Appunti Biologia molecolare e cellulare

FOTOSINTESI

La fotosintesi è il processo attuato dagli organismi autotrofi per produrre glucosio a partire da acqua e anidride carbonica utilizzando come fonte di energia la luce solare assorbita da un particolare pigmento fotosensibile, la clorofilla.

La fotosintesi si svolge all'interno dei cloroplasti.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Reazioni della fase luminosa

Consiste in una catena di trasporto di elettroni che sfrutta la luce (fotoni) per produrre energia sotto forma di molecole di ATP e potere riducente sotto forma di molecole di NADPH (che veranno utilizzate nella fase oscura).

Il fotosistema II assorbendo fotoni eccita gli elettroni della clorofilla che si spostano al fotosistema I. Durante la catena di trasporto cedono energia per pompare protoni controgradiente nel lume del tilacoide. Gli elettroni presenti nel fotosistema I vengono nuovamente eccitati dal centro di reazione e trasferiti su altri accettori fino ad arrivare a quello finale all'NADP che viene ridotto.

La fotosintesi è il processo attraverso il quale le piante e altri organismi fotosintetici convertono l'energia solare in energia chimica. Si compone di due fasi principali: la fase luminosa e la fase oscura.

Nella fase luminosa, la luce solare viene assorbita dai pigmenti fotosintetici presenti nei cloroplasti. Questa energia viene utilizzata per convertire l'acqua in ossigeno e per produrre ATP e NADPH. Questi composti energetici saranno utilizzati nella fase successiva.

Nella fase oscura, gli enzimi presenti nello stroma dei cloroplasti utilizzano l'energia chimica contenuta nell'ATP e nel NADPH per ridurre il diossido di carbonio a glucosio. Queste reazioni possono avvenire anche in assenza di luce e costituiscono il ciclo di Calvin.

Il genoma è il materiale genetico di un organismo. Anche i virus hanno un loro genoma, che può essere costituito da DNA o RNA, singolo o doppio filamento, circolare o lineare. Nei nostri organismi non esistono enzimi capaci di leggere l'RNA genomico, quindi i virus utilizzano i loro enzimi, le trascrittasi inverse, per trascrivere l'RNA. La retrotrascrizione (o trascrizione inversa) è la capacità di questi enzimi di sintetizzare una molecola di DNA a partire da un filamento di RNA.

di DNA a partire da RNA. L'enzima responsabile di questa caratteristica viene chiamato trascrittasi inversa, e deve il nome proprio al fatto che è in grado di compiere il passaggio inverso rispetto agli altri enzimi responsabili della trascrizione, che cioè sintetizzano RNA a partire da DNA, costituendo così una eccezione al dogma centrale della biologia molecolare.

La trascrittasi inversa (chiamata anche "DNA polimerasi RNA-dipendente") è stata finora identificata nel genoma dei retrovirus (tra cui il virus dell'HIV), dai quali viene utilizzata per copiare l'informazione contenuta nel genoma retrovirale (che è costituito da RNA) in una molecola di DNA a doppio filamento che può così integrarsi (inserirsi) nel genoma della cellula ospite, dal quale può venire poi normalmente trascritto dando origine sia alle proteine virali che al genoma virale stesso. In questo modo il virus può

Gli ibridi (DNA-RNA) che si

Sottoforma di un materiale filamentoso immerso nel citoplasma senza interposizione di una membrana; pertanto, nella cellula procariotica si parla di nucleoide per sottolineare la differenza col nucleo delle cellule eucariotiche che hanno, invece, un sistema di membrane atte a separare il materiale genetico dal citosol.

Il DNA batterico appare costituito da un unico e lunghissimo filamento che forma una struttura circolare (con l'eccezione delle Borrelie e di altre spirochete che hanno un DNA lineare). Sia da un punto di vista strutturale che funzionale, tale struttura può essere considerata un cromosoma e quindi definita cromosoma batterico (o cromonema).

