Editori Laterza

In breve

Indice

Introduzione

1. Considerazioni generali sui viventi

1.1. Introduzione – 1.2. Le caratteristiche fondamentali comuni ai viventi – Caratteristiche strutturali – 1.3. Ogni specie presenta dimensioni e morfologie tipiche – 1.4. I «sistemi viventi» presentano un’«organizzazione» strutturale di livello molto elevato, il livello minimo è quello «cellulare» – 1.4.1. Organizzazione cellulare ed emergenza delle funzioni di «autoconservazione» – Caratteristiche funzionali – 1.5. I viventi sono dotati di «metabolismo» cellulare – 1.6. I viventi sono capaci di «omeostasi» mediante «processi di adattamento» individuali – 1.6.1. Certi viventi aumentano le proprie capacità di omeostasi grazie a opportuni «comportamenti» – 1.7. I viventi sono capaci di «riproduzione» – 1.8. I viventi sono capaci di «evoluzione» – 1.8.1. Il meccanismo fondamentale dell’evoluzione: la «selezione naturale» – 1.9. I viventi sono dotati di un programma interno – Alcune considerazioni integrative – 1.10. Autoconservazione e cambiamento – 1.11. I significati di «adattamento» in biologia – 1.11.1. Adattamento nel senso di «tratto adattativo» – 1.11.2. Adattamento nel senso di «stato di adattamento» o «idoneità» – 1.11.3. Adattamento nel senso di «processo di adattamento» – 1.11.4. Adattamento nel senso di «capacità di restare adattato» o «adattabilità»

2. La cellula

2.1. La cellula è l’unità fondamentale dei viventi – 2.1.1. Tutte le cellule svolgono «funzioni fondamentali» comuni – 2.1.2. Le principali differenze fra «cellule eucariotiche» e «cellule procariotiche» – 2.1.3. Perché le cellule non sono più grandi? – 2.2. L’organizzazione della «cellula animale» – 2.2.1. Il «modello base» della cellula animale – 2.3. Composizione chimica e struttura del «plasmalemmma» – 2.3.1. Il «modello a mosaico fluido» delle membrane cellulari – Molecole e macromolecole del plasmalemma – 2.4. I fosfolipidi sono un particolare tipo di «lipidi» – 2.4.1. I «trigliceridi», la principale riserva di energia degli animali – 2.4.2. I «fosfolipidi», la base strutturale-funzionale delle membrane cellulari – 2.4.3. Gli «steroidi», molecole strutturali e molecole segnale – 2.5. Gli oligosaccaridi sono un particolare tipo di «carboidrati» – 2.5.1. I «monosaccaridi» o zuccheri semplici – 2.5.2. I disaccaridi, gli oligosaccaridi e i polisaccaridi – 2.6. Le «proteine», macromolecole strutturali e «macchine» per i vari lavori cellulari – 2.6.1. Gli «amminoacidi», le subunità costituenti le proteine – 2.6.2. I livelli di «organizzazione strutturale» di una proteina – 2.6.3. Le «proteine coniugate» – Proprietà e funzioni del plasmalemma – 2.7. Il «plasmalemma» è una membrana con permeabilità selettiva – 2.7.1. Come il plasmalemma controlla il passaggio di sostanze – 2.8. Le modalità di «trasporto passivo» – 2.8.1. L’«osmosi», il trasporto passivo dell’acqua attraverso il plasmalemma – 2.9. Le modalità di «trasporto attivo» – 2.9.1. La «pompa sodio-potassio», un esempio importante di pompa ionica – 2.9.2. Altri esempi di trasporto attivo – 2.10. L’uscita-ingresso di macromolecole avviene mediante «esocitosi» ed «endocitosi» – 2.11. Altre funzioni delle proteine di membrana – Il citoscheletro – 2.12. I componenti del «citoscheletro» e le loro funzioni – 2.12.1. I «microfilamenti» sono importanti sia per il mantenimento che per il cambiamento della forma cellulare – 2.12.2. I «filamenti intermedi», un importante supporto strutturale – 2.12.3. I «microtubuli», supporto strutturale e mezzi per lo spostamento di vescicole e organuli cellulari – 2.12.4. I microtubuli sono anche la base strutturale di «ciglia» e «flagelli» – Nucleo e acidi nucleici – 2.13. Il «nucleo», centro direttivo della cellula – 2.13.1. L’«involucro nucleare» attua il trasporto selettivo di macromolecole fra nucleo e citoplasma – 2.14. Il «DNA», l’acido nucleico che contiene l’informazione genetica della cellula, è un polinucleotide – 2.14.1. Il DNA ha una struttura a doppia elica – 2.14.2. Il DNA è associato a proteine per formare i «cromosomi» – 2.15. Diversi tipi di «RNA» collaborano col DNA per la sintesi delle proteine – 2.16. Nel «nucleolo» si ha la sintesi di rRNA e l’assemblaggio delle subunità dei ribosomi – Il sistema delle membrane interne – 2.17. Il «reticolo endoplasmatico», un importante luogo di sintesi e modificazione di molecole e macromolecole – 2.17.1. Il «RE liscio», luogo di sintesi dei lipidi e di altre funzioni – 2.17.2. Il «RE rugoso», luogo di sintesi di proteine e di loro prima elaborazione – 2.18. L’«apparato di Golgi», centro di ulteriore elaborazione e di smistamento delle proteine – 2.19. I «lisosomi», piccoli apparati digerenti cellulari – Altri organuli – 2.20. I «mitocondri», le centrali energetiche della cellula – 2.21. I «ribosomi», le fabbriche delle proteine

