Biologia Applicata PDF

BIOLOGIA APPLICATA 4/11/2024 Esame: scritto (crocette+domande aperte) 6 dicembre ESAME Diapositive su ariel Biologia = studio della vita. La biologia è la scienza che studia gli organismi viventi ed i loro rapporti con l’ambiente che li circonda. De nire un essere...

BIOLOGIA APPLICATA 4/11/2024 Esame: scritto (crocette+domande aperte) 6 dicembre ESAME Diapositive su ariel Biologia = studio della vita. La biologia è la scienza che studia gli organismi viventi ed i loro rapporti con l’ambiente che li circonda. De nire un essere vivente non è una cosa banale. Come posso descrivere un essere vivente? Posso descriverlo con 4 caratteristiche: 1. Complessità (biodiversità) 2. Capacità di accrescimento 3. Capacità di riproduzione 4. Capacità di adattarsi a un ambiente 1. Complessità (biodiversità) Tutte gli esseri viventi sono molto diversi tra di loro. La complessità è una caratteristica determinata, costante nel tempo e nello spazio; è quindi determinante il mantenersi costanti nel tempo. Il fatto che ci siano due sistemi viventi ugualmente complessi è una cosa molto rara. La complessità deve essere ripetuta nel tempo. E come si fa? Tutta l’informazione che speci ca la complessità dell’organismo deve essere contenuta del DNA che viene tramandato nel tempo, di generazione in generazione. 2. Capacità di accrescimento Gli organismi viventi crescono e si sviluppano. Cosa de nisce la capacità di accrescimento? Lo sviluppo. Quindi il trasformarsi e l’ aumentare la propria massa. Esistono degli enzimi che sono catalizzatori di reazione —> trasformano la materia in energia per poter crescere. Riescono ad agire anche in condizioni che non favoriscono le loro attività. Una buona parte dell’informazione genetica riguarda i modo di sintetizzare i diversi enzimi. 3. Capacità di riprodursi Capacità di dare origine ad altri organismo, ma che siano essi simili all’organismo di partenza. Prevede una trasmissione dell’informazione sulla complessità degli organismi. Esiste un meccanismo di replicazione del DNA che assicura la conservazione dell’informazione. 4. Capacità di adattarsi a un ambiente Teoria dell’evoluzione. Prima di Darwin, esisteva la teoria di Lamark: quella funzione che non si usa, si tende a perderla. Darwin: insorgono negli organismi delle mutazioni spontanee, che possono conferire all’organismo un vantaggio o uno svantaggio in base anche all’ambiente circostante. Se la mutazione è vantaggiosa viene tramandata ed ereditata. Gli scienziati si sono posti una domanda: qual’è la più piccola unità che posso considerare come organismo vivente? E come fa questa unità a generare la complessità? La cellula Teoria cellulare classica: gli organismi viventi sono costituiti da cellule, che sono unità funzionali degli organismi e che originano per divisione di cellule preesistenti. I primi due postulati (gli organismi viventi sono costituiti da cellule e le cellule sono le unità funzionali degli organismi) furono enunciati da Schleiden e Schwann; mentre il terzo postulato (le cellule originano per divisione di cellule preesistenti) fu aggiunto da Virchow e dimostrato poi da Pasteur. La “scoperta” delle cellule Hooke osservando, con un microscopio da lui costruito, il sughero vide delle strutture microscopiche, che chiamò cellule —> vide delle cellule morte. Teoria cellulare moderna: - Tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule - Le reazioni chimiche di un organismo hanno luogo all’interno della cellula - Le cellule hanno origine mediante la riproduzione fi fi fi  - Le cellule contengono le informazioni ereditarie, e tali informazioni passano dalla cellula madre alla cellula glia Le cellule sono le unità fondamentali della vita, evolute da un progenitore comune. Esse possono avere morfologia molto diversa, ma alcune funzioni sono comuni a tutti i tipi di cellule: - Accrescimento e divisione - Trasformazione dell’energia da una forma all’altra e uso dell’energia per compiere tipi diversi di lavoro - Sede dell’informazione genetica, da cui dipendono il metabolismo e la determinazione delle proprie strutture - Scambi con l’ambiente Le cellule sono dei veri e propri organismi viventi. E le distinguiamo in: - Cellule procariotiche: più semplici - Cellule eucariotiche: più complesse Gli organismi possono essere: - Unicellulari: sono in grado di svolgere tutte le funzioni degli organismi viventi, esempio l’ameba, e possono essere formati sia da cellule procariotiche che da cellule eucariotiche. - Pluricellulari: son sempre costituiti da cellule eucariotiche, presentano una suddivisione del lavoro e hanno una speciale forma di specializzazione, che comporta che forma, struttura e componenti interne siano diverse da cellula a cellula a seconda della funzione svolta (di erenziamento cellulere). Abbiamo diversi tipi cellulari che formano un organismo Cellula procariotica - Dimensione: circa 1 micrometro. - Unicellularità. - Assenza di compartimentizzazione interna. - Procarioti sono formati da cellule organizzate più semplice di quelle eucariotiche, ma in grado di completare moltissime reazioni metaboliche; possono sfruttare diverse fonti energetiche e sopravvivere anche in condizioni estreme. La cellula procariotica è molto semplice e può essere un organismo unicellulare. Le cellule procariotiche non hanno un nucleo, e quindi il loro DNA circolare è libero nel citoplasma. Ciò che racchiude il citoplasma è una membrana, che permette all’organismo di sopravvivere e funge anche da protezione del DNA. La membrana plasmatica racchiude quindi tutto il materiale cellulare, lo separa dall’ambiente e regola il passaggio di sostanze cellula-esterno. All’interno della membrana plasmatica troviamo il citoplasma, che è l’insieme del contenuto cellulare e comprende: - Il citosol: soluzione acquosa di piccole e grandi molecole. - Alcune particelle insolubili, tra cui i ribosomi. Le cellule procariotiche sono molto piccole. Sono in grado di fare tutto: di trasformare ciò che gli serve dall’esterno per la loro sopravvivenza. Il DNA non si trova all’interno del nucleo, in molti casi è singolo e circolare. Possono avere un ulteriore pezzetto di DNA, chiamato plasmide (molto piccolo), che codi ca per una determinata funzione. ff fi fi  La maggior parte delle cellule procariotiche ha una parete cellulare esterna alla membrana, con funzione di sostengo e protezione, prevenire l’esplosione per pressione osmotica. La parete cellulare è costituita da peptidoglicano (complesso di zuccheri). Strutture specializzate della cellula procariotica: - Membrane interne: invaginazioni della membrana plasmatica (batteri fotosintetici). - Flagelli e pili: appendici che permettono movimento e adesione. Cellula eucariotica - Dimensioni circa 10-100 volte più grandi della cellula procariotica (10-100 micrometri). - La membrana plasmatica racchiude il materiale cellulare, lo separa dall’ambiente e regola il passaggio di sostanze cellula/esterno. - Compartimentizzazione interna: all’interno della membrana di trova il citoplasma, l’insieme del contenuto cellulare, comprende il citosol (soluzione acquosa di piccole e grandi molecole) ed una serie di organuli, compartimentizzazione funzionalmente specializzati delimitati da membrana e comunque strutturalmente separati. Ha il nucleo che contiene il DNA. All’interno del citoplasma si trovano gli organelli (mitocondri, apparato di Golgi, ribosomi, lisosomi, ecc.), delimitati dalla loro membrana. Ha una membrana che ha delle caratteristiche di erenti rispetto a quella procariotica. Le cellule eucariotiche sono almeno 10-100 volte più grandi della cellula procariotica. La parete cellulare ha una membrana fosfolipidica, ma non è mai costituita da peptidoglicano. È molto più grande della cellula procariotica. Ha la membrana plasmatica che la protegge dall’ambiente e permette il assaggio di sostanze dall’interno all’esterno. L’origine della cellula eucariotica: è l’evoluzione della cellula procariotica —> era una struttura ancestrale, dove il DNA stava all’interno del citoplasma. Pani piano la membrana ha creato delle invaginazioni e ha creato delle diverse strutture con delle diverse funzioni. Cos’è un virus? Un virus è un endoparassita endocellulare obbligato, che dipende totalmente dalla cellula ospite per la loro esistenza e duplicazione. Non sono cellule e possono essere considerati degli organismi viventi a metà, perché non soddisfano tutti e 4 i criteri detti a inizio lezione. Sono strutture molto semplice e hanno al loro interno l’acido nucleico. Possono essere a DNA o a RNA. Per proteggere il tutto abbiamo una struttura proteica che protegge il materiale genetico (capside). Posso essere più o meno piccoli. Fasi del ciclo replicativo virale: - Assorbimento: attacco del virione alla cellula ospite attraverso legame antirecettore-recettore. La speci cità del legame spiega il tropismo per particolari cellule dell’ospite. - Penetrazione: ingresso del genoma virale, a volte di altri componenti (capside, enzimi), nella cellula per fusione o endocitosi. - Svestimento: fase endonucleare, in cui per idrolisi delle proteine virali si h esposizione dell’acido nucleico virale, che prende il controllo del metabolismo cellulare. fi ff  Virus a DNA Una volta che sono all’interno della cellula, perdono il rivestimento della membrana, il capside si apre i il DNA entra nel nucleo della cellula. Virus a RNA Oltre a le informazione per formare il capside, hanno anche le info per creare la trascrittasi inversa. Perché deve trasformare il RNA in DNA? Perché è molto stabile l’RNA che entra nella cellula e quindi lo trasforma in DNA. 11/11/2024 CARATTERISTICHE DEGLI ORGANISMI VIVENTI: MACROMOLECOLE Tutti i fenomeni biologici che avvengono all’interno della cellula sono il risultato