00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina IX Prefazione XIX Guida alla lettura XXI Capitolo 1 Introduzione alla biologia 1 1.1 Passato e presente delle proprietà della vita 2 Genoma e proteoma Lo studio del genoma e del proteoma fornisce una base evoluzionistica per la comprensione della biologia 7 1.2 La biologia come disciplina scientifica 10 Dentro la ricerca L osservazione e la sperimentazione costituiscono il centro della biologia 15 PARTE I Capitolo 2 Chimica Basi chimiche della vita I: atomi, molecole e acqua 19 2.1 Atomi 19 Dentro la ricerca Rutherford ha determinato il modello attuale dell atomo 20 2.2 Legami chimici e molecole 25 2.3 Proprietà dell acqua 31 Capitolo 3 Basi chimiche della vita II: molecole organiche 41 3.1 Atomo di carbonio e studio delle molecole organiche 41 3.2 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 Genoma e proteoma Le proteine contengono domini funzionali nella propria struttura 56 PARTE II Capitolo 4 La cellula Caratteristiche generali delle cellule 61 4.1 Microscopia 61 4.2 Sommario della struttura cellulare 64 Genoma e proteoma Il proteoma determina le caratteristiche di una cellula 66 4.3 Citosol 68 Dentro la ricerca I ricercatori Sheetz e Spudich hanno dimostrato che la miosina cammina sui filamenti di actina 74 4.4 Nucleo e sistema di endomembrane 76 4.5 Organuli semiautonomi 81 Capitolo 5 Struttura della membrana e trasporto 87 5.1 Struttura della membrana 87 Genoma e proteoma Circa il 25% dei geni codifica per proteine di membrana 89 5.2 Trasporto di membrana 94 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 Capitolo 6 Organizzazione cellulare nella biologia dei sistemi (systems biology) 109 6.1 Principi dell organizzazione cellulare 109 6.2 Sistema endomembranoso 117 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 Organuli semiautonomi 124 Genoma e proteoma I mitocondri e i cloroplasti derivano da relazioni simbiotiche ancestrali 125 Capitolo 7 Enzimi, metabolismo e respirazione cellulare 131 7.1 Energia, reazioni chimiche ed enzimi 132 7.2 Panoramica del metabolismo 137 Genoma e proteoma Molte proteine utilizzano ATP come fonte di energia 139 IX
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina X X 7.3 Respirazione cellulare 141 Dentro la ricerca Yoshida e Kinosita dimostrarono che la sub-unità g dell enzima ATP sintasi ruota 150 7.4 Metabolismo secondario 153 Capitolo 8 Fotosintesi 159 8.1 Visione d insieme della fotosintesi 159 8.2 Reazioni che sfruttano l energia luminosa 162 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 Ciclo di Calvin 171 Dentro la ricerca Il ciclo di Calvin è stato determinato mediante metodi di marcatura con isotopi 173 8.4 Variazioni nella fotosintesi 175 Capitolo 9 Comunicazione cellulare 181 9.1 Aspetti generali della comunicazione cellulare 181 9.2 Recettori cellulari 185 9.3 Trasduzione del segnale e risposta cellulare 189 Genoma e proteoma Il tipo di risposta di una cellula a molecole segnale dipende dalle proteine che produce 194 Capitolo 10 Multicellularità 197 10.1 Matrice extracellulare 197 Genoma e proteoma I collageni sono una famiglia di proteine che conferiscono diverse proprietà all ECM delle cellule animali 200 10.2 Giunzioni cellulari 202 Dentro la ricerca Loewenstein e colleghi seguirono lo spostamento di un colorante fluorescente per stabilire le dimensioni dei canali delle giunzioni gap o comunicanti 207 10.3 Tessuti 208 PARTE III Capitolo 11 Genetica Struttura degli acidi nucleici e replicazione del DNA 217 11.1 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 11.2 Struttura degli acidi nucleici 222 11.3 