Want to create interactive content? It’s easy in Genially!
Genially senza titolo
Ultron Metal
Created on February 10, 2024
Start designing with a free template
Discover more than 1500 professional designs like these:
Transcript
Grazie alla cristallografia a raggi X nei primi anni 50 Rosalind franklin sondò il DNA per capire come erano disposti gli atomi, rimanendo pultroppo... secca
Struttura del DNA
Nel 1950 il chimoco Erwin Chargaff riscontrò dei componenti costanti nella composizione chimica
Composizione chimica DNA
Tempo dopo Watson e Crick unirono le tessere del puzle
I legami ad H hanno stessa lunghezza e la scala ha un diametro costante in oltre compie un giro completo ogni 10 basi perchè i legami sono ruotati tra loro di 36*
Il DNA è formato a doppia elica: lo possiamo immaginare come una scala a chiacciola che ha le rignhiere formate da zuccheri e gruppi fosfati alternati e gli scalini formati dai legami ad idrogeno tra le basi
Le caratteristiche strutturali della catena di DNA
Può replicarsi nella fase S del ciclo cellulare
Deposito informazioni genetiche
Nel modello erano descritte le 2 funsioni principali del DNA
Le funsioni della molecola di DNA
- conservativo
- semiconservativo
- dispersivo
c'erano 3 modi teorizati in cui il DNA si poteva duplicare
i 3 modelli
Può replicarsi
"SI ma... come?
"SI PUò FAAAAREEE
L'esperimento però non dimostrava il "come" il DNA si replicasse
il biochimico Arthur Kornberg fù il primo a dimostrare che il DNA era sintetizabile in una provetta con 3 tipi di sostanze
Scoperta
Può replicarsi
Ingredienti:
procediamo we're go!
La replicazione del DNA
Filamento veloce filamento lento
Despiralizazione e appaiamento per complementarietà
certo il DNA non può restare con un DNA frammentato ed alternato da RNA: và SOSTITUITO
Sostituzione dei primer
abbiamo però proprio in questa estremità "in più" una serie di sequenze che "non ci servono" e che quando arriva il momento possono essere tagliate
avvicinati
Quando la DNA polimerasi 1 sostituisce al filamento lento l'ultimo pezzettino di rna, quello che si trova alla fine del filamento NON PUò PIù SINTETIZZARNE ALTRO, questo perchè l'estremità libera di DNA alla fine non sarà 3' (eh troppo facile sennò) bensì 5', avremmo quindi un filamento stampo "di troppo"
Le cellule non possono replicarsi per sempre
Le forcelle di replicazione sono quelle zone del DNA che si svolgono, esponendo le basi azotate, e si allargano in senzo circolare in entrambe le direzioni, man mano che il comlesso di replicazione, a partire dal punto d'origine (ori) lavora e replica.
Le forcelle di replicazione
La dna polimerasi è Sì molto precisa ma è anch'essa imperfetta e quindi a volte fà errori: per corregerli la cellula ha vari sistemi
La replicazione fà errori
Dai geni alle proteine
Exsperimentoooooo
"Come viene espresso un gene (il suo fenotipo) in un organismo vivente???" 2 scenziati, Beadle e Tatum, fecero un...
La scoperta
Un gene esprime un polipeptide
Poi la definizione ebbe delle specificazioni: ad oggi infatti sappiamo che un gene sintetizza solo UNA catena polipeptidica e gli enzimi, o le proteine, possono avere diverse catene polipeptidiche
da questo i due capirono che ogni gene del DNA sintetizzava un enzima che poi serviva per l'organismo, e che la sua funzione ed il suo lavoro mediava l'espressione del fenotipo
Un gene un enzimaaa!
Ecco che ci viene in aiuto dinuovo il nostro eroe: Francis CriK!
"SI ma... come?
"SI PUò FAAAAREEE
Bene bello bravi ma... come avviene il passaggio tra gene e proteina? La biologia deve rispondere proprio a questa domanda perchè è il principio che infondo regola l'esistenza della vita!
Come?
