Indice
XV Prefazione
1
Capitolo 1
Una introduzione alla botanica
2 Evoluzione delle piante
2 La vita si è originata molto presto nella storia geologica
della Terra
3 I mattoni chimici della vita si sono accumulati negli
oceani primitivi
4 Molto probabilmente, i precursori delle prime cellule
erano semplici associazioni di molecole
5 Gli organismi autotrofi producono da sé il loro nutrimento, mentre quelli eterotrofi devono procurarselo da
fonti esterne
5 La fotosintesi ha indotto una modificazione dell’atmosfera terrestre che, a sua volta, ha influenzato l’evoluzione della vita
6 L’ambiente marino costiero è stato determinante per l’evoluzione degli organismi fotosintetici
7 La colonizzazione delle terre emerse è correlata all’evoluzione di strutture deputate al rifornimento idrico e alla riduzione della perdita d’acqua
9 Evoluzione delle comunità
9 Gli ecosistemi sono unità integrate, relativamente stabili,
dipendenti dagli organismi fotosintetici
11 La comparsa dell’uomo
11 La biologia vegetale include diverse aree di studio
12 La conoscenza della botanica è importante per trattare i
problemi del presente e del futuro
14 Riassunto
14 Parole chiave
15 Domande
PARTE PRIMA
LA BIOLOGIA DELLA CELLULA VEGETALE
18
Capitolo 2
La composizione molecolare delle cellule
vegetali
19 Molecole organiche
19 Carboidrati
19 I monosaccaridi funzionano come «blocchi da costruzione» e come sorgenti di energia
20 Il saccarosio, un disaccaride, è la forma di trasporto degli
zuccheri nelle piante
21 Scheda
Rappresentazione delle molecole
21 I polisaccaridi possono agire come forme di conservazione di energia oppure funzioni strutturali
23 Lipidi
25 Grassi e oli sono trigliceridi che immagazzinano energia
25 I fosfolipidi, trigliceridi modificati, sono i componenti
delle membrane cellulari
26 Cutina, suberina e cere sono lipidi che formano barriere
contro la perdita d’acqua
26 Gli steroidi, formati da quattro anelli idrocarburici, svolgono molteplici ruoli nelle piante
27 Proteine
27 Gli amminoacidi sono i «blocchi da costruzione» delle
proteine
29 Scheda
Amminoacidi e azoto
30 La struttura delle proteine può essere descritta in termini
di livelli di organizzazione
31 Gli enzimi sono proteine che catalizzano le reazioni chimiche delle cellule
32 Gli acidi nucleici
33 La molecola di ATP è la moneta energetica della cellula
34 Metaboliti secondari
35 Gli alcaloidi sono una clase di molecole che comprende
morfina, cocaina, caffeina, nicotina e atropina
35 I terpenoidi sono costituiti da unità isopreniche e comprendono oli essenziali, tassolo, gomma e glicosidi cardiaci
37 I composti fenolici comprendono i flavonoidi, i tannini,
le lignine e l’acido salicilico
39
40
41
41
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
42
Capitolo 3
Introduzione alla cellula vegetale
43 Sviluppo della teoria cellulare
44 Scheda
Osservando l’universo della cellula
45 Cellule procariotiche e cellule eucariotiche
IV
Indice
© 88-08 9147
46 I reperti fossili suggeriscono relazioni evolutive tra differenti tipi di organismi
82 La pressione di turgore contribuisce alla compattezza
della cellula vegetale
48 La cellula vegetale: una visione d’insieme
83 Scheda
49 Scheda
84 Trasporto di soluti attraverso membrane
Correnti citoplasmatiche in cellule giganti di alghe
Imbibizione
49 La membrana plasmatica
86 Scheda
50 Il nucleo
87 Trasporto mediato da vescicole
51
51
53
53
53
Cloroplasti e altri plastidi
I cloroplasti sono i siti della fotosintesi
Cromoplasti: con pigmenti, ma senza clorofilla
Leucoplasti: plastidi senza pigmenti
Proplastidi: i precursori degli altri plastidi
54 I mitocondri
55 I mitocondri e i cloroplasti si sono originati da batteri
55 Perossisomi
Patch-clamp nello studio dei canali ionici
89 Comunicazione da cellula a cellula
89 La trasduzione del segnale è il processo mediante il quale
le cellule usano messaggeri chimici per comunicare
90 I plasmodesmi consentono alle cellule di comunicare
92
94
94
95
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
56 I vacuoli
57 Goccioline lipidiche , o corpi oleosi
57 Ribosomi
58 Reticolo endoplasmatico
58 Apparato di Golgi
60 Il sistema di endomembrane: un esempio della mobilità
delle membrane cellulari
60 Il citoscheletro
60 I microtubuli: strutture cilindriche composte di subunità
di tubulina
62 I filamenti di actina sono più sottili dei microtubuli
62 I flagelli e le ciglia
63 La parete cellulare
64 La cellulosa è il principale componente delle pareti delle
cellule vegetali
65 La cellulosa forma un’impalcatura compenetrata da una
matrice di molecole non cellulosiche
66 Molte cellule vegetali hanno una parete secondaria che si
aggiunge alla parete primaria
67 Scheda
La teoria cellulare in contrapposizione alla teoria
degli organismi
68 La crescita della parete cellulare comporta interazioni tra
la membrana plasmatica, le vescicole secretorie e i microtubuli
70 I plasmodesmi
70
72
74
74
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
75
Capitolo 4
Struttura e funzione della membrana
76 Struttura delle membrane cellulari
PARTE SECONDA
ENERGETICA
98
Capitolo 5
Il flusso dell’energia
99 Le leggi della termodinamica
100 La prima legge stabilisce che l’energia totale dell’Universo è costante
100 La seconda legge stabilisce chel’entropia dell’Universo è
in aumento
102 Gli organismi viventi richiedono una costante immissione di energia
103 Ossido-riduzione
104 Gli enzimi