Replicazione del DNA 227 Genoma e proteoma Le DNA polimerasi sono una famiglia di enzimi con funzioni specializzate 234 Capitolo 12 Espressione genica a livello molecolare 241 12.1 Visione d insieme dell espressione genica 241 12.2 Trascrizione 245 12.3 Processamento dell RNA negli eucarioti 248 12.4 Traduzione e codice genetico 251 Dentro la ricerca Nirenberg e Leder scoprirono che le triplette di RNA possono promuovere il legame del trna ai ribosomi 254 12.5 Meccanismo della traduzione 255 Genoma e proteoma Il confronto degli rrna delle subunità minori in specie diverse è stato basilare per stabilire relazioni evolutive 259 12.6 Fasi della traduzione 260 Capitolo 13 Regolazione genica 267 13.1 Visione d insieme della regolazione genica 267 13.2 Regolazione della trascrizione nei batteri 270 Dentro la ricerca Jacob, Monod e Pardee studiarono un mutante batterico costitutivo per determinare la funzione del repressore lac 274 13.3 Regolazione della trascrizione negli eucarioti 279 13.4 Regolazione negli eucarioti del processamento dell RNA e della traduzione 284 Genoma e proteoma L aumento di complessità biologica è correlata a una dimensione maggiore dei genomi e dei proteomi 285 Capitolo 14 Mutazioni, riparazione del DNA e cancro 291 14.1 Mutazioni 291
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XI XI Dentro la ricerca I Lederberg usarono la replica della piastra per dimostrare che le mutazioni sono eventi casuali 294 14.2 Riparazione del DNA 300 14.3 Cancro 303 Genoma e proteoma Le mutazioni di circa 300 geni umani possono promuovere la formazione del cancro 311 Capitolo 15 Cromosomi eucariotici, ciclo cellulare, meiosi e mitosi 315 15.1 Struttura molecolare dei cromosomi eucariotici 315 Dentro la ricerca Noll confermò il modello a collana di perle di Kornberg mediante digestione della regione linker 316 Genoma e proteoma La coda degli istoni controlla il compattamento della cromatina 321 15.2 Regolazione del ciclo cellulare 322 Dentro la ricerca Gli studi di Masui e Markert sulla maturazione degli oociti hanno permesso di identificare le cicline e le chinasi dipendenti da cicline 326 15.3 Divisione cellulare mitotica 327 15.4 Meiosi e riproduzione sessuale 333 15.5 Variazioni nel numero e nella struttura dei cromosomi 339 Capitolo 16 Modelli semplici di eredità 347 16.1 Leggi di Mendel e teoria cromosomica dell ereditarietà 348 16.2 Cromosomi sessuali ed eredità legata all X 360 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Morgan dimostrarono una correlazione tra i caratteri genetici e la trasmissione dei cromosomi sessuali nella Drosophila 362 16.3 Variazioni nelle modalità di trasmissione e loro basi molecolari 364 Genoma e proteoma Le mutazioni di singoli geni causano molte malattie ereditarie e hanno effetti pleiotropici 365 Capitolo 17 Modelli complessi di eredità 373 17.1 Interazioni tra geni 373 17.2 Geni sullo stesso cromosoma: associazione, ricombinazione e mappatura 377 Dentro la ricerca Gli incroci di Bateson e di Punnett con i piselli odorosi dimostrarono che i geni non assortiscono sempre in maniera indipendente 377 Genoma e proteoma Le frequenze di ricombinazione forniscono un metodo per mappare i geni lungo i cromosomi 380 17.3 Eredità extranucleare: i genomi degli organelli 381 17.4 Inattivazione dell X, imprinting genomico ed effetto materno 383 Capitolo 18 Genetica di virus e batteri 393 18.1 Proprietà genetiche dei virus 394 18.2 Viroidi e prioni 404 18.3 Proprietà genetiche dei batteri 406 18.4 Trasferimento genico tra i batteri 410 Dentro la ricerca Gli studi condotti su E. coli da Lederberg e Tatum hanno fornito la dimostrazione