3. Metabolismo cellulare

3.1. L’autoconservazione cellulare richiede energia – 3.1.1. L’«energia» e le sue forme – 3.2. Trasformazioni energetiche e «principi della termodinamica» – 3.2.1. I sistemi viventi e i principi della termodinamica – 3.3. Processi metabolici «spontanei» e variazioni di «energia libera» – 3.3.1. Solo le «reazioni esoergoniche» possono in realtà avvenire – 3.4. La cellula utilizza «ATP» per ottenere, attraverso processi spontanei, prodotti (molecole o stati fisici) altrimenti non raggiungibili – Gli enzimi – 3.5. La funzione degli «enzimi» – 3.5.1. Perché una reazione possa avvenire è necessaria una adeguata «energia di attivazione», p. 117 – 3.5.2. Gli enzimi abbassano l’energia di attivazione delle reazioni metaboliche – 3.5.3. Fattori che influenzano l’attività degli enzimi – 3.6. Nelle cellule l’attività degli enzimi è regolata – La produzione dell’ATP – 3.7. La cellula produce ATP tramite il catabolismo di determinate molecole organiche – 3.8. Le «ossido-riduzioni» cellulari implicano spesso perdita-acquisto di atomi di idrogeno e l’intervento di particolari coenzimi quali accettori temporanei di elettroni – 3.8.1. Le respirazioni cellulari sono processi fortemente esoergonici – 3.9. La «respirazione cellulare» del «glucosio» – 3.9.1. La «glicolisi», la fase iniziale della respirazione del glucosio – 3.9.2. Il «ciclo di Krebs» genera coenzimi ridotti che alimentano la catena di trasporto degli elettroni – 3.9.3. La «catena di trasporto degli elettroni» all’ossigeno fornisce l’energia per l’attivazione del «meccanismo chemiosmotico» di sintesi dell’ATP – 3.9.4. Il «bilancio energetico» della respirazione del glucosio – 3.9.5. Alcune molecole impediscono la produzione di ATP con vari meccanismi – 3.10. In assenza di ossigeno, alcuni tipi cellulari producono ATP per «fermentazione» – 3.10.1. Le cellule muscolari utilizzano la fermentazione lattica – 3.11. La respirazione cellulare di altre molecole – 3.12. Relazioni fra respirazione cellulare e anabolismo – 3.13. Il controllo del metabolismo cellulare

4. Riproduzione e divisione cellulare

4.1. La «riproduzione degli animali» richiede due differenti modalità di divisione cellulare – Ciclo cellulare e mitosi – 4.2. L’«interfase» può essere suddivisa in tre (quattro) sottofasi – 4.3. La «replicazione del DNA» avviene con modalità semiconservativa – 4.3.1. Aspetti biochimici e molecolari della replicazione del DNA – 4.4. Il controllo del ciclo cellulare – 4.4.1. I «segnali esterni» di controllo del ciclo cellulare negli animali – 4.4.2. I «segnali interni» di controllo del ciclo cellulare – 4.5. La «fase M» può essere suddivisa in cinque sottofasi – 4.5.1. Il «cariotipo» delle «cellule somatiche» di un individuo ha numero e tipi di cromosomi caratteristici per ogni specie – Maturazione dei gameti e meiosi – 4.6. La «riproduzione sessuata» richiede un processo per il dimezzamento del numero di cromosomi nei gameti – 4.7. La «meiosi» comprende due successive divisioni cellulari – 4.7.1. La «meiosi I» attua la segregazione dei cromosomi omologhi e crea ricombinazioni genetiche – 4.7.2. La «meiosi II» separa i cromatidi fratelli degli n cromosomi – 4.7.3. Differenze fra spermatogenesi e ovogenesi – 4.7.4. La mancata separazione dei cromosomi omologhi o dei cromatidi fratelli durante la meiosi è alla base delle «aneuploidie», responsabili dello sviluppo di fenotipi anomali – Cromosomi ed eredità – 4.8. Il comportamento dei cromosomi durante la meiosi rende conto delle «leggi di Mendel» – 4.8.1. La «legge della segregazione» è spiegata dalla separazione dei cromosomi omologhi nella meiosi I – 4.8.2. La «legge dell’assortimento indipendente» è spiegata dal comportamento dei cromosomi alla metafase della meiosi I – 4.9. La teoria cromosomica dell’eredità rende anche conto delle eccezioni alle leggi di Mendel – 4.9.1. Il crossing-over permette la ricombinazione fra geni di uno stesso cromosoma – 4.9.2. Determinazione cromosomica del sesso ed eredità dei caratteri «legati al sesso»

