Appunti di Biologia e genetica per esame fondamenti biomolecolari della vita

RNA E DNA: DIFFERENZE:

- Sono entrambi polimeri lineari formati da nucleotidi, ma di differenziano perchè

l’RNA:

1) È a singolo filamento

1) Vi è ribosio= esso ha gruppo ossidrile (-OH) mentre il desossiribosio ha solo un

atomo di H, non ha quindi un atomo ossigeno)

2) Non c’è timina e l’uracile = si tratta di basi azotate con funzione chimica uguale (è

una pirimidina con struttura analoga alla timina)

- ORIENTAMENTO: il filamento di RNA è orientamento sempre in direzione 5’ 3’, 15

mentre il DNA presenta due filamenti di orientamento opposto

- L’RNA presenta un singolo filamento ma può anche appaiarsi (rispettando la regola

di Chargaff)

➔ ATG = è il codone di inizio, ossia la sequenza di inizio per la formazione di una

proteina (la cellula deve interpretare e scandagliare l’intera sequenza genetica, lunga

milioni di nucleotidi alla ricerca del codone di inizio)

LE STRUTTURE CELLULARI:

Nelle cellule sono presenti aggregati macromolecolari, a loro volta costituiti da subunità. Le

macromolecole che li formano si aggregano spontaneamente (non vi è quindi l’intervento di

legami covalenti, di energia o enzimi), essi si formano per affinità tramite legami deboli (es.

legami a idrogeno), ne sono un esempio i ribosomi, strutture fatte da due subunità tra le

quali si inseriscono i messaggeri che la cellula leggerà

I VIRUS:

- Essi

rappresentano il primo esempio di aggregato macromolecolare e presentano il primo

soggetto dotato di funzione biologica, nonostante le poche proteine in esso

contenute

- I virus non vengono classificati organismi viventi ma aggregati di macromolecole,

essi infatti non sono cellule e non rispondono a una delle caratteristiche principali

degli esseri viventi, ossia la capacità di avere un proprio metabolismo.

- Essi sono costituiti da acidi nucleici, proteine e talvolta sono rivestiti da membrana

fosfolipidica

- Non possono riprodursi al di fuori delle cellule che li ospitano, né sono in grado di

produrre energia necessaria ad assemblare nuovi virus (manca infatti la capacità 16

metabolica), sono capaci però di mettere in atto processi riproduttivi e sono

soggetti ad evoluzioni.

- Un virus contiene un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA) = esso è contenuto

in un involucro proteico chiamato capside e a volte sono circondati da una

membrana fosfolipidica

- Sono parassiti obbligati, ossia non fanno attività biosintetiche autonome

- Sono specie-specifici per qualsiasi regno

ESEMPI DI VIRUS:

- Nel nostro corpo ci sono almeno 400 tipo di virus

1) IL VIRUS DEL MOSAICO DEL TABACCO (VMT):

Il Virus del Mosaico del Tabacco è formato da due sole specie molecolari: un capside

proteico con funzione protettrice ed un RNA, si tratta di un virus molto semplice e il primo

virus a essere studiato (1898)

2) BATTERIOFAGI:

Si tratta di virus più complicati, sono virus che infettano batteri, funzionano come una siringa

biologica che inetta nella cellula batterica il proprio DNA, mentre la sua parte batterica

rimane fuori.

3) HERPES SIMPLEX VIRUS (HSV):

L’HSV è un virus a DNA, si tratta di un virus “latente” che si trova nei nervi, causa vescicole

sulle labbra

➔ Nei virus il DNA si presenta sempre a singolo filamento (es. virus delle influenze

intestinali o nei retrovirus che causano lo “Human immunodeficiency virus”, ossia

l’HIV = immunodeficienza acquisita) = i sistemi virali possono quindi funzionare

anche in condizioni diverse dalle nostre

RIASSUNTO: VIRUS:

Sono entità non cellulari costituite da un solo acido nucleico (DNA o RNA) contenuto in

un involucro proteico (capside) a volte circondato da una membrana lipidica. Sono parassiti

obbligati (= no attività biosintetiche autonome). Sono specie-specifici per qualsiasi

regno. Contengono più tipi di acidi nucleici:

a) DNA a singolo filamento

b) DNA a doppio filamento

c) RNA a singolo filamento

d) RNA a doppio filamento

Il materiale genetico del virus può anche integrarsi nel cromosoma della cellula ospite con

un evento di ricombinazione o restare sotto forma latente nella cellula

BIOLOGIA CELLULARE:

I BATTERI:

- Col termine “procarioti” ci si riferisce sia agli organismi che vivono con noi sia a quelli

che vivono in ambienti estremi (es. termofili, da cui la medicina preleva enzimi utili

per cure farmacologiche), si tratta dei primi organismi comparsi sulla terra

- Sono organismi unicellulari che non presentano compartimenti intracellulari (no

nucleo e organelli cellulari) e hanno dimensioni molto ridotte che variano da 1 a 5

millesimi di millimetro

- Presentano due regni: gli eubatteri e gli archeobatteri (batteri che abitano in 17

ambienti inospitali: termofili, alofili e metanogeni = sono capaci di effettuare la

metanogenesi, ossia di formare metano dai composti organici) = vi sono varie

applicazioni industriali degli enzimi tipici degli archea termofili (es. amilasi per la

panificazione)

- I batteri possono vivere in qualsiasi ambiente e noi esseri umani non potremmo mai

vivere in un ambiente totalmente sterile, basti pensare ai batteri che vivono sulla

superficie del nostro organismo, che sono utili alla nostra salute.

