Il ritmo del ciclo cardiaco può essere avvertito non solo a livello del cuore, ma anche delle arterie, come quella che rifornisce di sangue la nostra mano. Le arterie infatti hanno pareti elastiche che si dilatano e si restringono con le pulsazioni...

I letti capillari sono situati tra arteriole e venule (▶figura 4B) formando una rete fittissima: la maggior parte delle cellule del corpo si trova a una distanza da un capillare che non supera il doppio del diametro della cellula stessa. Le...

I meccanismi di scambio descritti in precedenza richiedono un preciso controllo del flusso sanguigno. Un primo livello di controllo si attua a livello locale variando la quantità di sangue che fluisce attraverso un letto capillare in relazione alle...

Gli eritrociti, o globuli rossi, sono gli elementi figurati più abbondanti nel sangue. I globuli rossi dei mammiferi sono cellule anucleate: essi infatti perdono il nucleo durante il processo di differenziamento. Il loro citoplasma contiene quasi...

L’anemia è una condizione patologica caratterizzata dalla carenza del contenuto di emoglobina nel sangue. Poiché l’emoglobina è legata al trasporto dell’ossigeno, i sintomi più tipici delle anemie sono pallore, dispnea (difficoltà nella...

I biologi evoluzionisti considerano le specie come rami di un albero della vita. Ogni specie ha la sua storia che inizia con un evento di speciazione e termina con l’estinzione oppure con un secondo episodio di speciazione con cui la specie iniziale...

In alcune circostanze particolari la speciazione può avvenire anche se non ci sono barriere fisiche. La suddivisione di un pool genico in assenza di una barriera fisica viene detta speciazione simpatrica. Ma in che modo si può instaurare un...

Se gli individui di due popolazioni diverse non sono completamente separati da barriere riproduttive prezigotiche, lo scambio di geni può essere impedito da barriere riproduttive postzigotiche. Le differenze genetiche accumulate durante l’isolamento...

Ma perché i tassi di speciazione dei diversi gruppi di organismi sono così variabili? La probabilità che una linea si divida a formare due o più specie dipende da vari fattori. L’abbondanza di specie:innanzitutto, la formazione di una nuova...

Un altro campo che sta dando un forte stimolo alle ricerche nel campo evolutivo è quello della cosiddetta biologia evoluzionistica dello sviluppo, comunemente chiamata evo-devo (dall’inglese Evolution of Development, evoluzione dello sviluppo). Si...

Perché le macromolecole presenti nel cibo devono essere completamente digerite e scisse nelle loro unità costituenti prima di venire utilizzate dall’organismo? Non sarebbe più efficiente da un punto di vista energetico riutilizzarle direttamente?...

Tutti i denti dei mammiferi presentano la stessa struttura generale e sono costituiti da tre regioni: la corona, che è la porzione visibile sopra la gengiva; la radice, conficcata in cavità delle ossa mandibolari e mascellari chiamate alveoli; il...

Nell’ambito della digestione, la funzione svolta dal fegato è la produzione della bile; tuttavia questo sorprendente organo svolge una quantità di altri compiti, che lo rendono l’organo metabolicamente più attivo del nostro organismo. Il fegato,...

Il glucosio è uno dei nutrienti più importanti; questo zucchero infatti è necessario per la respirazione cellulare, ma solo poche cellule ne posseggono riserve sufficienti anche se devono consumarlo continuamente per sopravvivere. È importante...

Talvolta può capitare che il meccanismo riflesso di chiusura della trachea non funzioni perfettamente, e che il cibo entri nella trachea. Si tratta di un incidente potenzialmente molto pericoloso, a cui si può porre rimedio con una tecnica di primo...

Nel 1928 il medico inglese Frederick Griffith stava studiando il batterio Streptococcus pneumoniae o pneumococco, uno degli agenti patogeni della polmonite umana: lo scopo di Griffith era sviluppare un vaccino contro questa malattia che al tempo, prima...

Importanti indizi sulla struttura del DNA provenivano anche dalla sua composizione chimica. I biochimici sapevano che il DNA era un polimero di nucleotidi e che ciascun nucleotide era composto da una molecola dello zucchero desossiribosio, da un gruppo...

