Appunti del modulo di Biologia dell'esame Fondamenti biogenetici

TRE TIPI DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE

1. Recettore associato a canale ionico:

due porzioni Canale che mette in comunicazione

Funzione recettoriale l’esterno con l’interno Si avranno due tipi di

conformazione:

A. canale chiuso

B. canale aperto

2. Recettore associato ad enzima: due proteine (dimero)

1. A riposo il dimero è separato e quindi i monomeri possono

essere o identici (omodimero) o diversi (eterodimero).

2. Quando arriva il primo messaggero (rosso) si lega a un

monomero e cambia la conformazione in dimero. Si attivano

le porzioni catalitiche e prende 8 gruppi fosfato dall’ATP i quali

si legano alla tirosina. Si parlerá di recettore attivato a

tirosinchinasi

3. Recettore associato a proteina G:

1. Il recettore attraversa 7 volte il doppio strato fosfolipidico. In questo

meccanismo sarà utilizzata l’epinefrina (adrenalina).

2. Il recettore all’interno si lega con la proteina G composta da tre

subunità:

- Alpha: si lega alla GDP (guanosinadifosfato) quando non c’è niente nel

recettore.

- Beta: fa da intermediario

- Gamma: lega il recettore

3. Alpha slega GDP e lega GTP caricandosi e si sgancia dalle altre due

subunità. Si lega poi all’adenilatociclasi (AC).

4. AC prendere ATP dal citoplasma facendo ciclizzare la molecole

formando l’AMP ciclica (cAMP). Ciò avviene quando la subunità alpha è di

tipo Gs. Quando l’alpha è di tipo Gq dopo aver legato GTP si stacca e si

lega alla fosfolipasiC che prende un fosfolipide di membrana (PIP2) e viene

diviso in due parti producendo DAG e IP3.

Energia=capacitá di compiere un lavoro

Energia cinetica:

Energia potenziale: Sta compiendo un lavoro

Puó compiere un lavoro

Leggi della termodinamica

1. Legge della conservazione dell’energia: l’energia non puó essere ne distrutta ne

creata ma puó trasformarsi da una forma all’altra.

2. In qualunque trasformazione dell’energia vi è sempre una parte di essa che si

disperde sottoforma di calore.

Ciò è collegato al concetto di entropia (S)=misura del disordine e della casualità

dell’energia disorganizzata.

Entalpia (H)=somma di tutte le energie di legame in un sistema

Energia libera di Gibbs

Energia disponibile a compiere un lavoro (forma di energia potenziale)

G=H-TS

DeltaG (Kj x Mol)= DeltaH (Kj x Mol) – DeltaS (kj/kelvin)

Se DeltaG è negativo=reazione esoergonica (spontanea)

Se DeltaG è positivo= reazione endoergonica (non spontanea)

ENERGIA POTENZIALE DI OSSIDORIDUZIONE

Esistono delle molecole che hanno la capacità di ossidarsi e di ridursi.

Ossidazione: cessione di elettroni

Riduzione: acquisto di elettroni.

TRASPORTATORI DI ELETTRONI

ATP FAD

NAD+ FADH2 (RIDOTTO)

NADH (RIDOTTO)

Metabolismo energetico

Insieme di reazioni chimiche che avvengono in un organismo

Anabolismo (costruzione): Catabolismo (demolizione):

Le molecole complesse Le molecole grandi vengono

vengono sintetizzate a partire scisse per dare vita a

dalle molecole semplici molecole piú piccole

RESPIRAZIONE CELLULARE

La respirazione è divisa in quattro fasi:

1. Glicolisi : avviene nel citoplasma anche in assenza di ossigeno. Costituito da 10 reazioni:

1-5: reazione che investe energia.

6-10: reazione che recupera energia.

Reazione 1-5

1. Glucosio si lega ad un gruppo fosfato tramite l’enzima esochinasi creando il glucosio-6-fosfato.

2. Il glucosio-6-fosfato viene isomerizzato in fruttosio-6-fosfato dalla fosfoglucoisomerasi.

3. L’enzima fosfofruttochinasi lega un fosfato al primo carbonio del fruttosio-6-fosfato facendo il fruttosio-1,6-

difosfato.