del trasferimento genico tra batteri e hanno condotto alla scoperta della coniugazione 410 Genoma e proteoma Il trasferimento genico orizzontale consiste nel trasferimento di geni tra membri della stessa specie o di specie diverse 415 Capitolo 19 Genetica dello sviluppo 419 19.1 Concetti generali di sviluppo 420 19.2 Sviluppo negli organismi animali 425 Genoma e proteoma Un gruppo omologo di geni omeotici è stato osservato in tutti gli organismi animali 430 Dentro la ricerca Davis, Weintraub e Lassar identificarono i geni promotori della differenziazione delle cellule muscolari 434 19.3 Sviluppo negli organismi vegetali 436 Capitolo 20 Tecnologia genetica 443 20.1 Clonazione genica 444 20.2 Genomica 449 Genoma e proteoma Un microarray di DNA è in grado di identificare quali geni vengono trascritti da una cellula 452
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XII XII 20.3 Biotecnologia 453 Dentro la ricerca Blaese e collaboratori praticarono la prima terapia genica per il trattamento della deficienza da ADA 461 Capitolo 21 Genoma, proteoma e bioinformatica 467 21.1 Genoma batterico e archeobatterico 468 Dentro la ricerca Venter, Smith e collaboratori sequenziarono il primo genoma nel 1995 469 21.2 Genoma eucariotico 471 21.3 Proteoma 478 21.4 Bioinformatica 480 PARTE IV Capitolo 22 Evoluzione Origine e storia della vita 489 22.1 Origine della vita sulla Terra 489 Dentro la ricerca Bartel e Szostak dimostrarono la selezione chimica in laboratorio 495 22.2 Storia della vita sulla Terra 498 Genoma e proteoma L origine delle cellule eucariotiche durante il Proterozoico ha coinvolto un associazione tra batteri e archea 503 Capitolo 23 Introduzione all evoluzione 511 23.1 Teoria dell evoluzione 512 23.2 Osservazioni del cambiamento evolutivo 516 Dentro la ricerca I Grant osservarono la selezione naturale nei fringuelli delle Galápagos 522 23.3 Processi molecolari alla base dell evoluzione 524 Genoma e proteoma Nuovi geni negli eucarioti si sono evoluti per rimescolamento degli esoni 526 Capitolo 24 Genetica di popolazione 531 24.1 Geni nelle popolazioni 531 Genoma e proteoma I geni nelle popolazioni naturali sono in genere polimorfici 532 24.2 Meccanismi evolutivi e loro effetti sulle popolazioni 534 Dentro la ricerca Seehausen e van Alphen scoprirono che la colorazione dei maschi dei ciclidi africani è soggetta alla scelta femminile 541 Capitolo 25 Origine delle specie 551 25.1 Concetti di specie 551 25.2 Meccanismi di speciazione 556 Dentro la ricerca Podos scoprì che nei fringuelli un adattamento dell alimentazione può avere promosso anche l isolamento riproduttivo 557 25.3 Velocità di speciazione 560 25.4 Evo-Devo: biologia evoluzionistica dello sviluppo e la forma delle nuove specie 562 Genoma e proteoma Lo studio del gene Pax6 indica che tipi differenti di occhio si sono evoluti da una forma più semplice 566 Capitolo 26 Tassonomia e sistematica 571 26.1 Tassonomia 572 26.2 Sistematica 576 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 585 Genoma e proteoma A causa del trasferimento orizzontale di geni, l albero della vita è in realtà una rete della vita 587 PARTE V Capitolo 27 Diversità Batteri e archea 593 27.1 Diversità ed evoluzione 593 27.2 Struttura e locomozione 598 27.3 Riproduzione 603 27.4 Nutrizione e metabolismo 605 Genoma e proteoma Studi di espressione genica hanno rivelato in che modo i cianobatteri fissano l azoto nelle sorgenti termali 606
