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INDICE
Prefazione XI
Ringraziamenti XX
Il sito web dedicato al libro XXII
Ringraziamenti dell’editore italiano
Guida alla lettura XXIII
PARTE II
XXII
La cellula
Capitolo 4
Caratteristiche generali delle cellule
Capitolo 1
Introduzione alla biologia
1.1
4.1
4.2
1
64
Genoma e proteoma: Il proteoma determina
le caratteristiche di una cellula 66
Le proprietà della vita:
passato e presente 2
Genoma e proteoma: Lo studio del genoma
e del proteoma fornisce una base evoluzionistica
per la comprensione della biologia 7
1.2
La microscopia 61
Sommario della struttura cellulare
61
La biologia come disciplina scientifica
10
Dentro la ricerca: L’osservazione
e la sperimentazione costituiscono il centro
della biologia 15
4.3
Il citoplasma
68
Dentro la ricerca: I ricercatori Sheetz e Spudich
hanno dimostrato che la miosina cammina sui
filamenti di actina 74
4.4
4.5
Il nucleo e il sistema di endomembrane
Organuli semiautonomi 81
76
Capitolo 5
PARTE I
5.1
Capitolo 2
Le basi chimiche della vita I:
gli atomi, le molecole e l’acqua 19
2.1
Atomi
La struttura della membrana
e il trasporto 87
Chimica
5.2
Le basi chimiche della vita II:
le molecole organiche 41
3.2
94
25
Capitolo 3
3.1
Il trasporto di membrana
Dentro la ricerca: Agre scoprì che l’osmosi
avviene più rapidamente nelle cellule con
proteine di trasporto che permettono la diffusione
facilitata dell’acqua 98
19
I legami chimici e le molecole
Le proprietà dell’acqua 31
87
Genoma e proteoma: Circa il 25% dei geni
codifica per proteine di membrana 89
Dentro la ricerca: Rutherford ha determinato
il modello attuale dell’atomo 20
2.2
2.3
La struttura della membrana
Capitolo 6
L’organizzazione cellulare nella biologia
dei sistemi (Systems biology) 109
6.1
6.2
L’atomo di carbonio e lo studio delle
molecole organiche 41
Classificazione delle molecole organiche
e delle macromolecole 44
Dentro la ricerca: Anfinsen dimostrò
che la struttura primaria della ribonucleasi
determina la sua struttura tridimensionale 55
I principi dell’organizzazione cellulare
Il sistema endomembranoso 117
109
Dentro la ricerca: Palade dimostrò
che le proteine di secrezione si muovono
in modo sequenziale attraverso gli organuli
del sistema di endomembrana 119
6.3
Gli organuli semiautonomi
124
Genoma e proteoma: I mitocondri e i cloroplasti
derivano da relazioni simbiotiche ancestrali 125
Genoma e proteoma: Le proteine contengono
nelle loro strutture domini funzionali 56
V
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Pagina VI
Capitolo 7
Dentro la ricerca: Loewenstein e colleghi
seguirono lo spostamento di un colorante
fluorescente per stabilire le dimensioni
dei canali delle giunzioni-gap o comunicanti
Gli enzimi, il metabolismo
e la respirazione cellulare 131
10.3
7.1
7.2
L’energia, le reazioni chimiche
e gli enzimi 132
Una veduta d’insieme del metabolismo
137
La respirazione cellulare
Il metabolismo secondario
150
La fotosintesi
8.1
8.2
11.1
159
Visione d’insieme della fotosintesi
Reazioni che sfruttano l’energia
luminosa 162
Ciclo di Calvin
11.2
11.3
Variazioni nella fotosintesi
Capitolo 12
Espressione genica
a livello molecolare 239
175
12.1
Comunicazione cellulare e regolazione
del ciclo cellulare 181
9.2
9.3
222
171
Capitolo 9
9.1
Struttura degli acidi nucleici
Replicazione del DNA 227
Genoma e proteoma: Le DNA polimerasi
sono una famiglia di enzimi con funzioni
specializzate. 234
Dentro la ricerca: Il ciclo di Calvin è stato
determinato mediante metodi di marcatura
con isotopi 173
8.4
Identificazione biochimica del materiale
genetico 217
Dentro la ricerca: Avery, MacLeod, e McCarty
hanno usato i metodi di purificazione
per dimostrare che il DNA è il materiale
genetico 219
159
Genoma e proteoma: I complessi di citocromi
dei mitocondri e dei cloroplasti hanno in comune
delle proteine simili dal punto di vista
evolutivo 170
8.3
