Campbell - Biologia Concetti e collegamenti. Secondo biennio e quinto anno

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Le idee fondanti della biologia
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Indice dei contenuti
Parte A: La biologia molecolare
	Test dˇingresso
	Unità 1: La biologia molecolare del gene
		TEMA La struttura del materiale genetico
			1 IL PERCORSO DELLA SCIENZA Alcuni esperimenti hanno dimostrato che il DNA è il materiale depositario dellˇinformazione genetica
			2 DNA e RNA sono polimeri di nucleotidi
			3 IL PERCORSO DELLA SCIENZA Il DNA ha la struttura di unˇelica a doppio filamento
		TEMA La duplicazione del DNA
			4 La duplicazione del DNA dipende dallo specifico appaiamento delle basi azotate
			5 La duplicazione del DNA ha inizio simultaneamente in molti punti e procede grazie alla DNA polimerasi
			6 La duplicazione del DNA procede in modo differente sui due filamenti
			7 Le estremità 5' dei filamenti, i telomeri, non vengono duplicate
			8 Gli errori di duplicazione vengono corretti grazie alla correzione di bozze e ad altri meccanismi di riparazione
		TEMA Il passaggio dellˇinformazione genetica dal DNA allˇRNA alle proteine
			9 IL PERCORSO DELLA SCIENZA Lˇinformazione genetica codificata dal DNA viene tradotta nella sequenza delle proteine
			10 Lˇinformazione genetica è codificata nel DNA in triplette di nucleotidi, ciascuna delle quali codifica per un amminoacido nella proteina corrispondente
			11 Il codice genetico indica come tradurre i codoni in amminoacidi
			12 La trascrizione produce messaggi genetici sotto forma di RNA
			13 Prima di uscire dal nucleo della cellula eucariote lˇRNA messaggero viene modificato
			14 Le molecole di tRNA agiscono da interpreti durante la traduzione
			15 I ribosomi assemblano i polipeptidi
			16 Nella traduzione si individuano tre fasi: inizio, allungamento e terminazione
			17 OSSERVARE PER CAPIRE In sintesi: il flusso dellˇinformazione genetica procede dal DNA allˇRNA e dallˇRNA alle proteine
			18 Le mutazioni possono modificare il significato dei geni
		SINTESI E VERIFICA
			Ripassa i concetti
			Collega i concetti
			Verifica le conoscenze
			Verifica le abilità
		PALESTRA DELLE COMPETENZE
			Descrivi, confronta, spiega
			Ragiona come un biologo
			Applica le competenze digitali
			Rifletti, ricerca, collega
			Review and Test Your Understanding
			Entra nellˇesperimento
	Unità 2: La regolazione dellˇespressione genica
		TEMA La regolazione genica nei procarioti
			1 I geni dei procarioti sono attivati e disattivati in risposta a modificazioni ambientali
			2 Nei batteri sono presenti differenti tipi di operoni
		TEMA La regolazione genica negli eucarioti
			3 Lˇespressione genica negli eucarioti è regolata a vari livelli
			4 OSSERVARE PER CAPIRE Il ripiegamento del DNA prima della trascrizione contribuisce alla regolazione dellˇespressione genica
			5 Lˇeredità epigenetica dipende dalle modificazioni chimiche dei cromosomi
			6 Nelle femmine dei mammiferi, in ogni cellula somatica uno dei due cromosomi X è inattivo
			7 Un complesso di proteine controlla la regolazione dellˇespressione genica durante la trascrizione
			8 Il processo di splicing offre diverse possibilità di regolazione genica
			9 Molecole di RNA non codificante svolgono un ruolo nel controllo dellˇespressione genica dopo la trascrizione
			10 Anche la traduzione e gli stadi successivi della sintesi proteica sono soggetti a regolazione
			11 OSSERVARE PER CAPIRE Gli eucarioti utilizzano meccanismi diversi per regolare lˇespressione genica
			12 La trasduzione del segnale trasforma i messaggi arrivati dalla membrana plasmatica in risposte allˇinterno della cellula
			13 Lo sviluppo embrionale di un animale è controllato e orientato da una cascata di eventi che regolano lˇespressione genica
			14 STRUMENTI E METODI I microarray a DNA consentono di ottenere informazioni sullˇespressione di numerosi geni in un unico test
		TEMA Le basi genetiche del cancro
			15 Il cancro dipende da mutazioni nei geni che controllano la divisione cellulare