La trascrizione, la modalità con la quale si crea l'RNA è suddivisa in 3 fasi: inizio, allungamento, terminazione
per rispondere al primo questio, Crick, ipotizzò che nel nucleo si sintetizzasse, per copia complemantare del DNA, un RNA e che fungesse da "messaggero", dove vi erano trascritte tutte le info genetiche. Questo spostandosi nel citosol e a livello dei ribosomi fungesse da stampo per la produzione delle proteine
La trascrizione ed il messaggero
ogni codone specifica uno e un solo amminoacido si dice che il codice non è AMBIGUO
La sequenza di nucleotidi che compone l' mRNA (e quindi, per complementarietà, il gene sul DNA) contiene le informazioni necessarie a reclutare e mettere in ordine gli amminoacidi per i polipeptidi: è il linguaggio del codice genetico
Il codice genetico
Per spiegare in che modo una sequenza di DNA si trasforma nella sequenza di amminoacidi di un polipeptide, Crick ipotizzò l’ipotesi dell’adattatore: una molecola capace di legarsi in modo specifico a un amminoacido e di riconoscere una sequenza di nucleotidi: IL tRNA
Il tRNA
Elemento fondamentale per la formazione della catena è il ribosoma
STRUTTURA
LA TRADUZIONE
la traduzione: le tappe
Ci possono appunto essere delle specifiche sequenze che fungono da "etichette segnale" che direzionano fuori o all'interno del nucleo la cellula
Quando una proteina si stà formano la secuenza di amminoacidi di cui è composta dà 4 informazioni
Informazioni supplementari
chi ha questa malattia è sprovvisto di determinate etichette degli enzimi che servono nelle vescicole dei lisosomi, senza questi gli enzimi non verranno mai recapitati nei lisosomi
l'importanza di queste "etichette" è evidente nella mucolipidosi di tipo 2 una malattia genetica rara che causa la morte in tenera età
In qualsiasi cellula del corpo durante il ciclo cellulare nel replicarsi il DNA può subbire degli errori e MUTARE
Le mutazioni sono cambiamenti del DNA
Tre categorie di mutazioni
- la luce solare può causare mutazioni: interessa la timina e, in minor parte, le altre basi del DNA. - benzopirene che si trova nel catrame, nei fumi esausti delle automobili, nel cibo cotto alla brace e nel fumo di sigarette.
- nitriti, usati per conservare le carni.: vengono convertiti nel reticolo endoplasmatico liscio (REL) in nitrosammine, fortemente mutagene. - aflatossina, che è prodotta dalla muffa del genere Aspergillus: viene convertita nel reticolo endoplasmatico in un prodotto che causa mutazioni. -Alcuni isotopi prodotti nei reattori nucleari e le esplosioni delle bombe nucleari sono cer- tamente pericolosi. (1945 bomba nucleare, sopravvissuti di hiroshima)
molte sostanze mutanti non sono solo chimiche ma anche naturali
Mutageni naturali
Riportiamo qui due esempi. • Il protocollo di Montreal è l’unico accordo sull’ambiente firmato da tutti i membri delle Nazioni Unite. Vieta i clorofluorocarburi e altre sostanze che causano l’assottigliamento dello strato di ozono nell’alta atmosfera terrestre. Questa riduzione comporta l’aumento della radiazione ultravioletta, possibile causa di mutazioni somatiche che provocano il cancro alla cute. • Il divieto del fumo di sigarette si è velocemente dif- fuso nel mondo. Il fumo da sigarette causa il cancro perché aumenta l’esposizione delle cellule somatiche dei polmoni e della gola al benzopirene e ad altre so- stanze cancerogene.