La duplicazione semiconservativa del DNA richiede precise condizioni: oltre ai nucleosidi trifosfati necessari per costruire la nuova molecola, è indispensabile la presenza di un DNA preesistente, di un complesso di replicazione, di un innesco (o...

Alla luce delle attuali conoscenze di biologia molecolare, la relazione gene-enzima ha subito alcune modifiche. Innanzitutto oggi sappiamo che i geni sono sequenze di nucleotidi in una molecola di DNA. In secondo luogo, non tutte le proteine che...

Un intermediario fondamentale fra il tratto di una molecola di DNA corrispondente a un gene e il polipeptide che a esso corrisponde è quindi l’RNA (acido ribonucleico), un polinucleotide simile al DNA, ma diverso per tre aspetti: generalmente...

Per mettere in relazione la sequenza dell’mRNA (e quindi del gene) con gli amminoacidi che compongono le proteine, occorre un codice genetico. Il codice genetico specifica l’amminoacido da utilizzare di volta in volta per costruire una proteina....

Il caricamento di ciascun tRNA con il proprio amminoacido è realizzato da una famiglia di enzimi attivanti noti come amminoacil-tRNA-sintetasi. Ogni enzima attivante è specifico per un solo amminoacido e per il suo tRNA corrispondente. Grazie alla...

L’idea che talvolta possano nascere organismi con uno o più caratteri del tutto diversi da quelli dei genitori (ovvero delle mutazioni) è vecchia quanto la storia umana; tuttavia, solo in epoche recenti si è cercato di dare una spiegazione...

I virus che infettano i batteri vengono chiamati batteriofagi, o fagi. Il riconoscimento dei potenziali ospiti avviene attraverso un legame che si stabilisce fra le proteine del capside e specifici recettori situati sulla parete del batterio ospite. I...

La coniugazione è un processo in cui due batteri entrano a contatto diretto e la copia di una parte del DNA passa da un batterio donatore a un batterio ricevente. Come puoi osservare nella ▶figura 6, il processo inizia con la comparsa sul batterio...

La resistenza agli antibiotici costituisce una seria minaccia per la nostra salute; il problema è aggravato dall’uso improprio che si fa di questi farmaci. Ti sarà capitato di rivolgerti al medico per un mal di gola, che poteva essere di origine...

Nei batteri i geni che codificano per proteine correlate vengono regolati insieme con un meccanismo abbastanza semplice. Riprendiamo il nostro esempio: i geni strutturali che codificano per gli enzimi che digeriscono il lattosio sono posizionati uno...

Molto si è appreso sui genomi eucariotici dallo studio di pochi organismi modello: il lievito Saccharomyces cervisiae, il nematode Caenorhabditis elegans, il moscerino della frutta Drosophila melanogaster e la pianta Arabidopsis thaliana. I lieviti,...

Prima di lasciare il nucleo, il trascritto primario di un gene eucariotico va incontro a varie modifiche, tra cui la principale è la rimozione degli introni. Se queste sequenze di RNA non venissero eliminate, il risultato sarebbe la traduzione...

Come puoi vedere nella ▶figura 8, la regolazione dell’espressione genica può avvenire in vari punti del processo di trascrizione e traduzione di un gene in una proteina. Alcuni meccanismi regolatori agiscono prima della trascrizione modificando...

Come abbiamo visto nei capitoli precedenti, nei procarioti il promotore è una sequenza di DNA situata in prossimità dell’estremità 5' della regione codificante di un gene o di un operone, in corrispondenza della quale l’RNA polimerasi inizia la...

Un altro sistema per controllare l’attività di una proteina in una cellula è di regolarne la longevità. Il meccanismo che attiva la degradazione di una proteina è il seguente: un enzima catalizza il legame tra una lisina della proteina bersaglio...

Il processo di differenziamento cellulare avviene principalmente grazie all’attivazione o alla disattivazione di geni diversi in cellule che hanno destino e compiti diversi. Molti dei geni che controllano lo sviluppo codificano fattori di...