			16 Numerose alterazioni geniche contribuiscono allo sviluppo del cancro
			17 Proteine difettose possono interferire con i normali processi di trasduzione del segnale
			18 COLLEGAMENTO SALUTE Uno stile di vita sano può ridurre lˇincidenza del cancro
		SINTESI E VERIFICA
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		PALESTRA DELLE COMPETENZE
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Forme e funzioni degli organismi
	1 Da una a molte cellule: il viaggio verso la complessità
	2 Essere pluricellulari: tanti vantaggi con qualche problema
	3 La varietà della vita: tante soluzioni per problemi simili
Parte B: Il corpo umano
	Test dˇingresso
	Unità 3: Strutture e funzioni degli animali
		TEMA Strutture e funzioni dei tessuti animali
			1 Nel corpo degli animali struttura e funzione sono correlate, a tutti i livelli di organizzazione
			2 La forma di un animale non è un design perfetto
			3 OSSERVARE PER CAPIRE I sistemi di organi cooperano per sostenere le funzioni vitali
			4 I tessuti sono costituiti da cellule con struttura e funzioni comuni
			5 Il tessuto epiteliale riveste la superficie esterna del corpo, le cavità interne e gli organi
			6 Il tessuto connettivo collega tra loro gli altri tessuti e li sostiene
			7 Il tessuto muscolare consente il movimento
			8 Il tessuto nervoso forma una rete di comunicazione
			9 STRUMENTI E METODI Grazie alla bioingegneria sarà possibile produrre degli organi per i trapianti
		TEMA Gli scambi con lˇambiente esterno e la regolazione interna
			10 Gli adattamenti strutturali favoriscono gli scambi tra gli animali e lˇambiente
			11 La comunicazione cellulare coordina lˇattività di cellule anche distanti tra loro
			12 Gli animali regolano finemente lˇambiente interno
		TEMA Il sistema tegumentario
			13 Il sistema tegumentario riveste e protegge il corpo
			14 COLLEGAMENTO SALUTE Lˇacne si sviluppa a partire dalle ghiandole sebacee poste in prossimità dei pori
		SINTESI E VERIFICA
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	Unità 4: Lˇalimentazione e la digestione
		TEMA Lˇalimentazione e la trasformazione del cibo
			1 Gli animali si nutrono per soddisfare tre esigenze fondamentali
			2 La trasformazione del cibo avviene in quattro tappe
			3 La digestione avviene in compartimenti specializzati
		TEMA Il sistema digerente umano
			4 Il sistema digerente umano è costituito dal tubo digerente e da alcune ghiandole accessorie
			5 La digestione comincia nella cavità orale
			6 Dopo la deglutizione, il cibo è spinto lungo lˇesofago fino allo stomaco
			7 Nello stomaco il cibo viene demolito da acidi ed enzimi
			8 COLLEGAMENTO SALUTE Le patologie di stomaco ed esofago possono essere causate da un eccesso di acidità, ma anche da patogeni esterni
			9 Nellˇintestino tenue si completa la digestione e vengono assorbite le sostanze nutritive
			10 Il pancreas e il fegato svolgono importanti funzioni metaboliche
			11 Lˇintestino crasso riassorbe lˇacqua e compatta le feci
			12 COLLEGAMENTO SALUTE Il sistema digerente, per la sua stretta relazione con lˇambiente esterno, è soggetto a una serie di patologie
		TEMA Alimentazione e salute
			13 Il cibo fornisce lˇenergia per svolgere le attività dellˇorganismo
			14 COLLEGAMENTO SALUTE Lˇobesità può essere una conseguenza del nostro passato evolutivo
			15 Le sostanze nutritive essenziali devono essere assunte con il cibo
			16 La dieta mediterranea assicura una grande varietà di alimenti
			17 COLLEGAMENTO SALUTE Tutto ciò che introduciamo nellˇorganismo si riflette sul nostro stato di salute
		SINTESI E VERIFICA
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	Unità 5: Il sangue e il sistema circolatorio
		TEMA I meccanismi di trasporto interno
			1 Il sistema circolatorio facilita gli scambi con i tessuti
			2 Il sistema cardiovascolare dei vertebrati riflette la loro evoluzione
		TEMA Il sistema cardiovascolare umano
			3 Il sistema cardiovascolare umano comprende una doppia circolazione
			4 Il cuore si contrae e si rilassa ritmicamente
			5 Il nodo seno-atriale regola il ritmo del battito cardiaco