Sono stati compiuti alcuni traguardi in questo ambito per ridurre le sostanze, apparentemente innocue, che causano mutazioni
Salute
Anemia falciforme
Abbiamo quindi proteine non fnzionanti, anormalità in enzimi causano malattie genetiche
se è vera l'espressione "un gene un polipeptide" è anche vera "un gene mutato una proteina del tipo mutato (wild)"
Come si esprimono le malattie genetiche
col passare del tempo di questi piccoli esseri viventi abbiamo capito 3 caratteristiche del loro genoma
1995: un gruppo di ricercatori capeggiato da Craig venter e Hamilllon smith riuscì a sequenziare il primo DNA di un procariote
Caratteristiche genoma procariote
iin un batterio le proteine vengono sintetizzate in base ai fattori esterni: se il batterio ha bisogno di una specifica proteina la produce sennò no
la regolazione genica
tutti gli elementi di questa sequenza sono un unico blocco chiamato "operone" o unità di trascrizione
operone
La composizione delle molecole di DNA non è influenzata da fattori esterni o dall'età dell'organismo
Nei quattro tipi di tessuti del corpo umano di un individuo, ed in quelli di qualsiasi essere vivente, le percentuali di A C T e G sono sempre le stesse
Cause indotte spesso sono fattori esterni come Raggi X, radiazioni nucleari, e contatto a sostanze chimiche
Cause naturali possono essere duplicazioni errate del DNA nella mitosi
Le cause possono essere naturali o indotte
però è importate ricordare che nei procarioti si apre una sola forcella perchè il filamento è più corto e circolare il nostro è molto più complicato e intrecciato
le malattie germinali riguardano cellule della produzione di ovaie e spermatozoi e quando avviene la fecondazione trasmettono il difetto all nuovo organismo
le malattie delle cellule del soma (corpo) vengono ereditate nella replicazione e vengono trasmesse alle cellule discendenti *ma nello stesso organismo*
ci sono 2 tipi di malattie genetiche: somatiche e germinali
In tal caso
L'etichetta in questione può direzzionare la proteina in diversi compartimenti cellulari ed organuli
reprimibile è un operone che entra in funzione solo iun presenza di una molecola chiamata "corepressore"
inducibile è un operone che blocca stabilmente la DNA polimerasi e viene rimosso solo con una molecola sergnale chiamata "induttore"
- inducibili
- reprimibili
esistono 2 tipi
Toh Ecco perchè invecchiamo
Nelle cellule NON staminali ogni replicazione PERDIAMO un pezzo "inutile" di DNA quando però questo strato "protettivo" finisce le basi azotate del DNA non sono più in grado di partecipare alla sintesi
La terminazione avviene quando nel sito A entra uno dei tre codoni di stop: il ciclo di allungamento si arresta e la traduzione ha termine. Questi non codificano nessun amminoacido e non si legano a un tRNA, ma a un fattore di rilascio che consente l’idrolisi del legame fra la catena polipeptidica e il tRNA nel sito P. A questo punto il polipeptide appena terminato si separa dal ribosoma, al culmine c'è l'amminoacido di metionina La catena polinucleotidica rilasciata dal ribosoma non è necessariamente già funzionale. Avverranno una serie di modificazioni post-traduzionali che possono influire sul ruolo e sulla funzione del polipeptide.
Per farlo la molecola ha 3 funzioni
la tRNA ha il compito di associare l'info contenuta dei codoni del mRNA con specifici amminoacidi, ogni amminoacido abbiamo uno specifico tRNA
Il messaggio che L'RNAm porta può essere visto come un testo in cui le parole sono composte da gruppi di 3 lettere (le basi azotate): i "codoni" complementari a quelli del DNA
infatti a quasi tutti gli amminoacidi corrispondono più codoni: si dice che il codice genetico è "ridondante" un solo amminoacido può essere sintetizzato da più codoni Però non è ambicuo: ovvero un codone non può sintetizzare più amminoacidi