dell’interazione tra diverse molecole. Queste molecole, pur mantenendo la loro unicità ed individualità, sono in grado di formare tutte le varie strutture cellulari. La componente principale delle cellule è l’acqua, ad esempio in una cellula batterica l’acqua è il 70% dell’intera cellula, mentre il rimanente 30% è composto da ioni, fosfolipidi, DNA, RNA, proteine (parte più grande) e polisaccaridi. L’acqua risulta essere il solvente all’interno del quale troviamo i nostri soluti —> questa caratteristica, cioè la possibilità di contenere all’interno delle molecole, è data dalla sua struttura chimica. L’acqua ha 2 atomi di idrogeno e 1 di ossigeno e viene de nita dipolo elettrico, poiché possiede una parziale carica negativa sull’ossigeno e una parziale carica positiva sui due idrogeni, che la rendono un dipolo elettrico. Le molecole di acqua tra di loro sono in grado di legarsi tramite un legame a idrogeno (= più debole rispetto al legame covalente) tra idrogeno e ossigeno di due molecole di acqua diverse; questi legami si formano a distanza maggiore dei legami covalenti ma possiedono un energia di legame minore. Questi legami sono legami direzionali, cioè le due molecole d’acqua devono essere orientate in un certo modo nello spazio per legarsi tra loro —> questa caratteristica conferisce all’acqua la sua caratteristica di uido, in quanto le molecole risultano essere orientate tutte in un determinato modo. Ogni molecola di acqua è in grado di formare 4 legami a idrogeno —> 1 da un idrogeno, 1 dall’altro idrogeno e 2 sull’ossigeno (che ha una doppia carica parziale negativa). All’interno dell’acqua sono disciolte delle molecole, quindi l’acqua risulta essere un solvente per: - Molecole polari = molecola polare signi ca che all’interno della molecola c’è una di erenza di elettronegatività. Le molecole polari sono in grado di disciogliersi nell’acqua. - Ioni: l’acqua forma un guscio di solvatazione attorno allo ione, quindi andrà ad avvicinare il polo positivo in caso di ione negativo e viceversa, e lo isola. Il guscio di solvatazione è una struttura che forma l’acqua intorno allo ione —> se io ho uno ione positivo avrò tutte le molecole di ossigeno (carico negativamente) che si dispongono intorno allo ione positivo immerso in acqua; fi fl fi ff  viceversa se ho uno io negativo avrò tutti gli atomi d’idrogeno dell’acqua che si dispongono attorno allo ione isolandolo. In particolare, nei casi delle molecole, come l’urea, forma dei legami a idrogeno. Troviamo i gruppi polari sia a livello delle basi e degli acidi nucleici, sia degli amminoacidi e delle proteine. Il 30% del contenuto di una molecola (la parte che non è acqua) è costituito, in particolare, da macromolecole, che si chiamano polimeri (= assemblaggio di monomeri legati tra loro tramite legami covalenti). Per creare un polimero servono più monomeri legati tra di loro. I monomeri costituenti un polimero possono essere tutti uguali oppure diversi, ma devono avere una struttura chimica simile tra loro. Dai monomeri ai polimeri: per creare un polimero, più monomeri devono essere legati tra di loro; il legame tra i diversi monomeri avviene tramite la reazione di condensazione, che è in grado di creare legami tra i diversi monomeri producendo come molecola di ri uto una molecola di acqua. I monomeri tra di loro hanno poi un legame covalente. Dal polimero al monomero: i legami covalenti, instaurati tra monomeri, possono essere scissi tramite idrolisi, che rompe il legame covalente; quindi con l’aggiunta di acqua e energia i monomeri possono staccarsi tra di loro. La base di tutte la macromolecole biologiche è il carbonio. Esse sono infatti costituite da uno scheletro di carbonio (numero di carboni dello scheletro variabile), al quale sono legati atomi di idrogeno, di ossigeno e in alcuni casi atomi di azoto e di fosforo. Questi 5 elementi sono alla base di tutte le macromolecole del nostro organismo. Le macromolecole le possiamo dividere in 3: - Proteine, i cui monomeri sono gli amminoacidi. - Carboidrati, i cui monomeri sono i monosaccaridi. - Acidi nucleici, i cui monomeri sono i nucleotidi. Le proteine Le proteine sono formate da un atomo di carbonio centrale che esegue 4 legami con un atomo di idrogeno, un gruppo carbossilico -COOH, un gruppo amminico -NH e una catena laterale, chiamata gruppo R. Nelle molecole dei diversi amminoacidi si ritrovano catene laterali diverse, di diverse composizione e proprietà chimica. Gli amminoacidi sono 20, e la di erenza tra di essi è data dalla catena laterale che possiedono e che è quindi diversa tra loro. - Abbiamo 5 amminoacidi carichi sia positivamente che negativamente. Sono composti che sono in grado di essere solubili all’interno dell’acqua, hanno quindi una determinata polarità. - Abbiamo 4 amminoacidi polari (non carichi): in grado di orientarsi verso il positivo e il negativo. Sono idro li e tendono a formare deboli legami a idrogeno con l’acqua e le altre molecole polari. - Abbiamo 8 amminoacidi apolari (hanno delle catene laterali apolari idrocarburiche): hanno una struttura lineare e non hanno nessuna di erenza di carica. Non sono solubili all’interno dell’acqua. Sono idrofobici e tendono a raggrupparsi insieme all’interno delle molecole proteiche escludendo l’acqua - Abbiamo 3 casi speciali: - Glicina: amminoacido più piccolo, che possiede la catena laterale più corta di tutte. - Cisteina: ha un atomo di zolfo, quindi è in grado di creare i ponti di solfuro. - Prolina: ha una catena laterale che è ciclica, e questo ne limita un po’ il movimento intorno l suo atomo di carbonio. La sequenza di questi amminoacidi è semplicemente la successione, nella struttura primaria delle proteine. All’interno della sequenza ci sono delle informazioni sulla formazione della proteina vera e propria —> dalla sequenza primaria, che contiene le informazioni, la proteina sarà poi in grado di assumere la forma de nitiva, che gli serve per svolgere la sua funzione. Struttura primaria = è semplicemente la sequenza dei nostri amminoacidi. Gli amminoacidi hanno però diverse caratteristiche, che fanno si che la sequenza amminoacidica assuma una determinata conformazione, dovuta proprio alle caratteristiche degli amminoacidi. Struttura secondaria = modalità di ripiegamento della catena polipeptidica in strutture regolari e ripetute, stabilizzate da legami a idrogeno. Può essere o de nita: - Alfa elica: assume la forma di una spirale destrorsa stabilizzata da legami fra azoto e idrogeno e carbonio e ossigeno. fi fi ff ff fi fi  - Beta foglietto: si forma per interazione di due catene accostate tramite dei legami a idrogeno tra diversi amminoacidi. Struttura terziaria = ripiegamento nello spazio della nostra proteina. Per essere funzionante la proteina deve assumere la sua struttura terziaria stabilizzata (non tutte le proteine sono funzionanti nella loro struttura terziaria, devono quindi assumere la struttura quaternaria per funzionare). Quando noi abbiamo due amminoacidi con lo zolfo, avremo la formazione dei ponti di solfuro. Struttura quaternaria = crea la proteina fatta e nita con delle diverse subunità. Generalmente la struttura quaternaria crea una proteina funzionante (alcune proteine sono funzionanti anche nella loro struttura terziaria) Ad esempio: l’emoglobina che ha 4 diverse subunità. Funzioni delle proteine (sono moltissime): - Ruolo strutturale: ad esempio il collagene all’interno dei tendini. - Adesione cellulare: interazione tra proteine di membrana di cellule diverse. - Trasporto di sostanze attraverso le membrane, mediante il legame proteine-ligando, che è basato su complementarietà di forma. - Funzione enzimatica. Gli enzimi sono i catalizzatori delle reazioni biologiche, quindi sono in grado di aumentare la velocità delle reazioni biologiche. Gli enzimi hanno un a nità con il loro substrato —> nel momento in cui ho un substrato vado ad applicare il mio enzima che fa aumentare la reazione in modo esponenziale, no alla saturazione dell’enzima. - Macchine multi proteiche: come le polimerasi sintetizzano DNA e RNA. - Alcuni ormoni sono proteine che si erano speci catamente a proteine recettore, trasmettendo dei segnali. - Difesa immunitaria: anticorpi. Le proteine come si formano, si possono anche degradare o denaturare. Denaturare vuol dire andare a distruggere il loro ripiegamento e la loro conformazione. Nel momento in cui avviene la denaturazione (rottura dei legami), le proteine perdono la loro funzione. Alcune proteine non sono in grado di ripiegarsi da sole, ma hanno bisogno delle proteine chaperon che le aiutano a ripiegarsi. Con l’utilizzo di energia le proteine chaperon riescono a far ripiegare le altre proteine. I carboidrati I carboidrati sono zuccheri, polimeri di zuccheri, e hanno solitamente una funzione di deposito di energia e strutturale. Contengono soprattutto atomi di carbonio legati ad atomi di idrogeno e a gruppi ossidrili -OH. Abbiamo diverse categorie di carboidrati: - Monosaccaridi —> costituiti dagli zuccheri semplici (glucosio, ribosio, ecc.). Il monosaccaride più importante è il glucosio, che può essere presente in forma lineare o in forma ciclica. I monosaccaridi sono caratterizzati dalla presenza del gruppo aldeico. La forma ciclica risulta più stabile e abbiamo la presenza dell’alfa-glucosio e del beta-glucosio a seconda del posizionamento del gruppo ossidrile -OH. Gli atomi di carbonio sono generalmente numerati, ad esempio per indicare quanti sono i carboni nella struttura (triosi = 3 atomi di C, pentosi = 5 atomi di C, ecc.). - Disaccaridi —> due unità di monosaccaridi che sono unite tra di loro. - Oligosaccaridi —> da 3 a 20 unità di monosaccaridi. - Polisaccaridi —> tanti monosaccaridi messi assieme, uno dietro l’altro. A seconda della struttura che