106 Un enzima ha un sito attivo che lega uno specifico substrato
106 L’ipotesi dell’adattabilità indotta stabilisce che il substrato può determinare un cambiamento di conformazione del sito attivo
107 Cofattori nell’attività degli enzimi
107 Alcuni cofattori sono ioni metallici
107 Altri cofattori sono molecole organiche chiamate coenzimi
108 Vie metaboliche
108 Regolazione dell’attività enzimatica
109 Il fattore energia: una riconsiderazione sull’ATP
111 Riassunto
112 Parole chiave
113 Domande
114
Capitolo 6
La respirazione
78 Movimento dell’acqua e dei soluti
78 L’acqua scorre secondo un gradiente di potenziale idrico
115 Generalità sull’ossidazione del glucosio
81 Cellule e diffusione
81 L’osmosi è uno speciale caso di diffusione
116 La glicolisi
118 Sommario della glicolisi
82 Osmosi e organismi viventi
119 La via aerobica
Indice
© 88-08 9147
V
120 La struttura del mitocondrio determina la sua stessa funzione
120 Stadio preliminare: il piruvato entra nel mitocondrio
dove viene ossidato e decarbossilato
120 Il ciclo di Krebs ossida i gruppi acetilici delle molecole di
acetil CoA
122 Attraverso la catena di trasporto degli elettroni, gli elettroni della molecola di glucosio vengono trasferiiti all’ossigeno
124 La fosforilazione ossidativa si realizza mediante un meccanismo di accoppiamento chemiosmotico
127 Il bilancio energetico complessivo comprende NADH,
FADH2 e ATP
PARTE TERZA
GENETICA ED EVOLUZIONE
127 Altri substrati per la respirazione
167 La mitosi consiste di 4 fasi: profase, metafase, anafase e
telofase
170 La citodieresi, nelle piante, si realizza con la formazione
di un fragmoplasto e di una piastra cellulare
127 Le vie anaerobiche
128 La strategia del metabolismo energetico
129 Scheda
Bioluminescenza
130 Riassunto
131 Parole chiave
131 Domande
132
Capitolo 7
Fotosintesi, luce e vita
133 Fotosintesi: una panoramica storica
162
Capitolo 8
La riproduzione cellulare
163 La divisione cellulare nei procarioti
163 La divisione cellulare negli eucarioti
164 Il ciclo cellulare
165 L’interfase
165 La divisione cellulare nelle piante
166 Scheda
Microscopia a immunofluorescenza
173 La divisione cellulare e la riproduzione degli orga-
nismi
173
174
175
175
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
176
Capitolo 9
La meiosi e la riproduzione sessuale
135 La natura della luce
136 Scheda La luce e l’ambiente
136 La luce mostra proprietà di onda e particella
177 Aploide e diploide
137 Il ruolo dei pigmenti
139 I principali pigmenti fotosintetici sono le clorofille, i carotenoidi e le ficobiline
179 Il processo della meiosi
140 Le reazioni della fotosintesi
141 Nella fase luminosa sono coinvolti due fotosistemi
143 Scheda
Accoppiamento chemiosmotico nei cloroplasti e nei
mitocondri
143 Nelle reazioni della fase luminosa, gli elettroni fluiscono
dall’acqua al Fotosistema II, al Fotosismea I, al NADP+
145 La fotofosforilazione ciclica produce solamente ATP
146 Le reazioni di fissazione del carbonio
146 Nel ciclo di Calvin, la CO2 viene fissata attraverso la via
metabolica C3
148 La maggior parte del carbonio fissato è convertito in saccarosio o amido
148 La fotorespirazione avviene quando la Rubisco lega O2 al
posto di CO2
150 Il ciclo C4 è la soluzione alla fotorespirazione
153 Le piante che hanno il metabolismo acido delle crossulacee possono fissare CO2 al buio
155 Ogni meccanismo di fissazione del carbonio comporta sia
vantaggi che svantaggi
156 Scheda
Il ciclo del carbonio
158 Riassunto
159 Parole chiave
159 Domande
179 Meiosi, ciclo vitale e diploidia
181 Le fasi della meiosi
181 Nella meiosi I i cromosomi omologhi si separano e migrano ai poli opposti
184 Nella meiosi II i cromatidi di ciascun omologo si separano e migrano verso i poli opposti
185 La meiosi determina variabilità genetica
186 Moltiplicazione vegetativa: una strategia alterna-
tiva
187 Scheda
Moltiplicazione vegetativa: alcuni tipi e modalità
188 Vantaggi della riproduzione sessuale
188
189
190
190
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
191
Capitolo 10
Genetica ed ereditarietà
192 Il concetto di gene
193 Il metodo sperimentale di Mendel contribuì al suo successo
193 Il principio di segregazione
194 La segregazione implica la separazione di alleli
196 Scheda
Mendel e le leggi della probabilità
VI
Indice
197 Il principio dell’assortimento indipendente
198 Scoperta delle basi cromosomiche delle leggi di
Mendel
199 Associazione di geni, o linkage
199 Mutazioni
199 Le mutazioni sono cambiamenti della costituzione genetica di un individuo
202 Le mutazioni rappresentano la base dei cambiamenti evolutivi
202 L’organizzazione dei geni
202 Gli alleli subiscono interazioni che influenzano il fenotipo
202 La dominanza incompleta produce fenotipi intermedi
203 Interazioni tra geni avvengono anche tra alleli di geni differenti
203 Un singolo gene può avere effetti multipli sul fenotipo
204 L’ereditarietà di alcuni caratteri è sotto il controllo di geni
localizzati nei plastidi e nei mitocondri
205 Il fenotipo è il risultato dell’interazione del genotipo con
l’ambiente
205 La base chimica dell’ereditarietà
205 La chimica del gene: DNA e proteine
206 La struttura del DNA
206 Il DNA è formato da nucleotidi, ognuno contenente una
delle quattro basi azotate
206 Il DNA è formato da una doppia elica
207 La duplicazione del DNA
209 La duplicazione del DNA è bidirezionale
210 Il problema delle estremità del DNA lineare