Con 4 lettere e 3 posti possono crearsi molte più combinazioni (64*4^3) rispetto ai soli 20 amminoacidi che si sintetizzano
Grazie alla complementarietà delle basi azotate, ed alla debolezza dei legami ad idrogeno, i 2 filamenti possono essere staccati ed utilizati come stampo in seguito per produrre un altro filamento di DNA identico
Alcune mutazioni si manifestano nel fenotipo SOLO in determinate condizioni dette RESTRITTIVE, ad esempio molte mutazioni riguardanti i pelo degli animali si manifestano solo in zone in cui il calore corporeo è più alto o più basso
La polimerasi si accorge degli errori perchè le basi azotate subbiscono delle variazioni chimiche Tasso di errore una base ogni 10.000.000.000
La riparazione delle anomalie di appaiamento avviene subito dopo la replicazione del DNA. Quindi passa la DNA Polimerasi I
Le malattie riguardanti emoglobina non sempre influenzano e il 5% della popolazione mondiale ha almeno una mutazione
L'anemia falciforme é causata da un mal funzionamento di un enzima della beta emoglobina Di conseguenza il globuli rossi assumono una forma falciforme, questi sono incapaci di portare ossigeno e spesso si incastrano nei vasi sanguigni danneggiando gli organi
L'anemia falciforme é una mutazione genetica di senzo recessiva che. Colpisce di più chi ha antenati nei tropici
L'allungamento continua: mentre nel sito P il tRNA del codone di inizio si slega dell'amminoacido nel sito A entra il 2o il cui amminoacido viene legato alla metionina ormai libera poi il 1o tRNA si sposta nel sito E dove, libero, viene rilasciato nel citosol, intanto il 2o nel sito A cede il suo amminoacido e nel sito P si allinea il 3o anticodone col codone del mRNA, in oltre il 3o amminoacido viene legato al 2o
Con il suo linguaggio: la sequenza lineare di basi azzotate, il DNA può accumulare una grandissima quantità di informazioni responsabili delle differenze tra i regni degli esseri viventi
molte malattie genetiche, come la fenichetonuria (PKU) sono dipese dalla perdita della funzione di un enzima
Si socprì che il DNA era a forma di elica
Si conoscono solo poche eccezioni che ad ogni modo sono minimali
il codice è quasi universale, cioè nella maggior parte delle specie un codone specifica sempre lo stesso amminoacido. Quindi il codice deve essersi affermato in tempi remoti e da allora si è conservato immutato du- rante tutta l’evoluzione.
- Topoisomerasi: consentono il rilassamento e quindi lo srotolamento della molecola di DNA
- DNA elicasi rompe i legami deboli ad idrogeno tra le basi azotate per separare i 2 filamenti
- SSB: si legano ai filamenti staccati per impedire che si riassociino
- DNA polimerasi: fà in modo che i nucleotidi con le basi complementari appaiate con il filamento stampo si legano tra loro
Complesso di replicazione complesso proteico che catalizza le reazioni necessarie alla replicazione.
i geni che codificano gli enzimi come questo si chiamano "strutturali": geni che codificano proteine che svolgono ruolo enzimatico, strutturale, di riserva, di difesa
tasso di errore 1 base ogni 10.000
la correzione di bozze avviene mentre il DNA passa per il complesso di replicazione
AMMINOACIDO
SITO DI ATTACCO
ANTI-CODONE
CODONE
Gli effetti delle mutazioni
Il codice genetico "dice" quali sequenze indicano QUEL amminoacido
le estremità libere, quelle ALLA FINE DELLLA CATENA, si distinguono perchè: l'estremità 5' alla fine si collega con un gruppo fosfato, l'estremità 3' non ha legato NIENTE
la subunità minore contiene una sola molecola di rRNA e 33 molecole proteiche diverse.
Sulla subunità maggiore del ribosoma si trovano tre siti di legame per i tRNA.
Negli eucarioti, la subunità maggiore è composta da tre molecole diverse di RNA ribosomiale (rRNA) e da 45 mo- lecole proteiche differenti.
Un tRNA carico scorre tra un sito e l’altro seguendo un ordine preciso.