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XIII XIII 27.5 Ruoli ecologici e applicazioni biotecnologiche 607 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Daly hanno rivelato in che modo l Mn(II) aiuta Deinococcus radiodurans a evitare i danni da radiazioni 609 Capitolo 28 Protisti 613 28.1 Introduzione ai protisti 613 28.2 Evoluzione e relazioni filogenetiche 616 Genoma e proteoma Le sequenze genomiche rivelano i differenti percorsi evolutivi di Trichomonas vaginalis e Giardia lamblia 618 28.3 Adattamenti nutrizionali e difensivi 625 Dentro la ricerca Burkholder e collaboratori dimostrarono che i ceppi di dinoflagellati del genere Pfiesteria esercitano effetti tossici sulle cellule dei mammiferi 627 28.4 Adattamenti riproduttivi 629 Capitolo 29 Funghi 637 29.1 Relazioni evolutive e caratteri distintivi dei funghi 637 29.2 Riproduzione sessuata e asessuata dei funghi 641 29.3 Ecologia dei funghi e applicazioni biotecnologiche 644 Genoma e proteoma L espressione genica nei funghi ectomicorrizici spiega in che modo questi organismi vivano sia autonomamente sia in associazione con le piante 648 Dentro la ricerca Márquez e collaboratori scoprirono che una tripla associazione simbiotica permette alle piante di affrontare gli stress termici 649 29.4 Diversità dei funghi 652 Capitolo 30 Piante e conquista delle terre emerse 661 30.1 Discendenza e diversità delle piante moderne 661 Genoma e proteoma La felce Ceratopteris richardii fornisce un utile modello sperimentale per gli studi di genetica applicati all evoluzione delle piante 671 30.2 Storia evolutiva delle piante terrestri 672 30.3 Origine e importanza evolutiva dell embrione vegetale 676 Dentro la ricerca Browning e Gunning dimostrarono che i tessuti di trasferimento placentare agevolano il movimento di molecole organiche dai gametofiti agli sporofiti 677 30.4 Origine e importanza evolutiva di foglie e semi 678 Capitolo 31 Evoluzione e diversità delle moderne gimnosperme e angiosperme 687 31.1 Descrizione generale delle piante con semi 687 31.2 Evoluzione e diversità delle moderne gimnosperme 688 31.3 Evoluzione e diversità delle moderne angiosperme 694 Genoma e proteoma Alcuni eventi di duplicazione di interi genomi hanno influenzato il processo di diversificazione delle piante a fiore 699 Dentro la ricerca Hillig e Mahlberg analizzarono i metaboliti secondari per indagare la diversificazione delle specie appartenenti al genere Cannabis 703 31.4 Ruolo della coevoluzione nella diversificazione delle angiosperme 704 31.5 Influenza dell uomo sulla diversificazione delle angiosperme 706 Capitolo 32 Introduzione alla diversità del mondo animale 711 32.1 Caratteristiche degli organismi animali 711 32.2 Classificazione tradizionale degli organismi animali 713 Genoma e proteoma Le variazioni insorte nell espressione dei geni Hox influenzano la specializzazione dei segmenti corporei 717 32.3 Metodi molecolari applicati allo studio della diversità animale 718 Dentro la ricerca Aguinaldo e collaboratori utilizzarono l SSU rrna per indagare le relazioni tassonomiche degli artropodi con altri taxa 720 Capitolo 33 Invertebrati 727 33.1 Parazoa: le spugne, i primi animali dotati di multicellularità 728
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XIV XIV 33.2 Radiata: meduse e altri animali a simmetria radiale 729 33.3 Lophotrochozoa: platelminti, rotiferi, lofoforati, molluschi e anellidi 732 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Fiorito e Scotto hanno dimostrato che gli invertebrati possono esibire comportamenti sofisticati appresi con l osservazione 740 33.4 Ecdysozoa: nematodi e artropodi 744 Genoma e proteoma Il codice a barre: un nuovo strumento di classificazione 753 33.5 Deuterostomia: echinodermi e cordati 755 Capitolo 34 Vertebrati 765 34.1 Craniati: i