Βιολογία: Μορφή και λειτουργία στα ζώα

Η Βιολογία των Campbell & Reece και των συνεργατών τους είναι ένα βιβλίο γενικής βιολογίας στη διεθνή, άκρως ανταγωνιστική αγορά, με μακροχρόνια διεθνή αναγνωρισιμότητα, επιστημονική εγκυρότητα και απήχηση, ιδίως στα αμερικανικά και ευρωπαϊκά πανεπιστήμια. Συνδυάζει τη σύγχρονη βιολογική γνώση με την προσπάθεια για ενεργητική μάθηση εκ μέρους του αναγνώστη. Η έκδοση απευθύνεται σε φοιτητές των βιολογικών επιστημών, αλλά και κάθε άλλου κλάδου των φυσικών επιστημών – φυσικής, χημείας, εφαρμοσμένων μαθηματικών και πληροφορικής, γεωλογίας, γεωπονίας, βιοχημείας κ.λπ.

Ο παρών τόμος έχει τον τίτλο Βιολογία – Μορφή και λειτουργία στα ζώα και αποτελεί την αυτοτελή έκδοση της Ενότητας 7 της μεγάλης Βιολογίας των Campbell & Reece. Έχει ως στόχο να καλύψει τις τρέχουσες ανάγκες της ελληνικής πανεπιστημιακής κοινότητας για πιο συνοπτικά και πιο στοχευμένα διδακτικά εγχειρίδια, παραμένοντας σε κάθε περίπτωση ένα μείζον «βιβλίο αναφοράς» για το συγκεκριμένο πεδίο.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
1. Βασικές αρχές της ζωικής μορφής και λειτουργίας
Επισκόπηση: Διαφορετικές μορφές, ίδιες προκλήσεις
Τμήμα 1.1: Μορφή και λειτουργία είναι αλληλένδετες σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης των ζωικών οργανισμών
Φυσικοί περιορισμοί στο μέγεθος και στο σχήμα του ζώου
Ανταλλαγή με το περιβάλλον
Ιεραρχική οργάνωση των μορφοτύπων
Δομή και λειτουργία των ιστών
Συντονισμός και έλεγχος
Τμήμα 1.2: Σε πολλά ζώα, το εσωτερικό περιβάλλον διατηρείται σταθερό μέσω αναδραστικών διεργασιών
Ρύθμιση και προσαρμογή
Ομοιόσταση
Τμήμα 1.3: Η μορφή, η λειτουργία και η συμπεριφορά επηρεάζουν τους ομοιοστατικούς μηχανισμούς θερμορρύθμισης
Ενδοθερμία και εξωθερμία
Μεταβολές στη θερμοκρασία του σώματος
Ισοσταθμίζοντας την απώλεια και την πρόσληψη θερμότητας
Θερμορρύθμιση και εγκλιματισμός
Φυσιολογικοί θερμοστάτες και πυρετός
Τμήμα 1.4: Οι ενεργειακές απαιτήσεις συνδέονται με το μέγεθος, τη δραστηριότητα και το περιβάλλον του ζώου
Κατανομή και χρήση της ενέργειας
Καταμέτρηση της χρήσης ενέργειας
Ελάχιστος μεταβολικός ρυθμός και θερμορρύθμιση
Παράγοντες που επηρεάζουν τον μεταβολικό ρυθμό
Ενεργειακό ισοζύγιο
Λήθαργος και εξοικονόμηση ενέργειας