Ogni ribosoma è costituito da due subunità, una maggiore e una minore
Struttura
in altri compartimenti per ulteriori modifiche
Alcune cellule del corpo "staminali" riescono a conservare il DNA telomerico in queste esiste un enzima "telomerasi" che aggiunge la sequenza eventualmente persa perchè contengono un RNA stampo per la sintesi telomerica
L'etichette è assente e la proteina resta nella sua destinazione di "default" ovvero la parte del citoplasma nella quale è stata sintetizzata
Il rapporto percentuale delle 2 purine A e G varia da una specie all'altra
B: ...e si riuniscono scambiandosi i geni tagliati D: non è uìguale alla duplicazione e delezione perchè là i cromosomi sono omologhi mentre nella D non sono omologhi
FIno ad oggi il loro modello è rimmasto valido
I due genetisti e biologhi ebbero l'idea di rendere più semplice la truttura del DNA rappresentandola in un modello tridimensionale unendo tutto ciò che era stato appurato fino ad allora
Solo dopo l'unità maggiore del ribosoma si unisce al complesso e il tRNA scorre dal sito A al sito P
La traduzione inizia con la formazione di un COMPLESSO DI INIZIO: la parte minore del ribosoma si lega al mRNA in un sito di legame nell'ultima estremità 5' del codone di inizio, poi il tRNA carico di metionina lega l'anticodone al codone di inizio
le malattie puntiformi sono il risultato della perdita di una base nucelotidica del DNA o della sua sostituzione.
Per iniziare ci vuole un promotore
Alcune sequenze del Promotore sono riconoscibili da ogni fattore di trascrizione, altre sequenze invece sono riconosciute solo da fattori contenuti in determinati tessuti cellulari
La prima cosa da sapere è che di ogni gene (evidenziato in giallo, blu, verde) un solo filamento viene preso ma non appartenente allo stesso filamento della molecola
Funsione
Struttura
Le caratteristiche della DNA polimerasi
i ribosomi hanno una massa di svariati milioni di dalton (Da, l’unità di massa atomica unificata) e ciò li rende assai più voluminosi dei tRNA carichi.
ogni ribosoma può usare qualsiasi mRNA e tutti i tipi di tRNA carichi
Essi non sono dei veri organuli, ma strutture complesse in grado di assemblare correttamente una catena polipeptidica, trattenendo nella giusta posizione l’mRNA e i tRNA carichi
I RIBOSOMI
Gli enzimi si accorgono dei danni perchè il gene dannegiato perde la funzione e "pende" fuori dal DNA
La riparazione per escisione avviene durante la vita della cellula, infatti può sempre succedere che si danneggi per radiazioni o contatto a determinate sostanze chimiche (tipo lo smog), ma determinati enzimi lo controllano assiduamente
In tutti gli esseri viventi la quantità di purine (A,G)è uguale a quella delle pirimidine (T,C)
L'unico modello in grado di spiegare questo fenomeno era il semi-conservativo
Gli scenziati fecero crescere dei patteri su un substrato N15 quindi il Dna loro era "pesante" poi li trasferirono su di un substrato n 14 e si ottennerdo dei batteri aventi un DNA "intermedio" in quanto peso
l'esperimento prevedeva l'utilizzo dell' isotopo dell'azzoto N15 più pesante dell'azoto stesso (si intende il suo isotopo più comune N14)
La spora non è più in grado di crescere se non in un terreno di cultura minimo dove era stato pozizionato uno specifico enzima
Il secondo passo fù interferire con i suoi geni grazie ai raggi X
Presero una Neurospora Crassa e la misero su di un terreno di cultura minimo sul quale potesse svilupparsi.
La RNA polimerasi non ha bisogno di un primer; apre il DNA e legge il filamento stampo in direzione 3'→5'. Aggiunge quindi i nuovi nucleotidi all’estremità 3' quindi il nuovo RNA si allunga partendo dalla prima base 5'verso l’estremità 3'; di conseguenza l’RNA trascritto è antiparallelo al filamento stampo del DNA.
Solo 3 (tra cui la sondrome di Dawn) sono i casi in cui mancano 3 cromosomi omologhi nel corredo
meno raro è se capita di mancare un intera coppia di omologhi
Le malattie più frequenti sono la mancanza di un cromosoma omologo nel corredo
Le malattie del cariotipo sono malattie genetiche che hanno cromosomi in più o in meno si chiama aneuplodia Se sono presenti corredi cromosomici in più o in meno si parla di aneuplodia abberrante
Analogamente al sito di inizio, sul filamento stampo del DNA ci sono particolari sequenze di basi che ne stabili- scono la terminazione (terzo stadio della trascrizione).