cordati con un capo ben differenziato 765 34.2 Vertebrati: i craniati con una colonna vertebrale 767 34.3 Gnatostomi: i vertebrati provvisti di mascelle 769 34.4 Tetrapodi: gli gnatostomi con quattro arti 773 Dentro la ricerca Davis, Capecchi e collaboratori fornirono una spiegazione dell estensione degli arti nei tetrapodi sulla base dello sviluppo genetico 775 34.5 Amnioti: i tetrapodi con un uovo resistente alla disidratazione 778 34.6 Mammiferi: gli amnioti che producono latte 785 Genoma e proteoma Un indagine comparativa dei codici genetici di scimpanzé e uomo 792 PARTE VI Capitolo 35 Piante Introduzione alla forma e alle funzioni delle piante a fiore 801 35.1 Da una generazione di semi alla successiva la vita di una pianta a fiore 801 35.2 Crescita e sviluppo delle piante 805 35.3 Sistema del germoglio: gli adattamenti del fusto e della foglia 811 Dentro la ricerca Lawren Sack e collaboratori hanno dimostrato che le nervature palmate rendono la pianta tollerante alla rottura delle vene fogliari 814 Genoma e proteoma Il controllo genetico dello sviluppo degli stomi 816 35.4 Adattamenti del sistema radicale 820 Capitolo 36 Reazione agli stimoli interni ed esterni nelle piante 827 36.1 Visione d insieme delle risposte comportamentali delle piante 827 36.2 Ormoni vegetali 829 Dentro la ricerca Gli esperimenti realizzati da Went e Briggs hanno svelato il ruolo dell auxina nel fototropismo 832 Genoma e proteoma La funzione della gibberellina si manifesta in una serie di stadi durante l evoluzione della pianta 836 36.3 Risposte delle piante agli stimoli ambientali 839 Capitolo 37 Nutrizione nelle piante 851 37.1 Bisogni nutrizionali delle piante 851 37.2 Ruolo del suolo nella nutrizione delle piante 857 Dentro la ricerca Hammond e collaboratori hanno ingegnerizzato piante intelligenti che possono comunicare il proprio fabbisogno di fosforo 863 37.3 Fonti biologiche di nutrienti per le piante 865 Genoma e proteoma Lo sviluppo delle simbiosi tra leguminose e rizobi 867 Capitolo 38 Trasporto nelle piante 873 38.1 Visione d insieme del trasporto nelle piante 873 38.2 Assorbimento e movimento dei materiali a livello cellulare 874 38.3 Trasporto a livello tissutale 878 38.4 Trasporto a lunga distanza 880 Dentro la ricerca Holbrook e collaboratori hanno dimostrato il ruolo dinamico dello xilema nel trasporto 884 Genoma e proteoma Gli studi sulla trascrizione genica utilizzando la tecnologia dei microarray rivelano l espressione di geni specifici dello xilema e del floema 893
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XV XV Capitolo 39 Riproduzione nelle piante a fiore 897 39.1 Visione d insieme della riproduzione nelle piante a fiore 897 39.2 Produzione, struttura e sviluppo dei fiori 902 39.3 Gametofiti maschile e femminile e doppia fecondazione 905 Dentro la ricerca Kranz e Lörz furono i primi a realizzare la fecondazione in vitro di una pianta 909 39.4 Sviluppo dell embrione, del seme, del frutto e della plantula 911 39.5 Riproduzione asessuata nelle piante 915 Genoma e proteoma L evoluzione della produzione dei propaguli nella Kalanchoe 916 PARTE VII Capitolo 40 Animali Organismi animali e omeostasi 921 40.1 Organizzazione del corpo degli animali 921 Genoma e proteoma Lo sviluppo degli organi e delle loro funzioni è controllato dai geni omeotici 925 40.2 Correlazione tra forma e funzione 929 40.3 Omeostasi 931 Dentro la ricerca Pavlov dimostrò la relazione tra l apprendimento e i processi a feedforward 936 Capitolo 41 Nutrizione, digestione e assorbimento 941 41.1 Nutrizione animale 941 41.2 Ingestione 945 41.3 Principi della digestione e dell assorbimento