2. Ζωική θρέψη
Επισκόπηση: Η ανάγκη για τροφή
Τμήμα 2.1: Η διατροφή πρέπει να προμηθεύει στον ζωικό οργανισμό χημική ενέργεια, οργανικά μόρια και τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά
Απαραίτητα θρεπτικά συστατικά
Ανεπάρκειες της διατροφής
Ποσοτικός προσδιορισμός των διατροφικών αναγκών
Τμήμα 2.2: Τα κύρια στάδια επεξεργασίας της τροφής είναι η πρόσληψη, η πέψη, η απορρόφηση και η αποβολή
Πεπτικά διαμερίσματα
Τμήμα 2.3: Το πεπτικό σύστημα των θηλαστικών αποτελείται από όργανα που ειδικεύονται σε διαδοχικά στάδια επεξεργασίας της τροφής
Η στοματική κοιλότητα, ο φάρυγγας και ο οισοφάγος
Η πέψη στον στόμαχο
Η πέψη στο λεπτό έντερο
Απορρόφηση στο λεπτό έντερο
Απορρόφηση στο παχύ έντερο
Τμήμα 2.4: Η εξελικτική προσαρμογή του πεπτικού συστήματος των σπονδυλωτών σχετίζεται με τη διατροφή τους
Ορισμένες προσαρμογές των δοντιών
Στόμαχος και προσαρμογές του εντέρου
Προσαρμογές αμοιβαίας ωφέλειας
Τμήμα 2.5: Στην ενεργειακή ισορροπία των ζωικών οργανισμών συμμετέχουν ομοιοστατικοί μηχανισμοί
Πηγές και αποθήκες ενέργειας
Υπερσιτισμός και παχυσαρκία
Παχυσαρκία και εξέλιξη

3. Κυκλοφορία και ανταλλαγή αερίων
Επισκόπηση: Περιοχές συναλλαγής
Τμήμα 3.1: Το κυκλοφορικό σύστημα συνδέει τις επιφάνειες ανταλλαγής ουσιών με τα κύτταρα ολόκληρου του σώματος
Γαστραγγειακή κοιλότητα
Ανοικτό και κλειστό κυκλοφορικό σύστημα
Οργάνωση του κυκλοφορικού συστήματος των σπονδυλωτών
Τμήμα 3.2: Η διπλή κυκλοφορία των θηλαστικών βασίζεται σε συντονισμένους κύκλους καρδιακής συστολής
Η κυκλοφορία στα θηλαστικά
Η καρδιά των θηλαστικών: Αναλυτική εξέταση
Διατήρηση του ρυθμικού χτύπου της καρδιάς
Τμήμα 3.3: Τα πρότυπα της πίεσης και της ροής του αίματος αντανακλούν τη δομή και τη διάταξη των αιμοφόρων αγγείων
Δομή και λειτουργία των αιμοφόρων αγγείων
Ταχύτητα της ροής του αίματος
Πίεση του αίματος
Λειτουργία των τριχοειδών αγγείων
Επιστροφή υγρών μέσω του λεμφικού συστήματος
Τμήμα 3.4: Τα συστατικά του αίματος συμμετέχουν στην ανταλλαγή και τη μεταφορά ουσιών, και στην άμυνα του οργανισμού
Σύνθεση και λειτουργία του αίματος
Καρδιαγγειακές παθήσεις
Τμήμα 3.5: Η ανταλλαγή αερίων πραγματοποιείται μεταξύ εξειδικευμένων αναπνευστικών επιφανειών
Διαβαθμίσεις μερικής πίεσης κατά την ανταλλαγή αερίων
Αναπνευστικά μέσα
Αναπνευστικές επιφάνειες
Τα βράγχια των υδρόβιων ζώων
Τα τραχειακά συστήματα των εντόμων
Πνεύμονες
Τμήμα 3.6: Η αναπνοή προκαλεί οξυγόνωση των πνευμόνων
Πώς αναπνέουν τα αμφίβια
Πώς αναπνέουν τα θηλαστικά
Πώς αναπνέουν τα πτηνά
Έλεγχος της αναπνοής στον άνθρωπο
Τμήμα 3.7: η δέσμευση και η μεταφορά αερίων μέσω χρωστικών ουσιών αποτελούν προσαρμογές που αφορούν την ανταλλαγή των αερίων
Συντονισμός μεταξύ κυκλοφορίας και ανταλλαγής αερίων
Αναπνευστικές χρωστικές
Ζώα-πρωταθλητές