			6 COLLEGAMENTO SALUTE Infarto e ictus sono malattie cardiovascolari che uno stile di vita sano può aiutare a prevenire
		TEMA Struttura e funzioni dei vasi sanguigni
			7 La struttura dei vasi sanguigni è adatta alla loro funzione
			8 La pressione e la velocità del sangue dipendono dalla struttura e dallˇorganizzazione dei vasi
			9 COLLEGAMENTO SALUTE La misurazione della pressione sanguigna consente di controllare lo stato di salute del sistema cardiovascolare
			10 Il tessuto muscolare liscio dei vasi controlla il flusso ematico
			11 Il trasferimento di sostanze avviene attraverso la sottile parete dei capillari
		TEMA Struttura e funzioni del sangue
			12 Il sangue è costituito da cellule immerse nel plasma
			13 La coagulazione blocca le emorragie in caso di danno ai vasi sanguigni
			14 COLLEGAMENTO SALUTE La concentrazione dei globuli rossi nel sangue è importante per la salute
			15 STRUMENTI E METODI Un semplice esame del sangue consente di valutarne eventuali squilibri
			16 Le cellule staminali rappresentano una possibile cura per le malattie del sangue
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	Unità 6: Gli scambi gassosi
		TEMA I meccanismi per gli scambi gassosi negli animali
			1 Negli animali dotati di polmoni gli scambi gassosi avvengono in tre fasi
			2 Gli animali scambiano O2 e CO2 attraverso superfici respiratorie umide
			3 OSSERVARE PER CAPIRE Le branchie sono specializzate per gli scambi gassosi in ambiente acquatico
			4 Negli insetti le trachee consentono scambi gassosi diretti tra lˇaria e le cellule
			5 Lˇevoluzione dei polmoni ha facilitato la conquista della terraferma
		TEMA Il sistema respiratorio umano
			6 Il sistema respiratorio umano è formato da una rete di tubi che convoglia lˇaria nei polmoni
			7 COLLEGAMENTO SALUTE Inquinamento e fumo di sigaretta danneggiano i polmoni
			8 La respirazione è unˇattività generalmente involontaria
		TEMA Il trasporto dei gas respiratori nel corpo umano
			9 Lo scambio dei gas respiratori è coordinato con la circolazione sanguigna
			10 Lˇemoglobina contribuisce al trasporto di O2 e CO2 e alla regolazione del pH sanguigno
			11 Il feto scambia gas respiratori con il sangue della madre
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	Unità 7: Il sistema immunitario
		TEMA Lˇimmunità innata
			1 Per difendersi dalle infezioni gli animali usano difese innate e acquisite
			2 La risposta infiammatoria innesca i meccanismi di difesa di tipo innato
		TEMA Lˇimmunità acquisita
			3 La risposta immunitaria acquisita è una difesa contro specifici invasori
			4 Durante lˇinfezione il sistema linfatico svolge un ruolo fondamentale
			5 I linfociti mettono in atto una duplice difesa
			6 OSSERVARE PER CAPIRE Il processo di selezione clonale mobilita le difese contro antigeni specifici
			7 Lˇimmunità acquisita permette una risposta altamente specifica e lˇacquisizione della memoria immunologica
			8 La risposta immunitaria umorale produce anticorpi che si legano a regioni specifiche degli antigeni
			9 Gli anticorpi individuano gli antigeni e ne favoriscono lˇeliminazione
			10 STRUMENTI E METODI Gli anticorpi monoclonali sono impiegati nella ricerca, nella diagnostica, nelle terapie antitumorali
			11 La risposta immunitaria mediata da cellule si basa sulla distinzione tra self e non self
			12 Due tipi di linfociti T partecipano allˇimmunità mediata da cellule: i linfociti T helper e i linfociti T citotossici
			13 OSSERVARE PER CAPIRE Lˇimmunità umorale e lˇimmunità mediata da cellule includono risposte primarie e secondarie
			14 STRUMENTI E METODI Lˇimmunità acquisita verso un patogeno può essere anche indotta dai vaccini
		TEMA I disturbi del sistema immunitario
			15 Il funzionamento scorretto del sistema immunitario può provocare gravi malattie
			16 COLLEGAMENTO SALUTE LˇHIV distrugge i linfociti T helper compromettendo le difese dellˇorganismo
			17 la rapida evoluzione dellˇHIV complica la ricerca di una terapia contro lˇAIDS
			18 Le allergie sono reazioni eccessive ad alcuni antigeni ambientali