degli alimenti 948 41.4 Panoramica generale dell apparato digerente nei vertebrati 950 41.5 Meccanismi della digestione e dell assorbimento nei vertebrati 956 Genoma e proteoma L intolleranza al lattosio ha una spiegazione genetica 957 41.6 Regolazione della digestione 960 Dentro la ricerca Bayliss e Starling scoprirono un meccanismo attraverso il quale l intestino tenue comunica con il pancreas 961 41.7 Effetto sulla sanità pubblica 963 Capitolo 42 Controllo del bilancio energetico, del tasso metabolico e della temperatura corporea 969 42.1 Utilizzo e conservazione dei nutrienti 970 42.2 Regolazione della fase di assorbimento e post-assorbimento 973 Genoma e proteoma Le proteine GLUT trasportano il glucosio nelle cellule animali 974 42.3 Bilancio energetico 976 Dentro la ricerca Coleman identificò un fattore della sazietà nei mammiferi 981 42.4 Regolazione della temperatura corporea 983 42.5 Effetto sulla sanità pubblica 989 Capitolo 43 Neuroscienza I: cellule del sistema nervoso 995 43.1 Componenti cellulari del sistema nervoso 995 43.2 Proprietà elettriche dei neuroni 998 43.3 Comunicazione tra i neuroni 1002 Dentro la ricerca Otto Loewi scoprì l acetilcolina 1010 Genoma e proteoma I recettori dei neurotrasmettitori sono costituiti dall associazione di subunità variabili 1012 43.4 Effetto sulla sanità pubblica 1013 Capitolo 44 Neuroscienza II: evoluzione e funzione del cervello e del sistema nervoso 1019 44.1 Evoluzione e sviluppo dei sistemi nervosi 1020 44.2 Struttura e funzione del sistema nervoso umano 1024 Genoma e proteoma Diversi geni hanno avuto un ruolo importante nell evoluzione della corteccia cerebrale 1032 44.3 Basi cellulari dell apprendimento e della memoria 1033 Dentro la ricerca Gaser e Schlaug hanno dimostrato che le dimensioni di alcune strutture del cervello sono diverse tra musicisti e non-musicisti 1037
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XVI XVI 44.4 Effetto sulla sanità pubblica 1038 Capitolo 45 Neuroscienza III: sistemi sensoriali 1043 45.1 Introduzione ai recettori sensoriali 1044 45.2 Meccanorecettori 1045 45.3 Termocettori e nocicettori 1053 45.4 Recettori sensibili agli stimoli elettromagnetici 1053 45.5 Fotorecettori 1054 Genoma e proteoma Il daltonismo è dovuto a mutazioni dei pigmenti dei coni 1059 45.6 Chemiorecettori 1063 Dentro la ricerca Buck e Axel scoprirono una famiglia di proteine recettore per l olfatto che si legano a specifiche molecole odorose 1065 45.7 Effetto sulla sanità pubblica 1067 Capitolo 46 Apparato muscolo-scheletrico e locomozione 1073 46.1 Diversi tipi di scheletro animale 1073 46.2 Scheletro dei vertebrati 1075 46.3 Struttura del muscolo scheletrico e meccanismo che genera la forza 1076 Genoma e proteoma Può una mutazione della miosina, insorta nelle prime fasi dell evoluzione, aver influito sullo sviluppo del cervello? 1079 46.4 Funzione del muscolo scheletrico 1084 Dentro la ricerca Evans e collaboratori hanno attivato un gene per ottenere il topo maroteneta 1086 46.5 Locomozione negli animali 1088 46.6 Effetto sulla sanità pubblica 1090 Capitolo 47 Apparato circolatorio 1095 47.1 Diversi tipi di apparato circolatorio 1095 47.2 Sangue e suoi componenti 1100 Genoma e proteoma L emofilia è causata da un difetto genetico presente nei fattori di coagulazione 1101 47.3 Cuore dei vertebrati e sue funzioni 1103 47.4 Vasi sanguigni 1106 47.5 Relazioni tra pressione sanguigna, flusso sanguigno e resistenza 1110 Dentro la ricerca Furchgott scoprì un fattore vasodilatatore prodotto dalle cellule endoteliali 1111 47.6 Meccanismi di adattamento dell apparato circolatorio chiuso 1114 47.7 Effetto