assumono formano cose di erenti: se la struttura è lineare abbiamo la cellulosa, se invece la struttura è rami cata abbiamo l’amido e se è molto rami cata abbiamo il glicogeno. Ai nostri monosaccaridi possono essere legati dei gruppi fosfato, dei gruppi amminici oppure il gruppo N-acetile che vanno a formare altre macromolecole. Gli acidi nucleici La base (monomero) degli acidi nucleici sono i nucleotidi, quindi gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi. Nucleotide = ribosio/desossiribosio (zucchero pensoso) + base azotata + gruppo fosfato I monomeri sono tutti uguali, ma a volte di eriscono leggermente —> in questo caso i monomeri di eriscono tra di loro (la base azotata può variare). ff fi ff ff fi fi fi fi ffi  Basi azotate: - Pirimidine: possiedono un solo anello. Sono la timina T (nel caso del DNA), la citosina C e l’uracile U (nel caso dell’RNA). - Purine: hanno due anelli insieme. Sono l’adenina A e la guanina G. I nucleotidi, oltre a comporre gli acidi nucleici, svolgono anche altre funzioni all’interno della cellula: - ATP trasduttore di energia nelle reazioni biochimiche. - GTP fonte di energia nella sintesi delle proteine. - cAMP nucleotide essenziale nella traduzione dei segnali intracellulari. DNA RNA (Acido desosssi-ribonucleico) (Acido ribonucleico) È formato dal desossiribosio (zucchero pensoso a A singolo lamento: prevede come zucchero cui manca l’ossigeno), dal gruppo fosfato e dalle pensoso il ribosio, il gruppo fosfato e le basi basi azotate (A-T e C-G). azotate (A-U e C-G). Se consideriamo un solo lamento abbiamo il I diversi nucleotidi sono formati dal legame legame fosfodiestere che lega i nucleotidi tra loro — fosfodiestere —> unisce il carbonio all’ossigeno. > unisce il carbonio e l’ossigeno. Ha un verso che è dato da come è più esposto il Abbiamo sempre le estremità 5’ e 3’ —> i due carbonio alla base dello zucchero (gli atomi di lamenti del DNA hanno orientamento opposto tra carbonio sono numerati) —> estremità 3’ (atomo di loro. esposto è l’atomo di carbonio numero 3) e I due lamenti hanno un andamento antiparallelo — l’estremità 5’ (atomo di carbonio è il numero 5). > importante per la trascrizione. Questo serve a dare una direzione al lamento di La formazione in questo modo permette al DNA di RNA. arrotolarsi su se stesso. L’RNA può avere diverse funzioni: Il DNA contiene la nostra informazione genetica. - Funzione informativa: è l parte di DNA che viene trascritta e tradotta in proteine. RNA messaggero contiene l’informazione - Funzioni catalitiche Altri tipo di RNA non codi canti: - RNA ribosomiale che costituisce i ribosomi, che sono la sede della traduzione. - RNA transfert che è necessario per la traduzione dei ribosomi. - MicroRNA che sono dei piccolo RNA che sono in grado di regolare l’espressione genica. - RNA catalitici che catalizzano determinate reazioni biochimiche. - RNA lunghi non codi canti che hanno diverse funzioni regolatrici. Si ipotizza che la prima molecola esistente sia stata l’RNA. Le basi azotate tra di loro si legno tramite dei legami ad idrogeno, per poter poi costruire quello che è il DNA (costituito da un doppio lamento). Una purina si legherà sempre a una pirimidina e viceversa. - La citosina sempre unita con la guanina tramite un triplo legame a idrogeno. - L’adenina sempre unita con la timina tramite un doppio legame a idrogeno. Dogma centrale della biologia: DNA che deve essere in grado di riprodursi e di replicarsi per trasmettere l’informazione genetica, può essere trascritto per la produzione di mRNA (che traducono per le proteine), rRNA e tRNA. Esistono molti altri RNA che non codi cano per nulla, quindi non si trasformano in proteine, ma che hanno un ruolo nella regolazione genica. fi fi fi fi fi fi fi fi fi  I lipidi I lipidi vengono inseriti all’interno della macromolecole biologiche, anche se in realtà non sono dei veri e propri polimeri, perché non sono costituiti da monomeri che si ripetono. I lipidi sono delle molecole che sono insolubili in acqua e hanno di erenti ruoli: - Ruolo strutturale - Riserva di energia - Costituiscono molto ormoni e pigmenti - Ruolo di isolante termico ed elettrico - Ruolo di protezione Le categorie principali di lipidi sono: - Grassi e oli - Fosfolipidi - Carotenoidi e steroidi - Alcune vitamine - Cere (ad esempio la cera d’api) I fosfolipidi sono molecole an patiche, cioè che hanno una parte idro lica (polare) e una parte che è idrofobica (non polare). Il fosfolipide più importante per noi è la fosfatidil-colina. I fosfolipidi hanno una struttura in cui hanno: - Una testa —> costituita dalla colina, nel caso della fosfatidil-colina, dal gruppo fosfato e dal glicerolo. La testa. È la parte polare, quindi idro la, del fosfolipide. - Due acidi grassi, che possono essere saturi o insaturi. La parte degli acidi grassi è la parte Non polare, quindi idrofobica, del fosfolipide. - Acido grasso saturo quando non ci sono doppi legami tra gli atomi di carbonio. - Acido grasso insaturo quando c’è la presenza di un doppio legame. Per come sono formati i fosfolipidi hanno la tendenza ad disporsi in modo tale da orientare la parte idro lica verso l’acqua e la parte idrofobica tutta orientata all’interno. Nel caso dei fosfolipidi quindi si trovano insieme, spontaneamente vanno a formare il doppio stato forso ipidico: vanno ad orientare la testa verso l’acqua (se messi in acqua) e la parte delle code, degli acidi grassi, orientate verso l’interno, in modo tale da escludere l’acqua. Il doppio strato fosfolipidi che forma una sorta di barriera che tiene l’acqua all’interno o all’esterno —> le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato fosfolipidico, quindi andranno ad isolare sia l’acqua all’interno della cellula, ma anche l’acqua all’esterno della cellula, ciò permette quindi alla cellula la possibilità di mantenere la sua forma. Gli acidi grassi possono essere saturi o insaturi, a seconda della presenza o meno del doppio legame tra gli atomi di carbonio. A livello della membrana noi abbiamo una composizione mista di fosfolipidi, quindi abbiamo dei fosfolipidi che presentano due code sature e dei fosfolipidi che presentano una coda satura e una insatura. Questo comporta che la nostra membrana risulta acquisire delle caratteristiche che sono diverse tra di loro: risulta essere più densa o più sottile a seconda della presenza o meno di acidi grassi saturi o insaturi. Interposto tra i fosfolipidi troviamo il colesterolo, che rende la membrana più rigida e più impermeabile. Si viene a creare un mosaico uido —> la membrana delle cellule non è sempre uguale in tutte le cellule, ma anche all’interno della stessa cellula posso trovare delle zone più rigide o meno rigide. fl fi fi fl fi ff fi  Gli steroidi hanno uno scheletro carbonioso ciclico ad anelli condensati, al quale vengono aggiunte delle catene laterali. Tra gli steroidi più importanti abbiamo il colesterolo, che risulta essere il precursore di diversi ormoni steroidei. La vitamina D viene prodotta e sintetizzata a partire dal colesterolo. I carotenoidi sono dei composti colorati, quindi sono molto presenti nelle piante. Sono in grado di assorbire l’energia luminosa ed emettere poi ad un determinato spettro (li vediamo alla lunghezza d’onda del rosso). Come classi di carotenoidi abbiamo: - Le santo lle, sono costituiti da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. - I caroteni, sono costituiti soltanto da atomi di carbonio e idrogeno, non ci sono atomi di ossigeno. I carotenoidi sono importanti perché grazie alle loro proprietà sono in grado di - Legare e andare a eliminare i radicali liberi - Da loro si possono ottenere le vitamine, come ad esempio dal beta-carotene si possono ottenere due vitamine A. Importante perché noi non siamo in grado di sintetizzare le vitamine, che vanno assunte con la dieta. Vitamine = cofattori che aiutano gli enzimi a svolgere la loro funzione. 15/11/2024 STRUTTURA E FUNZIONE DELLE MEMBRANE BIOLOGICHE I fosfolipidi si organizzano in maniera spontanea a formare un doppio stato, dove all’interno troviamo le code di acidi grassi saturi e insaturi e all’esterno troviamo le teste idro le. Le membrane si riescono a chiudere spontaneamente e creano quindi quella che è la cellula, mantenendo l’acqua sia all’interno che all’esterno di essa. A seconda della composizione degli acidi grassi e della presenza di percentuale maggiore o minore di acidi grassi saturi o insaturi, la nostra membrana avrà un comportamento leggermente diverso. Se sono più gli acidi grassi insaturi la membrana sarà più uida di quando è maggiore la presenza di acidi grassi saturi. Le parti di colesterolo tendono a stabilizzare di più la membrana e a renderla più rigida. La membrana delle cellule non è statica e non è rigida. I fosfolipidi che compongono la membrana sono in grado di muoversi, anche perché le cellule sono in grado di adattarsi in base allo spazio che hanno a disposizione. Hanno tre principali tipologie di movimento: - Movimento ip- op, si scambiano da sopra a sotto. - Trasversale. - Di rotazione. La membrana è quello che viene de nito un modello a mosaico uido —> uido perché non è una parete cellulare rigida ed è un mosaico perché è costituita da diverse componenti (oltre ai fosfolipidi troviamo anche il colesterolo, lipidi, proteine e carboidrati). Le proteine invece possono essere all’interno o all’esterno della membrano oppure possono attraversarla. I carboidrati si trovano sulla super cie esterna della cellula e generalmente sono ancorati a qualcosa, o alle proteine o ai lipidi. In base al legame che hanno, prendono nomi di erenti: glicoproteine, se sono attaccati alle proteine, e glicolipidi, se sono ancorati ai lipidi. Generalmente la funzione dei carboidrati è quella di essere dei siti di