211 Errori nella duplicazione vengono al solito corretti dalle
DNA polimerasi
211 L’energetica della duplicazione del DNA
211 Il DNA è un trasportatore dell’informazione
212 Riassunto
214 Parole chiave
214 Domande
215
Capitolo 11
L’espressione genica
217 Dal DNA alla proteina: il ruolo dell’RNA
217 Il codice genetico
218 Il codice genetico è universale
218
218
219
219
La sintesi proteica
L’RNA messaggero è sintetizzato su uno stampo di DNA
Ciascun RNA transfer trasporta un amminoacido
L’RNA ribosomale è associato a proteine per formare un
ribosoma
220 L’mRNA viene tradotto in una proteina
222 Negli eucarioti i polipeptidi sono suddivisi sulla base
della loro localizzazione finale nella cellula
222 La regolazione dell’espressione genica
222 Il cromosoma procariotico
© 88-08 9147
222 La regolazione dell’espressione genica nei procarioti avviene principalmente a livello della trascrizione
224 Un operone è un gruppo di geni adiacenti che funzionano
come un’unità regolatrice
226 Il cromosoma eucariotico
226 I cromosomi contengono proteine istoniche
228 La regolazione dell’espressione genica negli euca-
rioti
228 La condensazione dei cromosomi è un fattore importante
nell’espressione genica
228 Specifiche proteine regolano l’espressione genica
229 Il DNA dei cromosomi eucariotici
229 Nel DNA eucariotico molte sequenze nucleotidiche sono
ripetute
230 Alcune sequenze nucleotidiche non sono ripetute
230 La maggior parte dei geni strutturali è costituita da introni ed esoni
230 La trascrizione e l’attivazione dell’mRNA negli eu-
carioti
231 La tecnologia del DNA ricombinante
232 Gli enzimi di restrizione sono utilizzati per produrre il
DNA ricombinante
233 Per identificare le colonie che contengono il plasmide ricombinante vengono utilizzate procedure di analisi
(screening)
233 Le librerie di DNA possono essere genomiche o complementari
235 La reazione a catena della polimerasi può essere utilizzata per amplificare segmenti di DNA
235 Il sequenziamento del DNA ha rivelato i genomi degli organismi
236 Scheda
Arabidopsis thaliana: la pianta modello
237 L’ibridazione degli acidi nucleici è utilizzata per localizzare specifici segmenti di DNA
238 Per localizzare i geni di interesse sono disponibili varie
tecniche
239 Riassunto
242 Parole chiave
242 Domande
243
Capitolo 12
L’evoluzione
246 La teoria di Darwin
247 Il concetto di pool genico
248 Il comportamento dei geni nelle popolazioni: la
legge di Hardy-Weinberg
249 L’equilibrio di Hardy-Wienberg fornisce uno standard per
l’individuazione delle variazioni evolutive
249 Le cause delle modifiche
249 Le mutazioni forniscono il materiale di base per i cambiamenti
249 Il flusso genico è il movimento degli alleli in entrata o in
uscita da una popolazione
250 La deriva genetica consiste in modifiche dovute al caso
Indice
© 88-08 9147
251 L’accoppiamento non casuale riduce la frequenza degli
eterozigoti
251 Conservazione e incremento della variabilità
251 La riproduzione sessuale produce nuove combinazioni
genetiche
251 L’esoincrocio viene favorito da vari meccanismi
252 La diploidia permette la conservazione degli alleli recessivi
252 Gli eterozigoti possono avere un vantaggio selettivo sugli
omozigorti
253 Risposte alla selezione
253 Le modifiche evolutive in popolazioni naturali possono
aver luogo rapidamente
254 Il risultato della selezione naturale: l’adattamento
254 Clini ed ecotipi sono riflessi dell’adattamento all’ambiente fisico
256 La coevoluzione è la conseguenza dell’adattamento all’ambiente biologico
256 L’origine delle specie
257 Che cosa è una specie?
257 Come avviene la speciazione?
258 La speciazione allopatrica implica la separazione geografica delle popolazioni
258 La speciazione simpatrica ha luogo senza separazione
geografica
260 Scheda
Radiazione adattativa nelle Madiinae delle Hawaii
264 Gli ibridi sterili possono diventare molto diffusi se sono
in grado di riprodursi asessualmente
265 Mantenimento dell’isolamento riproduttivo
266 L’origine dei gruppi principali di organismi
267 Riassunto
269 Parole chiave
269 Domande
PARTE QUARTA
DIVERSITÀ
272
Capitolo 13
La sistematica: la scienza
della diversità biologica
273 Tassonomia e classificazione gerarchica
273 Il nome di una specie consiste nel nome del genere più
l’epiteto specifico
274 I membri di una specie possono essere raggruppati in sottospecie o varietà
275 Gli organismi vengono raggruppati in categorie tassonomiche più ampie disposte in una gerarchia
275 Classificazione e filogenesi
277 Scheda
Evoluzione convergente
277 I caratteri omologhi hanno origine comune, mentre i caratteri analoghi hanno funzione comune ma differenti origine evolutive
278 Metodi di classificazione
VII
278 Il metodo tradizionale è fondato sulla comparazione tra
somiglianze visibili
278 Il metodo cladistico si fonda sulla filogenesi
279 Sistematica molecolare
280 La comparazione delle sequenze degli amminoacidi permette di ottenere un orologio molecolare
281 La comparazione di sequenze nucleotidiche fornisce evidenza dell’esistenza di tre gruppi principali di organismi
282 I gruppi principali di organismi: Bacteria, Archaea
e Eukarya
282 L’origine degli eucarioti
283 La teoria dell’endosimbiosi seriale fornisce un’ipotesi per
l’origine di mitocondri e cloroplasti
285 Le relazioni tra gli eucarioti non sempre sono ben definite
285 I regni degli eucarioti
285 Il regno dei Protista comprende eucarioti unicellulari e
