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Nel corpo umano

Che cosa facciamo nelle diverse ore del d&igrave; e della notte?

Osserviamo la giornata: che cosa facciamo durante la giornata?

Le nostre attivit&agrave; da che cosa dipendono?

Discussione sulle attivit&agrave; che si svolgono durante una giornata e come queste sono regolate&nbsp; dalla luce e dal buio, dal giorno e dalla notte.

Costruzione della scansione temporale delle attivit&agrave; che ogni bambino compie durante la sua giornata.

Costruzione di grafici che sintetizzano le abitudini degli alunni e mettono in relazione le abitudini di tutti i bambini della classe.

Osservazione di immagini e filmati che evidenziano la relazione tra le attivit&agrave; fisiologiche del corpo e l&rsquo;alternarsi della luce e del buio.

Discussione a coppie, formulazione di domande.

Discussione in gruppo e raccolta delle domande e formulazione di nuovi interrogativi: dove possiamo trovare le risposte?

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VIDEO

<a href="https://www.youtube.com/watch?v=2BoLqqNuqwA" target="_blank">I ritmi circadiani </a> 
Lingua Inglese (Durata&nbsp; 2:33)

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Le ricerche hanno dimostrato che il paradigma DNA-centrico si &egrave; rivelato insufficiente: il DNA non contiene tutta l&rsquo;informazione per fare un organismo, che invece &egrave; il frutto del continuo dialogo tra cellule e ambiente, e delle cellule fra loro. Tale dialogo, che avviene secondo i codici dell&rsquo;epigenetica - cio&egrave;&nbsp; promuovendo cambiamenti nella cromatina e nel funzionamento del DNA - &egrave; la chiave dell&rsquo;adattamento degli organismi al loro ambiente.

Un esempio di questo adattamento continuo &egrave; dato dai ritmi circadiani.

Obiettivi

Attivit&agrave; 1 | Il DNA e la cromatina

Attivit&agrave; 2 | Epigenetica: il dialogo continuo tra DNA e ambiente

La parte superiore dell&#39;immagine mostra la cromatina che si forma dall&rsquo;avvolgersi del DNA intorno ai nucleosomi (le &ldquo;palline&rdquo; di proteine istoniche).

La parte inferiore dell&#39;immagine mostra la cromatina che &ldquo;si apre&rdquo;, tramite il distacco dei nucleosomi dal DNA.

<a>Wikimedia</a>

Attivit&agrave; con i bambini

Obiettivo

Conoscere che cosa sono i ritmi circadiani e come &egrave; regolato il ciclo sonno-veglia.

Conoscere il ruolo dei ritmi circadiani nell&rsquo;adattamento di tutti i viventi

<table cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td style="vertical-align:middle">
			Che cosa sono i ritmi circadiani

			I ritmi circadiani sono un &ldquo;orologio biologico&rdquo; con cui i viventi si adattano all&rsquo;alternanza di luce e buio dovuta alla rotazione della Terra sul suo asse.

			Tutti gli organismi terrestri &ndash; microrganismi, piante, animali &ndash; sono dotati di questo &ldquo;orologio biologico&rdquo; che ne sincronizza il metabolismo e la fisiologia.

			Poich&eacute; hanno una durata di circa 24 ore, questi cicli biologici sono detti ritmi circadiani (latino, circa diem). Negli esseri umani la luce entra nell&#39;occhio e arriva a speciali cellule della retina, sensibili soprattutto alle frequenze della luce blu.

			Poi un tratto nervoso porta queste informazioni all&rsquo;ipotalamo, una struttura nervosa alla base del cervello che controlla l&rsquo;ipofisi, la ghiandola che regola tutta la secrezione ormonale. Nell&rsquo;ipotalamo ha sede il nostro orologio principale, che governa e sincronizza gli orologi periferici, situati negli organi.

			Per effetto degli stimoli provenienti dalla retina, la cromatina dentro i neuroni dell&rsquo;orologio principale si &ldquo;apre&rdquo; o &ldquo;si chiude&rdquo;, consentendo o meno l&rsquo;attivit&agrave; ciclica dei geni i cui prodotti stimolano specifici ormoni, i quali vengono cos&igrave; a essere governati dalla luce solare.

			I ritmi circadiani controllano attivit&agrave; fisiologiche cruciali, come i cicli sonno-veglia, appetito-saziet&agrave;, quelli della pressione sanguigna, del metabolismo e della risposta immunitaria.

			DIAGRAMMA

			<a href="https://www.braincenterfirenze.it/ritmi-circadiani/" target="_blank">I ritmi circadiani</a>

			VIDEO

			<a href="https://www.youtube.com/watch?v=LUrgM8yVbnM" target="_blank">Luce e ritmi circadiani </a>del genetista Rodolfo Costa

			Durata 11:26

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			</td>
		</tr>
		<tr>
			<td style="vertical-align:middle">
			Il ciclo sonno-veglia

			Nel ciclo sonno-veglia ha un ruolo essenziale la ghiandola pineale (o epifisi), vicina e connessa all&rsquo;ipotalamo, la quale secerne &ldquo;l&rsquo;ormone del sonno&rdquo;: la&nbsp; melatonina. Al diminuire della luce solare, la produzione di melatonina cresce, inducendo il sonno, raggiunge il picco alle 2-4 di notte, poi diminuisce.

