BIOLOGIA ANIMALE unibo 2024/25

biologia animale 24/25

TEORIA SCIENTIFICHE

.FARE OSSERVAZIONE

.RIFLETTERE, PORSI DOMANDE

.FORMULARE UN'IPOTESI CHE RISPONDA ALLA DOMANDA

.FARE PREVISIONI

.ESPERIMENTO: VERIFICARE LE NOSTRE IPOTESI

SE CONFERMA L’IPOTESI: ESPERIMENTO RIPETUTO DA ALTRI SCIENZIATI

SE NON CONFERMA L’IPOTESI: CONTROLLARE VARIABILI NON VALUTATE E RIPETERE ESPERIMENTO

RASOIO DI OCCAM

Principio metodologico che suggerisce di scegliere la soluzione più semplice tra più soluzioni egualmente valide di un problema

es: giraffa di Lamark e Darwin

FALSIFICABILITÀ DI POPPER

Principio che espone che il Progresso NON è accumulo di certezze ma una progressiva Eliminazione di Errori

COSA SONO GLI ESSERI VIVENTI

Strutture Organiche:

.AUTO-CONSERVATIVE (mantenersi in vita)

.AUTO-REGOLATIVE (regolare le proprie funzioni)

.AUTO-RIPRODUTTIVE (produrre nuovi individui)

PROPRIETÀ FONDAMENTALE degli ESSERI VIVENTI

.MORFOGENESI AUTONOMA: capacità dei viventi di “costruirsi da sé”, auto costruiscono strutture in grado di occupare delle nicchie ecologiche

.TELEONOMIA: finalismo insito nelle strutture e nelle forme tipiche degli organismi viventi, dovuto all’azione della selezione naturale, che favorisce le strutture e le funzioni adatte allo svolgimento delle attività vitali ed elimina quelle inadeguate

.INVARIANZA RIPRODUTTIVA: capacità di trasmettere alla propria prole il proprio progetto

FUNZIONE PROTEINE

STRUTTURALI, TRASPORTO, ENZIMI

FUNZIONI ACIDI NUCLEICI

INFORMAZIONALI

CARBOIDRATI

Membrana ed Energia

FUNZIONI dei LIPIDI

MEMBRANA, ACCUMOLO

CARATTERISTICHE CELLULA PROCARIOTE

.1-10 MICRON

.PRIVE DI UN NUCLEO BEN DEFINITO

.PRIVA DI ORGANULI AD ECCEZIONE DEL RIBOSOMI

.NO COMPARTIMENTAZIONE O DIFFERENZIAZIONE DEI COMPITI

.DNA IN FORMA CIRCOLARE E PLASIMIDI

.DUE REGNI NE FANNO PARTE: EUBATTERI, ARCHEOBATTERI

ARCHEOBATTERI

ESTREMOFILI: vivono in habitat estremi

COME SONO CLASSIFICATI I BATTERI

.STRUTTURA/FORMA

.MECCANISMI NUTRIZIONALI:

• Fotoautotrofi

• Chemioautotrofi

• Fotoeterotrofi

• Chemioeterotrofi

.INTERAZIONE OSSIGENO:

• Anaerobi obbligati

• Aerobi facoltativi

• Aerobi obbligati

MECCANISMI NUTRIZIONALI DEI BATTERI

• Fotoautotrofi (Energia da Fotosintesi con fonte di carbonio da CO2)

• Chemioautotrofi (Energia da Composti Inorganici con fonte di carbonio da CO2)

• Fotoeterotrofi (Energia da Fotosintesi con fonte di carbonio da Composti Organici)

• Chemioeterotrofi (Energia da Composti Organici con fonte di carbonio da Composti Organici)

BIOFILM

Aggregazione di batteri, uniti in una comunità con complesse interazioni ecologiche

PARETE BATTERICA

FORMATA DA PARETE CELLULARE + MEMBRANA CELLULLARE, SI DIVIDONO IN:

• GRAM + (parete spessa formata da peptidoglicano + una membrana interna)

• GRAM - (membrana esterna + membrana interna + parte formata da Peptidoglicano in mezzo)

COLORAZIONE GRAM

esperimento che permette di distinguere i batteri Gram + (assorbe e mantiene colore) da quelli Gram - (perde colore)

BATTERI PATOGENI

Provocano Malattie attraverso la produzione di Proteine Tossiche e/o Lipopolisaccaridi di membrana tossici alla loro morte

CARATTERISTICHE CELLULA EUCARIOTE

• 10-100 MICRON

• Organizzata e divisa in compartimenti

• Organuli svolgono compiti differenti

• Nucleo delimitato da una membrana cellulare e contiene informazioni genetiche

• 5 regni: Protisti-Chromisti-Piante-Fungi-Animalia

REGNI EUCARIOTI

• Protisti

• Chromisti

• Piante

• Fungi

• Animalia

FUNZIONI MEMBRANA BIOLOGICHE

• Trasporto

• Segnalazione

• Adesione

separare la cellulare dall’ambiente circostante, subdivide l’interno e regola gli scambi con l’esterno

STRUTTURA MEMBRANA BIOLOGICA

Modello a Mosaico Fluido costituito da Lipidi:

• glicerofosfolipidi, sfingolipidi, colosterolo 40 %

• proteine 50/55 %

• carboidrati 5/8 %

FLUIDITÀ DELLA MEMBRANA BIOLOGICA:

Data dalla presenza dei Fosfolipidi che creano un doppio strato, varia alla Lunghezza della code, al Grado Saturazione degli Acidi Grassi e al Colesterolo

ASSIMETRIA MEMBRANA BIOLOGICA

Caratterizza i due monostrati di Fosfolipidi e consente di avere diverse Funzionalità

ZATTERE LIPIDICHE

Regioni dove vi è un Accumulo di Proteine e Colesterolo, hanno la funzione di fornire substrati funzionali più stabili in cui favorire la concentrazione e/o l’azione di diverse Proteine

PROTEINE DI MEMBRANA

Si possono muovere nello strato lipidico e hanno varie funzioni come:

• Trasporto

• Attività enzimatica

• Traduzione del segnale

• Adesione Intercellulare

• Riconoscimento tra cellule

• Adesione al citoscheletro e alla matrice cellulare

si dividono in:

• Integrali: attraverso membrana

• Periferiche: sulla superficie

PROTEINE DI MEMBRANA INTEGRALI

Proteine che attraversano completamente il doppio strato di fosfolipidi, dal dentro al fuori della cellula

PROTEINE DI MEMBRANA PERIFERICHE

Proteine periferiche che invece di percorrere l’intero spessore della membrana, sono appoggiate o sulla faccia interna o su quella esterna. Le proteine intrinseche possono essere mediate da altre proteine con dei legami molto forti. Le proteine intrinseche si comportano quindi come una sorta di ponte rispetto al passaggio di certe sostanze

CARBOIDRATI DI MEMBRANA BIOLOGICA

Polimeri di Glucosi legati alle Proteine o ai Lipidi

Intervengono nei processi di:

• Riconoscimento Cellulare

• Recezione e Trasduzione del segnale

• Adesione cellula-cellula e cellula-matrice

• Regolazione della crescita e sviluppo cellulare

PERMEABILITÀ SELETTIVA DEL DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO

Sostanze Libere di attraversare:

• H20

• C02

• 02

• C2H60 (etanolo)

• Urea

Sostanze NON libere di attraversare:

• Zuccheri

• Molecole cariche elettronicamente

• Piccoli ioni

TRASPORTO ATTRAVERSO LA MEMBRANA BIOLOGICA

Si divide in ATTIVO e PASSAVO e successivamente in:

• UNIPORTO (trasferimento unidirezionale)

• SIMPORTO (trasferimento unidirezionale di due sostanze)

• ANTIPORTO (trasferimento due sostanze ma in opposte direzioni )

TRASPORTO PASSIVO

non necessita di energia e ha diverse modalità:

• DIFFUSIONE DI UN SOLUTO: diffonde tramite un gradiente di concentrazione del soluto fino a raggiungere il suo l’equilibrio

  • PIÙ SOLUTI: si diffonde in base al Gradiente di ogni soluto, non alla Somma

• OSMOSI: acqua si sposta per creare l’equilibrio tra due due soluti di concentrazione diversa e divisi dalla membrana

• DIFFUSIONE FACILITATA: la membrana è resa Permeabile alle sostanze Idrofile grazie a Proteine di Trasporto

  .Proteine Canale: Passive (sempre aperti), Regolati (si aprono a stimoli specifici)

  Passive

  -Canali Ionici: Trasferiscono Ioni

  -Acquaporine: Facilitano il Flusso d’Acqua

  Regolati

  -Canali Ionici Regolati: regolati da Ligando, Fosforilazione, Potenziale, Temperatura, Meccanica

  .Proteine Carrier: trasferiscono molecole specifiche attraverso la membrana cellulare, funzionano attraverso soluto che diventa il ligando ed interagisce con la proteina che subisce un cambiamento di forma

TRASPORTO ATTIVO

Trasporto che richiede energia metabolica ATP, lavora contro il gradiente di concentrazione

PRIMARIO:

• Pompe Protoniche: espellono i Protoni, in un altro comparto

• Pompe Sodio-Potassio (antiporto): pompa 2 Ioni Sodio fuori e 3 Ioni Potassio dentro

SECONDARIO: non si utilizza direttamente l’ATP, ma si utilizza il gradiente di concentrazione o il potenziale di membrana conseguente ad una trasporto Attivo Primario

• Trasporto Glucosio, Amminoacido, Metaboliti e vari Ioni

  è accoppiata alla pompa Sodio-Potassio

SOLUZIONE IPERTONICA

soluzioni che hanno una pressione osmotica maggiore rispetto a quella di altre alle quali vengono confrontate

SOLUZIONE IPOTONICA

soluzioni che hanno una pressione osmotica minore rispetto a quella di altre alle quali vengono confrontate

ENDOCITOSI

Attraverso l’endocitosi la cellula è in grado di racchiudere sostanze in cosiddette vescicole, che andranno poi incontro ad una digestione

Possono essere Mediate da Ricettori: Molecole specifiche si combinano con Proteine recettori sulla Membrane

si dividono in due Modalità:

FAGOCITOSI: Composti Solidi come Grandi Particelle Solide, Cibo o Batteri

PINOCITOSI: Composti Liquidi

ESOCITOSI

Attraverso l’Esocitosi la Cellula Espelle i Prodotti di Scarto o di Secrezione mediante la Fusione delle Vescicole con la Membrana Plasmatica

Meccanismo primario di accrescimento della Membrana Plasmatica

NUCLEO

Centrale Operativa della Cellula

Struttura l’Informazione Genetica sottoforma di DNA in Cromatina o Cromosomi

Pori Nucleari: Pori circondati da 8 complessi Proteici che ne regolano l’Apertura, permettono al RNA di uscire dal Nucleo

Nucleolo: Regione del Nucleo non delimitata, con elevata concentrazione di Dna Ribosomiale, dove vengono sintetizzati rRNA e mRNA

RIBOSOMI

Non sono Organuli (privi di membrana)

Traducono i messaggi degli mRNA provenienti dal DNA Producendo Proteine

Composti da Subunità Maggiore e Minore

Possono essere:

• LIBERI: per Proteine destinate all’Interno della Cellula

• ASSOCIATI al RE: per Proteine destinate all’Esterno della Cellula

RETICOLO ENDOPLASMATICO

Sistema di Membrane, differenziate in due Sistemi:

• RUGOSO: in Continuità con l’Involucro Nucleare, ha Ribosomi associati

  Elabora le Proteine provenienti dai Ribosomi, le Glicoproteine, Proteine Secretorie e Fosfolipidi destinati ad altre membrane

  le Glicoproteine prodotte vengono veicolate al punto di smistamento tramite una Vescicola di Trasporto

• LISCIO: Struttura Tubolare nel Citoplasma che Elabora Ormoni, Fosfolipidi, Detossifica sostanze Nocive e Interviene nel Metabolismo dei Carboidrati

APPARATO DEL GOLGI

Apparato di membrane che presenta Polarità per elaborare e smistare vari prodotti cellulari e produrre Lisosomi

• POLARITÀ: lato CIS accoglie Proteine dalle Vescicole (Provenienti dal RE Rugoso), vengono rielaborate in base alla destinazione, lato TRANS espelle le molecole in Vescicole

• LISOSOMI: sono Vescicole con Enzimi digestivi

  .Fagosoma si fonde al Vacuolo alimentare per digerire il cibo e poi espellere al di fuori della cellula i prodotti di scarto

  .Autofagia Cellulare: digerire strutture interne non più funzionanti, per mantenere ordine e ricavare energia

  In condizioni di Crisi Energetica, una proteina-chinasi MTOR si attiva e crea un Autofagosoma che mangia parti della cellula

  .Malattia da Accumulo Lisosomiale: i prodotti in eccesso destinati alla deiezione, non vengono demoliti a causa di un non funzionamento dei Lisosomi, questo causa l’accumulo dei prodotti di scarto nella cellula, causandone un non corretto funzionamento o Morte

MITOCONDRIO

Centrale Energetica della Cellula, compie la Respirazione Cellulare

È un organulo a doppia membrana, separate da uno spazio Intermembrana

• Membrana Interna caratterizzata da creste di Membrana che crescono verso l’interno per aumentare la superficie disponibile alla respirazione cellulare

Ha un proprio DNA

Considerato quasi un Batterio

PEROSSISOMI

Organuli che accumulano i Perossidi (tossici) per eliminarli scindendoli con l’Enzima Catalasi in Acqua e Ossigeno

CITOSCHELETRO

Contenuto nel Citoplasma, da forma alla cellula, ne consente lo spostamento, tiene insito gli organuli e permette lo spostamento di elementi tra gli organuli

Si organizzano in:

• MICROFILAMENTI DI ACTINA: mantenimento forma cellulare, contrazione muscolare, flusso citoplasmatico, motilità cellulare, divisione cellulare

  • Polimerizzazione: apparente movimento dato dalla continua creazione al Polo+ e disfacimento al Polo -

  • Proteine ABP: regolano la polimerizzazione, stabilità, assemblaggio e disassemblaggio

• FILAMENTI INTERMEDI: rendono la cellula più stabile, ancorano i vari organuli, entrano nella formazione della lamina cellulare

  sono composti da Proteine Fibrose che si accoppiano in sistemi antiparalleli fino a formare il filamento

• MICROTUBULI: mantenimento della forma cellulare, movimento degli Organuli, movimento dei cromosomi, utilizzato dalla proteine motrici per spostarsi

  I Filamenti più spessi 25 nm, sono formati da due Proteine molto simili Alpha e Beta Tubulina che si associano formando un Dimero

  Un Microtubulo si allunga per addizione di dimeri nell’estremo + (polimerizzazione) e si accorcia all'estremità - (Depolimerizzazione)

  • CENTROSOMO: struttura, che nelle cellule in cui non si stanno dividendo, viene usata come Ancora per i Microtubuli

  • PROTEINE MOTRICI: sono designate al Trasporto di elementi sui Microtubuli e si dividono in:

    • Dineina: trasporto Retrogradò = verso il Polo -

    • Chinesina: Trasporto Anterogrado = verso il Polo + (dal centro alla periferia)