4. L’enzima aldolasi divide il fruttosio-1,6-difosfato in diidrossiacetone fosfato e gliceraldeide-3-fosfato (G3P)

5. L’enzima isomerasi trasforma il diidrossiacetone in G3P, in modo da avere 2 G3P.

Reazione 6-10

La G3P viene ossidata e defosforilata producendo 2 ATP e 1 NADH (per ogni G3P).

Prodotto finale è il PIRUVATO (acido piruvico). Alla fine di ció vi è il guadagno di 2 ATP, 2 NADH, e 2 PIRUVATO.

Formazione dell’AcetilCoA: avviene nella matrice mitocondriale.

2.

Il piruvato entra nel mitocondrio, tramite la piruvato-deidrogenasi gli viene tolto un

legame liberando COO- che diviene CO2 (anidride carbonica).

I due carboni che restano si legano al NAD+ che si riduce a NADH e al Coenzima A

formando l’AcetilCoA.

L’AcetilCoA presenta un atomo di zolfo in grado di creare legami stabili.

Prodotti finali: 2 NADH e 2 AcetilCoA.

3. Ciclo di Krebs : avviene nella matrice mitocondriale (avviene due volte perché ci sono Acetil Coa)

Costituito da 8 fasi:

1. Innescato dall’OSSALACETATO che si lega all’Acetil Coa grazie alla citrato-sintasi. Si formerà il citrato.

2. L’enzima ACONITASI isomerizza il citrato in isocitrato.

3. Isocitrato viene ossidato tramite l’isocitrato deidrogenasi. NAD+ diviene NADH formando l’alpha-

chetoglutarato.

4. Tramite Alpha-chetoglutarato deidrogenasi viene rotto il legame C-C. Per ricaricare la molecola si

aggiunge di nuovo il coenzima A formando il succinil-CoA

5. Il legame carbonio-zolfo per rompersi ha bisogno di una molecole di GDP che si lega al gruppo

fosfato e diventa GTP e tramite questa si produce ATP ottenendo il succinato.

6. Il FAD prende elettroni dal succinato riducendosi a FADH2. Il succinato è stato deidrogenato e

tramite la succinato deidrogenasi diventa fumarato.

7. Il fumarato viene idratato e diviene malato.

8. La malato deidrogenasi toglie elettroni al malato li da a NAD+ che si ossida a NADH ottenendo

l’ossalacetato. Alla fine ci saranno 2 ATP- 6 NADH- 2FADH2

Somma di tutto= 10 NADH- 4 ATP- 2 FADH2

CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI

Sulla membrana interna del mitocondrio ci sono 4 complessi enzimatici

e un quinto adibito alla produzione di ATP.

- Il NADH cede gli elettroni al complesso 1 (ubichinone) che si

ossida e li cede al complesso 3.

- Il complesso due riceve elettroni dal FADH2 e li cede al

complesso 3.

- Il complesso 3 manda entrambi gli elettroni ricevuti dal

complesso 1 e 2 al complesso 4.

- Il complesso 4 trova l’ossigeno, prende H+ dalla matrice li

unisce all’ossigeno e libera acqua.

Durante questo processo i complessi 1-3-4 prendono gli H+

dalla matrice e li «sparano» nello spazio intermembrana

aumentando la concentrazione.

Essendoci una maggiore concentrazione nello spazio

intermemebrana devono ritornare nella matrice. Per farlo

devono passare per il complesso 5 (ATP SINTASI).

Gli H+ fanno cambiare la conformazione al complesso 5 che

prende ADP+FOSFATO dalla matrice e li unisce formando ATP.

DNA: acido dessossiribonucleico

Il DNA è lungo due metri ed è stato scoperto da Watson e Crick

(modello a doppia elica).

E’ caratterizzato da nucleotidi

Pirimidine: Purine:

Guanina

Citosina Adenina

Uracile

Timina (RNA)

I nucleotidi sono legati tra loro con

legami covalenti in modo da formare Spessore DNA 2 nm

uno scheletro zucchero fosfato.

