌ
Una corretta postura
evita malformazioni
alla colonna vertebrale.
Lo scheletro, cioè l’insieme delle ossa,
svolge la funzione di sostenere il corpo e
permetterne i movimenti.
A questa funzione se ne affianca un’altra,
assai importante: proteggere organi delicati e preziosi come il cervello, il cuore, i
polmoni. Le ossa del cranio sono saldate
tra loro a formare la scatola cranica; così
proteggono perfettamente la “centrale di
comando” del corpo: il cervello. Le ossa
che formano la cassa toracica sono dotate
di grande mobilità e possono contenere
i polmoni, con i loro continui cambi di
volume, e il cuore.
La composizione delle ossa
Le ossa sono strutture robuste, ma allo stesso tempo elastiche: pensa a quanto rapidamente crescono quelle di un neonato! Per questo non sono formate solo da sostanze minerali come il calcio,, ma anche da sostanze elastiche come l’osseina.
La parte interna delle ossa è spugnosa e contiene il midollo; è rivestita da una membrana in cui scorrono i vasi
sanguigni (i canali in cui circola il sangue) e
i nervi.
Per mantenere in
buona salute le
ossa è necessaria
una dieta ricca di
calcio, una sostanza
presente nel latte e
nei suoi derivati.
182
IL SISTEMA SCHELETRICO
Le ossa del corpo umano
Il sistema scheletrico del corpo umano è formato da circa 200 ossa.
Osservalo e cerca di individuare le ossa principali.
Come avrai notato, ci sono:
ossa lunghe, come quelle delle braccia e delle gambe;
ossa corte, come quelle della mano, del piede e della
colonna vertebrale;
ossa piatte, come la scapola e le ossa che formano la
scatola cranica.
Le articolazioni
Se nel nostro corpo non ci fosse un numero così alto di
ossa saremmo molto più impacciati nei movimenti. Prova a muovere il braccio come se l’omero fosse un tutt’uno
con il radio e l’ulna e te ne renderai conto.
Il punto in cui due ossa si incontrano, e che dunque consente il movimento di entrambe, è l’articolazione.
ossa della testa
scatola cranica
mascella
mandibola
arto
superiore
omero
radio
ulna
Le articolazioni che
permettono ampi movimenti,
come quelle degli arti, sono
chiamate articolazioni
mobili.
arto
inferiore
femore
rotula
perone
tibia
Le articolazioni semimobili,
come quelle che uniscono
le vertebre, permettono una
mobilità intermedia (movimenti
limitati).
ossa del
tronco
clavicola
scapola
costola
sterno
colonna
vertebrale
bacino
Le ossa del cranio (tranne
la mandibola) hanno
articolazioni fisse che non
permettono movimenti.
Prova le tue Conoscenze
Scrivi il nome di…
❚❚6 ossa lunghe:
❚❚3 ossa piatte:
❚❚3 ossa corte:
183