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	Unità 8: Il controllo dellˇambiente interno e il sistema escretore
		TEMA La termoregolazione
			1 La termoregolazione contribuisce a mantenere lˇomeostasi
			2 La termoregolazione richiede lˇequilibrio tra assorbimento e dispersione di calore
		TEMA Lˇosmoregolazione e lˇescrezione
			3 Gli animali regolano i livelli interni di acqua e soluti attraverso la regolazione osmotica
			4 Lˇeliminazione dei rifiuti azotati è fondamentale per il controllo dellˇambiente interno
		TEMA Il sistema escretore umano
			5 Il sistema escretore gioca diversi ruoli nellˇomeostasi
			6 Il sistema escretore produce ed elimina urina attraverso quattro tappe: filtrazione, riassorbimento, secrezione ed escrezione
			7 I processi di riassorbimento e secrezione trasformano il filtrato in urina
			8 Funzionalità renale, bilancio idrico e pressione sanguigna sono legati allˇazione di alcuni ormoni
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	Unità 9: Il sistema endocrino
		TEMA La regolazione mediante messaggeri chimici
			1 I messaggi chimici ed elettrici coordinano le funzioni dellˇorganismo
			2 Gli ormoni idrosolubili e liposolubili agiscono con meccanismi differenti
		TEMA Il sistema endocrino nei vertebrati
			3 Il sistema endocrino dei vertebrati comprende organi che secernono ormoni
			4 Lˇipotalamo e lˇipofisi collegano i sistemi nervoso ed endocrino
		TEMA Ormoni e omeostasi
			5 La tiroide regola lo sviluppo e il metabolismo
			6 Gli ormoni prodotti dalla tiroide e dalle paratiroidi regolano lˇomeostasi del calcio
			7 OSSERVARE PER CAPIRE Gli ormoni prodotti dal pancreas regolano il livello di glucosio nel sangue
			8 COLLEGAMENTO SALUTE Il diabete è una patologia endocrina sempre più diffusa
			9 Le ghiandole surrenali attivano le risposte del corpo allo stress
			10 Le gonadi secernono gli ormoni sessuali
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	Unità 10: La riproduzione e lo sviluppo embrionale
		TEMA La riproduzione asessuata e sessuata
			1 La riproduzione asessuata dà origine a una progenie di individui geneticamente identici
			2 La riproduzione sessuata dà origine a una progenie di individui geneticamente unici
		TEMA La riproduzione umana
			3 Il sistema riproduttore femminile include le ovaie e le strutture per il trasporto dei gameti
			4 Il sistema riproduttore maschile include i testicoli e strutture per il trasporto dei gameti
			5 La formazione dei gameti avviene tramite meiosi
			6 Lˇinterazione di diversi ormoni regola i sistemi riproduttori maschile e femminile
			7 COLLEGAMENTO SALUTE Le malattie a trasmissione sessuale possono avere origine diversa
			8 STRUMENTI E METODI La contraccezione può prevenire una gravidanza indesiderata
		TEMA Lo sviluppo embrionale
			9 La fecondazione genera uno zigote e innesca lo sviluppo embrionale
			10 La segmentazione trasforma lo zigote in una blastula
			11 La gastrulazione dà origine a un embrione formato da tre strati di cellule
			12 Gli organi cominciano a formarsi dopo la gastrulazione
			13 Numerosi processi cellulari contribuiscono allo sviluppo dellˇembrione
			14 Gli schemi di organizzazione corporea sono controllati da geni molto antichi
			15 Negli esseri umani embrione e placenta si formano nel primo mese di gravidanza
			16 OSSERVARE PER CAPIRE Nella specie umana la gravidanza viene suddivisa in tre trimestri
			17 Il parto è indotto da ormoni e avviene in tre fasi
			18 STRUMENTI E METODI Le tecniche di fecondazione artificiale aumentano le possibilità di procreazione
		SINTESI E VERIFICA
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	Unità 11: Il sistema nervoso
		TEMA Struttura e funzioni del sistema nervoso
			1 Il sistema nervoso riceve gli stimoli sensoriali, li interpreta e trasmette risposte
			2 I neuroni sono le unità funzionali del sistema nervoso
			3 Il potenziale di membrana permette la trasmissione dellˇimpulso nervoso
			4 Un segnale nervoso inizia come una variazione del potenziale di membrana
			5 Il potenziale dˇazione si propaga lungo il neurone
