Ora che conosciamo il codice genetico, possiamo chiederci in che modo l’informazione codificata nel DNA e trascritta nell’mRNA venga successivamente tradotta nella specifica sequenza di amminoacidi di una catena polipeptidica. I principi base di...

Ora che abbiamo studiato i meccanismi della sintesi proteica, possiamo comprendere perché, se la sequenza delle basi azotate del gene codificante è in qualche modo alterata, anche una corretta trascrizione e traduzione dell’informazione genetica...

Per regolazione genica s’intende la capacità delle cellule di controllare l’espressione dei propri geni e in tal modo, come abbiamo già visto, di regolare quel processo mediante cui l’informazione portata da un gene viene trasformata in un...

Nei batteri, così come in tutte le cellule viventi, il processo di trascrizione consiste nella sintesi di una molecola di RNA messaggero a partire da un filamento di DNA utilizzato come stampo (vedi Capitolo B2). Il processo inizia quando l’enzima...

Finora abbiamo studiato in che modo la produzione di una proteina viene regolata a livello di trascrizione. Esistono però almeno altre tre fasi in cui la cellula può controllare la sintesi del prodotto finale: durante il processo di elaborazione del...

Gli organismi pluricellulari, come le piante e gli animali, vanno incontro durante il loro sviluppo a importanti cambiamenti che danno vita alle forme adulte. Lo studio di questi processi di trasformazione è chiamato genetica dello sviluppo; i...

Dopo aver affrontato lo studio dei genomi e della loro espressione, gli scienziati hanno cominciato ad analizzare in maniera approfondita i proteomi. Come abbiamo visto, questi sono l’insieme delle proteine che vengono espresse nelle cellule di un...

Come è accaduto per lo sviluppo della genetica molecolare, anche le moderne biotecnologie hanno preso spunto da esperimenti eseguiti su batteri e virus, e in particolare dalla manipolazione in laboratorio dei meccanismi naturali con i quali i geni si...

Il primo virus venne osservato verso la fine dell’Ottocento: si trattava di un virus che colpiva le foglie di tabacco (figura 8) e che pertanto venne chiamato mosaico del tabacco (TMV). Tuttavia, fu solo dopo una ventina d’anni che gli scienziati...

I plasmidi e i virus, come abbiamo visto, possono inserirsi all’interno di un cromosoma ospite e funzionare anche da vettori trasportando i geni da un cromosoma a un altro di cellule diverse; per questo motivo vengono chiamati elementi trasponibili....

Le recenti e importantissime scoperte nel campo della genetica molecolare e le conseguenti applicazioni nel settore della biologia e della medicina sono state rese possibili da una tecnica chiamata tecnologia del DNA ricombinante. Grazie a questa...

Nuove scoperte tecnologiche applicate alla biologia molecolare hanno rivoluzionato le conoscenze scientifiche in poco più di un decennio, consentendo di ottenere rapidi progressi; per esempio, nel campo della genetica di piante e animali, e in quello...

Abbiamo visto come l’ingegneria genetica applicata sia ai batteri sia alle piante e agli animali di interesse economico abbia conseguito negli ultimi anni risultati così sorprendenti da far ritenere che gli sviluppi di questo rivoluzionario settore...

Come abbiamo visto nel Capitolo A9, Gregor Mendel (1822-1884) è riconosciuto come il fondatore della genetica (vedi scheda 1). I suoi esperimenti condotti sulle piante di pisello, infatti, sono considerati una pietra miliare in questo settore della...

Come abbiamo visto in questo capitolo, soltanto agli inizi del secolo scorso i biologi furono in grado di capire l’importanza degli esperimenti di Mendel. Nell’arco di poco tempo i suoi studi vennero riscoperti da alcuni scienziati che, lavorando...

Tra i geni umani che sono portatori di caratteri legati al sesso vi è, per esempio, il gene responsabile della presenza dei peli sui lobi delle orecchie (figura 20); esso si trova sul cromosoma Y ed è assente sul cromosoma X, per cui solo i maschi...