riconoscimento per i diversi antigeni. Una parte importante della membrana è quella che è costituita dalle proteine. Le proteine svolgono diverse funzioni e possono avere/essere: - Ruolo di trasportatori: signi ca che riescono a far passare le molecole da una parte all’altra della cellula, dall’esterno all’interno e viceversa. - Ruolo di ancoraggio: contribuiscono a mantenere la struttura della cellula e a mantenere le cellule unite tra loro. - Essere dei recettori, quindi una volta che si legano al proprio ligando riescono a trasmettere i segnale. - Essere enzimi e quindi catalizzare le diverse reazioni. fi fl fl fi fi fi fl fl fl fi ff  Anche le proteine possono essere an patiche tanto un’auto i lipidi, perché nel caso in cui attraversano la membrana hanno una parte delle regioni idro le che possono sporgere verso l’interno o verso l’esterno, mentre la parte che attraversa la membrana sarà idrofoba. A seconda di come sono localizzate all’interno della membrana, le proteine verranno chiamate: - Intrinseche (integrali) se attraversano tutta la membrana o parzialmente. - Estrinseche (periferiche) se sono ancorate ad un solo lato della membrana —> faccio più fatica ad isolarle in quanto sono ancorate alla membrana. Ci sono alcune proteine, che servono da ancoraggio, che rimangono sse mentre le altre sono in grado di muoversi nella membrana. Trasporto di membrana Il doppio strato della membrana richiude la nostra cellula e di fatto costituisce una barriera tra l’esterno e l’interno. La membrana cellulare viene de nita semipermeabile perché non è in grado di far passare tutto dall’esterno all’interno o viceversa. I passaggi di molecole tra l’esterno e l’interno e viceversa, possono essere di due tipi: - Libero passaggio: molecole piccole o liposolubili riescono a passare facilmente da sole attraverso la membrana. L’acqua pur essendo una molecola polare, riesce comunque a passare, anche se con di coltà. Il libero passaggio è dettato da una di erenza di concentrazione tra l’esterno e l’interno —> da dove è più concentrato va dove è meno concentrato. - Passaggio mediato da dei trasportatori (proteine): trasportatori che permettono un passaggio che generalmente avviene contro gradiente, quindi da dove è meno concentrato a dove è più concentrato. I trasporti si dividono in: Trasporto passivo, se stiamo parlando del libero passaggio. È un trasporto che avviene secondo gradiente e senza dispendio di energia, quindi le molecole passano tranquillamente. Osmosi —> è il solvente (nel caso della cellula è l’acqua) che si muove, che passa da dove il soluto è meno concentrato a dove è più concentrato per diluirlo. Il trasporto passivo può essere principalmente di due tipi: 1. Libero attraverso la membrana, sempre secondo gradiente e senza dispendio di energia. 2. Di usione facilitata: le mie molecole passano attraverso una proteina ma il trasporto viene facilitato da una proteina che mi crea un canale per la fuoriuscita o l’entrata della mia molecola. Non abbiamo dispendio di energia perché il passaggio avviene sempre secondo gradiente di concentrazione. Trasporto attivo = viene fatto attraverso trasportatori (quindi non è mai un trasporto libero), generalmente contro gradiente e avviene con un dispendio di energia. Viene e ettuato da proteine di membrana, ma deve essere sempre mediato da delle proteine. 1. Trasporto attivo primario: tramite dispendio di energia, nell’ATP viene scisso il legame fosfato e quindi abbiamo produzione di energia per trasportate la molecola contro gradiente. Si muove una sola molecola. Solitamente la cellula fa questa cosa per creare una di erenza di concentrazione e di gradiente, in modo tale da sfruttarla poi per poter procedere con in trasporto attivo secondario. Uniporto = trasporto di molecola grazie al’ATP. 2. Trasporto attivo secondario: trasporto di due molecole contemporaneamente, sfruttando la di erenza di gradiente di una delle due molecole. La cellula generalmente trasporta il sodio al di fuori della cellula tramite un trasporto attivo primario per creare una di erenza di gradiente (molta più concentrazione fuori), per poi sfruttare l’ingresso del sodio che andrà verso gradiente per trascinare con se la molecola di glucosio. - Sinporto, molecole che vengono trasportate insieme nella stessa direzione. Viene sfruttato il gradiente di una molecola per portare dentro o fuori un altra molecola. - Antiporto, molecole che vengono trasportate in due direzioni di erenti. La cellula fa tutto questo per mantenere la sua omeostasi, quindi per mantenere l’equilibrio di concentrazioni di molecole tra l’esterno e l’interno della cellula. STRUTTURA INTERNA DELLA CELLULA EUCARIOTICA La cellula eucariotica è costituita al suo interno, a di erenza della cellula procariotica, da una serie di compartimenti intracellulari, che vengono de niti organelli. ff ff ffi ff fi fi ff fi fi ff fi ff ff ff All’interno della cellula abbiamo il citoplasma, il quale al suo interno possiede una serie di membrane che formano diversi compartimento, che sono i diversi organelli. IL NUCLEO: Il nucleo che occupa in molti casi la maggior parte dello spazio interno della cellula. Il nucleo è una struttura abbastanza grande costituita da una membrana, al cui funzione è quella di tenere racchiuso il DNA, ma anche di tenere fuori i ribosomi (do far si che l’RNA non venga trascritto all’interno del nucleo ma soltanto fuori). La membrana nucleare è costituita da una doppia membrana. Usando queste due membrane si fondono si formano quelli che vengono chiamati pori nucleari, che sono delle aperture tramite le quali riesce a fuoriuscire l’RNA messaggero. Quindi abbiamo una membrana nucleare interna e una membrana nucleare esterna. All’interno del nucleo si trova il DNA, che insieme alle proteine, che consentono al DNA di essere super avvolto, forma la cromatina. Soltanto prima della divisione cellulare la cromatina si addensa ulteriormente andando a formare i cromosomi. La cromatina è immersa in un mezzo acquoso, chiamato nucleo plasma. Oltre al nucleoplasma troviamo anche la matrice nucleare, che è costituita da dei lamenti, in particolare dalla lamina nucleare, che serve sia a mantenere la struttura del nucleo che a permettere l’ancoraggio della cromatina. All’interno del nucleo c’è il nucleolo, non è un vero organello perché non possiede una membrana. I nucleoli sono semplicemente degli addensamenti di proteine e RNA ribosomiale dove avviene la sintesi dei ribosomi. I RIBOSOMI: I ribosomi sono costituiti da due unità, una più grande e una più piccola, e sono la sede in cui avviene la traduzione dell’RNA messaggero, quindi dove vengono assemblate le proteine. I ribosomi sono formati da RNA ribosomiale, che fa parte di quegli RNA che sono coinvolti nel processo di traduzione. Formano infatti le diverse subunità dei ribosomi. I ribosomi sono gli unici organelli presenti sia nelle cellule eucariotiche che nelle cellule procariotiche. - Per quanto riguarda i procarioti, i ribosomi sono leggermente più piccoli rispetto a quelli degli eucarioti e sono costituiti da RNA ribosomiale e da diverse proteine, che costituiscono le due subunità che vanno poi ad assemblarsi lasciando un canale tra di loro che è dove passa l’mRNA, che poi viene tradotto. - Negli eucarioti sono più grandi, sono costituiti da tre diversi tipi di RNA ribosomiale e da circa 50/30 proteine per subunità. I ribosomi all’interno delle cellule eucariotiche si possono trovare o a livello del reticolo endoplasmatico oppure possono essere liberi nel citoplasma, e possono anche presenti nei mitocondri. - I ribosomi che si trovano sul reticolo endoplasmatico sono quelli che codi cano per le proteine che generalmente vengono poi trasportate all’esterno della cellula. - Quelli che invece si trovano disciolti nel citoplasma della cellula, generalmente codi cano per delle proteine che poi rimangono all’interno della cellula. RETICOLO ENDOPLASMATICO: A partire dal nucleo, che ha la membrana doppia, si protrae una serie di membrane che vengono chiamate reticolo endoplasmatico. Il reticolo endoplasmatico può essere: - Ruvido, presenza di ribosomi sulla super cie. Serve alla traduzione delle proteine. - Liscio, privo di ribosomi. Svolge la sintesi dei lipidi, la detossi cazione, la produzione di steroidi, il metabolismo del glicogeno. APPARATO DEL GOLGI: L’apparato del Golgi è costituito da una serie di membrane a sacchetto ordinatamente impacchettate e dalle quali partono poi delle vescicole. Dal nucleo abbiamo il DNA e avviene la trascrizione, attraverso i pori della membrana nucleare l’RNA messaggero esce e va al ribosoma sul reticolo endoplasmatico, la proteina viene tradotta ed è una proteina che deve essere processata —> subisce delle modi cazioni post-traduzionali a livello dell’apparato di Golgi. A livello dell’apparato di Golgi abbiamo quindi la formazione della proteina matura che viene impacchettata e spedita tramite le vescicole, che si fondono insieme alla membrana plasmatica rilasciando le proteine. fi fi fi fi fi fi  I MITOCONDRI: I mitocondri sono la fonte dell’energia della cellula, perché all’interno di essi viene prodotto l’ATP (avviene la respirazione cellulare), che è la fonte primaria della cellula. I mitocondri sono classi cati come organelli, hanno una membrana esterna e un membrana interna ripiegata, che forma delle creste il cui unico scopo è di aumentare lo spazio di lavoro (respirazione cellulare per la produzione di ATP). Tra le due membrane del mitocondrio si trova lo spazio intermembrana, dove si trova la matrice mitocondriale. I mitocondri sono tantissimi all’interno della cellula e all’interno del mitocondrio troviamo il DNA mitocondriale (tra le 5 e 10 molecole di DNA mitocondriale), che è un DNA circolare. Si pensa che il