5. Meccanismi molecolari dell’eredità

5.1. Introduzione: dal «genotipo» alle «proteine» al «fenotipo» – Dai geni alle proteine – 5.2. La «trascrizione», dal DNA ¬all’RNA – 5.2.1. Le fasi della trascrizione – 5.2.2. La sintesi proteica richiede anche la trascrizione di «altri tipi di RNA» – 5.3. La «maturazione» del pre-mRNA – 5.3.1. I geni strutturali degli eucarioti contengono sequenze codificanti, gli «esoni», alternate a sequenze non codificanti, gli «introni»; questi sono rimossi dal pre-mRNA mediante lo «splicing» – 5.4. La «traduzione» dell’mRNA in un polipeptide richiede un «codice genetico» – 5.4.1. L’interpretazione della sequenza nucleotidica secondo il codice genetico richiede l’intervento di «tRNA» – 5.4.2. I «ribosomi» contengono siti di legame per gli mRNA e per i tRNA – 5.5. Le fasi della «traduzione» – 5.5.1. Più ribosomi effettuano contemporaneamente la traduzione dello stesso mRNA nei «poliribosomi» – 5.6. La destinazione delle proteine – L’origine della variabilità genetica – 5.7. Le «mutazioni» e i loro effetti sulle proteine – 5.7.1. Le mutazioni dovute a sostituzione di basi possono avere effetti molto differenti sulle proteine – 5.7.2. Le mutazioni dovute a inserzione o perdita di basi hanno effetti gravi sulle proteine – 5.7.3. Come mai certi alleli sono dominanti e altri recessivi? – La regolazione dell’espressione dei geni – 5.8. Il problema: le cellule di un organismo hanno un identico genotipo, ma possono essere molto differenziate – 5.9. La «regolazione dell’espressione genica» può avvenire a differenti livelli: la modalità principale è quella a livello della trascrizione – 5.10. Nei cromosomi i geni occupano solo una parte minore del DNA – 5.11. Il grado di condensazione della cromatina influenza l’attività dei geni – 5.11.1. Nelle donne, uno dei due cromosomi X è completamente inattivato sotto forma di eterocromatina – 5.12. Il «controllo fine della trascrizione» coinvolge molte differenti proteine e siti di regolazione distanti dal gene – 5.12.1. L’attivazione di un gene avviene in due stadi: la formazione del «complesso basale di trascrizione» e la successiva, specifica «attivazione» (o inibizione) del gene – 5.13. La «comunicazione fra cellule» può avvenire con diverse modalità – 5.13.1. Gli «ormoni steroidei» e gli «ormoni peptidici» funzionano con differente modalità – 5.14. Il ruolo dell’«ambiente»

Appendice Introduzione elementare alla chimica

A.1. Gli «atomi» sono dotati di una struttura da cui dipende il loro comportamento – A.1.1. La «tavola periodica degli elementi» – A.2. I «legami chimici» danno luogo alle molecole e ad altre forme di aggregazione tra atomi – A.2.1 I «legami covalenti» sono legami molto stabili e danno origine alle «molecole» – A.2.1.1. La composizione e la struttura di una molecola sono rappresentate dalla sua «formula chimica» – A.2.2. Il «legame ionico» – A.2.3. I legami deboli – A.3. Le «reazioni chimiche» sono processi in cui le molecole si trasformano mediante la rottura e la formazione di legami tra atomi – A.3.1. Il concetto di mole e la sua utilità – A.4. L’organizzazione strutturale della materia vivente e le reazioni chimiche che la sostengono dipendono dall’«acqua» e dalle sue proprietà – A.4.1. Le soluzioni sono miscele omogenee tra sostanze – A.4.2. Le «proprietà dell’acqua» fanno sì che sostanze diverse in ambiente acquoso si comportino in modo diverso a seconda delle loro caratteristiche – A.4.3. L’«acidità» di una soluzione dipende dalla concentrazione di ioni H+ – A.5. Le «molecole organiche» sono costituite da «scheletri carboniosi» e da «gruppi funzionali» che ne determinano le proprietà chimiche e il comportamento in acqua

Glossario

Bibliografia

Opere citate nel testo – Per ulteriori approfondimenti – Biologia generale – Biologia cellulare – Biochimica – Genetica umana