coloniali e semplici eucarioti pluricellulari
288 Il regno Animalia comprende eucarioti pluricellulari che
si nutrono per ingestione
288 Il regno Fungi comprende eucarioti pluricellulari che si
nutrono per assorbimento
290 Il regno Plantae comprende eucarioti pluricellulari che
fotosintetizzano
291 Riassunto
291 Parole chiave
292 Domande
293
Capitolo 14
Procarioti e virus
295 Caratteristiche della cellula procariotica
295 La membrana plasmatica serve come sito per l’attacco di
vari componenti molecolari
296 La parete cellulare della maggior parte dei procarioti contiene peptidoglicani
296 I procarioti accumulano vari composti sotto forma di granuli
296 I procarioti hanno flagelli caratteristici
297 Fimbrie e pili sono coinvolti nei meccanismi di attacco
297 Diversità di forma
298 Riproduzione e scambio di geni
298 Endospore
299 Diversità metabolica
299 I procarioti sono autotrofi o eterotrofi
299 I procarioti si distinguono per la tolleranza all’ossigeno e
alla tempeatura
299 I procarioti svolgono un ruolo vitale nel funzionamento
dell’ecosistema mondiale
299 Alcuni procarioti causano malattie
300 Alcuni procarioti sono utilizzati per usi commerciali
300 Bacteria
300 I cianobatteri sono importanti dal punto di vista evolutivo ed ecologico
303 I batteri purpurei e verdi hanno un unico tipo di fotosintesi
VIII
Indice
© 88-08 9147
304 Le proclorofita contengono clorofilla a e b e carotenoidi
304 I micoplasmi sono organismi privi di parete che vivono
in un’ampia varietà di ambienti
305 I batteri patogeni per i vegetali causano un gran numero
di malattie
307
307
308
308
309
Archaea
Gli alofili estremi sono Archaea «amanti del sale»
I metanogeni sono Archaea che producono metano
I termofili estremi sono Archaea che «amano il caldo»
Thermoplasma è un Archaea privo di parete
309 Virus
309 I virus sono strutture non cellulari costituite da proteine
e DNA o RNA
311 Il capside virale è costituito da subunità proteiche
312 I virus si moltiplicano assumendo il controllo del meccanismo genetico della cellula ospite
313 All’interno delle piante i virus si muovono attraverso i
plasmodesmi e alcuni sono trasportati attraverso il
floema
313 I virus causano diverse malattie nelle piante
316 I viroidi: altre particelle infettive
316 L’origine dei virus
316 Riassunto
318 Parole chiave
318 Domande
319
Capitolo 15
I funghi
320 L’importanza dei funghi
320 I funghi hanno una rilevante importanza ecologica come
decompositori
321 Alcuni funghi sono importanti in medicina e in economia
come infestanti, patogeni e produttori di particolari composti
321 I funghi formano relazioni simbiotiche particolarmente
importanti
323
323
324
324
325
Biologia e caratteristiche dei funghi
La maggior parte dei funghi è costituita da ife
I funghi sono eterotrofi e assorbono il loro nutrimento
Nei funghi meiosi e mitosi presentano numerose peculiarità
I funghi si riproducono sessualmente e asessualmente
325 Evoluzione dei funghi
326 Chitridiomiceti: phylum Chytridiomycota
328 Scheda
Fototropismo in un fungo
328 Zigomiceti: phylum Zigomycota
330 Ascomiceti: phylum Ascomycota
333 Basidiomiceti: phylum Basidiomycota
335 La classe Basidiomycetes include Hymenomycetes e Gasteromycetes
339 La classe Teliomycetes comprende le ruggini
342 La classe Ustomycetes comprende i carboni
345 Scheda
Funghi predatori
347 Scheda
Da patogeni a simbionti: i funghi endofiti
348Relazioni simbiotiche dei funghi
348 Un lichene è formato da un micobionte e un fotobionte
352 Le micorrize sono associazioni mutualistiche tra funghi e
radici
356 Riassunto
358 Parole chiave
358 Domande
359
Capitolo 16
Protista I: euglenoidi, muffe mucillaginose,
criptomonadi, alghe rosse, dinoflagellate
e aptofite
362 Ecologie delle alghe
363 Euglenoidi: phylum Euglenophyta
364 Muffe mucillaginose plasmodiali: phylum Myxo-
mycota
366 Muffe mucillaginose cellulari: phylum Dictyosteliomycota
368 Criptomonadi: phylum Cryptophyta
369 Alghe rosse: phylum Rhodophyta
371 Le cellule delle alghe rosse presentano alcuni caratteri
unici
372 Le alghe rosse hanno un ciclo vitale complesso
375 Dinoflagellate: phylum Dinophyta
376 Scheda
Le maree rosse: fioriture algali tossiche
377 Molte dinoflagellate ingeriscono particelle solide di cibo
o assorbono composti organici disciolti
377 Durante i periodi di bassi livelli di nutrienti le dinoflagellate formano cisti di resistenza
378 Molte dinoflagellate producono composti tossici o bioluminescenti
379 Aptofite: phylum Haptophyta
380 Riassunto
381 Parole chiave
381 Domande
382
Capitolo 17
Protista II: eteroconti e alghe verdi
383 Gli eteroconti
384 Oomiceti: phylum Oomycota
385 Le muffe acquatiche appartengono agli oomiceti
385 Alcuni oomiceti terrestri sono impotanti patogeni vegetali
387 Diatomee: phylum Bacillariophyta
388 La parete delle diatomee e fatta da due metà
390 La riproduzione nelle diatomee è prevalentemente asessuale, e si realizza per divisione cellulare
343 Lieviti
391 Alghe giallo-brune: phylum Chrysophyta
345 Deuteromycetes
392 Alghe brune: phylum Phaeophyta
Indice
© 88-08 9147
393 Scheda
Usi economici delle alghe
394 La forma tipica di un’alga bruna è il tallo
395 Il pigmento fucoxantina detemina il tipico colore delle
alghe brune
395 Alcune Laminariales posseggono le strutture maggiormente differenziate tra le alghe
396Il ciclo vitale di molte alghe brune è caratterizzato da
meiosi sporica