PROTEINE ABP

Regolano la polimerizzazione, stabilità, assemblaggio e disassemblaggio dei microfilamenti di Actina

CIGLIA

Strutture per movimento

Composti da Mircotubuli in disposizione 9+2 che scivolano una sull’altro

Generalmente presenti nei dotti interni dell’organismo

Movimento dato dalla presenza di Nexina che evita lo scorrimento dei Microtubuli, per cui la ciglia si piega

FLAGELLI

Strutture per movimento

Composti da Mircotubuli in disposizione 9+2 che scivolano una sull’altro

Movimento dato dallo scorrimento

Specializzato per muovere gli organismi in un’ambiente acquoso

MATRICE EXTRACELLULARE (MEC)

Spazio Extra cellulare, confine distretti cellulari diversi

Mantiene unite le cellule nei tessuti, Filtra tramite Glicoproteine, dona proprietà fisiche ai tessuti, guida e orienta i movimenti cellulari, regola le comunicazioni tra cellule

• INTEGRINE: recettori tra il MEC e i Filamenti Intermedi/Microfilamenti interni alla cellula, rendendo possibili i movimenti cellulari, sono molto importanti nell’ organizzazione del citoscheletro

• Principali tipi di GIUNZIONI CELLULARI:

  .GIUNZIONI OCCLUDENTI o STRETTE: isolano i distretti cellulari. non permettendo scambi, Molto forti

  .GIUNZIONI COMUNICANTI: tra cellule che devono scambiarsi sostanze/segnali, hanno canali Proteici regolati da segnali chimici

  .DESMOSOMI: Non isolate, resistenti alla alterazione meccanica, tengono strette due cellule adiacenti

ENERGIA LIBERA

parte dell’energia di un sistema che può essere utilizzata per compiere un lavoro

ENERGIA USATA

energia utilizzata e non più utilizzabile

ENTROPIA

l’energia libera tende a diminuire e quella NON utilizzabile ad aumentare

SISTEMI CHIUSI

sistema che NON scambia MASSA, ma scambia ENERGIA con l'ambiente

SISTEMI APERTI

sistema che scambia sia MASSA che ENERGIA con l'ambiente

SISTEMA ISOLATO

sistema che non scambia ne ENERGIA né MASSA con l'Ambiente

REAZIONI ENDOERGONICA

Reazione in cui viene USATA energia

Aumento di Energia Libera

Definite anche Anaboliche

I Prodotti possiedono un contenuto energetico superiore a quello dei Reagenti

es: Fotosintesi Clorofilliana

REAZIONE ESOERGONICHE

Reazione in cui viene EMESSA energia

Diminuzione di Energia Libera

Definite anche Cataboliche

Reagenti possiedono un contenuto energetico superiore a quello dei Prodotti

es: Respirazione Cellulare

ATP

Adenosintrifosfato = Adenina+Ribosio+Fosfato

Molecola in cui viene immagazzinata l’energia nel legame tra i Fosfati

Può essere Rigenerata nel ciclo ATP-ADP

CHINASI

Enzima in grado di trasferire gruppi Fosfati da molecole donatrici ad alta energia (ATP) a superfici Substrati, processo detto Fosforilazione

REAZIONI REDOX

reazioni chimiche in cui c'è uno scambio di elettroni tra due atomi grazie alla differenza di elettronegatività

• Agente RIDUCENTE perde l’elettrone e quindi si OSSIDA

• Agente OSSIDANTE acquisisce l’elettrone e quindi si RIDUCE

MOLECOLE ACCENTRICI DI ELETTRONI

Coezimi di trasporto di elettroni:

• NAD+ forma Ossidata

  . NAD+H+ forma Ridotta

• FAD+ forma Ossidato

  .FAD+H2 forma Ridotta

il NAD ha un Impulso energetico maggiore in confronto al FAD, quindi parte anche da più in alto nella Catena degli Elettroni

NAD produce 2.5 ATP

FAD produce 1.5 ATP

NAD

Coenzimi di trasporto di elettroni

• NAD+ forma Ossidata

• NAD+H+ forma Ridotta

Impulso energetico maggiore in confronto al Fad, quindi partono anche da più in alto nella Catena degli Elettroni

FAD

Coenzimi di trasporto di elettroni:

• FAD+ forma Ossidato

• FAD+H2 forma Ridotta

Impulso energetico Minore in confronto al NAD, quindi partono anche da più in basso nella Catena degli Elettroni

RESPIRAZIONE CELLULARE

la cellula ricava energia dalla demolizione del Glucosio

C6-H12-06 + 6 02 = 6 CO2 + 6 H2O + ATP (34/38 moli)

Divisa in 4 fasi:

• GLICOLISI: avviene al di fuori del Mitocondrio, nel Citoplasma, si tratta di 10 Reazioni Chimiche (5 endoergoniche + 5 esoergoniche) in cui il Glucosio viene Fosforilato in due fasi, prima viene portato ad un livello energetico superiore usando 2 ATP = Fruttosio, poi viene frammentato più volte fino ad ottenere l’Acido Piruvato e 4 ATP