			Si osservano alterazioni di questo ciclo nel lavoro a turni, nel jet lag e nell&#39;esposizione prolungata alla luce durante la notte.

			Gli schermi di TV, tablet e telefoni confondono il nostro sistema, perch&eacute; emettono luce blu che inibisce la produzione di melatonina utile a mantenere l&rsquo;equilibrio del ciclo circadiano. L&#39;alterazione dell&#39;orologio aumenta il rischio di patologie come disturbi metabolici (obesit&agrave;, diabete di tipo 2), infiammatori e cardiovascolari (aterosclerosi, infarto).

			L&rsquo;alterazione del ciclo pu&ograve; essere particolarmente grave negli adolescenti, ma anche nei bambini.
			</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

Osservazione delle immagini e discussione in gruppo: &nbsp;

Dal DNA alla Cromatina al cromosoma

<a>Wikimedia</a>

La copertina di Le Scienze &ndash; versione italiana di Scientific American &ndash; porta il titolo &ldquo;Il nuovo codice della vita&rdquo; (agosto, 2024). In questa proposta di laboratorio cercheremo di esplorare questa rivoluzione in biologia e di proporre attivit&agrave; didattiche che favoriscano la conoscenza di questa nuova visione dei viventi e della loro relazione col mondo che tutti insieme abitiamo.

Per la metodologia di questo laboratorio rinviamo a <a href="https://www.giuntiscuola.it/articoli/il-viaggio-della-mela-dal-frutteto-alla-nostra-tavola" target="_blank">Il viaggio della mela: dal frutteto alla nostra tavola</a>. Tuttavia, ci preme ribadire che, anche per questo laboratorio, risultano essere fondanti la formulazione delle domande e l&rsquo;adozione di un pensiero critico che procede con l&rsquo;osservazione e il dubbio.

<a>DNA e RNA. Differenze</a>

Sponk / *translation: Sponk, CC BY-SA 3.0 , via Wikimedia Commons

<a>La doppia elica del DNA</a>.

Forluvoft, Public domain, via Wikimedia Commons

Approfondimenti per l&#39;insegnante

Conoscere il DNA e le altre componenti della cromatina, la sostanza dei cromosomi

Il DNA 

Il DNA (acido deossiribonucleico) &egrave; formato da due lunghe catene di unit&agrave; ripetute (i 2 filamenti). Da ogni unit&agrave; su ciascun filamento sporge un &ldquo;anello&rdquo; chimico (una base azotata) di 4 diversi tipi, indicati con le lettere A, T, G, C. Le coppie di basi (A/T, G/C) incontrandosi uniscono i due filamenti. Si forma cos&igrave; la doppia elica del DNA, avvolta su se stessa. La sequenza delle &ldquo;lettere&rdquo; viene letta dalla cellula e trasformata in proteine (le molecole che danno forma ad ogni caratteristica dell&rsquo;organismo, p.e. emoglobina), o in RNA (acido ribonucleico) diversi che assolvono specifiche funzioni. Le unit&agrave; di DNA che portano l&rsquo;informazione per proteine o RNA sono dette &ldquo;geni&rdquo;.

La Genetica studia i geni e il DNA. L&rsquo;Epigenetica studia come la cromatina si modifica in risposta ai segnali ambientali, consentendo la &ldquo;lettura&rdquo; del DNA e il suo funzionamento differenziato a seconda delle esigenze del momento.

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La cromatina 

Nelle cellule il DNA non si trova nella forma di solito rappresentata, perch&eacute; la doppia elica in realt&agrave; si avvolge intorno a migliaia di nucleosomi, cio&egrave; &ldquo;palline&rdquo; di proteine dette istoni. Insieme ai nucleosomi su cui si avvolge, il DNA forma una fibra chiamata cromatina. La fibra di cromatina si spiralizza molte volte, compattandosi sempre pi&ugrave; fitta, tanto che il microscopico nucleo di ogni cellula contiene 2 metri di DNA.

La fibra di cromatina spiralizzata costituisce il cromosoma. Nelle regioni del cromosoma dove la&nbsp; cromatina &egrave; compatta,

I geni non sono accessibili per la &ldquo;lettura&rdquo; e restano silenti, cio&egrave; inattivi. Invece nelle regioni cromosomiche di cromatina &ldquo;aperta&rdquo;, i geni sono accessibili ai segnali e quindi attivi.&nbsp; Grazie ai cambiamenti della cromatina, le cellule esprimono in ogni momento solo i geni che servono per la funzione che devono svolgere.

Inoltre, grazie alla flessibilit&agrave; di risposta del DNA, i geni attivati e la loro espressione possono variare di momento in momento, a seconda delle condizioni ambientali. Cio&egrave; l&rsquo;informazione contenuta nel DNA pu&ograve; essere letta e utilizzata in modi diversi, a seconda delle esigenze dettate dall&rsquo;ambiente.

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VIDEO

<a href="https://www.youtube.com/watch?v=9kQpYdCnU14" target="_blank">La formazione della cromatina e dei cromosomi.</a>

In inglese con sottotitoli &nbsp; (Durata 1:30)

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ARTICOLI

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