399 Alghe verdi: phylum Chlorophyta
399 Esistono differenze tra le classi di alghe verdi, per quanto
riguarda sia la divisione cellulare che le cellule mobili
400 La classe Chlorophyceae è costituita prevalentemente da
organismi di acqua dolce
400 Chlamydomonas: un membro mobile unicellulare delle
Chlorophyceae
408 Classe Charophyceae, le carofite, includono membri che
somigliano molto alle piante
411 Riassunto
411 Parole chiave
412 Domande
413
Capitolo 18
Le briofite
415 Relazioni tra briofite e altri gruppi
416 Anatomia comparata e riproduzione delle briofite
417 Gli spermatozoidi sono le uniche cellule flagellate delle
briofite e richiedono acqua per nuotare verso la cellula
uovo
419 Il termine «embriofite» è un appropriato sinonimo di
piante
420 La sporopollenina è indispensabile per la sopravvivenza
delle spore delle briofite
420 Epatiche: phylum Hepatophyta
421 Le epatiche tallose complesse comprendono Riccia, Ricciocarpus e Marchantia
423 Le epatiche fogliose hanno una struttura e/o una disposizione peculiare delle foglie
426 Antocerote: phylum Anthocerophyta
427 Muschi: phylum Bryophyta
427 Muschi della torba appartengono alla classe Sphagnidae
429 I muschi del granito appartengono alla classe Andreaeidae
430 I «veri muschi» appartengono alla classe Brydae
436
437
437
438
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
439
Capitolo 19
Crittogame vascolari
440 Evoluzione delle piante vascolari
441 L’organizzazione del corpo delle piante vascolari
IX
442 L’accrescimento primario comporta l’allungamento delle
radici e dei fusti, mentre l’accrescimento secondario incrementa i loro spessori
443 Gli elementi vascolari-tracheidi ed elementi dei vasi-sono
le cellule conduttrici dello xilema
443 I tessuti vascolari sono localizati nel cilindro vascolare, o
stele, di radici e fusti
444 Le radici e le foglie si sono evolute in differenti modi
445 Sistemi riproduttori
446 Le piante isosporee producono un solo tipo di spore,
mentre quelle eterosporee ne producono due tipi
446 Durante l’evoluzione, i gametofiti delle piante vascolari si
sono progressivamente ridotti e semplificati
446 I phyla delle piante crittogame vascolari
448 Riniofite: phylum Rhyniophyta
450 Zosterofillofite: phylum Zosterophyllophyta
450 Licofite: phylum Lycophyta
451 I licopodi appartengono alla famiglia Lycopodiaceae
455 La «pianta della risurrezione» appartiene alla famiglia
Selaginellaceae
455 Famiglia Isoetaceae
458 Trimerofite: phylum Trimerophytophyta
458 Psilotofite: phylum Psilotophyta
462 Sfenofite: phylum Sphenophyta
467 Pterofite: phylum Pterophyta
469 Gli ordini Ophioglossales e Marattiales comprendono
felci eusporangiate
469 L’ordine Filicales comprende felci isosporee leptosporangiate
470 Scheda
La flora del Carbonifero
477
478
479
479
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
480
Capitolo 20
Gimnosperme
481 Evoluzione del seme
482 I reperti fossili forniscono indizi sull’evoluzione dell’ovulo
482 Un seme è costituito da un embrione, da sostanze nutritive e da un rivestimento
483 Le spermatofite comprendono cinque phyla con rappresentanti viventi
484 Le progimnosperme
485 Le gimnospeme estinte
486 Le gimnosperme viventi
487 Conifere: phylum Coniferophyta
488 I pini sono conifere con una caratteristica disposizione
della foglia
496 Altre importanti conifere presenti nel mondo
499 Gli altri phyla di gimnosperme viventi: Cyca-
dophyta, Ginkgophyta e Gnetophyta
X
Indice
© 88-08 9147
499 Le cicadee appartengono al phylum Cycadophyta
501 Ginkgo biloba è l’unico rappresentante vivente del phylum Ginkgophyta
544 Gli animali contribuiscono all’evoluzione del fiore
556 I pigmenti più importanti nella colorazione dei fiori sono
i flavonoidi
502 Scheda
557 L’evoluzione dei frutti
559 I frutti e i semi si sono evoluti in relazione ai loro agenti
di dispersione
Wollemia nobilis: un fossile vivente recentemente
scoperto
504 Il phylum Gnetophyta include rappresentanti con caratteristiche simili alle angiosperme
506
507
508
508
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
509
Capitolo 21
Introduzione alle angiosperme
510 Diversità nel phylum Anthophyta
513 Il fiore
515 Il fiore è formato da parti sterili e da parte fertili, o riproduttive, inserite nel ricettacolo
515 Gli ovuli sono attaccati alla parete dell’ovario a livello
della placenta
515 Ci sono molte differenze nella struttura del fiore
516 Il ciclo vitale delle angiosperme
517 La microsporogenesi e la microgametogenesi culminano
nella formazione di gameti maschili
520 La megasporogenesi e la megagametogenesi culminano
nella formazione di una cellula uovo e di nuclei polari
520 L’impollinazione e la doppia fecondazione delle angiosperme rappresentano un evento singolare
522 Scheda
Febbre da fieno
562 Coevoluzione biochimica
565 Riassunto
567 Parole chiave
567 Domande
PARTE QUINTA
LE ANGIOSPERME: STRUTTURA
E SVILUPPO
570
Capitolo 23
Prime fasi di sviluppo della pianta
573 Formazione dell’embrione
574 Il protoderma, il procambio e il meristema fondamentale
sono i meristemi primari
574 L’embrione va incontro a una sequenza tipica di stadi di
sviluppo
575 Il sospensore ha un ruolo di supporto nello sviluppo dell’embrione propriamente detto
575 Sono stati identificati i geni che determinano i principali
eventi dell’embriogenesi
575 L’embrione maturo e il seme
579 Scheda
Frumento: pane e crusca
523 L’ovulo si trasforma in un seme e l’ovario in frutto