  .BILANCIO: Glucosio = 2 Piruvato + 2 NADH+H+ + 2 ATP

  -SISTEMA SHUTTLE: il sistema per il quale gli elettroni del NADH+H che sono sintetizzati nella Glicolisi, vengono portati all’interno del Mitocondrio, questo sistema crea la differenza di resa della respirazione cellulare, perché in alcune cellule (es: muscolari) questo trasporto richiede più energia e non si sa se sia il FAD o il NAD a catturare l’Elettrone

• REAZIONE PREPARATORIA:

  .Fermentazione Lattica e Alcolica (negli Organismi ANAEROBI), perché gli organismi Anaerobi non possono accumulare Piruvato e NADH

  -Fermentazione LATTICA: NADH cede gli elettroni per trasformare il Piruvato in Lattato tornando ad essere NAD utilizzabile nella Glicolisi (avviene anche nelle cellula in assenza di ossigeno)

  -Fermentazione ALCOLICA: allo stesso modo rigenera il NAD, privando il Piruvato di 1 Carbonio diventando Acetaldeide che diventa Etanolo grazie ad elettrone (C persa = CO2 liberata) (avviene nei Lieviti e alcuni Microrganismi)

  . OSSIDAZIONE DEL PIRUVATO: Nella Matrice Mitocondriale il Piruvato viene privato di 1 Carbonio (Decarbossilazione ossidativa del piruvato), grazie al NAD il gruppo Acetile rimasto viene accettato dal Coenzima A diventando Acetil-Coenzima A (Acetil-coA)

• CICLO DI KREBS: via metabolica circolare, Ossida l’Acetil-coA in CO2 e produce ATP, NADH, FADH2, si produce poco ATP ma molti Elettroni, è il processo che produce più CO2

  .BILANCIO: Acetil-coA + ADP+P + 3 NAD+ + FAD = 2 CO2 + ATP + 3 NADH+2E- + FADH2+2E-

• FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA (Catena Respiratoria), passaggio che crea più energia:

  .CATENA DI TRASPORTO ELETTRONI: situata sulla membrana Interna separa gli Elettroni dai Protoni (provenienti dal ciclo di Krebs) accoglie i primi che vengono trasportati ad un livello sempre più elettronegativo fino all’ossigeno, questa fase produce energie che alimenta →

  .POMPE PROTONICHE: pompano Protoni (Ioni H+) nello spazio Intermembrana creando un forte gradiente di concentrazione che vorrebbe farli rientrare, la membrana glielo impedisce sennò attraverso il →

  .ROTORE CHEMIOSTRO: accetta ADP+P dallo stroma e crea ATP grazie al passaggio di Ioni H+ che alimentano il processo

  .BILANCIO: 10 NADH, 2 FADH2, 6 O2, 26-28 ADP = 26-28 ATP, 6 H2O, 10 NAD, 2 FAD

BILANCIO ENERGETICO COMPLESSIVO: da 34 a 38 ATP per ogni molecola di GLUCOSIO

Circa 2.5 ATP x NADH+H+

Circa 1,5 ATP x FADH2

.Per ogni Molecola di Acido Grasso a 6 atomi di Carbonio completamente Ossidato, si raggiunge la resa di 44 ATP

ACIDI NUCLEICI

Macromolecole polimeriche deputate alla:

• Conservazione

• Contenimento

• Trasferimento

dell’Informazioni negli esseri viventi

Ne esistono due classi:

• DNA (Acido Desossiribonucleico): Acido a doppio Filamento

• RNA (Acido Ribonucleico): Acido a Filamento Singolo

I NUCLEOTIDI formano l'unità base degli Acidi Nucleici e sono formati da uno Zucchero Pentoso, un Fosfato e una Base Azotata

NUCLEOSIDE: Zucchero Pentoso + Base azotato

BASI AZOTATE: sono divise in

• Purine (Formate da due Anelli Eterociclici azotati)

  .ADENINA

  .GUANINA

• Pirimidine (Formate da un Anello Eterociclico azotato)

  .TIMINA (presente solo nel DNA, nel RNA viene sostituita con URACILE)

  .CITOSINA

BASI AZOTATE

• Purine (Formate da due Anelli Eterociclici azotati)

  .ADENINA

  .GUANINA

• Pirimidine (Formate da un Anello Eterociclico azotato)

  .TIMINA (presente solo nel DNA, nel RNA viene sostituita con URACILE)

  .CITOSINA

DNA

Informazione Genetica sotto forma di Cromatina o Cromosomi

NON può uscire dal Nucleo

Esce sotto forma di Replica (RNA) dai Pori Nucleari

Si trova nel Nucleo ed è un’Acido Nucleico che contiene le informazioni genetiche per lo Sviluppo, l'Omeostasi (autoregolazione) e la Riproduzione di tutti gli esseri viventi

Ha due filamenti Antiparalleli avvolti a spirale, uniti per complementarietà delle basi azotate A-T e G-C, legate tra loro da un legame ad Idrogeno

PROPRIETÀ:

• Suscettibili a Mutazioni

• Trattiene informazione genetica (Fenotipo)