mitocondrio fosse originariamente un piccolo procariotica, che è stato poi inglobato da una cellula e nel corso dell’evoluzione è diventato una parte integrante della cellula, tanto che esse ha cominciato a produrli. Questa cosa si pensa perché è un organello che possiede una doppia membrana e possiede dei ribosomi mitocondriali, che producono delle proteine dal DNA mitocondriale che sono necessarie per la respirazione cellulare (il DNA mitocondriale ha 37 geni). Il DNA mitocondriale è ereditato solo dalla madre questo perché i mitocondri a livello dello speramatozoo sono sul agello, quindi nel momento in cui avviene la fecondazione e la cosa dello spermatozoo viene tagliata fuori, i mitocondri del padre vengono eliminati e rimangono solo quelli della cellula uovo della madre. Nei mitocondri avviene la produzione di ATP, molecola trifosfato che è in grado di generare, tramite l’idrolisi del legame fosfato, una grande quantità di energia. I LISOSOMI: I lisosomi sono degli organelli che eliminano i detriti. Le particelle che devono essere eliminate, tramite fagocitosi formano il fagosoma che va a fondersi con il lisosoma, che le degrada e le espelle I lisosomi hanno una funzione digestiva, eliminano quindi i grandi detriti, li riducono grazia anche al pH acido che hanno al loro interno, e la cellula poi è in grado di eliminare questi detriti tramite altre molecole più piccole. IL CITOSCHELETRO: Il citoscheletro è una tta rete di strutture brose che si trova all’interno del citoplasma delle cellule. Il citoscheletro costituisce il vero e proprio scheletro della cellule (funzione strutturale) e emette anche alle cellule di aderire alla super cie e di spostarsi. Serve anche per il trasporto dei diversi corpi all’interno della cellula. Il citoscheletro è una struttura dinamica, viene continuamente smontato e rimontato in diverse zone della cellula. La struttura del citoscheletro è una combinazione di diverse strutture. - I micro lamenti, sono quelli dell’actina. L’actina è un polimero, i cui monomeri sono costituiti da G-actina (globulare). L’assemblaggio, che avviene tramite ATP, di tutti i monomeri di actina forma quella che viene chiamata F-actina. Due polimeri si assemblano in dimeri e formano delle catene a doppia elica. La polimerizzazione dell’actina è di natura dinamica, si forma e si disfa —> esistono dei veleni che vanno ad interferire con la depolimerizzazione dell’actina bloccandola (amanita falloide, fungo). - I lamenti intermedi, tra cui fa parte la lamina. - I microtubuli I microtubuli sono dei lamenti di tubulina, in particolare sono composti dai dimeri dell’alfa- tubulina e della beta-tubulina che si uniscono tra loro e formano delle lunghe catene che vanno a formare i veri e propri tubuli. I microtubuli hanno la funzione di dividere i cromosomi durante la divisione cellulare. Oltre alla formazione del fuso mitotico, i microtubuli costituiscono le ciglia e i agelli, che sono delle componenti extracellulari che conferiscono determinate funzioni alle cellule (ad esempio gli spermatozoi possiedono un agello). I veleni, come la colchicina, non permettono l’assemblaggio e quindi non permettono la formazione del microtubulo, quindi la cellula viene bloccata durante la mitosi. Esistono anche dei farmaci, utilizzati per il trattamento oncologico, che prevedono la non formazione dei microtubuli, bloccando così la proliferazione delle cellule tumorali. MATRICE EXTRACELLULARE: Noi non siamo formati solamente da cellule, ma esiste anche la matrice extracellulare, che è molto abbondante nei tessuti connettivi e forma l’impalcatura del corpo dei vertebrati. fi fi fi fi fl fl fi fi fi fl  La matrice extracellulare viene prodotta dalle cellule che sono immerse nella matrice, quindi a seconda dell’organo essa viene prodotta da cellule diverse. La matrice è in generale un gel all’interno del quale sono poi posizionate tutte le cellule. Ha una funzione di: - Sostegno - Adesione tra le cellule - Motilità cellulare - Migrazione cellulare durante lo sviluppo embrionale La matrice extracellulare è composta da proteine brose strutturali (collagene), proteine brose adesive ( bronectina e laminina) e dai proteoglicani (struttura che conferisce al tessuto la caratteristica di resistere alla compressione e alla trazione). La matrice extracellulare serve quindi tra le diverse cellule a mantenere la struttura del tessuto e dell’intero organismo. 18/11/2024 COMUNICAZIONE CELLULARE Tra le cellule esistono i diversi tipi di sistemi che le tengono unite tra di loro: - Giunzioni occludenti: proteine di membrana che sono in grado di tenere le cellule strettamente unite fra di loro e quindi non permettono il passaggio di matrice extracellulare. Le proteine più conosciuta sono l’occludina e la claudina. Questo tipo di giunzione la si trova generalmente negli epiteli di rivestimento e negli epiteli intestinali. - Desmosomi (giunzione di ancoraggio): proteine che permettono un po’ di passaggio di matrice ma permettono anche di rimanere ancorate tra di loro. La proteina più frequente è la caderina. Sono delle particolari giunzioni che sono in grado di controllare il passaggio della matrice extracellulare. I desmosomi sono dei particolari tipi di giunzioni di ancoraggio che servono a stabilizzare i contatti tra le cellule. - Giunzioni gap (o comunicanti): permettono lo scambio tra diverse cellule. Questo tipo di giunzione prevede delle proteine, fatte a forma di canale, che vanno dalla parte intracellulare di una cellula, attraversano la membrana e lo spazio tra le due cellule e arrivano no allo spazio intracellulare della cellula adiacente. Questi canali permettono la connessione (le proteine vengono chiamate connessine) diretta tra le due cellule e quindi il passaggio e lo scambio si sostanze dal citoplasma di una cellula al citoplasma della cellula accanto. —> sistema più semplice di comunicazione inter-cellulare. Le cellule non sono a se stanti, ma c’è sempre un insieme di cellule che hanno bisogno di comunicare tra loro. La cellula ha bisogno di comunicare con le altre perché esse si mandano dei segnali che sono necessari alla loro sopravvivenza, alla divisione cellulare e sono necessarie al di erenziamento cellulare. Se la cellula non riceve segnali va incontro a suicidio. Via di segnale: costituita da 4 fasi: 1. Sintesi e rilascio di una molecola segnale (la molecola segnale viene de nita ligando) —> per essere ricevuto il segnale, la molecola ha bisogno di un recettore. Il recettore serve alla cellula bersaglio per ricevere il segnale. 2. Ricezione da parte della cellula bersaglio del recettore. 3. Quando il recettore si è legato al ligando, parte la trasduzione del segnale —> il segnale chimico viene trasformato in un segnale intracellulare. Parte quella che viene chiamata cascata del segnale (sorta ampli cazione del segnale), quindi avremo la modi cazione di diverse proteine all’interno della cellula che porteranno alla risposta. 4. Risposta —> le proteine modi cate andranno ad in uenzare un enzima metabolico, o una proteina che regola geni, o una proteina del citoscheletro, portando o a una modi cazione del metabolismo della cellula o a una modi cazione dell’espressione genica oppure a una modi cazione di forma e di spostamento. Quando una cellula deve attuare ad esempio una modi cazione dello spostamento, partirà il segnale, che verrà recepito dal recettore, succederanno una serie di azioni a cascata e la cellula sarà in grado di spostarsi. ff fi fi fi fi fi fi fl fi fi fi fi fi fi  Questo tipo di comunicazione può avviene in due modi: - Dipendente da contatto. Quando la cellula inizia a di erenziarsi in un precursore neurale, ha bisogno di impedire che le cellule intorno si di erenzino, perché intorno devono essere i cellule epidermiche. Per impedire che intorno a lei si modi chino le cellule, la cellula espone il ligando delta e le cellule intorno a lei esprimono il recettore che è in grado di riconoscere il ligando delta. Il legame tra il ligando delta e il recettore viene tradotto all’interno di queste cellule, quindi parte tutta la cascata che farà diventare la cellula una cellula dell’epidermide e non una cellula neurale. - Dipendente da mediatori chimici. - Paracrina: abbiamo una cellula che produce il segnale che va ad agire sulle cellule vicine, che hanno il recettore per quel ligando. Le sinapsi sono un esempio di comunicazione paracrina a livello dei neuroni —> il neurotrasmettitore viene prodotto a livello del cuneo, segue l’assone e viene rilasciato a livello della sinapsi;la cellula bersaglio è poi in grado di recepire il segnale tramite il recettore. - Endocrina: comunicazione tipica degli ormoni. Il segnale viene prodotto da determinate cellule che lo riversano a livello del sistema sanguigno, quindi il mio ligando può andare ad agire a distanza elevata, rispetto alla nte del segnale. Ad esempio: i neuroni GNRH, sono dei neuroni che stanno a livello dell’ipotalamo e sono in grado di proiettare no alla base dell’ipotalamo, dove passa il circolo ipo sario; rilasciano all’interno del circolo ipo sario l’ormone GNRH, che raggiunge l’ipo si, che a sua volta è in grado di produrre LH e l’FSH, che a loro volta vanno nel circolo e vanno ad agire sulle gonadi, per la loro maturazione. - Autocrina: la cellula produce essa stessa un segnale che rilascia, ma ha anche i recettori che riconoscono il ligando, quindi produce per se stessa il segnale (segnale che fa si che la cellula abbia un’attività metabolica alta). Esempio: cellule tumorali. - Neuronica (relativa ai neuroni e può essere sia paracrina che endocrina): cellule che producono il segnale che viene lanciato nel sistema circolatorio, e quindi poi raggiunge la sua cellula bersaglio. Se il segnale viene mandato da neuroni, si chiama neurormonale. Esempio: neuroni GNRH, dall’ipotalamo agiscono sulle gonadi. Diversi tipi di recettore I recettori sono assolutamente speci ci per il segnale, quindi il legame avviene solo se il recettore riesce a legare in modo speci co il ligando. Esistono 4 tipi di recettori (3 proteine transmembrana e 1 proteina che si trova legata alla membrana ma all’interno della cellula): 1. Recettori che sono in grado di attivare i canali ionici. Il segnale chimico viene trasformato in segnale elettrico. 