Diversi decenni sono trascorsi da quando il codice genetico è stato decifrato per la prima volta e sono stati esaminati il DNA, l’mRNA e le proteine di molti altri organismi. Oggi si è giunti a questa conclusione: il codice genetico è identico...

All science students learn the so-called central dogma of molecular biology: that the sequence of bases encoded in DNA determines the sequence of amino acids that makes up the corresponding proteins. But now researchers suggest that human cells may...

La capacità del repressore di legarsi all’operatore, impedendo quindi la sintesi proteica, dipende, a sua volta, da una piccola molecola effettrice che attiva o disattiva il repressore di quel particolare operone. Una molecola effettrice che attiva...

In generale, la trascrizione negli eucarioti è per molti aspetti simile a quella che avviene nei procarioti. Essa inizia con l’attacco dell’enzima RNA polimerasi al promotore di un determinato gene presente sulla molecola di DNA; quindi, l’RNA...

Il primo plasmide a essere identificato è stato il plasmide F (o fattore F) di E. coli. Esso contiene circa 25 geni, alcuni dei quali controllano la produzione di lunghe strutture proteiche a forma di bastoncino, i pili, che si estendono dalla...

La composizione genetica delle cellule batteriche può essere alterata, come abbiamo visto, introducendo DNA di altre cellule batteriche per mezzo di plasmidi. Anche i virus possono fungere da vettori, o carrier, che spostano pezzi di DNA da una...

At Cold Spring Harbor Laboratory on Long Island, New York, Barbara McClintock spent more than half a century analyzing color differences and other variations in corn kernels (each of which is actually an embryonic corn plant). On the basis of mapping...

Per la maggior parte delle ricerche sul DNA ricombinante è necessario disporre di copie multiple dei segmenti di DNA; un modo per ottenerle è quello di sfruttare le capacità dei plasmidi e dei virus di introdursi nelle cellule ospiti e duplicarsi....

Si sa che diversi microrganismi possono produrre enzimi in grado di modificare un inquinante tossico alterandone la struttura; in questo processo, chiamato biotrasformazione, l’inquinante viene biodegradato, ossia viene demolito in metaboliti più...

Anche conoscendo l’esatta sequenza della basi azotate di un cromosoma, non è possibile individuare direttamente i geni presenti su di esso né associare la struttura biomolecolare di un gene con le funzioni che dipendono dalla sua espressione. Come...

Negli anni che seguirono la riscoperta dell’opera di Mendel, agli inizi del Novecento, in genetica vennero condotte numerosissime ricerche che confermarono, in linea di massima, la validità del suo lavoro; gli studi e i relativi risultati ottenuti...

I geni che si trovano sui cromosomi sessuali portano informazioni ereditarie che, per le caratteristiche dei cromosomi sessuali stessi, sembrano non seguire le leggi mendeliane; si parla in questo caso di caratteri legati al sesso. Il primo scienziato...

Con la scoperta del crossing over cominciò a essere chiaro non solo che i geni sono portati dai cromosomi, ma anche che devono essere localizzati in punti particolari o loci (singolare locus) dei cromosomi. Inoltre, risultò evidente che gli alleli di...

Gli alleli recessivi, anche quelli che potrebbero essere dannosi per gli individui omozigoti, possono non solo rimanere protetti dalla condizione eterozigote, ma a volte addirittura essere selezionati per i loro effetti positivi. Questo fenomeno, per...

Una delle condizioni affinché l’equilibrio di Hardy-Weinberg sia valido è che la popolazione deve essere grande; questa condizione è importante perché implica che siano valide anche le leggi della probabilità. Consideriamo per esempio un allele...

Charles Darwin published his Voyage of the Beagle in 1838, more than 20 years before he proposed his celebrated theory of natural selection in On the Origin of Species (published for the first time in 1859). Yet even then there were hints of the much...

Quando le popolazioni di due o più specie interagiscono tanto strettamente da costituire ognuna un forte fattore selettivo per l’altra, si verificano adattamenti simultanei che culminano in un processo detto coevoluzione. Uno degli esempi più...