Le catene polinucleotidiche sono Distanza basi azotate 0,34 nm

disposte in modo antiparallelo. Giro dell’elica 3,4 nm

La doppia elica è stabilizzata da legami a

idrogeno tra le basi. Duplicazione DNA

E’ definita semiconservativa perché ci sarà un filamento nuovo e uno vecchio.

Prima dell’inizio della sintesi i filamenti di DNA si separano formando una «bolla di duplicazione».

La duplicazione avviene per mezzo di molte proteine:

1. Enzima elicasi: che rompe i legami a idrogeno tra i due filamenti separandoli.

2. Proteine destabilizzatrici: si legano ai filamenti mantenendoli separati.

Inizio copiatura due filamenti che sono complementari e hanno orientamento opposto

3. DNA polimerasi: responsabile della sintesi dei due filamenti ma non può

farlo dal nulla, c’è bisogno:

4. DNA primasi: che prende delle porzioni di RNA stampo definiti primer.

Il gruppo ossidrile dell’ultimo nucleotide del primer in posizione 3’ reagisce

con il gruppo fosfato in posizione 5’ del nucleotide aggiunto: legame

fosfodiesterico

5. La DNA polimerasi aggiunge nucleotidi da 5’ a 3’, poiché i filamenti hanno

un orientamento opposto saranno assemblati in modo diverso

- Filamento guida: sintetizzato in modo continuo

- Filamento in ritardo: sintetizzato in modo discontinuo per cui ci sarà

bisogno dei frammenti di Okazaki.

6. DNA topoisomerasi: taglia i legami nel DNA e li ricuce

7. DNA ligasi: unisce frammenti di DNA neosintetizzati creando un unico

filamento di DNA. Le proteine istoniche

Servono per trasportare il DNA

H1 H4

H3

H2A H2B

Queste proteine si uniscono a coppie formando un cilindro che permette al

DNA di associarsi facendo due giri intorno alla struttura cilindrica.

Proteine isotoniche + DNA= nucleosoma (11 nm)

RNA

- mRNA (messaggero), fa da ponte tra l’informazione codificata nel

DNA e la sequenza di amminoacidi nelle proteine

- tRNA (trasporto)

- rRNA (ribosomiale)

Le basi azotate vengono lette a triplette, chiamate codoni:

- Codone di start: AUG (meteonina)

- Codoni di stop: UAA, UGA, UAG

Trascrizione (simile alla duplicazione del DNA)

Tra la sequenza leader al 5’ e la

Riguarda solo un gene sequenza trailing al 3’ c’è la

e non l’intera regione codificante

molecola di DNA

Sulla doppia elica di DNA si posiziona il promotore per segnalare il

punto di inizio della trascrizione.

L’RNA polimerasi si attacca al promotore, separa il DNA e inizia la

trascrizione. tRNA Amminoacido e tRNA

vengono legati tramite

condensazione

dall’aminoacil tRNA

sintasi

Ansa più importante,

specifica per ogni tripletta

Ribosoma

E’ costituito da una subunità

maggiore e una subunità minore,

sono collocati nel citoplasma o sul

RER.

La subunità maggiore ha tre siti di

legame, invece, il sito di legame

adibito ad accogliere l’mRNA si trova

tra le due subunità.

Traduzione (sintesi proteica)

1. INIZIO

- La subunità minore lega mRNA attraverso la regione leader

- Il codone di start AUG (meteonina) si trova al livello del sito P

- Per unire subunità maggiore e minore ossido GTP e le due parti si

uniscono formando il complesso di inizio

Nel sito A si troverà il secondo codone al quale si legherà un anticodone

2. ALLUNGAMENTO 1. Nel sito A deve arrivare il tRNA che per

legarsi ha bisogno di energia quindi ossido

2GTP

2. Interviene la peptidil transferasi che rompe

il legame estereo tra meteonina e tRNA per

fare un legame peptidico con il nuovo

amminoacido

3. Il pros