4. Το ανοσοποιητικό σύστημα
Επισκόπηση: Αναγνώριση και απόκριση
Τμήμα 4.1: Στην εγγενή ανοσία, η αναγνώριση και η απόκριση βασίζονται σε κοινά γνωρίσματα των παθογόνων
Εγγενής ανοσία στα ασπόνδυλα
Εγγενής ανοσία στα σπονδυλωτά
Πώς διαφεύγουν τα παθογόνα από το εγγενές ανοσοποιητικό σύστημα
Τμήμα 4.2: Στην επίκτητη ανοσία, οι υποδοχείς των λεμφοκυττάρων προσφέρουν εξειδικευμένη αναγνώριση των παθογόνων
Επίκτητη ανοσία: Επισκόπηση
Αναγνώριση των αντιγόνων από τα λεμφοκύτταρα
Ανάπτυξη των λεμφοκυττάρων
Τμήμα 4.3: Η επίκτητη ανοσία προστατεύει τον οργανισμό από λοιμώξεις των κυττάρων και των υγρών του σώματος
Βοηθητικά κύτταρα Τ: Απόκριση σε όλα σχεδόν τα αντιγόνα
Κυτταροτοξικά κύτταρα Τ: Απόκριση στα μολυσμένα κύτταρα
Κύτταρα Β: Απόκριση στα εξωκυττάρια παθογόνα
Ενεργητική και παθητική ανοσοποίηση
Ανοσιακή απόρριψη
Τμήμα 4.4: Διαταραχές στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες ή να τις επιδεινώσουν
Υπερβολική ανοσοαπόκριση, ανοσοαπόκριση εναντίον του εαυτού και μειωμένη ανοσοαπόκριση
Αποφυγή της επίκτητης ανοσοαπόκρισης από τα παθογόνα
Καρκίνος και ανοσία

5. Ωσμορρύθμιση και απέκκριση
Επισκόπηση: Μια πράξη εξισορρόπησης
Τμήμα 5.1: Η ωσμορρύθμιση εξισορροπεί την πρόσληψη και την απώλεια νερού και διαλυμένων ουσιών
Ώσμωση και ωσμομοριακότητα
Ωσμωτικές αντιξοότητες
Το ενεργειακό ισοζύγιο της ωσμορρύθμισης
Μεταφορικό επιθήλιο στην ωσμορρύθμιση
Τμήμα 5.2: Τα αποβαλλόμενα αζωτούχα προϊόντα του μεταβολισμού ενός ζώου αντανακλούν τη φυλογένεσή του και το περιβάλλον όπου ζει
Μορφές αζωτούχων αποβλήτων
Η επίδραση της εξέλιξης και του περιβάλλοντος στα αζωτούχα απόβλητα
Τμήμα 5.3: Τα απεκκριτικά συστήματα πολλών οργανισμών αποτελούν παραλλαγές μιας βασικής δομής σωληνίσκων
Διεργασίες απέκκρισης
Επισκόπηση των απεκκριτικών συστημάτων
Δομή του απεκκριτικού συστήματος των θηλαστικών
Τμήμα 5.4: Η οργάνωση του νεφρώνα προσφέρεται για τη βαθμιαία επεξεργασία του διηθήματος του αίματος
Από το διήθημα του αίματος στα ούρα: Αναλυτική θεώρηση
Διαβαθμίσεις διαλυμένων ουσιών και εξοικονόμηση νερού
Προσαρμογές του νεφρού των σπονδυλωτών σε διάφορα περιβάλλοντα
Τμήμα 5.5: Η λειτουργία των νεφρών, η υδατική ισορροπία και η πίεση του αίματος συνδέονται μέσω ορμονικών κυκλωμάτων
Αντιδιουρητική ορμόνη
Το σύστημα ρενίνης-αγγειοτασίνης-αλδοστερόνης
Ρύθμιση της ομοιόστασης των νεφρών