Organizing the world’s species into branches on a phylogenetic tree is a major goal of biologists trying to understand how life evolved. DNA-sequencing technologies are providing them with more information than ever with which to accomplish this...

In alcuni casi, la selezione naturale può produrre un modello in cui si osservano adattamenti molto simili in specie diverse; le specie che occupano ambienti simili, infatti, finiscono spesso col somigliare le une alle altre, anche se sono imparentate...

Giant pandas are peculiar bears, members of the order Carnivora. Conventional bears are the most omnivorous representatives of their order, but pandas subsist entirely on bamboo. They live in dense bamboo forests at high elevations in the mountains of...

Le grandi scimmie antropomorfe costituiscono i nostri parenti più prossimi. Ciò non significa che la nostra specie discenda da questi animali, ma che condividiamo con loro un antenato comune più recente che con qualsiasi altro gruppo di primati...

Contemporaneamente alle australopitecine, in Africa viveva una specie robusta chiamata Paranthropus aethiopicus con caratteristiche così peculiari da essere classificata in un genere diverso rispetto ad Australopithecus. Da P. aethiopicus si...

Al periodo compreso tra 200 000 e 30 000 anni fa risalgono molti esemplari, definiti neandertaliani, che sono stati trovati in gran parte in Europa, ma anche nel Medio Oriente e fino in Afghanistan (figura 20). L’uomo di Neanderthal aveva una postura...

Where are humans going, as a species? If science fiction is any guide, we will genetically evolve like in X-Men, become genetically engineered as in Gattaca, or become cybernetically enhanced like General Grievous in Star Wars. All of these may well...

Una delle proprietà che caratterizza gli esseri viventi è una precisa organizzazione strutturale di tipo gerarchico (figura 4). Alla base di questa organizzazione c’ è la cellula: il corpo umano, come quello di tutti gli altri animali complessi,...

Il problema fondamentale che tutti gli organismi devono affrontare è il mantenimento di un ambiente interno relativamente costante. Le reazioni chimiche di una cellula, la sintesi delle sue strutture e il loro mantenimento richiedono variazioni di...

Ogni tessuto è formato da un insieme di cellule che aderiscono l’una all’altra per mezzo di un sottile strato appiccicoso di polisaccaridi e proteine. Le cellule che formano i tessuti animali comunicano tra loro mediante tre tipi di giunzioni: le...

Osservando un osso lungo come l’omero o il femore, possiamo riconoscere al suo interno diverse porzioni anatomiche, ognuna con una sua specifica funzione (figura 3). L’epìfisi è la porzione dell’osso lungo posta alle due estremità; le epifisi...

A joint is a structure, usually movable, at which two bones are opposed. The knee is the hinge joint between two strong, inflexible bones: the femur and the tibia. It is covered by the patella, the so called «kneecap», this little round bone acts as...

Ogni singola fibra muscolare conosce la regola del «tutto o niente», o è rilassata o è contratta, non può esserlo solo parzialmente. Eppure i muscoli possono contrarsi con minore o maggiore forza, a seconda della frequenza con cui vengono eccitate...

Nella figura 2A si vedono le arterie principali del corpo umano, mentre nella figura 2B si vedono le principali vene. Il sangue ricco di ossigeno lascia il cuore tramite l’arteria più grande e importante del nostro corpo, detta aorta. La prima parte...

Ogni 1000 globuli rossi presenti nel sangue umano ci sono uno o due globuli bianchi, o leucociti, per un totale di circa 6000-10 000 unità per millimetro cubo di sangue. Vi sono differenti tipi di globuli bianchi, tutti provvisti di un nucleo e...

An injured heart can rarely repair itself. However, a study published in 2011 on Nature reports that a natural protein can activate stem cells in mouse hearts to replace damaged tissue with new muscle cells. Heart muscle cells, or cardiomyocytes, are...