Struttura degli acidi nucleici
e replicazione del DNA 217
153
Capitolo 8
Genetica
Capitolo 11
141
Dentro la ricerca: Dentro la ricerca
7.4
208
PARTE III
Genoma e proteoma: Molte proteine utilizzano
ATP come fonte di energia 139
7.3
I tessuti
Aspetti generali della comunicazione
cellulare 181
Recettori cellulari 185
Trasduzione del segnale e risposta
cellulare 189
12.2
12.3
12.4
Visione d’insieme dell’espressione
genica 239
Trascrizione 243
Processamento del RNA negli eucarioti 246
La traduzione e il codice genetico 249
Dentro la ricerca: Nirenberg e Leder scoprirono
che le triplette di RNA possono promuovere
il legame del tRNA ai ribosomi 252
12.5
Il macchinario della traduzione
253
Genoma e proteoma: Il confronto degli rRNA
delle subunità minori di specie diverse
è stato basilare per stabilire delle relazioni
evolutive 257
Genoma e proteoma: Il tipo di risposta
di una cellula a molecole segnale dipende
dalle proteine che produce 194
12.6
Gli stadi della traduzione
258
Capitolo 10
Multicellularità
10.1
La matrice extracellulare
VI
Giunzioni cellulari
202
Capitolo 13
197
Regolazione genica
197
Genoma e proteoma: I collageni sono una
famiglia di proteine che conferiscono diverse
proprietà alla ECM delle cellule animali 200
10.2
207
13.1
13.2
265
Visione d’insieme della regolazione
genica 265
Regolazione della trascrizione
nei batteri 268
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Pagina VII
Capitolo 16
Dentro la ricerca: Jacob, Monod e Pardee
studiarono un mutante batterico costitutivo per
determinare la funzione del repressore lac 272
13.3
13.4
Regolazione della trascrizione
negli eucarioti 277
Regolazione negli eucarioti
del processamento del RNA
e della traduzione 282
Modelli semplici di eredità
16.1
16.2
16.3
Le mutazioni
289
Capitolo 17
Dentro la ricerca: I Lederberg usarono la replica
della piastra per dimostrare che le mutazioni
sono degli eventi casuali 292
14.2
14.3
La riparazione del DNA
Il cancro 301
298
Modelli complessi di eredità
17.1
17.2
Genoma e proteoma: Le mutazioni di circa
300 geni umani possono promuovere
la formazione del cancro 309
17.3
Struttura molecolare dei cromosomi
eucariotici 313
17.4
Dentro la ricerca: Noll confermò il modello
a collana di perle di Kornberg digerendo
la regione linker 314
15.2
Regolazione del ciclo cellulare
Eredità extranucleare:
i genomi degli organelli 379
Inattivazione dell’X, imprinting genomico
ed effetto materno 381
PARTE IV
319
Evoluzione
320
Dentro la ricerca: Gli studi di Masui e Markert
sulla maturazione degli oociti hanno permesso
di identificare le cicline e le chinasi
ciclina-dipendenti 324
15.3
15.4
15.5
Interazioni tra geni 371
Geni sullo stesso cromosoma: associazione,
ricombinazione e mappatura 375
Genoma e proteoma: Le frequenze
di ricombinazione forniscono un metodo
per mappare i geni lungo i cromosomi 378
Cromosomi eucariotici, ciclo cellulare,
meiosi e mitosi 313
Genoma e proteoma: La coda degli istoni
controlla il compattamento della cromatina
371
Dentro la ricerca: Gli incroci di Bateson
e di Punnett con i piselli odorosi hanno mostrato
che i geni non assortiscono sempre in maniera
indipendente 375
Capitolo 15
15.1
Variazioni nelle modalità di trasmissione
e loro basi molecolari 362
Genoma e proteoma: Le mutazioni di singoli
geni causano molte malattie ereditarie e hanno
effetti pleiotropici 363
Mutazioni, riparazione del DNA
e cancro 289
14.1
Le leggi di Mendel e la teoria cromosomica
dell’ereditarietà 346
I cromosomi sessuali e l’eredità legata
all’X 358
Dentro la ricerca: Gli esperimenti di Morgan
hanno dimostrato una correlazione tra caratteri
genetici e la trasmissione dei cromosomi sessuali
in Drosophila 360
Genoma e proteoma: L’aumento di complessità
biologica correla con una dimensione maggiore
dei genomi e dei proteomi 283
Capitolo 14
345
Divisione cellulare mitotica 325
Meiosi e riproduzione sessuale 331
Variazioni nel numero e nella struttura