2. Recettore accoppiato alla proteina G. Quando avviene il legame tra i ligando e il recettore, il recettore subisce un cambiamento conformazionale a livello intracellulare, che permette il legame con la proteine G, che da luogo a una serie di eventi (cascata del segnale) che portano poi all’e etto a livello della cellula. 3. Recettori accoppiati a chinasi. Recettori transmembrana che quando arriva il ligando si accoppiano e si attivano. Hanno la capacità di autofosforilarsi diventando attivi, cioè che sono il grado a loro volta di fosforilare altre proteine, dando sempre luogo alla cascata del segnale. 4. Recettore nucleare. Recettore intracellulare perché il ligando, in questo caso, è lipo lico e quindi riesce a passare la membrana. Tipico degli ormoni stereoidei. Questi recettori generalmente sono in grado di traslocare a livello del nucleo, per poi attivare delle proteine che attivano la trascrizione genica. A seconda del tipo di recettore di segnale hanno delle reazioni diverse. ff fi fi fi fi fi ff fi ff fi fi fi  FLUSSO DELL’INFORMAZIONE GENETICA Il dogma centrale delle biologia: La nostra informazione genetica, che è contenuta a livello del DNA, è in grado di replicarsi, perché c’è bisogno che l’informazione genetica venga trasmessa alle cellule glie. L’informazione viene codi cata tramite la trascrizione e si passa all’RNA. L’RNA viene poi tradotto nel prodotto nale, che sono le proteine. Il DNA è un doppio lamento e questi due lamenti hanno senso opposto tra di loro, quindi ad ogni estremità troveremo un’estremità 5’ e una 3’. I due lamenti si dicono quindi complementari, perché le basi sono complementari tra di loro. Il doppio lamento di DNA forma un elica destrorsa. Esperimento di Gri t: È stato fatto per cercare di mostrare che l’informazione fosse contenuta all’interno del DNA e che questa potesse essere trasmessa alle generazioni successive. Gri t ha preso due ceppi di batteri di pneumococco - Il ceppo S, che è il ceppo virulento. - Il ceppo R, che è il ceppo non virulento e presenta una super cie rugosa. Il ceppo virulento se iniettato nel topo causava la morte del topo; il ceppo R, invece, se iniettato nel topo non causava nulla. Ha provato a uccidere i batteri virulenti con il calore e poi ad iniettarli nel topo —> il topo a questo punto sopravviveva, perché non si riscontravano cellule batteriche. Ha unito le cellule batteriche scaldate con il calore con il ceppo non virulento, iniettandolo all’interno del topo, il topo moriva —> ha dimostrato che qualcosa veniva trasferito (c’era il dubbio che fosse DNA o proteine)) —> ora si sa che il DNA del ceppo non virulento si inseriva all’interno del DNA del ceppo virulento, facendolo diventare virulento. Avery ha fatto lo stesso esperimento di Gri t, ma invece di usare tutto il ceppo virulento di batteri, ha utilizzato soltanto quello che era riuscito ad estrarre del DNA. Ha eliminato tutte le componenti proteiche che potevano esserci all’interno del batterio, lasciando solo il DNA. Ha poi unito il ceppo non virulento R con il DNA del ceppo virulento, e iniettandolo nel topo causava comunque la morte. Quindi il nostro DNA riusciva ad entrare all’interno del batteri non virulenti, modi candoli geneticamente e facendogli acquisire la capacità di uccidere il topo. Stesso esperimento fatto anche trattando il DNA con proteasi e RNAasi, enzimi in grado di degradare sia le proteine che gli RNA che sono attaccati al DNA, e il risultato era sempre la morte del topo. Quando invece. Usando le DNAasi, proteine che vanno a degradare il DNA, il topo sopravviveva, perché il DNA, in quanto degradato, non riusciva più ad inserirsi nelle cellule non virulente e a “trasformarle”. Esperimento con i batteriofagi di Harshey e Chase I batteri ganno delle sorta di zampe che sono in grado di aderire alla membrana dei batteri e sono virus a DNA che sono in grado di rilasciare il loro DNA virale all’interno della cellula a cui si attaccano. I DNA, entrato nella cellula, viene processato per formare tutte le componenti virali. Harshey e Chase hanno: - Con l’isotopo radioattivo dello zolfo hanno marcato le proteine - Con l’isotopo radioattivo del fosforo hanno marcato il DNA Una volta creati i batteriofagi, hanno fatto si che questi andassero ad infettare i batteri. ffi fi fi ffi fi fi fi ffi fi fi fi fi  Nel caso in cui avevamo tutte le proteine marcate (tranne il DNA), il DNA entra nel batterio e le proteine marcate rimangono a livello del surnatante. Quindi raccogliendo il terreno all’interno del quale sono presenti i batteri e i virus vedevano solo le proteine marcate. Nel caso in cui il DNa era marcato che veniva inserito all’interno del batterio, eliminando il surnatante, raccogliendo i nostri batteri e estraendone il DNA sono stati in grado di trovare il DNA marcato. In questo modo hanno visto che ciò che entrava all’interno del batteri era i DNA, quindi quello che poi andava a modi care e quello che era il portatore dell’informazione genetica era il DNA. Watson e Crick hanno poi descritto la doppia elica del DNA tramite i raggi X. 29/11/2024 LA REPLICAZIONE DEL DNA Primo step del dogma della biologia: la replicazione del DNA Il DNA ha una doppia elica ed è avvolto, quindi l’inizio della replicazione prevede lo svolgimento della doppia elica. Lo svolgimento della doppia elica di DNA avviene grazie all’enzima elicasi, che lavora soltanto in un senso. Dopo l’azione dell’elicasi, le eliche si aprono a formare la forcella di replicazione e la DNApolimerasi da inizio alla produzione dei nuovi lamenti di DNA. La formazione dei nuovi lamenti avviene sempre il direzione 5’—> 3’, quindi la DNApolimerasi si attaccherà all’estremità 3’, riconoscendo il gruppo ossidrile. Da ogni doppia elica si formeranno due lamenti complementari di DNA. - Filamento guida. Il lamento stampo è quello con l’estremità libera 3’, quindi la replicazione va in senso 5’—> 3’. - Filamento in ritardo. Il lamento stampo è ugello con l’estremità libera 5’, quindi la polimerasi non riesce ad attaccarsi. Si formano quindi tanti pezzettini in direzione 5’—>3’ che si chiamano frammenti di Okazaki, che successivamente vengono uniti e formano il vero e proprio lamento complementare. Entrambe le doppie eliche avranno quindi un lamento parentale, dell’elica iniziale, e un lamento nuovo, generato durante la replicazione. La DNApolimerasi (che da inizio all’e ettiva replicazione) riconosce il gruppo ossidrile al 3’ ma ha bisogno anche di un primer per funzionare. Il primer è costituito da RNA e funge da innesco per l’inizio della replicazione, ma serve anche alla DNApolimerasi (enzima che catalizza la reazione) per aggiungere i nuovi nucleotidi per costruire il nuovo lamenti. Il primer è sintetizzato dall’RNAprimasi, che è un enzima e che è in gradi di formare un piccolo pezzo di DNA. Nel caso del lamento guida abbiamo: - Primasi, enzima che è in grado di formare l’RNA iniziatore che chiamiamo primer (si forma perché c’è bisogno di un innesco). - DNApolimerasi che sintetizza il nuovo lamento in direzione 5’—>3’. Nel caso del lamento in ritardo: - Abbiamo bisogno della formazione del primer e quindi dell’RNAprimasi. - Frammenti di Okazaki: si formano dei piccoli innesti, la DNApolimerasi li riconosce e sintetizza no all’innesco successivo. Non ci forma quindi il lamento continuativamente, ma si forma in piccoli pezzi. - DNApolimerasi che è in grado di trasformare gli RNA in DNA idrolizzandoli —> forma così il nuovo lamento che la DNAligasi lega insieme. Prima di arrivare a capire che i due lamenti fungono entrambi da stampo, si è pensato a come potesse essere la replicazione: 1. Conservativa —> 2. Dispersiva —> 3. Semiconservativa —> dallo stampo si formano due nuove molecole che possiedono un lamento nuovo e un vecchio. Meselson e Stahl hanno fatto un esperimento per dimostrare che la replicazione avveniva in modo semiconservativa. Hanno preso dei batteri e li hanno messi in un terreno con un isotopo dell’azoto 15 (de nito pesante), in modo tale che il DNA dei batteri riuscisse ad incorporare l’isotopo dell’azoto e quindi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi ff fi fi fi fi fi fi fi  avesse poi un DNA de nito pesante, e quindi tramite delle centrifugazioni andasse poi sul fondo della provetta. Prelevando il DNA al tempo zero, quindi senza dare ai batteri la possibilità di replicarsi, hanno visto che tutto il DNA aveva l’azoto 15. La crescita viene poi fatta continuare in un terreno de nito leggero, perché contiene un isotopo dell’azoto 14. - Dopo 20 minuti (tempo della replicazione del DNA di un battere), sono andati a vedere dove si collocava il DNA replicato —> nel momento in cui cambiavo il terreno e avevo la replicazione, i lamenti uovo che si formavano, incorporavano l’isotopo leggero, quindi come risultato ottenevo un lamento iniziale pesante e un lamento nuovo leggero. Alla prima replicazione, quindi ho la formazione di una doppia elica che sarà mezza pesante e mezza leggera, quindi nella mia provetta avrò una posizione intermedia. - Alla seconda replicazione (dopo altri 20 minuti) avrò la formazione di due molecole di DNA come nella prima replicazione (un lamento leggero e uno pesante) e la formazione di due molecole di DNA con entrambi i lamenti leggeri (con l’isotopo 14 