sulla sanità pubblica 1116 Capitolo 48 Apparato respiratorio 1121 48.1 Proprietà fisiche dei gas 1121 48.2 Diversi tipi di apparato respiratorio 1123 48.3 Struttura e funzione dell apparato respiratorio nei mammiferi e negli uccelli 1129 Dentro la ricerca Schmidt-Nielsen individuò il percorso del flusso dell aria nell apparato respiratorio degli uccelli 1134 48.4 Controllo della ventilazione nei polmoni dei mammiferi 1136 48.5 Meccanismi di trasporto dell ossigeno nel sangue 1137 Genoma e proteoma L emoglobina si è evoluta 500 milioni di anni fa 1140 48.6 Adattamenti alle condizioni estreme 1141 48.7 Effetto sulla sanità pubblica 1142 Capitolo 49 Apparato escretore ed equilibrio idrosalino 1147 49.1 Principi dell omeostasi dei liquidi interni 1148 Dentro la ricerca Cade e colleghi scoprirono perché le prestazioni degli atleti peggioravano nelle giornate calde 1152 49.2 Principi della filtrazione dei liquidi e dell escrezione dei cataboliti 1155 49.3 Diversi sistemi escretori a confronto 1156 49.4 Funzione dei reni e stile di vita nei vertebrati 1158 49.5 Struttura e funzione dei reni nei mammiferi 1160 Genoma e proteoma I canali per l acqua chiamati acquaporine costituiscono una grande famiglia di proteine ubiquitarie in natura 1165 49.6 Effetto sulla sanità pubblica 1166 Capitolo 50 Apparato endocrino 1171 50.1 Meccanismi di azione e di regolazione della funzione endocrina 1172
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XVII XVII Genoma e proteoma Gli ormoni e i recettori si sono evoluti come un sistema molecolare strettamente integrato 1175 50.2 Relazioni tra l apparato endocrino e quello nervoso 1176 50.3 Regolazione endocrina del metabolismo e del bilancio energetico 1180 Dentro la ricerca Banting, Best, MacLeod e Collip furono i primi a isolare l insulina 1185 50.4 Regolazione endocrina dell equilibrio dei sali 1187 50.5 Regolazione endocrina della crescita e della differenziazione 1190 50.6 Regolazione endocrina della riproduzione 1192 50.7 Risposta endocrina allo stress 1193 50.8 Effetto sulla sanità pubblica 1195 Capitolo 51 Riproduzione animale 1201 51.1 Riproduzione asessuata 1201 51.2 Riproduzione sessuata 1202 Dentro la ricerca Paland e Lynch fornirono l evidenza che la riproduzione sessuata può promuovere nelle popolazioni l eliminazione di mutazioni nocive 1203 51.3 Strutture e funzioni riproduttive nei mammiferi 1208 51.4 Gravidanza nei mammiferi 1214 Genoma e proteoma L evoluzione della famiglia di geni delle globine è stata importante per la gestazione interna nei mammiferi 1217 51.5 Sincronizzazione della riproduzione con i momenti favorevoli dell anno 1218 51.6 Effetto sulla sanità pubblica 1218 Capitolo 52 Sviluppo animale 1225 52.1 Principi dello sviluppo animale 1225 52.2 Eventi generali dello sviluppo embrionale 1226 52.3 Regolazione della differenziazione cellulare e della morfogenesi durante lo sviluppo animale 1236 Genoma e proteoma Gruppi di cellule embrionali possono produrre specifiche strutture corporee, anche quando vengono trapiantate in differenti animali 1239 Dentro la ricerca Richard Harland e collaboratori identificarono geni espressi in modo specifico nell organizzatore 1240 52.4 Effetto sulla sanità pubblica 1242 Capitolo 53 Sistemi immunitari 1247 53.1 Tipi di patogeni 1248 53.2 Immunità innata 1248 53.3 Immunità acquisita 1251 Genoma e proteoma Ricombinazione e ipermutazione producono un vastissimo numero di differenti proteine immunoglobuliniche 1256 Dentro la ricerca Traniello e collaboratori hanno dimostrato che gli insetti sociali possono sviluppare uno stato di immunità sociale 1265 53.4 Effetto sulla