Le proteine associate al nucleoide non hanno una forte affinità come gli istoni eucariotici e non sono tanto organizzate come negli eucarioti. Anche se mutano non provocano forti cambiamenti e la sopravvivenza del genoma non dipende dalla loro stabilità, cioè anche se mutano la struttura del nucleoide rimane stabile.

sui filamenti.Genoma eucarioti

Gli eucarioti inferiori l'organizzazione del DNA è simile ai procarioti. Negli eucarioti superiori invece, una grande molecola di DNA a doppia catena è organizzata in molecole lineari che associate a proteine formano i cromosomi. Sono più chiari i cromosomi eucariotici che quelli procariotici. Negli eucarioti abbiamo organelli, i mitocondri e negli autotrofi anche i cloroplasti.

Nel corso dell'evoluzione il DNA si è classificato come la molecola più stabile quindi in grado di conservare l'informazione. In grado di essere duplicata per trasmettere informazioni alla progenie e in grado di essere letta per trasferire l'informazione alle cellule figlie. Per assolvere a queste funzioni deve essere organizzato efficacemente all'interno della cellula, protetto e da danni per far si che l'informazione venga protetta e essere poi successivamente trasmessa nel modo meno variato possibile.

compattato per essere letto nelle parti che servono per farfunzionare quel tipo cellulare all’interno dell’organismo, cioè la rottura del DNA deve essere fatta in maniera opportuna. Se non fosse compattato non sarebbe replicato.

Il DNA è unamacromolecola che può raggiungere anche dimensioni notevoli e quindi è necessario che si compatti dando cromosomi. Questi hanno un origine di replicazione utile per replicarsi e dividersi quando avviene la mitosi. Iinsieme i cromatidi fratelli. È un locus necessario per la centromeri, zone ripetute che tengono segregazione cromosomica. È una regione specializzata per la formazione del cinetocore, l’attacco del fuso mitotico e il movimento dei cromosomi durante mitosi e meiosi. In corrispondenza del centromero è presente un complesso proteico, il cinetocore a cui si agganciano le fibre del fuso mitotico che assicurano il corretto movimento durante la mitosi e la meiosi. I telomeri sono piccole

Porzioni di DNA che si trovano alla fine di ogni cromosoma. La parte terminale del DNA è molto instabile: si degrada chimicamente ed è soggetta a ricombinazioni più frequenti del resto della molecola. La funzione dei telomeri è quella di impedire all'elica di sfibrarsi. In pratica agiscono come le protezioni di plastica alle estremità dei lacci delle scarpe.

I telomeri non contengono informazioni genetiche significative per l'espressione di una certa caratteristica. Hanno invece un importante ruolo (non ancora del tutto compreso) nel determinare la durata della vita di ciascuna cellula. Per esempio, si accorciano costantemente a ogni duplicazione. Sono costituiti da un gruppo caratteristico di nucleotidi, i mattoni base del genoma (cioè timina, adenina, guanina e citosina). Nella maggior parte dei mammiferi la sequenza telomerica è sempre la stessa, ed è TTAGGG. Alcuni ricercatori sostengono che sarebbe sufficiente rifornire di

microsatelliti sono invece sequenze estremamente brevi (1-3 bp), che si trovano in piccoli gruppi di 15-100 copie disseminati in tutto il genoma.

Le sequenze moderatamente ripetitive sono veri e propri geni, stabilmente integrati nel genoma, che codificano i tRNA e gli rRNA (concentrati nella regione nucleolare essendo il nucleolo una zona trascrizionalmente molto attiva) utilizzati nella sintesi proteica. Anche gli istoni.

Quando il DNA ha bisogno di sintetizzare lo stesso prodotto a partire da un gene quindi, il DNA fa più copie di quel gene e questo è detto concetto di geni duplicati. Questo è un espediente cellulare che evolutivamente ha permesso di fissare certe caratteristiche di certe famiglie di geni come quelli degli RNA o proteine ribosomiali. Quando si sono duplicati geni utili, queste copie si sono fissate nell'evoluzione. Questo rappresenta famiglie geniche cioè famiglie di geni codificate dallo stesso genoma.

I trasposoni, che abbiamo già