dell’azoto). Tramite questo esperimento hanno dimostrato che la replicazione avviene in maniera semiconservativa, che quindi ogni singolo lamento viene usato come stampo per la creazione del lamento nuovo. Esistono delle di erenze tra la replicazione del DNA tra le cellule batteriche ed eucariotiche: - Quantità di genoma presente nelle cellule —> numero di cromosomi maggiore nelle cellule eucariotiche rispetto alle cellule batteriche. - Forma e complessamente dei cromosomi — > i cromosomi eucariotici sono lineari e molto più lunghi rispetto a quelli batterici, che sono in molti casi a forma circolare. - Numero di coppie di ciascun cromosoma —> le cellule eucariotiche, quasi tutte, sono diploidi (due coppie di cromosomi). - Scansione temporale —> la replicazione dei cromosomi eucariotici e la loro ripartizione fra le cellule glie avvengono in stadi diversi del ciclo cellulare. Pur presentando alcune di erenze, il meccanismo di replicazione è molto simile. Ad esempio sono presenti molte attività enzimatiche in comune: elicasi, primasi, polimerasi e ligasi. Le DNApolimerasi nelle cellule eucariotiche sono: Sono diverse e hanno diverse funzioni, anche se il loro ruolo principale è sempre la replicazione del DNA. Alcune polimerasi sono in grado anche di avere un meccanismo di riparazione del DNA. Nella replicazione del DNA c’è un problema, nella parte nale del DNA —> nella parte in cui va ad inserirsi il primer , quando esso si toglie va a formarsi una sorta di buco. I pezzettini nali dei cromosomi sono i telomeri, che sono delle sequenze molto ripetute (tante volte una stessa sequenza ripetuta), e la formazione di questo pezzo è a carico dell’enzima telomerasi. La telomerasi funge da stampo per la replicazione anche dell’ultimo pezzo del cromosoma (il telomero). Le telomerasi sono degli enzimi che non sono sempre attivi nelle cellule —> esse sono molto attive durante lo sviluppo embrionale, nelle cellule staminali e attive durante lo sviluppo no all’arrivo della vita adulta; nelle cellule adulte, invece, le telomerasi smettono di funzionare e quindi in ogni replicazione, nel telomero rimarrà sempre pezzo che non riuscirà ad essere replicato (perché solo la telomerasi era in grado di far avvenire la replicazione) e quindi verrà eliminato. In ogni replicazione i telomeri si accorceranno no ad arrivare a un punto in cui la cellula non può più sostenere l’accorciamento, e quindi la cellula andrà in conto a morte (passando da senescenza, invecchiamento della cellula a causa dell’accorciamento dei telomeri). fi fi fi fi fi ff fi ff fi fi fi fi fi fi fi fi  Quando abbiamo una riattivazione della telomerasi insorgono dei problemi —> la cellula che doveva andare incontro ad invecchiamento e a morte non lo fa più. In tante cellule di cancro si ha la riattivazione delle telomerasi. Il DNA viene replicato solo nella fase S del ciclo cellulare. Durante la fase che va dalla G1 alla G2, passando per la fase S, il DNA rimane nello stato di inter- fase, in cui non è condensato in cromosomi, ma è un lamento disperso all’interno del nucleo. Per essere contenuto all’interno del nucleo, il DNA deve essere spiralizzato e compattato. Il DNA ha diversi gradi di compattazione, quello maggiore ha la forma dei cromosomi (quando la cromatina è altamente condensata). Esistono una serie di proteine che sono associate al DNA e che gli permettono di compattarsi, perché da solo il DNA è in grado solo di spiralizzarsi. - Proteine istoniche: sono le proteine più abbondanti e che permettono al DNA di avvolgersi. Sono molto conservate tra le diverse specie. 5 tipi di istoni sono associati al DNA eucarioti co (H1, H2A, H2B, H3 e H4). - Proteine non istoniche: alcune hanno un ruolo strutturale, altre hanno un ruolo nella replicazione e nell’espressione. Sono meno conservate tra le diverse specie. Compattazione: gli istoni H2A, H2B, H3 e H4 formano quello che si chiama nucleosoma, un nucleo all’interno del quale si avvolgono due giri di DNA. Il DNA che c’è tra un nucleosoma e l’altro viene chiamato DNA di raccordo e forma quella che viene chiamata catena di perle, no a creare una bra di cromatina di 30 nm. Partendo dalla doppia elica avvolta, ho la formazione dei nucleosomi intorno alla proteine istoniche, ce si vanno poi ad impacchettare. Gli impacchettamenti permettono ad alcune regioni di DNA di essere più o meno esposte. Il cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli, che sono legati nel mezzo tramite il centromero. I cromosomi li troviamo nella loro forma tipica solamente durante la metafase, mentre nel resto del tempo sono lamenti all’interno del nucleo. Questi lamenti, che formano la cromatina, li possiamo distinguere in: - Eterocromatina —> sono delle regioni che sono altamente condensate (molto impacchettate tra di loro) e motivo per cui sono anche delle regioni che vengono poco trascritte. - Eucromatina —> regioni condensate soltanto durante la mitosi e la meiosi, come cromosomi; sono generalmente più lasse e quindi vengono trascritte. FLUSSO DELL’INFORMAZIONE GENETICA … ERRORI Tutti questi meccanismi possono essere soggetti ad errori —> maggiore è il numero di replicazioni e maggiori sono le possibilità di incorrere in errori. Gli errori vengono de niti mutazioni e possono essere: - Spontanee: possono avvenire durante la replicazione, quindi sono degli errori fatti proprio durante la replicazione del DNA o nel momento in cui abbiamo la divisione cellulare. - Indotte: possono avvenire per via di agenti mutageni sici o chimici. Le mutazioni sono sostanzialmente di tre tipi di erenti: 1. Mutazioni genomiche = a carico del genoma totale, che di solito comportano delle modi che di numero di cromosomi. Avvengono durante la meiosi —> alcuni meccanismi portano alla perdita o all’acquisizione di uno o più cromosomi. - Monosomie: viene perso un solo cromosoma. - Trisomia: anziché essere una coppia di cromosomi diventano 3. - Polisomia: ho più cromosomi (più di 46). 2. Mutazioni cromosomiche = sono modi che nella struttura del cromosoma. - Delezione: perdita di pezzi di cromosoma. - Duplicazione: un pezzo del cromosoma viene ripetuto. - Inversione: un pezzo di cromosoma inverte la sua posizione. No perdita e aggiunta di materiale. - Traslocazione: c’è uno spostamento di pezzi di cromosoma tra due cromosomi. 3. Mutazioni geniche (o puntiformi) = comportano modi che ad un singolo gene. Mutazioni geniche o puntiformi Abbiamo diversi tipi di mutazioni puntiformi: - Sostituzione: un nucleotide viene sostituito con un altro. - Inserzione: viene inserito un nucleotide in un punto a caso della catena. fi fi fi fi ff fi fi fi fi fi fi  - Delezione: viene eliminato un nucleotide dalla catena. - Duplicazione: ho una parte della catena che viene ripetuta. - Inversione: una parte della catena viene invertita. Che cosa causa le mutazioni geniche? Le mutazioni geniche sono mutazioni che possono insorgere: 1. Per errori nella replicazione 2. Spontaneamente 3. Indotte 1. Errori nella replicazione sono errori dovuti allo slittamento della DNApolimerasi. Capita soprattutto nelle regioni in cui ho dei nucleotidi ripetuti; è possibile che si formi una sorta di loop e che la polimerasi vada ad aggiungere o togliere uno di questi nucleotidi ripetuti, creando delle inserzioni o delle delezioni. 2. Errori che avvengono spontaneamente Deaminazione: viene eliminato il gruppo amminico —> la più frequente è quella che porta la citosina ad uracile. Questo può succedere quando la doppia elica è aperta e quindi durante la replicazione del DNA. 3. Esistono alcuni mutageni chimici che sono in grado di accelerare il processo di deaminazione. Alcuni agenti chimici hanno una struttura che è simile alla struttura delle basi, che vengono chiamati analoghi alle basi —> ad esempio: al posto dell’adenina c’è la 2-ammino purina che si lega con la citosina. Ci sono agenti intercalanti che si vanno ad inserire all’interno del DNA creano un ingombro e quindi causano uno spostamento delle basi —> la lettura non avviene quindi nello stesso modo. Danni provocati da raggi UV: dimeri di timina —> due timine adiacenti possono creare dei legami covalenti formandosi una sorta di anello. Danni da radiazioni: causano la rottura del DNA e nel caso in cui si veri ca la rottura ho sia la possibilità che si veri chino mutazioni puntiformi ma ho anche la possibilità di avere la perdita di pezzi di cromosomi. La cellula ha sviluppato comunque dei meccanismi di riparazione. RIPARAZIONE DIRETTA (proofreading: è la polimerasi che durante la polimerizzazione del nuovo lamento, in caso di errori si accorge dell’errore torna indietro. La DNA polimerasi riconosce l’errore e gli viene permesso di andare in senso contrario a quello in cui sintetizza (va quindi in direzione 3’—>5’); ha poi un attività esonucleasica, nella quale elimina i nucleotidi no ad arrivare all’errore e poi riparte con la normale replicazione del DNA. Questo tipo di riparazione avviene durante la replicazione ed è il primo meccanismo di riparazione. RIPARAZIONE MISMATCH: se alla polimerasi sfugge l’errore, si crea un mismatch, cioè una base appaiata male. La polimerasi è in grado di riconoscerlo e sempre grazie all’attività esonucleasica rimuove i nucleotidi e riparte. RIPARAZIONE PER EXCISIONE: il nucleotide aggiunto forma una sorta di loop (rigon amento all’interno del lamento) si excide tutto il pezzo e la DNApolimerasi agisce, aggiungendo poi i nucleotidi giusti. La replicazione del DNA QUANDO: prima della divisione cellulare QUANTO: tutto. Il DNA CONTROLLO: proteine —> ci sono diverse proteine che controllano l’inizio della replicazione FASI: si hanno 3 fasi 1. Fase iniziale 2. Fasi di allungamento 3. Fase nale La replicazione del DNA è importante perché: - Il DNA contiene tutto il materiale genetico che deve essere tramandato. - Interessante anche a livello di studio di farmaci —> ad esempio farmaci antitumorali, perché le cellule tumorali hanno una proliferazione più intensa delle cellule normali. fi fi fi fi fi fi fi  A partire dalla replicazione del DNA sono state sviluppate due tecniche in laboratorio, che sono fondamentali per andare ad identi care i campioni biologici, le mutazioni e anche per studiare la variabilità. 