sanità pubblica 1267 PARTE VIII Capitolo 54 Ecologia Introduzione all ecologia e ai biomi 1273 54.1 Scala dell ecologia 1274 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Callaway e Aschehoug hanno dimostrato che le piante invasive acquistano un vantaggio competitivo su quelle native attraverso la secrezione di sostanze chimiche 1275 54.2 Metodi dell ecologia 1277 54.3 Impatto dell ambiente sulla distribuzione degli organismi 1279 Genoma e proteoma La tolleranza termica può essere manipolata mediante l ingegneria genetica 1283 54.4 Clima e sue relazioni con le comunità biologiche 1288 54.5 Biomi terrestri 1292 Capitolo 55 Ecologia comportamentale 1305 55.1 Influenza della genetica e dell apprendimento sul comportamento 1306 Genoma e proteoma Alcuni comportamenti sono il risultato di influenze genetiche semplici 1306
00PrPag_BROOKER 29/07/10 16:23 Pagina XVIII XVIII 55.2 Spostamenti locali e migrazioni a lunga distanza 1310 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Tinbergen dimostrano che le vespe scavatrici utilizzano punti di riferimento per ritrovare il proprio nido 1311 55.3 Comportamento di foraggiamento 1314 55.4 Comunicazione 1315 55.5 Vita di gruppo 1318 55.6 Altruismo 1319 55.7 Sistemi di accoppiamento 1323 Capitolo 56 Ecologia di popolazione 1331 56.1 Comprendere le popolazioni 1332 56.2 Demografia 1336 Dentro la ricerca Le collezioni di teschi di pecore bighorn bianche di Murie hanno permesso di costruire tabelle di vita accurate 1338 56.3 Crescita delle popolazioni 1341 Genoma e proteoma L esaploidia fa aumentare la crescita delle sequoie della California 1347 56.4 Crescita della popolazione umana 1348 Capitolo 57 Interazioni tra le specie 1355 57.1 Competizione 1356 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Connell sui cirripedi hanno dimostrato che in natura una specie può escluderne un altra attraverso la competizione 1357 57.2 Predazione, erbivoria e parassitismo 1363 Genoma e proteoma Le malattie delle piante possono essere combattute con l impiego di piante transgeniche 1371 57.3 Mutualismo e commensalismo 1372 57.4 Modelli teorici 1374 Capitolo 58 Ecologia di comunità 1379 58.1 Diversi approcci allo studio delle comunità 1380 58.2 Ricchezza di specie 1381 58.3 Misurare la diversità delle specie 1384 Genoma e proteoma La metagenomica può essere utile per misurare la diversità delle comunità 1386 58.4 Diversità delle specie e stabilità delle comunità 1387 58.5 Successione: il cambiamento della comunità 1388 58.6 Biogeografia delle isole 1392 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Simberloff e Wilson misero alla prova le previsioni del modello dell equilibrio per la biogeografia delle isole 1395 Capitolo 59 Ecologia degli ecosistemi 1401 59.1 Reti alimentari e flusso di energia 1402 59.2 Produzione di biomassa negli ecosistemi 1408 59.3 Cicli biogeochimici 1412 Dentro la ricerca Gli esperimenti di Stiling e Drake hanno dimostrato che in condizioni di elevati livelli di CO 2 aumenta la crescita delle piante ma decresce l erbivoria 1415 Genoma e proteoma L inquinamento può provocare mutazioni ereditabili 1420 Capitolo 60 Biodiversità e biologia della conservazione 1425 60.1 Che cos è la biodiversità? 1425 60.2 Perché conservare la biodiversità? 1426 Dentro la ricerca Gli esperimenti presso l Ecotron hanno dimostrato l esistenza di una relazione tra la biodiversità e il funzionamento degli ecosistemi 1429 60.3 Cause dell estinzione e della perdita di biodiversità 1432 60.4 Strategie di conservazione 1437 Genoma e proteoma La clonazione può salvare le specie in pericolo? 1445 Crediti C-1 Indice analitico I-1