6. Ορμόνες και ενδοκρινικό σύστημα
Επισκόπηση: Οι εξ αποστάσεως ρυθμιστές της μορφής του σώματος
Τμήμα 6.1: Οι ορμόνες και τα άλλα σηματοδοτικά μόρια προσδένονται σε υποδοχείς-στόχους, πυροδοτώντας ειδικά μονοπάτια απόκρισης
Τύποι εκκρινόμενων σηματοδοτικών μορίων
Χημικές κατηγορίες ορμονών
Τοπογραφία των ορμονικών υποδοχέων: Επιστημονική διερεύνηση
Μονοπάτια κυτταρικής απόκρισης
Ορμόνες με πολλαπλές επιδράσεις
Σηματοδότηση από τοπικούς ρυθμιστές
Τμήμα 6.2: Η αρνητική ανάδραση και τα ζεύγη ανταγωνιστικών ορμονών είναι κοινά γνωρίσματα του ενδοκρινικού συστήματος
Απλά ορμονικά μονοπάτια
Ινσουλίνη και γλυκαγόνη: Ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα
Τμήμα 6.3: Το ενδοκρινικό και το νευρικό σύστημα δρουν ανεξάρτητα και σε συνεργασία για τη ρύθμιση της φυσιολογίας των ζώων
Συντονισμός ενδοκρινικού και νευρικού συστήματος στα ασπόνδυλα
Συντονισμός ενδοκρινικού και νευρικού συστήματος στα σπονδυλωτά
Ορμόνες του οπίσθιου λοβού της υπόφυσης
Ορμόνες του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης
Τμήμα 6.4: οι ενδοκρινείς αδένες αποκρίνονται σε ποικίλα ερεθίσματα για τη ρύθμιση του μεταβολισμού, της ομοιόστασης, της ανάπτυξης και της συμπεριφοράς
Θυρεοειδική ορμόνη: Ρύθμιση του μεταβολισμού και της ανάπτυξης
Παραθυρεοειδική ορμόνη και βιταμίνη D: Ρύθμιση των επιπέδων ασβεστίου του αίματος
Ορμόνες των επινεφριδίων: Απόκριση στο στρες
Φυλετικές ορμόνες των γονάδων
Μελατονίνη και βιορρυθμοί

7. Η αναπαραγωγή των ζώων
Επισκόπηση: Ζευγαρώνοντας με σκοπό τη φυλετική αναπαραγωγή
Τμήμα 7.1: Στο ζωικό βασίλειο συμβαίνει τόσο αφυλετική όσο και φυλετική αναπαραγωγή
Μηχανισμοί αφυλετικής αναπαραγωγής
Φυλετική αναπαραγωγή: ένα εξελικτικό αίνιγμα
Αναπαραγωγικοί κύκλοι και πρότυπα
Τμήμα 7.2: Η γονιμοποίηση βασίζεται σε μηχανισμούς που φέρνουν σε επαφή σπερματοζωάρια και ωάρια του ίδιου είδους
Διασφαλίζοντας την επιβίωση των απογόνων
Παραγωγή και διάθεση γαμετών
Τμήμα 7.3: Τα αναπαραγωγικά όργανα παράγουν και μεταφέρουν τους γαμέτες
Ανατομία του αναπαραγωγικού συστήματος της γυναίκας
Ανατομία του αναπαραγωγικού συστήματος του άνδρα
Σεξουαλική απόκριση στον άνθρωπο
Τμήμα 7.4: Ο χρονισμός και το πρότυπο της μείωσης στα θηλαστικά διαφέρει από φύλο σε φύλο
Τμήμα 7.5: Η αναπαραγωγή στα θηλαστικά ρυθμίζεται από την αλληλεπίδραση τροπικών και φυλετικών ορμονών
Ορμονικός έλεγχος του αναπαραγωγικού συστήματος, των ανδρών
Οι αναπαραγωγικοί κύκλοι της γυναίκας
Τμήμα 7.6: Στα πλακουντοφόρα θηλαστικά, το έμβρυο αναπτύσσεται πλήρως στη μήτρα της μητέρας
Σύλληψη, εμβρυϊκή ανάπτυξη και τοκετός
Ανοσιακή ανοχή της μητέρας προς το έμβρυο
Αντισύλληψη και έκτρωση
Σύγχρονες τεχνολογίες αναπαραγωγής