Un nuovo passo avanti nello studio della localizzazione dei geni venne compiuto grazie agli esperimenti condotti da un collaboratore di Morgan, lo statunitense J.H. Muller; mediante tali esperimenti, per i quali lo scienziato vinse il premio Nobel per...

Come sappiamo, il contributo di Darwin a un’impostazione evolutiva dello studio delle scienze naturali è stato fondamentale; tuttavia, la sua teoria presentava una grave lacuna in quanto non era in grado di spiegare in che modo può avvenire la...

Il fatto che ogni individuo abbia discendenti che gli somigliano molto è dovuto all’elevata precisione con cui, a ogni divisione cellulare, il DNA si duplica e viene trasmesso da ogni cellula alle cellule figlie (vedi Capitolo B1). Questa precisione...

Le mutazioni geniche sono la principale causa di variazioni nei pool genici e sono considerate la «materia prima» dei cambiamenti su cui operano tutte le forze evolutive. Come abbiamo visto nei capitoli precedenti, una mutazione può avvenire a...

Come abbiamo visto, i genetisti di popolazioni si sono sempre posti il problema di ricercare le cause dell’origine e del mantenimento della variabilità genetica. Già agli inizi del Novecento gli scienziati si chiedevano in che modo sia gli alleli...

Secondo quanto raccontò lo stesso Darwin, il concetto di selezione naturale cominciò a delinearsi nella sua mente, nel 1838, mentre stava leggendo le deduzioni di Malthus (vedi Capitolo A1). Darwin realizzò che tutte le popolazioni, non solo quella...

Per selezione naturale si ottiene l’adattamento, un processo evolutivo che si verifica nel corso di molte generazioni e che produce organismi sempre più in armonia con l’ambiente. L’adattamento ha molteplici manifestazioni. Considerate per...

Come possono essere comparse ed essersi evolute così tante specie nuove sul nostro pianeta? A questa domanda hanno cercato di rispondere numerosi scienziati fin dai tempi di Charles Darwin. In base alle numerose osservazioni raccolte dai naturalisti,...

Una volta avvenuta la speciazione, le nuove specie possono vivere insieme senza che i loro membri, nonostante siano a volte fenotipicamente molto simili, si incrocino tra loro. Il mantenimento dell’isolamento genetico può essere indotto da...

Lo studio dei processi evolutivi su grande scala, cioè l’analisi dei modelli generali di cambiamenti evolutivi avvenuti nel corso del tempo geologico, costituisce una branca della biologia evolutiva chiamata macroevoluzione; essa si occupa...

Per poter seguire un cambiamento filetico avvenuto in passato è necessario disporre di numerosi reperti fossili che testimonino le varie tappe del processo; tuttavia, nonostante il gran numero di fossili scoperti nel secolo scorso, sono stati trovati...

La storia della specie umana è molto lunga e, probabilmente, molti suoi particolari si sono perduti per sempre; numerosi reperti fossili, che di tanto in tanto vengono scoperti e analizzati, ci hanno però permesso di delineare un possibile albero...

La classificazione dei primati è ancora oggi molto discussa, ma questi animali vengono generalmente suddivisi in due gruppi principali che si sono separati circa 60 milioni di anni fa: le proscimmie e gli antropoidei (figura 6). Durante l’Eocene...

Nel 1925 l’antropologo australiano Raymond Dart descrisse un cranio fossile che era stato trovato l’anno precedente in una cava a Taung in Sudafrica (figura 10); egli chiamò il fossile Australopithecus, ossia «scimmia dell’emisfero australe»....

Gli ominidi che si sono evoluti a partire da circa 1,7 milioni di anni fa sono senza dubbio collocati nel genere Homo, essendosi ormai estinto qualsiasi tipo di Australopithecus. Da allora sono comparse sulla Terra diverse specie tra cui Homo erectus,...

Un importante problema, ancora aperto, riguarda gli eventi che si sono verificati negli ultimi 150 000 anni circa, il periodo durante il quale ha avuto luogo l’evoluzione dell’uomo moderno. Come abbiamo visto, i fossili di H. ergaster e di altri...

Per agevolarne lo studio anatomico, il corpo umano può essere attraversato da piani immaginari che lo suddividono in sezioni, come nella figura 1: piano sagittale mediano, se il corpo viene attraversato da un piano verticale che lo divide in due...