524 Diversi fattori favoriscono la fecondazione incrociata
(esoincrocio) nelle angiosperme
525 Molte angiosperme si riproducono per autoimpollinazione
579 Requisiti essenziali per la germinazione del seme
580 I semi dormienti non germinano anche se le condizioni
ambientali sono favorevoli
528 Riassunto
529 Parole chiave
530 Domande
583 Riassunto
584 Parole chiave
584 Domande
531
Capitolo 22
Evoluzione delle angiosperme
580 Dall’embrione alla pianta adulta
580 La germinazione del seme può essere epigea o ipogea
585
Capitolo 24
Cellule e tessuti della pianta
532 Relazioni di affinità delle angiosperme
586 Meristemi apicali e cellule derivate
533 Origine e diversificazione delle angiosperme
535 Le Magnoliidae sono ancestrali sia rispetto alle monocotiledoni sia rispetto alle dicotiledoni
537 Le angiosperme si sono diffuse rapidamente in tutto il
mondo
587 Crescita, morfogenesi e differenziamento
538 Evoluzione del fiore
538 I pezzi fiorali forniscono indizi sull’evoluzione delle angiosperme
540 Scheda
Un’ambigua pianta acquatica
541 Nei fiori sono evidenti quattro tendenze evolutive
541 Le Asteraceae e le Orchidaceae sono esempi di famiglie
specializzate
587 Organizzazione interna del corpo di una pianta
588 Tessuti fondamentali
588 Il tessuto parenchimatico è implicato nella fotosintesi,
nell’accumulo di riserve, nella secrezione
590 Il collenchima dà sostegno agli organi giovani e ancora in
crescita
590 Il tessuto sclerenchimatico irrobustisce e dà sostegno alle
parti della pianta che hanno completato l’accrescimento
591 Tessuti vascolari
591 Lo xilema è il principale tessuto di trasporto dell’acqua
nelle piante vascolari
Indice
© 88-08 9147
XI
594 Il floema è il principale tessuto di trasporto di sostanze
nutritive nelle piante vascolari
637 La connessione del sistema conduttore del fusto
599 Tessuti tegumentali
599 L’epidermide è lo strato cellulare più esterno del corpo
primario della pianta
600 Il periderma è il tessuto di rivestimento secondario
638 Scheda
602
602
604
604
Tavola riassuntiva
Riassunto
Parole chiave
Domande
605
Capitolo 25
La radice: struttura e sviluppo
606 Gli apparati radicali
608 La pianta mantiene un bilanciamento fra il suo sistema
aereo e quello radicale
609 Origine e crescita dei tessuti primari
609 L’apice radicale è coperto da una cuffia radicale che produce una sostanza mucillaginosa
609 L’organizzazione apicale delle radici può essere aperta o
chiusa
611 L’accrescimento in lunghezza della radice avviene vicino
all’apice radicale
612 Struttura primaria
612 L’epidermide nelle radici giovani assorbe acqua e minerali
613 La corteccia rappresenta il sistema di tessuto fondamentale nella maggioranza delle radici
617 Il cilindro vascolare, o centrale, comprende i tessuti vascolari primari e il periciclo
con quello della foglia
Piante, inquinamento atmosferico e piogge acide
641 Le foglie sono disposte secondo modelli regolari sul fusto
642 Morfologia della foglia
642 Struttura della foglia
644 L’epidermide, con la sua struttura compatta, fornisce resistenza alla foglia
646 Scheda
Dimorfismo fogliare delle piante acquatiche
646 Il mesofillo è specializzato per la fotosintesi
647 I fasci conduttori sono distribuiti in tutto il mesofillo
649 Le foglie delle graminacee
651 Formazione della foglia
653 Foglie eliofile e sciafile
653 L’abscissione fogliare
654 La regione di transizione tra i sistemi vascolari
della radice e del germoglio
655 Formazione del fiore
655 Un gruppo di geni regolatori determina l’identità dell’organo fiorale in Arabidopsis
658 Le modificazioni del fusto e delle foglie
660 Alcuni fusti e foglie sono specializzati per la funzione di
riserva
661 Alcuni fusti e foglie sono specializzati per la riserva
idrica
661 Riassunto
663 Parole chiave
663 Domande
618 Effetto della crescita secondaria sul corpo primario
Capitolo 27
Crescita secondaria dei fusti
della radice
620 Origine delle radici laterali
664
620 Radici aeree e radici aerifere
622 Adattamenti per la riserva di sostanze nutritive: radici succulente
665 Annuali, biennali e perenni
624 Scheda
Comprendere la radice e lo sviluppo dell’organo
626 Riassunto
627 Parole chiave
627 Domande
628
Capitolo 26
Il germoglio: ontogenesi e struttura primaria
630 Origine e differenziamento dei tessuti primari del
fusto
632 La struttura primaria del fusto
633 I tessuti vascolari primari del fusto di Tilia formano un
cilindro vascolare quasi continuo
634 I tessuti vascolari primari del fusto di Sambucus formano
un sistema di cordoni distinti
635 I fusti di Medicago e Ranunculus sono erbacei
637 Nel fusto di Zea i fasci conduttori, in sezione trasversale,
appaiono sparsi
666 Il cambio cribro-legnoso
668 Effetto della crescita secondaria sul corpo primario
del fusto
670 Il peridema è il sistema di tessuto tegumentale del corpo
secondario della pianta
671 Le lenticelle consentono scambi gassosi attraverso il periderma
672 La corteccia comprende tutti i tessuti esterni al cambio
cribro-legnoso
677 Il legno: xilema secondario
677 Il legno delle conifere manca di vasi
680 I legni delle angiosperme tipicamente contengono vasi
680 Gli anelli di crescita sono il risultato dell’attività periodica del cambio cribro-legnoso
682 L’alburno conduce e il duramen no
683 Il legno di reazione si sviluppa nei tronchi e nei rami inclinati
684 Le caratteristiche macroscopiche del legno sono molto
variabili
686 Scheda