8. Η ανάπτυξη των ζώων
Επισκόπηση: Ένα σχέδιο κατασκευής του σώματος
Τμήμα 8.1: Μετά τη γονιμοποίηση, η εμβρυϊκή ανάπτυξη προχωρά μέσω της αυλάκωσης, της γαστριδίωσης και της οργανογένεσης
Γονιμοποίηση
Αυλάκωση
Γαστριδίωση
Οργανογένεση
Αναπτυξιακές προσαρμογές των αμνιωτών
Ανάπτυξη των θηλαστικών
Τμήμα 8.2: Η μορφογένεση στα ζώα περιλαμβάνει συγκεκριμένες αλλαγές στο σχήμα, τη θέση και την προσκόλληση των κυττάρων
Κυτταροσκελετός, κυτταρική κινητικότητα και συγκλίνουσα επέκταση
Ο ρόλος των μορίων κυτταρικής συγκόλλησης και η εξωκυττάρια θεμέλια ουσία
Τμήμα 8.3: Η αναπτυξιακή τύχη των κυττάρων εξαρτάται από την ιστορία τους και από επαγωγικά σήματα
Χαρτογράφηση της αναπτυξιακής τύχης
Δημιουργία κυτταρικών ασυμμετριών
Καθορισμός της κυτταρικής τύχης και σχηματισμός μορφοτύπου από επαγωγικά σήματα

9. Νευρώνες, συνάψεις και νευρικά σήματα
Επισκόπηση: Γραμμές επικοινωνίας
Τμήμα 9.1: Η λειτουργία της μετάδοσης πληροφοριών εξαρτάται από την οργάνωση και τη δομή των νευρώνων
Εισαγωγή στην επεξεργασία των πληροφοριών
Δομή και λειτουργία των νευρώνων
Τμήμα 9.2: Αντλίες ιόντων και δίαυλοι ιόντων διατηρούν σταθερό το δυναμικό ηρεμίας ενός νευρώνα
Σχηματισμός του δυναμικού ηρεμίας
Ένα μοντέλο για το δυναμικό ηρεμίας
Τμήμα 9.3: Τα δυναμικά ενέργειας είναι τα σήματα που άγονται από νευράξονες
Παραγωγή δυναμικών ενέργειας
Γένεση δυναμικών ενέργειας: Αναλυτική θεώρηση
Αγωγή των δυναμικών ενέργειας
Τμήμα 9.4: Οι νευρώνες επικοινωνούν με άλλα κύτταρα μέσω των συνάψεων
Γένεση των μετασυναπτικών δυναμικών
Άθροιση των μετασυναπτικών δυναμικών
Ρυθμιζόμενη συναπτική διαβίβαση
Νευροδιαβιβαστές

10. Νευρικά συστήματα
Επισκόπηση: Κέντρο εντολών και ελέγχου
Τμήμα 10.1: Τα νευρικά συστήματα αποτελούνται από κυκλώματα νευρώνων και υποστηρικτικά κύτταρα
Οργάνωση του νευρικού συστήματος των σπονδυλωτών
Το περιφερικό νευρικό σύστημα
Τμήμα 10.2: Ο εγκέφαλος των σπονδυλωτών αποτελείται από εξειδικευμένες επιμέρους περιοχές
Το εγκεφαλικό στέλεχος
Η παρεγκεφαλίδα
Ο διάμεσος εγκέφαλος
Τα εγκεφαλικά ημισφαίρια
Εξέλιξη της γνωστικής λειτουργίας στα σπονδυλωτά
Τμήμα 10.3: Ο φλοιός των εγκεφαλικών ημισφαιρίων ελέγχει τις εκούσιες κινήσεις και τις γνωστικές λειτουργίες
Επεξεργασία των πληροφοριών στον φλοιό των εγκεφαλικών ημισφαιρίων
Γλώσσα και ομιλία
Πλαγίωση της φλοιικής λειτουργίας
Συναισθήματα
Συνείδηση
Τμήμα 10.4: Η μνήμη και η μάθηση βασίζονται σε αλλαγές των συναπτικών συνδέσεων
Νευρωνική πλαστικότητα
Μνήμη και μάθηση
Μακρόχρονη ενδυνάμωση
Τμήμα 10.5: Οι διαταραχές του νευρικού συστήματος είναι δυνατό να εξηγηθούν σε μοριακό επίπεδο Σχιζοφρένεια
Κατάθλιψη
Εθισμός σε ουσίες και το σύστημα ανταμοιβής του εγκεφάλου
Νόσος Alzheimer
Νόσος Parkinson
Θεραπεία με βλαστικά κύτταρα