• Si allunga sempre dall’ estremità 5 verso l'estremità 3

REGOLA DI CHARGAFF

Purine e Pirimidine sono in Rapporto 1/1

Tra coppie la concentrazione è costante

AUTOREPLICLAZIONE DEL DNA

durante la Mitosi segregazione delle ‘info nelle due cellule figlie identiche

MODELLO SEMICONSERVATIVO: in quanto i nuovi filamenti presentano un filamento originale e uno nuovo

DIFFERENZA DUPLICAZIONE DNA PROCARIORI vs EUCARIOTI

PROCARIORI: un unico cromosoma e un unico punto di origine della duplicazione

EUCARIOTI: più Cromosomi e filamenti più lunghi, hanno quindi bisogno di più punti d’origine

COMPLESSI DI REPLICAZIONE DEL DNA

sono gli insiemi di Enzimi necessari a duplicare il DNA:

• DNA ELICASI: favorisce la rottura dei ponti ad idrogeno tra le basi azotate dei due filamenti e allenta le forza di Van Derwall

• DNA TOPOISOMERASI: allenta la tensione creata dal super avvolgimento dovuto alla DNA Elicasi

• SINGLE STRAND BINDING PROTEINS: impedisce che i filamenti tornino a legarsi

• PRIMASI (tipo di DNA polimerasi): fornisce un Primer d’innesto formato da una corta sequenza di Nucleotidi di RNA

• DNA POLIMERASI III: grazie ai suoi siti di legame può discriminare tra le Basi e aggiungere il Nucleotide complementare

• DNA POLIMERASI I: colma i tratti mancanti dove prima si trovano i Primer

• DNA LIGASI: lega tra loro i Frammenti di Okazaki unendo l'estremità 3’ del nuovo frammento di DNA all'estremità 5’ del tratto di DNA adiacente

  .FRAMMENTI DI OKAZAKI: essendo i filamenti, tra loro, Antiparalleli e che il verso di duplicazione è sempre quello 5 → 3, avrò un filamento veloce che si duplicherà verso il senso d'apertura ed uno lento che si creerà dall’apertura del nuovo tratto con tanti primer e tratti di DNA chiamati Frammenti di Okazaki

TELOMERI

Sequenza di DNA ripetute anche molte volte che identificano la regione terminale

Possono essere perse senza danni all’informazione

Esistono per evitare l’accorciamento dei cromosomi dovuto alla rimozione dei Primer, che porterebbe all’invecchiamento cellullare

CONTROLLO/RIPARAZIONE DEL DNA

• CORREZIONE DI BOZZA: Sistema di riparazione della duplicazione del DNA che individua la base sbagliata e viene così subito corretta dalla DNA Polimerasi

• RIPARAZIONE DEI DISAPPAIAMENTI: base sbagliata NON rilevata dalla Correzione di bozze, allora il meccanismo taglia basi anche adiacenti e la DNA Polimerasi corregge

• RIPARAZIONE PER SCISSIONE: in grado di riparare zone più estese

TRASCRIZIONE DEL DNA

Dato che il DNA non può uscire dal Nucleo è necessario mediare l’informazione tramite un RNA MESSAGGERO che porta l’info ai Ribosomi nel Citoplasma dove vengono tradotti in Amminoacidi

CODICE GENETICO

Informazione contenute nei CODONI o Triplette: Gruppi di 3 basi ognuna della quali Codifica un Amminoacido

64 Codoni diversi ma solo 20 Amminoacidi, quindi ad ogni Amminoacido corrispondono più Triplette

CODONI

Gruppi di 3 basi ognuna della quali Codifica un Amminoacido

AMMINOACIDI

Blocchi di Costruzione e causa delle diverse Proprietà delle PROTEINE

CLASSIFICAZIONE PROTEINE

avviene in Base:

• Composizione Chimica:

  .SEMPLICI: formate unicamente da Amminoacidi

  .CONIUGATE: formate da parte Proteica ed una NON Proteica

• Forma:

  .FIBROSE: Ruolo prevalentemente meccanico-strutturale

  .GLOBULARE: Ruolo Prevalentemente Enzimatico, Ormonale e di Trasporto

• Struttura:

  .PRIMARIA: Monomeri degli Amminoacidi uniti attraverso legami Peptidici con formazione di Catena Polipeptidiche

  .SECONDARIA Catena Polipeptidiche si ripiega e formano Foglietti Beta o Eliche Alpha

  .TERZIARIA: Morfologia in funzione di attività da svolgere, il piegamento è stabilizzato da Legami diversi (Idrogeno e Disolfuro)

  .QUATERNARIA: Più Proteine si associano per formare un complesso di maggiore dimensioni

DENATURAZIONE DELLA STRATTURA PROTEICA

Perdita della struttura 2’ e 3’ di una Proteina e quindi della sua funzione

RINATURAZIONE: Riportare la Proteina alla forma originale, non sempre possibile

ENZIMI

Proteine con Attività CATALITICA: favoriscono la reazione chimica senza fare parte dei reagenti o dei prodotti

Diminuiscono l’energia di attivazione

Possiedono Specificità di Substrato = 1 Enzima = 1 Reazione

Hanno un SITO ATTIVO che ospita la reazione chimica

COENZIMI

di base non Proteica, cambiano la conformazione del Sito Attivo dell’Enzima che ospita il substrato per Accettarlo o meno, si dividono:

• ATTIVATORI: Muta il Sito Attivo per renderlo disponibile ad accettare il Substrato

• INIBITORI:

  .COMPETITIVI: occupano il Sito Attivo non rendendolo accessibile al Substrato Possibile

  .NON COMPETITIVI: Muta il Sito Attivo Impedendo l'accettazione del Substrato

TRASCRIZIONE:

dal DNA al mRNA grazie alla RNA POLIMERASI, un Enzima che trascrive i geni del DNA, è composta da Subunità Proteiche, un Centro Enzimatico e il Fattore Attivatore O

ce ne sono 3:

• RNA POLIMERASI I: trascrive i geni per precursore RNA Ribosomiale (rRNA)

• RNA POLIMERASI II: trascrive i geni che codificano per mRNA e piccoli RNA Nucleari (snRNA)

• RNA POLIMERASI III: trascrivere geni che codificano per tRNA, rRNA e alcuni piccoli RNA Nucleari e Citoplasmatici

I Procarioti hanno solo un tipo di RNA Polimerasi

Gli Eucarioti ne hanno 3 di RNA Polimerasi

RNA POLIMERASI PROCARIOTI vs EUCARIOTI

I Procarioti hanno solo un tipo di RNA Polimerasi

Gli Eucarioti ne hanno 3 di RNA Polimerasi

FATTORI DI TRASCRIZIONE

Proteine che Marcano il Promotore che riconoscono grazie alla TATA BOX a cui si legano e fungono da base di appoggio per far legare l’RNA Polimerasi al DNA

Esistono due tipi COMPLESSI DI TRASCRIZIONE:

• BASALI: per quasi tutti i Promotori

• SPECIFICI: consente di interagire solo con alcuni tratti di DNA

PROMOTORE

regione di DNA costituita da specifiche sequenze dette consenso, alla quale si lega la RNA polimerasi per iniziare la trascrizione di un gene, o di più geni

Negli Eucarioti generalmente un unico promotore controlla l'espressione di un solo gene, mentre nei Procarioti un unico promotore controlla l’espressione di più Geni

TATA BOX

Parte del Promotore a cui si legano delle Proteine per fungere da base di appoggio per la RNA Polimerasi

TRASCRITTO PRIMARIO

Rna appena trascritto (pre-mRNA), contiene alcune parti insensate, aggiunta Cap (mentre si sta trascrivendo) e Tail per proteggere da Ambiente Citoplasmatico Aggressivo e aggiungere un Marker Chimico per riconoscere il senso

Successivamente, attraverso alcuni passaggi, diventerà mRNA Maturo

RNA SPLICING

Complessi Proteici che riconoscono le sequenze confine tra INTRONE (no significato) ed ESONI (significato) e tagliano l’INTRONE e saldano gli ESONI, rendendola una Sequenza Codificata

Questo avviene solo negli Eucarioti

STRUTTURA DEL tRNA

Per formare un complesso con il relativo tRNA l’amminoacido deve essere prima attivato → AMMINOACILAZIONE: Aggiunta di un Amminoacido ad un tRNA, che così diventa capace di legarsi alle sequenze codificate dell’RNA Messaggero così da allineare gli Amminoacidi nel giusto ordine e formare la catena Polipeptidica

L'amminoacido è inserito all'estremità 3’ del Ribosio dell’Adenina

(RNA Polimerasi III)

tRNA

Riconosce il corrispondente Cadone dell’mRNA durante la Traduzione portando l’Amminoacido al Ribosoma

Codificata dalla RNA polimerasi III

tRNA-Met

primo tRNA, porta il primo Amminoacido del Polipeptide, la Metionina (poi spesso rimosso), nel Sito P

RIBOSOMA

Complesso Macromolecolare composto da Subunità una Maggiore e una Minore

Le due subunità del ribosoma si uniscono tra loro e operano insieme per tradurre un mRNA in una catena polipeptidica durante la sintesi proteica

Ha 3 Siti di Attacco:

• Sito A (sito legame dell’Amminoacil-tRNA)

• Sito P (sito legame del Peptidi-tRNA)

• Sito E (Sito Uscita)

NON è un Organulo (Privi di Membrana)

TRADUZIONE

Traduzione del mRNA in Catena di Amminoacidi (Polipeptidica)

RIBOSOMA: si associa al mRNA e al tRNA per allungare la catena di Amminoacidi fino al segnale di stop

• INIZIO: Subunità minore si attacca alla sequenza AUG, trovata grazie all’aiuto di una sequenza a monte (Kozak), a questo punto si lega anche la Subunità Maggiore

  tRNA INIZIATORE: primo tRNA (tRNA-Met), porta il primo Amminoacido del Polipeptide, la Metionina (poi spesso rimosso), nel Sito P

  .Fattori di Trasporto: accompagnano tRNA e nascondono estremità 3’ dove si legherebbe la catena

• ALLUNGAMENTO:

  .Fattori di allungamento permettono al ribosoma di Catalizzare:

  -Legame Peptidico tra Amminoacidi

  -Idrolisi tra Amminoacidi e il tRNA

  .La catena è presa a carico del tRNA in posizione A → giunge un nuovo tRNA e si scorre (traslocazione)→tRNA da Sito P passa a Sito E ed esce dal Ribosoma

• TERMINAZIONE: viene richiamato da un fattore di rilascio che occupa il Sito A

  .3 Tipi di fattori di rilascio nei Procarioti

  .1 fattore di rilascio negli Eucarioti che li riconosce tutti UGA UAG UAA

  .CHAPERONINE: Proteina specializzata associate ai Ribosomi, assistono la Catena Polipeptidiche, appena Sintetizzata, nel processo di ripiegamento nella loro Conformazione Tridimensionale Attiva (forma Terziaria)

POLIRIBOSOMI

Trascrizione e Traduzione contemporanea, può avvenire solo nei Procarioti

Ci sono Poliribosomi anche nelle Cellule Eucariote ma non mentre la Trascrizione è in corso

Si attivano se c'è tanta necessità di una certa Proteina

CHAPERONINE

Proteina specializzata associate ai Ribosomi, assistono la Catena Polipeptidiche appena Sintetizzata nel processo di ripiegamento nella loro Conformazione Tridimensionale Attiva (forma Terziaria)

MITOSI

Si creano 2 cellule figlie identiche alla cellula madre

• Per Riproduzione Asessuata nei Batteri (scissione binaria)

• Per Crescita Pluricellulare

• Per Sopperire ai danni dei Tessuti dei Pluricellulari

Le CELLULE SOMATICHE (Diploidi) che costituiscono il corpo si riproducono per Mitosi e hanno un corredo genetico completo rispetto alla specie a cui appartengono (es: Essere umano 46 cromosomi 2n)

CELLULE SOMATICHE

Cellule Diploidi che costituiscono il corpo, si riproducono per Mitosi, hanno un corredo genetico completo rispetto alla specie a cui appartengono (es: Essere umano 46 cromosomi 2n)

STRUTTURA DEL CROMOSOMA EUCARIOTICO

il Nucleo passa da NON Duplicabile a Duplicabile grazie alla formazione dei Cromosomi

ISTONI sono 8 Proteine (carica positiva) attorno alla quale si avvolge il DNA (Carica Negativa) formando il NUCLEOSOMA, una ulteriore proteina poi terra fermo il DNA

• questo rapporto tra Proteina e DNA è elettrostatico

FIBRA DI CROMATINA sono formate da lunghe serie di Nucleosomi e formano i Cromosomi

CROMOSOMI: formati dalle Fibre di Cromatina e hanno diverse caratteristiche:

• CARIOTIPO: rappresenta l’Aspetto, l’Assetto, Numero, Forma e Dimensioni dei Cromosomi che Caratterizza ogni Specie

• AUTOSOMI: Cromosomi Omologhi, portano i Caratteri Somatici

• ETEROSOMI: Cromosomi NON omologhi, determinano il Sesso

Negli Esseri Umani sono 46, 22 coppie di Autosomi e 1 coppia di Eterosomi

CROMOSOMI

formati dalle Fibre di Cromatina, hanno diverse caratteristiche:

• CARIOTIPO: rappresenta l’Aspetto, l’Assetto, Numero, Forma e Dimensioni dei Cromosomi che Caratterizza ogni Specie

• AUTOSOMI: Cromosomi Omologhi, portano i Caratteri Somatici

• ETEROSOMI: Cromosomi NON omologhi

negli Esseri Umani sono 46, 22 coppie di Autosomi e 1coppia di Eterosomi

CICLO CELLULARE della MITOSI

normalmente la cellula si trova in fase G0 (stato di quiescenza) finché non riceve un segnale che stimola la divisione, che avviene in queste fasi:

-INTERFASE:

• G1: la cellula si prepara a dividersi controllando l’ambiente cellulare (dimensione, qualità del DNA, sintesi prodotti utili)

• R: Punti di restrizione, che regola la Trascrizione tra G1 a S

• S: Duplicazione del DNA

• G2: Ricontrollo e inizio condensazione DNA e divisione cellulare

-FASE MITOSI: Divisione del Nucleo e Citodieresi (separazione in due cellule figlie) che avviene in queste fasi:

• PROFASE: condensazione cromosomi sempre più evidente

  . Membrana nucleare inizia a sfaldarsi

  . creazione Fuso Mitotico: fascio di microtubuli dai poli

• PROMETAFASE: membrana nucleare è dissolta

  .I Microtubuli si completano e si collegano al centomero tramite il cinetocoro

• METAFASE: Centomeri si allineano sull’equatore

• ANAFASE: I Cromatidi fratelli si separano ed iniziano a spostarsi verso i poli, il motore dello spostamento si trova nel Cinetocoro

• TELOFASE: I cromosomi raggiungono i poli

  .Si riforma la membrana nucleare

• CITOCINESI: Scissione in due cellule grazie allo strozzamento

CROMOSOMI AUTOSOMI

Cromosomi Omologhi, portano i Caratteri Somatici

nell’Essere Umano 22 coppie

FIBRA DI CROMATINA

sono formate da lunghe serie di Nucleosomi e formano i Cromosomi