Conoscere i nodi
XII
Indice
© 88-08 9147
687 Riassunto
688 Parole chiave
689 Domande
PARTE SESTA
FISIOLOGIA DELLE PIANTE A SEME
692
Capitolo 28
La regolazione della crescita e dello sviluppo
della pianta: gli ormoni vegetali
694 Auxine
695 Il trasporto dell’auxina è polare
695 L’auxina è implicata nel differenziamento del tessuto vascolare
696 Le auxine forniscono segnali chimici che trasmettono
informazioni a lunga distanza
697 L’auxina stimola la formazione delle radici avventizie e la
crescita di molti frutti
698 Auxine sintetiche vengono usate come erbicidi
698 Citochinine
699 Il rapporto citochinina/auxina regola la formazione di radici e gemme nella coltura di tessuti
700 Le citochinine ritardano la senescenza delle foglie
701
701
702
702
702
Etilene
L’etilene può inibire o stimolare la distensione cellulare
L’etilene è coinvolto nella maturazione dei frutti
L’etilene favorisce l’abscissione, l’auxina la previene
L’etilene sembra essere coinvolto nell’espressione del
sesso nelle Cucurbitaceae
702 Acido abscissico
703 L’acido abscissico previene la germinazione dei semi e induce la chiusura degli stomi
703 Gibberelline
704 Applicazioni di gibberellina possono far aumentare di altezza i mutanti nani
704 Le gibberelline svolgono molteplici funzioni nell’interruzione della dormienza dei semi e nella germinazione
705 Le gibberelline possono causare la «levata» e possono influire sullo sviluppo del frutto
706 Le basi molecolari dell’azione degli ormoni
706 Gli ormoni controllano l’espressione di specifici geni
707 Gli ormoni possono regolare il valore e la direzione dell’accrescimento cellulare
709 Specifiche proteine, chiamate recettori, attivano particolari risposte dopo aver interagito con gli ormoni
711 Il movimento degli stomi è un tipo di risposta ormonale
712 Biotecnologie vegetali
712 La coltura di tessuti vegetali può essere utilizzata nella
propagazione clonale
714 L’ingegneria genetica permette la manipolazione di materiale genetico a fini applicativi
717 Scheda
Totipotenza
719 Riassunto
720 Parole chiave
720 Domande
721
Capitolo 29
Fattori esogeni e crescita della pianta
722 I tropismi
722 Il fototropismo è la crescita in risposta alla luce direzionale
723 Il gravitropismo è la crescita in risposta alla forza di gravità
725 L’idrotropismo è la crescita in risposta a un gradiente di
umidità
725 Il tigmotropismo è la crescita in risposta al contatto
725 Ritmi circadiani
726 I ritmi circadiani sono controllati dagli orologi biologici
726 Gli orologi biologici sono sincronizzati dall’ambiente
728 Fotoperiodismo
729 La lunghezza del giorno è il maggior fattore determinante
il momento della fioritura
730 Le piante controllano la lunghezza del giorno misurando
la lunghezza del periodo di oscurità
731 Basi chimiche del fotoperiodismo
731 Il fitocromo è coinvolto nella risposta fotoperiodica
734 Controllo ormonale della fioritura
734 L’identificazione dell’ipotetico ormone florigeno rimane
ambigua
734 Le gibberelline possono indurre la fioritura in alcune
piante
734 Nel controllo della fioritura possono essere coinvolti sia
inibitori che promotori
735 Controllo genetico della fioritura
736 Dormienza
737 I semi richiedono specifici apporti ambientali per interrompere la dormienza
737 La condizione di dormienza nelle gemme è preceduta
dall’acclimatazione
738 Freddo e risposta della fioritura
739 Movimenti nastici
739 I movimenti tigmonastici (sismonastici) sono movimenti
nastici provocati da stimoli meccanici
741 Effetti generalizzati di stimoli meccanici sulla crescita e sullo sviluppo della pianta: tigmomorfogenesi
741 Eliotropismo
742
743
744
744
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
745
Capitolo 30
Nutrizione delle piante e suoli
746 Elementi essenziali
746 Gli elementi essenziali possono essere divisi in micronutrienti e macronutrienti
747 Funzioni degli elementi essenziali
748 I sintomi da carenza dipendono dalla funzione e dalla
mobilità degli elementi essenziali
Indice
© 88-08 9147
750 Il suolo
750 L’alterazione delle rocce produce i nutrienti utilizzati
dalle piante
750 Il suolo è formato da strati detti orizzonti
751 Il suolo è formato da materia solida e da pori
753 Scheda
Il ciclo dell’acqua
754 Lo spazio dei pori del suolo è occupato da aria e acqua
754 Lo scambio di cationi è importante perché gli ioni scambiabili sono disponibili per le piante e non sono lisciviati
dall’acqua
755 Cicli dei nutrienti
755 L’azoto e il ciclo dell’azoto
755 L’ammonio viene rilasciato quando la materia organica si
decompone
756 In alcuni suoli i batteri nitrificanti convertono l’ammonio
in nitrito e quindi in nitrato
756 L’azoto circola nel sistema suolo-pianta ma può anche essere perduto
757 Scheda
Piante carnivore
757 La ricostituzione della riserva di azoto avviene attraverso
la fissazione dell’azoto
758 I batteri azoto-fissatori più efficienti formano associazioni
simbiotiche con le piante
761 Batteri azoto-fissatori non simbionti che vivono liberi nel
suolo
761 La fissazione industriale dell’azoto ha elevati costi energetici
761 Assimilazione dell’azoto
762 Il ciclo del fosforo
763 L’impatto dell’attività umana sul ciclo dei nutrienti
e gli effetti dell’inquinamento
763 Suoli e agricoltura
763 Ricerche sulla nutrizione delle piante
763 Si cercano vie per superare le deficienze e la tossicità del
suolo
764 Scheda
765 Scheda
Le alofite: una risorsa per il futuro?