1. SEQUENZIAMENTO SANGER È una reazione che avviene in laboratorio e si basa sui principi della duplicazione del DNA. Prima cosa: apertura della catena di DNA tramite un elevata temperatura. Con il sequenziamento Sanger non possono sequenziale tutto il genoma ma solo un pezzo. Ho bisogno di: pezzo di DNA che voglio sequenziare, primer, polimerasi (che devono catalizzare la reazione) e nucleotidi. Oltre a questo abbiamo anche un insieme di nucleotidi a cui manca l’ossigeno del gruppo ossidrile al 3’ e hanno una molecola uorescente. La polimerasi inizierà a sintetizzare il mio lamento; randomicamente il mio nucleotide uorescente andrà ad inserirsi nella catena. Nel momento in cui ho l’appaiamento del nucleotide uorescente, la mia reazione termina perché non ho più il gruppo ossidrile al 3’ e quindi la polimerasi che sta lavorando non riconosce il nucleotide e non può continuare con la sintesi del lamento. Nel corso della reazione, che si ripete in nite volte, avrò la produzione di moltissimi frammenti di lunghezze di erenti, ma tutto che termineranno con il nucleotide uorescente. Questi frammenti vengono poi fatti passare attraverso un capillare, che è in grado di discriminarli; avrò poi un laser che, eccitando la molecola uorescente, mi va a leggere l’esatta sequenza. I frammenti più piccoli corrono più velocemente e quindi saranno i primi a posizionarsi e i primi ad essere letti dal laser. 2. PCR Viene utilizzata in laboratorio per andare ad ampli care dei pezzi di DNA. Abbiamo bisogno della molecola di DNA di partenza, i primer che fungono da innesco per la polimerizzazione dei nuovi lamenti, DNA polimerasi e nucleotidi nuovi per formare nuovi lamenti. Inizialmente abbiamo la denaturazione del DNA, che avviene a 94°C, in cui il DNA si apre e si mette a singolo lamento, che permette poi l’innesco dei primer. L’appaiamento dei primer, fase di annealing, avviene circa a 50-70 gradi —> questa fase serve per far poi avvenire la reazione. Fase di estensione: abbiamo poi la formazione del nuovo lamento ad opera della TAC polimerasi. Tutto ciò viene ripetuto per circa 30-40 cicli. La reazione crescerà quindi esponenzialmente, no ad arrivare alla fase di plateu, dove tutti i componenti della mia reazione si sono esauriti. fi fl fl fi ff fi fi fi fi fi fl fi fi fl fl fi  02/12/2024 TRASCRIZIONE DEL DNA La trascrizione è il passaggio di informazione che parte dal DNA, diventa RNA (step di transizione) e in ne diventa proteina. L’RNA messaggero sta all’interno del nucleo e poi esce dopo essere trascritto, per essere tradotto. Principio di colinearità: Da una sequenza lineare di nucleotidi del DNA, io avrò una sequenza abbastanza lineare di trascritto che è fatta di RNA ed è complementare al lamento e che poi corrisponderà a una sequenza lineare di amminoacidi. Un pezzo di DNA viene trascritto e questo trascritto, che è l’RNA messaggero, poi viene tradotto in una proteina. Quindi la mia informazione passa da una sequenza di nucleotidi del DNA no ad arrivare alla vera e propria costituzione della proteina. Ci sono diversi tipi di RNA: - RNA messaggero: è diverso per ogni proteine poiché porta un messaggio speci co. In base quindi al messaggio che deve essere codi ca, trascritto e tradotto ho un diverso tipo di mRNA. - RNA ribosomiale: uguali per tutte le cellule e vanno a costituire i ribosomi. Contiene l’informazione. - RNA transfert: uguale per tutte le cellule, cambia solo l’amminoacido che porta, ed è la congiunzione tra mRNA e la formazione della proteina. É necessario per la transizione. - RNA non codi canti: non trasportano il messaggio. - MicroRNA: regolano l’espressione genica a livello post trascrizionale. - RNA catalitici - RNA lunghi non codi canti RNA ha il ribosio al posto del desossiribosio e l’uracile al posto della timina. La funzione principale degli RNA è quella di trasferire l’informazione da DNA per poi trasformarla in proteine. Gli RNA sono a singolo lamento, ma sono in grado di ripiegarsi su se stessi formando le forcine, quando hanno delle sequenze che sono complementari tra di loro. Perché viene trascritto l’RNA? Il ne della cellula è quello di produrre una proteina, e per farlo ha bisogno di trasferire l’informazione dal DNA. La trascrizione però avviene soltanto di piccole regioni di DNA, chiamate geni o unità trascrizionali. Di tutto il DNA solo una piccola parte è codi cante, quindi viene trascritta (dolo un piccola parte del DNA é formata da geni). Non tutte le cellule hanno bisogno di trascrivere e quindi esprimere gli stessi geni nello stesso momento. I geni vengono trascritti dall’RNA, che vanno poi a costituire la nostra proteina. Quindi nel momento in cui abbiamo la formazione di un RNA messaggero avremo per forza la formazione di una proteina. fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi  INTRODUZIONE - Solo una piccola parte di DNA viene trascritta, ma viene trascritto solamente un lamento di DNA alla volta. Non è poi sempre lo stesso lamento ad essere trascritto, poiché i geni possono essere posizionati su entrambi i lamenti. - Abbiamo una convenzione per indicare i due lamenti di DNA che vengono trascritti: quello che generalmente contiene l’unità trascrizionale può essere de nito come lamento senso, lamento positivo, lamento trascritto, lamento stampo o lamento codi cante; l’altro lamento verrà de nito antisenso, non trascritto o non stampo. - Vengono copiati dei tratti precisi in tempi ben precisi e in speci che cellule dell’organismo (solo le cellule che hanno bisogno di esprimere il gene svolgeranno la trascrizione per produrre la proteina). - L’RNA polimerasi sono gli enzimi che catalizzano la formazione dell’RNA messaggero e non necessitano di inneschi (no primer). - Bisogno dei ribonucleotidi, che devono essere aggiunti in modo complementare per formare la catena. - Esistono diversi tipi di controllo dell’espressione genica, perché la cellula non ha bisogno di esprimere sempre gli stessi geni allo stesso momento. Il controllo deve essere il più economico per la cellula. - Tutto ciò che succede a livello dell’espressione genica prende il nome di controllo post- trascrizionale. In realtà il controllo può avvenire anche a livello della traduzione, e in quel caso avrò un controllo post-traduzionale. TRASCRIZIONE 1. Inizio della trascrizione: Inizia con la polimerasi e la presenza di un promotore, che è una sequenza a livello del DNA. La RNA polimerasi riconosce il promotore e inizia la trascrizione. Lavoro della RNA polimerasi: - Direzione di sintesi 5’—>3’. - Aggiungendo i nucleotidi al 3’ ossidrile —> aggiungerà i ribonucleotidi perché l’RNA è formato da ribosio. - Legando all’adenina l’uracile. - Come la DNA polimerasi, anche l’RNA polimerasi va ad aggiungere nucleotidi in modo complementare al nostro lamento di DNA. A monte (= una serie di nucleotidi prima) dei nucleotidi da cui devo iniziare la trascrizione trovo il promotore. Promotore: sequenza di DNA che è in grado di farsi riconoscere dall’RNA polimerasi; quindi quando l’RNA polimerasi vede il promotore è in grado di iniziare la sua trascrizione, posizionandosi nel modo corretto sul lamento. I promotori sono degli elemento che vengono riconosciuti sia dalla RNA polimerasi ma anche dai fattori di trascrizione (= proteine che riconoscono l’attacco dell’RNA polimerasi e del promotore e formano un complesso che permette all’RNA polimerasi di funzionare). Le sequenze di promotori sono: - TATA box: sequenza TATAAA, si trova a -25 nucleotidi dall’inizio della trascrizione. Determina il TSS (transcription start site). - GC box: sequenza GGGCGG. - CAAT box: sequenza che si trova a -80 dal TSS. Se io devo trascrivere un’unità trascrizionale, avrò il mio promotore, che si torva a monte del sito di inizio della trascrizione, che viene riconosciuto inizialmente dal fattore di trascrizione e poi dall’RNA polimerasi, con cui forma il complesso di inizio e trascrizione che fa si che l’RNA polimerasi inizi a sintetizzare il mio lamento di RNA nuovo. 2. Allungamento del trascritto: Una volta che l’RNA polimerasi e il fattore di trascrizione hanno riconosciuto il promotore, inizia la trascrizione. L’RNA polimerasi, nella fase di allungamento del trascritto, va sempre il direzione 5’—>3’. In questa fase avremo l’aggiunta dei nucleosidi complementari a quelli dello stampo, con l’aggiunta dell’uracile al posto della timina. 3. Terminazione: L’RNA polimerasi sa che deve fermare la sua attività per via della presenza di un sito di ne, di terminazione dell’attività di sintesi. Il sito di terminazione è una sequenza del DNA che trascritta, cioè una volta diventa RNA, ha una sequenza tale che è in grado di formare una forcina. Il sito di terminazione è quindi una sequenza fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi  che anziché rimanere stesa, assume una conformazione nale a forcina (forcina di terminazione), perché questa parte del lamento presenta delle basi che sono complementari tra loro e che quindi andranno a formare dei legami tra di loro. Questo fa si che polimerasi si stacchi dal lamento e che quindi termini la sua attività. Le RNA polimerasi sono DNA dipendenti poiché riconoscono il lamento di DNA. Abbiamo diversi tipi di RNA polimerasi: - RNA polimerasi I : sintetizza gli RNA ribosomiali. - RNA polimerasi II: forma l’RNA messaggero e sintetizza dei piccoli