dei cromosomi 337
Capitolo 18
Origine e storia della vita
18.1
Origine della vita sulla Terra
391
391
Dentro la ricerca: Bartel e Szostak
hanno dimostrato la selezione chimica
in laboratorio 397
18.2
Storia della vita sulla Terra
400
Genoma e proteoma: L’origine delle cellule
eucariotiche durante il Proterozoico ha coinvolto
un’associazione tra batteri e archea 405
VII
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Pagina VIII
Capitolo 19
Un’introduzione all’evoluzione
19.1
19.2
Dentro la ricerca: Cooper e colleghi hanno
estratto il DNA da uccelli non volatori estinti
e lo hanno poi confrontato con il DNA
estratto da specie attuali per ricostruire
la loro filogenesi 485
413
La teoria dell’evoluzione 414
Le osservazioni del cambiamento
evolutivo 418
Genoma e proteoma: A causa del trasferimento
orizzontale di geni, l’albero della vita è in realtà
una “rete della vita”. 487
Dentro la ricerca: I Grant hanno osservato
la selezione naturale nei fringuelli
delle Galápagos 424
19.3
PARTE V
I processi molecolari alla base
dell’evoluzione 426
Genoma e proteoma: Nuovi geni
negli eucarioti si sono evoluti
per rimescolamento degli esoni 428
Capitolo 23
I batteri e gli archaea
Capitolo 20
La genetica di popolazione
20.1
I geni nelle popolazioni
433
433
23.1
23.2
23.3
23.4
I meccanismi evolutivi e i loro effetti sulle
popolazioni 436
23.5
Dentro la ricerca: Seehausen e van Alphen
hanno scoperto che la colorazione dei maschi
dei Ciclidi africani è soggetta alla scelta
femminile 443
21.1
21.2
I concetti di specie 451
I meccanismi di speciazione
456
Capitolo 24
La velocità della speciazione 460
Evo-Devo: la biologia evoluzionistica
dello sviluppo e la forma delle nuove
specie 462
Sistema nervoso
24.1
24.2
24.3
Capitolo 22
22.1
22.2
VIII
Tassonomia 472
Sistematica 476
I componenti cellulari del sistema
nervoso 513
Proprietà elettriche dei neuroni 516
Comunicazione tra i neuroni 520
Genoma e proteoma: I recettori
dei neurotrasmettitori sono costituiti
dall’associazione di subunità variabili
24.4
471
513
Dentro la ricerca: Otto Loewi ha scoperto
l’acetilcolina 528
Genoma e proteoma: Lo studio del gene Pax6
indica che differenti tipi di occhi si sono evoluti
da una forma più semplice 466
Tassonomia e sistematica
Ruoli ecologici e applicazioni
biotecnologiche 507
PARTE VI
Il sistema nervoso
451
Dentro la ricerca: Podos ha scoperto che
nei fringuelli un adattamento dell’alimentazione
può avere promosso anche l’isolamento
riproduttivo 457
21.3
21.4
Diversità ed evoluzione 493
Struttura e locomozione 498
Riproduzione 503
Nutrizione e metabolismo 505
Dentro la ricerca: Gli esperimenti di Daly hanno
rivelato in che modo l’Mn(II) aiuta Deinococcus
radiodurans a evitare i danni da radiazioni 509
Capitolo 21
L’origine delle specie
493
Genoma e proteoma: Studi di espressione genica
hanno rivelato in che modo i cianobatteri fissano
l’azoto nelle sorgenti termali 506
Genoma e proteoma: I geni nelle popolazioni
naturali sono in genere polimorfici 434
20.2
Diversità
Effetto sulla salute
531
530
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28-08-2008
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Pagina IX
PARTE VII
La riproduzione animale
25.3
25.4
Genoma e proteoma: L’evoluzione della famiglia
di geni delle globine è stata importante per la
gestazione interna nei mammiferi 553
Capitolo 25
La riproduzione animale
25.1
25.2
Le strutture e le funzioni riproduttive
nei mammiferi 544
La gravidanza nei Mammiferi 550
537
La riproduzione asessuata 537
La riproduzione sessuata 538
Dentro la ricerca: Paland e Lynch hanno fornito
l’evidenza che la riproduzione sessuata può
promuovere nelle popolazioni l’eliminazione
di mutazioni nocive 539
25.5
25.6
La sincronizzazione della riproduzione
con i momenti favorevoli dell’anno 553
L’impatto sulla salute pubblica 554
Glossario G-1
Crediti C-1
Indice analitico
I-1
IX