			6 I neuroni comunicano a livello delle sinapsi
			7 Le sinapsi chimiche consentono lˇelaborazione di informazioni complesse
			8 Molte piccole molecole diverse funzionano come neurotrasmettitori
			9 La plasticità neuronale dipende dallˇattività a livello delle sinapsi
			10 COLLEGAMENTO SALUTE Molti farmaci e droghe possono alterare lˇattività dei neurotrasmettitori a livello delle sinapsi
		TEMA Il sistema nervoso degli animali
			11 Lˇevoluzione del sistema nervoso riflette i cambiamenti della simmetria corporea
			12 Il sistema nervoso dei vertebrati è fortemente centralizzato
			13 Il sistema nervoso periferico dei vertebrati contiene sottosistemi con funzioni diverse
			14 Lˇazione opposta dei neuroni simpatici e parasimpatici regola lˇambiente interno
		TEMA Lˇencefalo umano
			15 Lˇencefalo dei vertebrati si sviluppa da tre rigonfiamenti anteriori del tubo neurale
			16 Lˇencefalo umano è paragonabile a un supercomputer vivente
			17 La corteccia cerebrale è un mosaico di regioni specializzate e interattive
			18 STRUMENTI E METODI Lesioni accidentali e interventi chirurgici hanno permesso di comprendere le funzioni cerebrali
			19 Il sistema limbico è coinvolto nelle emozioni, nella memoria e nellˇapprendimento
			20 Il ciclo di sonno e veglia è regolato da diverse regioni dellˇencefalo
			21 COLLEGAMENTO SALUTE Alterazioni della fisiologia dellˇencefalo possono dar luogo a disturbi neuropsichiatrici
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	Unità 12: Gli organi di senso
		TEMA La recezione sensoriale e il tatto
			1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nellˇencefalo
			2 I recettori sensoriali convertono lˇenergia dello stimolo in potenziali dˇazione
			3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
		TEMA Lˇudito e lˇequilibrio
			4 Lˇorecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali dˇazione percepiti come suoni
			5 Lˇorgano dellˇequilibrio risiede nellˇorecchio interno
		TEMA La vista
			6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio
			7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino
			8 STRUMENTI E METODI I problemi di messa a fuoco possono essere corretti ricorrendo a lenti artificiali o alla chirurgia
			9 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli
		TEMA Il gusto e lˇolfatto
			10 I recettori del gusto e dellˇolfatto sono chemiocettori
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	Unità 13: I sistemi scheletrico e muscolare
		TEMA Movimento e locomozione
			1 La locomozione richiede energia per contrastare lˇattrito e la gravità
			2 Lo scheletro ha funzioni di sostegno, movimento e protezione
		TEMA Lo scheletro dei vertebrati
			3 Gli scheletri dei vertebrati sono variazioni su un tema antico
			4 Le ossa sono organi complessi costituiti da tessuti vivi
			5 COLLEGAMENTO SALUTE Le ossa sane resistono allo stress e guariscono dalle lesioni
			6 Le articolazioni permettono diversi tipi di movimento
		TEMA La contrazione muscolare e il movimento
			7 Scheletro e muscoli interagiscono per produrre il movimento
			8 Ogni cellula muscolare ha il proprio apparato contrattile
			9 La contrazione muscolare avviene grazie allo scorrimento dei filamenti nei sarcomeri
			10 I neuroni motori stimolano la contrazione del muscolo
			11 COLLEGAMENTO SALUTE La respirazione cellulare fornisce la maggior parte dellˇenergia necessaria per lˇattività fisica
			12 STRUMENTI E METODI Le caratteristiche delle fibre muscolari influenzano le prestazioni atletiche
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Biology Lessons
	Information and Heredity: From DNA to Protein Synthesis
	How Genes are Controlled: Gene Regulation and Expression
	Nutrition and Digestion: Functions of the Digestive System
	Circulatory and Respiratory Systems: Structure and Function
	Nervous System: Structure and Function
Appendice
	Storie della biologia
		La comprensione del metabolismo cellulare
		Dalla scoperta dei geni alle biotecnologie
		Origini e sviluppi del pensiero evolutivo
	Tavola periodica degli elementi
	Indice analitico