Gli organismi sono profondamente differenti dall’ambiente che li circonda non solo per la composizione chimica, ma anche per l’alto livello di organizzazione strutturale, che richiede una grande quantità di energia per mantenersi. Gli animali, e...

Ogni individuo è il risultato di un unico zigote che, ancora in utero, si suddivide e si accresce per generare tutte le parti dell’organismo. All’inizio tutte le cellule derivanti dallo zigote possono dare origine a qualsiasi tipo di tessuto e...

Lo scheletro umano è un endoscheletro, ossia una struttura di sostegno posta all’interno del corpo (figura 1A); tale struttura è costituita da 206 ossa singole legate tra loro da 68 articolazioni. Le varie ossa hanno una loro specifica funzione,...

Le articolazioni sono il punto di incontro di due o più ossa; tramite le articolazioni il corpo può compiere movimenti o semplicemente mantenere una postura. In base alla tensione dei legamenti, cioè le corde di connettivo che legano tra loro le...

Come sappiamo, uno dei quattro principali tessuti dell’organismo è il tessuto muscolare, suddiviso a sua volta in muscolo scheletrico, cardiaco e liscio. Il muscolo scheletrico è anche detto striato, per la caratteristica anatomica di presentare a...

Quasi tutti gli animali hanno un sistema di canali all’interno dei quali scorre il sangue (figura 1). Questo fluido ha il compito di: distribuire ossigeno e molecole nutritive a tutte le cellule dell’organismo e rimuovere materiali di rifiuto,...

Un individuo che pesa 75 kilogrammi possiede circa 6 litri di sangue. Il sangue è un tessuto connettivo fluido, viscoso, rosso, e ha un pH leggermente alcalino (7,35-7,45). Quasi il 55% del sangue è formato da un liquido di colore paglierino, detto...

Il cuore è un organo che si trova nella cavità toracica (nello spazio compreso tra i due polmoni), ha le dimensioni di una mano chiusa a pugno e pesa 300 g circa. Il suo interno è suddiviso in quattro cavità, due atri e due ventricoli (figura 12)....

Come avviene nei sistemi idraulici, per esempio negli impianti di riscaldamento, anche il sistema circolatorio viene suddiviso in un sistema ad alta pressione (il rifornimento di acqua ai termosifoni) e in un sistema a bassa pressione (il ritorno...

La pressione del sangue è la misura della forza, per unità di superficie, esercitata dal sangue contro le pareti dei vasi sanguigni. La pressione è generata dall’azione pompante del cuore e varia in maniera proporzionale a seconda del ritmo e...

In biologia il termine «respirazione» ha due diversi significati: a livello cellulare indica le reazioni chimiche che, nei mitocondri, richiedono ossigeno e sono la fonte principale di energia (vedi Capitolo A7); a livello di organismo designa il...

Il sistema respiratorio è formato da canali specializzati per il trasporto dell’aria all’interno del corpo e per la distribuzione dell’ossigeno al sangue. Il primo tratto del sistema respiratorio viene detto porzione di conduzione, poiché ha...

I polmoni continuano lo sviluppo anche nel periodo di crescita adolescenziale, nella quale aumentano anche il numero degli alveoli. Per questo motivo la frequenza respiratoria diminuisce con l’età: se un bambino ha una frequenza respiratoria di...

Per raggiungere tutte le cellule del corpo, le molecole di ossigeno passano dall’ambiente esterno ai tessuti muovendosi sia per diffusione sia per flusso di massa. Questo processo prevede: il movimento per flusso di massa dell’aria contenente...

La velocità e la profondità del respiro sono controllate dai neuroni dei centri respiratori situati nel tronco cerebrale, una porzione del sistema nervoso centrale che si trova tra il midollo spinale e il cervello, e che controlla diverse funzioni...

Ogni organismo animale necessita di cibo per svolgere due funzioni essenziali per la propria sopravvivenza: il rifornimento di energia, indispensabile per la vita delle cellule, e l’assorbimento dei materiali di base, necessari per la sostituzione...