- A seconda del modo in cui ottengono l'energia e il carbonio, i batteri possono

essere suddivisi in quattro categorie principali:

1) Fotoautotrofi: l’energia necessaria per i processi di biosintesi (es. metabolismo e

respirazione) viene presa dall’energia luminosa e dal carbonio presente nell'anidride

carbonica atmosferica, ne fanno parte ad esempio i cianobatteri, procarioti che

svolgono la fotosintesi clorofilliana

2) Fotoeterotrofi: usano l'energia ricavata dalla luce e il carbonio presente nei

composti organici.

3) Chemioautotrofi: l’energia necessaria per i processi di biosintesi viene presa usano

dalle reazioni chimiche e il carbonio presente nell'anidride carbonica atmosferica,

vivono negli ambienti ostili per gli altri esseri viventi

4) Chemioeterotrofi: usano l'energia ricavata da reazioni chimiche e il carbonio

presente nei composti organici, a loro volta sono distinti in:

a) Saprobi: vivono e si moltiplicano utilizzando come sostanze nutritive materiali

inanimati.

b) Parassiti: vivono solo su organismi viventi, nutrendosi di cellule, tessuti o materiali

organici di cui sono costituiti gli organismi che li ospitano.

- A seconda dell'effetto esercitato dall'ossigeno sulla crescita, i procarioti possono

essere classificati in:

1) Aerobi

2) Anaerobi: distinguibili in facoltativi e obbligati.

- I batteri sono importanti anche per l’ecologia perché aiutano nella decomposizione

e nella biodegradabilità grazie alla loro attività metabolica, sono inoltre in grado di

dare vita al CICLO DELL’AZOTO: tutti gli organismi hanno bisogno dell’azoto per la

sintesi delle proteine, degli acidi nucleici e di altri importanti composti, senza i batteri

che fissano l’azoto gassoso non esisterebbe alcuna forma di vita perché nessun

altro organismo può fissare l’azoto gassoso che ci circonda (si tratta quindi dell'unico

meccanismo biologico capace di rendere l'azoto atmosferico disponibile per tutti gli

organismi attraverso la sua incorporazione in composti organici, permettendo così di

introdurre azoto negli organismi)

- La capsula di Petri: I batteri si coltivano in laboratorio in capsule di Petri, dei cilindri

appiattiti di plastica o di vetro di circa 8-9 cm di diametro, contenenti uno strato di 18

gelatina a base di agar (un polisaccaride) sulla cui superficie crescono colonie

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batteriche (una colonia corrisponde a circa batteri) = permette di osservare la

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proliferazione batterica nel corso di una notte (un punto equivale a un solo batterio

replicato)

- RIPRODUZIONE: la riproduzione avviene per scissione/fissione binaria, processo

in cui un cromosoma viene copiato esattamente, una parte di esso si avvicina a una

parte della membrana e l’altra dall’altro, vi è poi la chiusura della membrana e della

parete, ciò porta quindi a dei cloni identici = si tratta di un riproduzione asessuata

(non vi è un genere e non vi è varietà genetica)

I batteri si riproducono a velocità rapidissime (ogni 20 min avviene una

replicazione = milioni in ogni ora), la quale cessa per raggiungere un equilibrio

- I batteri presentano una sola molecola di DNA circolare priva di istoni e

contenente qualche migliaio di geni e vi possono essere altri elementi come gli

(≠ da plasmide perchè può anche integrarsi nel cromosoma

episomi

batterico) e i plasmidi, delle piccole molecole di DNA extracromosomico capaci di

replicazione autonoma, in cui si trova informazione genetica addizionale (da loro

deriva il fenomeno della multiresistenza agli antibiotici, si tratta di un problema

nosocomiale, ossia delle infezioni associate al ricovero in ospedale es. resistenza di

antibiotici causato dall’instaurazione di ceppi molto resistenti)

I plasmidi hanno dimensione ridotta (contengono solo 2-30 geni) = spesso portano

informazione genetica che conferisce vantaggio selettivo per il batterio (es.

resistenza agli antibiotici), possono trasferirsi da un ceppo all’altro (filogeneticamente

simile), contribuendo quindi alla variabilità genetica.

- GRAM + E GRAM -: il nome viene da da Hans Christian Gram, il quale osserva le

diverse colorazioni di batteri, che suddivide in Gram positivi (più scuri) e Gram

negativi (più chiari): essi differiscono dal tipo di parete, i Gram + hanno infatti uno

strato di peptidoglicano più spesso dell’altro = aspetto importante per le terapie

farmacologiche degli antibiotici, che hanno come terapia ha come bersaglio la

parete, le quali devono essere “smontate” efficacemente

☆

( ) LA STRUTTURA BASE DI UN BATTERIO (differenza e somiglianze tra eucarioti e

procarioti ed esclusività individuali):

- I batteri e gli eucarioti presentano entrambi:

1) La membrana plasmatica (elemento presente in tutti i viventi)

1) I ribosomi (indispensabili per la codifica di proteine)

2) Entrambe potrebbero avere flagelli, delle strutture filamentose (nonostante abbia una

struttura molecolare diversa lo si può trovare anche nello spermatozoo)

- Elementi esclusivi dei batteri: (≠ da nucleo

1) Uno spazio nella cellula in cui si distribuisce il DNA detto nucleoide

perché non ha membrana)

2) Rivestimento esterno per la protezione = parete batterica costituita da

peptidoglicani (si tratta di un elemento molecolare che crea una “spugna

gelatinosa” che protegge il batterio)

3) Alcuni batteri hanno la capsula (es. batteri che vivono in ambiente disidratato)

IL MICROBIOTA:

- Vi sono batteri che vi sono in