In caso di ridotto contenuto di emoglobina nel sangue, si verifica una patologia chiamata anemia. Quando invece si valuta il volume corpuscolare medio dei globuli rossi (MCV) si ha macrocitemia nel caso questo sia superiore alla norma e microcitemia...

A livello del mare, l’aria circostante esercita sulla nostra pelle una pressione di 1 atmosfera (circa 1 kilogrammo per centimetro quadrato); questa pressione è sufficiente a controbilanciare una colonna d’acqua alta circa 10 metri o una colonna...

La faringe è un organo muscolare che comunica sia con il sistema respiratorio (rinofaringe) sia con quello digerente (orofaringe), dal momento che è il punto di sbocco rispettivamente del naso e della bocca (vedi Capitolo C5). Nella faringe sono...

Nei polmoni lo scambio di aria con l’atmosfera avviene per flusso di massa, come risultato del cambiamento di volume che ha luogo nei polmoni per effetto della contrazione e del rilassamento di speciali muscoli. L’aria entra ed esce dai polmoni...

Il diossido di carbonio è più solubile dell’ossigeno e perciò si trova, per una piccola parte, semplicemente disciolto nel plasma (figura 13). Solo il 7% del diossido di carbonio, però, segue questa strada: la maggior parte del CO2 diffonde...

In Italia i fumatori sono circa il 22% della popolazione adulta, eppure è noto a tutti che i danni causati dal fumo sono molto preoccupanti (tabella A): 85 000 persone muoiono ogni anno in Italia per cause legate direttamente al fumo; un ricovero su...

Come abbiamo visto, la principale funzione del sistema digerente (figura 2) è quella di demolire gli alimenti per trasformarli in molecole di dimensioni tali da essere assorbite a livello dell’epitelio intestinale. Tale processo avviene soprattutto...

Durante la masticazione, il cibo viene inumidito dalla saliva, una secrezione acquosa prodotta da tre paia di grosse ghiandole salivari (figura 6), tra cui sono comprese le parotidi. La parotite epidemica (più nota con il nome di «orecchioni») è...

Accidental choking on food is very dangerous, and it occurs when a food mass enters the trachea rather than the esophagus. If the food becomes lodged, the person cannot speak or breathe and, if the airway is blocked for four or five minutes, will die....

Attraverso movimenti ritmici dati dalla peristalsi e mediante le onde di contrazione e rilassamento che mescolano il liquido, il materiale indigerito arriva all’intestino crasso, un condotto lungo circa 1,5 metri e con un diametro di 7-8 cm, quasi il...

Il sistema digerente ha un proprio sistema nervoso, che comunica con quello centrale, ma mantiene una sua autonomia per regolare il movimento di stomaco e intestino durante la digestione. Per esempio, quando vediamo del cibo appetitoso, spesso...

Le vitamine sono un altro gruppo di molecole indispensabili al nostro organismo e non sintetizzabili dalle cellule animali; di solito sono necessarie in piccole quantità. La tabella 3 elenca alcune delle principali vitamine che devono essere presenti...

Le cause di una alterazione della funzionalità renale sono numerosissime e sono da ricercare soprattutto in una rilevante disidratazione, nelle infezioni gravi, nell’assunzione di particolari farmaci o nelle complicanze che possono seguire un...

La vescica è un organo muscolare cavo, situato posteriormente all’osso pubico. Come gli ureteri, essa si compone di tre strati di tessuti: un epitelio di transizione, uno strato intermedio di muscolatura liscia e un connettivo esterno ricco di vasi...

I processi fisiologici che avvengono nel nostro corpo dipendono sia dalla capacità delle cellule di mantenere integre le loro strutture sia da un’enorme quantità di reazioni biochimiche, praticamente tutte controllate da enzimi. La velocità alla...

I tessuti e gli organi linfoidi sono distribuiti nell’intero organismo e possono essere suddivisi in primari e secondari (figura 3). Gli organi linfoidi primari sono deputati alla maturazione delle cellule linfoidi; essi sono il timo e il midollo...