Composta (Compost)
766 Manipolazioni della fissazione biologica dell’azoto per
aumentarne l’efficienza
767 Riassunto
768 Parole chiave
768 Domanda
769
Capitolo 31
Il movimento dell’acqua e dei soluti
nelle piante
770 Movimento dell’acqua e dei nutrienti inorganici at-
traverso il corpo della pianta
770 Le piante perdono una grande quantità di acqua a causa
della traspirazione
771 Il vapore acqueo diffonde dalla foglia all’atmosfera attraverso gli stomi
774 Fattori ambienali influenzano la velocità della traspirazione
XIII
774 L’acqua viene trasportata attraverso i vasi e le tracheidi
dello xilema
778 L’assorbimento di acqua da parte delle radici è favorito
dai peli radicali
782 L’assunzione di nutrienti inorganici da parte delle radici
è un processo che richiede energia
783 I nutrienti inorganici vengono scambiati fra la corrente
traspiratoria e la corrente degli assimilati
784 Trasporto degli assimilati: movimento delle sostanze attraverso il floema
784 Esperimenti con traccianti radioattivi forniscono le prove
del trasporto degli zuccheri nei tubi cribrosi
785 Gli afidi sono stati di grande aiuto nella ricerca sul
floema
786 Il trasporto nel floema è guidato da un flusso sotto pressione generata osmoticamente
789 Riassunto
790 Parole chiave
790 Domande
PARTE SETTIMA
ECOLOGIA
792
Capitolo 32
La dinamica delle comunità e degli ecosistemi
793 Interazioni tra organismi
793 Il mutualismo è una interazione di cui entrambe le specie
beneficiano
795 La competizione si verifica quando più organismi necessitano di una stessa risorsa limitata
797 Le interazioni piante-erbivori e piante-patogeni implicano una varietà di meccanismi di difesa
798 Scheda
800 Scheda
Competizione per la luce
I pesticidi e gli ecosistemi
801 Ciclo dei nutrienti
801 Esperimenti classici sul ciclo dei nutrienti condotti a
Hubbard Brook
802 Livelli trofici
803 Il flusso di energia attraverso gli ecosistemi è lineare, non
ciclico
805 Sviluppo delle comunità e degli ecosistemi
805 La successione è il cambiamento di una comunità nel
tempo
810 Scheda
Il grande incendio dello Yellowstone
812 Riassunto
813 Parole chiave
813 Domande
814
Capitolo 33
Ecologia globale
818 La vita sulla terraferma
819 La distribuzione degli organismi terrestri è influenzata
dalla latitudine e dall’altitudine
XIV
Indice
821 Scheda
© 88-08 9147
Alexander von Humboldt
821 Foreste pluviali
822 Le foreste pluviali stanno scomparendo rapidamente
823 Savane e foreste decidue tropicali
825 Deserti
825 Le piante del deserto sono adattate a basse precipitazioni
e a estremi di temperatura
827 Scheda
Come funziona un cactus
828 Praterie
864 La soluzione del problema della fame nel mondo richiede
un approccio integrato
864 Riassunto
866 Parole chiave
866 Domande
867
Suggerimenti per le letture
880
Appendice A
Fondamenti di chimica
880
880
881
882
Gli atomi
884
884
885
887
887
887
Ioni, molecole e legami chimici
830 Foreste temperate decidue
832 Scheda
Occupazione contro civette
833 Foreste miste temperate e foreste di conifere
834 Macchia mediterranea
835 Taiga
837 Tundra artica
837
839
839
839
Riassunto
Tavola riassuntiva
Parole chiave
Domande
840
Capitolo 34
Il futuro dell’uomo
841 La rivoluzione agricola
841 L’inizio dell’agricoltura è stato il deliberato impianto dei
semi selvatici
842 L’agricoltura nel Vecchio Mondo ebbe inizio nella «Mezzaluna Fertile»
845 L’agricoltura del Nuovo Mondo utilizza molte nuove specie
846 Scheda
L’origine del mais
849 Le spezie e le essenze sono molto apprezzate per le loro
fragranze
850 L’agricoltura è un fenomeno globale
852 La crescita della popolazione umana
852 Lo sviluppo dell’agricoltura ha influenzato profondamente la crescita della popolazione
853 Come potrà venire nutrita la popolazione mondiale che è
in rapido accrescimento?
854 L’agricoltura nel futuro
854 I miglioramenti in agricoltura hanno comportato problemi oltre che benefici
855 Il miglioramento della qualità delle colture esistenti è un
importante traguardo
858 Molte piante selvatiche hanno grandi potenzialità di diventare importanti colture
862 Scheda
Un nuovo millennio: il passaggio alla sostenibilità
864 L’ingegneria genetica giocherà un ruolo sempre più importante nel miglioramento delle colture
Isotopi
Elettroni ed energia
La disposizione degli elettroni: modelli di struttura atomica
882 Le basi della reattività chimica
884 Elettronegatività
Ioni e interazioni ioniche
Molecole e legami covalenti
Formule chimiche
Pesi molecolari
Gruppi funzionali
887 Reazioni chimiche
888 Equilibrio chimico
888
889
889
890
La struttura e le proprietà dell’acqua
Legami idrogeno
L’acqua come solvente
Acidi e basi
892 Il fattore energia nelle reazioni chimiche
894
Appendice B
L’equazione di Hardy-Weinberg
895 Una applicazione dell’equazione di Hardy-Wein-
berg
896
Appendice C
Sistema metrico
898
Appendice D
Classificazione degli organismi vegetali
906
Appendice E
Ere geologiche
907
Glossario
932
Referenze iconografiche
937
Indice analitico