Secondo la teoria attualmente accettata ciascun gene che codifica una catena di immunoglobulina (ricordiamo che un anticorpo ne contiene due coppie) costituisce in realtà un «supergene», costruito a partire da gruppi di geni più piccoli distribuiti...

Alla fine degli anni Sessanta del Novecento si scoprì che alcuni batteri si difendono dall’attacco dei virus producendo particolari enzimi, denominati enzimi di restrizione, che tagliano le molecole di DNA estraneo riducendole in frammenti più...

Uno degli scopi della tecnologia del DNA ricombinante è la clonazione (cioè la produzione in molte copie) di un particolare gene allo scopo di poterlo analizzare o per poter ottenere grosse quantità del suo prodotto proteico. In quest’ultimo...

Una biblioteca di DNA di dimensioni molto più ridotte, contenente soltanto i geni trascritti da un particolare tessuto, può essere ottenuta dal DNA complementare o cDNA. La prima tappa della produzione di cDNA è l’estrazione di mRNA da un tessuto....

Da una sequenza genomica è possibile ricavare principalmente tre tipologie di informazioni. Le finestre di lettura (ORF, Open Reading Frames), ossia i tratti codificanti dei geni. Per i geni che codificano proteine, queste regioni sono...

La moderna tecnologia del DNA ricombinante consente di intervenire in agricoltura agendo direttamente su specifici geni, invece di ricorrere alle tradizionali tecniche di incrocio e selezione. Questo approccio consente tempi molto più rapidi e...

I ricercatori dispongono di una documentazione ampia e dettagliata della storia evolutiva solo per alcuni gruppi di organismi: fino a oggi sono state scoperte e studiate circa 250 000 specie fossili, ma si calcola che questo numero rappresenti solo...

È raro che una popolazione sia completamente isolata da altre popolazioni della stessa specie. Più spesso si assiste alla migrazione di individui o allo spostamento di gameti da una popolazione all’altra, due fenomeni che insieme costituiscono il...

La chiave della selezione naturale sta nel successo riproduttivo, vale a dire nel riuscire a generare il maggior numero possibile di discendenti così da diffondere i propri alleli nelle generazioni successive. Possiamo quindi definire la selezione...

Negli organismi che si riproducono per via asessuata, se non si verifica una mutazione, ogni nuovo individuo è geneticamente identico a chi l’ha generato. Invece, negli organismi che si riproducono per via sessuata, la progenie è sempre diversa dai...

I mammiferi comparvero circa 200 milioni di anni fa, in un periodo della storia della Terra dominato dai grandi rettili. Le testimonianze fossili sono scarse, ma sufficienti per evidenziare alcune caratteristiche importanti di queste nuove forme di...

I confronti genetici mostrano che le antropomorfe africane (scimpanzé e gorilla) sono più strettamente imparentate con gli esseri umani che non con l’antropomorfa asiatica, cioè l’orango (▶figura 6). Stando a questi dati, non avrebbe senso...

Già Homo habilis usava e fabbricava strumenti di pietra, come quelli mostrati nella ▶figura 13A. Attrezzi di questo tipo appartengono alla cosiddetta cultura olduvaiana, così chiamata dal nome di un sito archeologico (la gola di Olduvai, in...

Il tessuto epiteliale è costituito da sottili lamine o da spessi strati di cellule di forma molto regolare strettamente unite (▶figura 1). Alcuni epiteli sono monostratificati, cioè sono formati da un solo strato di cellule, altri invece sono...

Il sistema nervoso e quello endocrino, che garantiscono l’equilibrio interno e l’adattamento alle condizioni ambientali, operano con modalità diverse. Il sistema endocrino è un insieme di ghiandole che producono sostanze chimiche chiamate...

All’interno di un organismo pluricellulare, i segnali chimici raggiungono le cellule bersaglio mediante diffusione locale o attraverso l’apparato circolatorio. In base al percorso, si distinguono: molecole-segnale che agiscono sulla cellula che...

Le cellule staminali sono i precursori di tutte le cellule che compongono gli organi di un individuo. Entrano in gioco principalmente in due occasioni: durante lo sviluppo e l’accrescimento, producendo le cellule che costituiranno l’individuo...