11. Αισθητικοί και κινητικοί μηχανισμοί
Επισκόπηση: Αίσθηση και δράση
Τμήμα 11.1: Οι αισθητικοί υποδοχείς μετατρέπουν την ενέργεια του ερεθίσματος σε νευρικές ώσεις και τις διαβιβάζουν στο κεντρικό νευρικό σύστημα
Αισθητικές οδοί
Τύποι αισθητικών υποδοχέων
Τμήμα 11.2: Οι μηχανοϋποδοχείς που είναι υπεύθυνοι για την ακοή και την ισορροπία ανιχνεύουν τις κινήσεις υγρών ή σωματιδίων
Αίσθηση της βαρύτητας και του ήχου στα ασπόνδυλα
Ακοή και ισορροπία στα θηλαστικά
Ακοή και ισορροπία στα άλλα σπονδυλωτά
Τμήμα 11.3: Οι αισθήσεις της γεύσης και της όσφρησης βασίζονται σε παραπλήσιες ομάδες αισθητικών υποδοχέων
Η γεύση στα θηλαστικά
Η όσφρηση στον άνθρωπο
Τμήμα 11.4: Οι μηχανισμοί της όρασης είναι παρόμοιοι σε όλα τα ζωικά είδη
Η όραση στα ασπόνδυλα
Το οπτικό σύστημα των σπονδυλωτών
Τμήμα 11.5: Η μυϊκή λειτουργία απαιτεί τη φυσική αλληλεπίδραση πρωτεϊνικών νηματίων
Οι σκελετικοί μύες των σπονδυλωτών
Άλλοι τύποι μυών
Τμήμα 11.6: Τα σκελετικά συστήματα μετατρέπουν τη μυϊκή σύσπαση σε κίνηση
Τύποι σκελετικών συστημάτων
Τύποι μετακίνησης
Ενεργειακό κόστος της μετακίνησης

12. Συμπεριφορά των ζώων
Επισκόπηση: Χορεύουμε;
Τμήμα 12.1: Απλά αισθητικά σήματα μπορούν να προκαλέσουν απλές αλλά και σύνθετες συμπεριφορές
Στερεότυπες αποκρίσεις
Προσανατολισμένη κίνηση
Συμπεριφορικοί ρυθμοί
Ζωικά σήματα και επικοινωνία
Τμήμα 12.2: Η μάθηση εδραιώνει εξειδικευμένες συνδέσεις μεταξύ εμπειρίας και συμπεριφοράς
Εξοικείωση
Εγχάραξη
Χωρική μάθηση
Συνειρμική μάθηση
Γνωστική λειτουργία και επίλυση προβλημάτων
Ανάπτυξη επίκτητων συμπεριφορών
Τμήμα 12.3: Στην ανάπτυξη συμπεριφορών συμβάλλουν η γενετική σύσταση και το περιβάλλον
Εμπειρία και συμπεριφορά
Ρυθμιστικά γονίδια και συμπεριφορά
Συμπεριφορικές παραλλαγές με γενετική βάση σε φυσικούς πληθυσμούς
Επίδραση της παραλλαγής σε έναν μόνο γενετικό τόπο
Τμήμα 12.4: Οι περισσότερες συμπεριφορές αποτελούν προϊόν εξελικτικής πίεσης για ατομική επιβίωση και αναπαραγωγική επιτυχία
Συμπεριφορά αναζήτησης τροφής
Συμπεριφορά ζευγαρώματος και επιλογή συντρόφου
Τμήμα 12.5: Η αλτρουιστική κοινωνική συμπεριφορά αιτιολογείται εξελικτικά από την εγκλείουσα αρμοστικότητα
Αλτρουισμός
Εγκλείουσα αρμοστικότητα
Κοινωνική μάθηση
Παράρτημα A: Απαντήσεις
Παράρτημα B: ο περιοδικός πίνακας
Παράρτημα Γ: Το μετρικό σύστημα
Παράρτημα Δ: σύγκριση οπτικού και ηλεκτρονιακού
μικροσκοπίου
Παράρτημα E: Ταξινόμηση των έμβιων όντων

Πηγές
Γλωσσάρι
Ευρετήριο