Biologia I

Riassunti sbobine Biologia e Genetica I:

SBOBINA 27/10/2021 (1 ora)

La materia vivente si riproduce e si evolve, ovvero in un lasso di tempo il suo genoma vede

mutazioni che si accumulano e permettono lo sviluppo di caratteristiche diverse. In ampi spazi

diventa speciazione.

L’esperimento di Milner è stato un esperimento condotto in laboratorio dove si sottoponevano a

continui bombardamenti di scariche elettriche degli ambienti contenenti i principali elementi

dell’atmosfera (NH3, CH4, O2). Si assistette alla formazione di RNA, poco studiato perché

L’RNA ha attività

difficilmente manipolabile. autocatalitica e catalitica (ribozimi): è in grado di

sopravvivere e riprodursi.

Mentre la struttura dell’RNA si allunga può assumere diverse strutture secondarie, che si basano

sulla presenza di zone di complementarità intracatena. I ribozimi dispongono di specifici domini.

Più avanti abbiamo avuto la compartimentalizzazione (non si sa come), con la certezza che le

Poi l’RNA è stato sostituito

molecole informazionali sono chiuse in una membrana fosfolipidica.

dal DNA perché più termodinamicamente stabile.

La prima cellula si chiama LUCA, più un patrimonio genetico è diverso dal suo ancestore più è

vecchio nel tempo il momento in cui le cellule si sono separate (Pauling). In base a questo

principio è possibile costruire alberi della vita (filogenesi) studiando le differenze genomiche e le

molecole che si sono conservate (es. RNA ribosomiale 16S)

Descrizione della cellula procariotica e differenze con la cellula eucariote.

Le cellule mutanti (con qualche difetto) sono molto utili perché ci permettono di capire quale

mutazione è responsabile di quel fenotipo anomalo (es. lievito) In Caenorhabditis elegans è

lampante l’importanza del meccanismo di apoptosi nell’omeostasi di proliferazione-apoptosi.

SBOBINA 28/10/2021 (3 ore)

È importante utilizzare modelli animali per fare studi genetici da poter trasdurre poi sull’uomo come

trattamenti. Si studia con gain of function e knocked out. Esistono geni oncosoppressori (contro la

proliferazione) e proto-oncogeni (pro proliferazione)

LE PROTEINE:

Lavori fondamentali nella cellula vengono svolte dalle proteine, che hanno molteplici

funzioni: enzimatica, strutturale, regolatoria, motilità (actina), difesa, trasporto (MAP)

Proteine semplici: soltanto aminoacidi Proteine coniugate: presentano anche un

gruppo prostetico, quindi glicoproteine, metalloproteine, lipoproteine etc.

Le proteine sono composte da aminoacidi, ogni aminoacido è composto da: (obv. 20

aminoacidi) H

NH2---C---COOH

R

Gli aminoacidi si legano tramite legame peptidico (di condensazione) tra il COOH di uno

l’NH dell’altro. L’orientamento è già scritto nel DNA. Il

e carbonio centrale (carbonio alfa)

2

è asimmetrico per la presenza di R, formando aminoacidi L ed aminoacidi D. I nostri sono

tutti L-aminoacidi si può classificare l’aminoacido

In base al gruppo R in:

Apolare: idrofobico, conferisce idrofobicità (come i lipidi)

(come l’acqua)

Polare con carica: idrofilo, conferisce idrofilicità

Polare senza carica: idrolitici, ionizzabili e ionizzanti

Possiede H al posto di R, quindi fa da ponte per l’attaccamento di due catene

Glicina:

polipeptidiche (appacificatore)

Cisteina: Possiede un gruppo chimico particolare che permette la formazione di legami

covalenti tra gruppi R, il che conferisce grande stabilità alla struttura della proteina

(stabilizzante)

Struttura primaria: collana di perle

Struttura secondaria: legami H tra O di COOH e H di NH 2

Struttura terziaria: È la struttura 3D specifica, data dalle interazioni (legami deboli) dei

gruppi R che sono disposti in maniera precisa in ogni proteina.

Struttura quaternaria: Interazione tra più catene polipeptidiche (logo delle Olimpiadi e

logo dell’Audi) “Un gene una catena polipeptidica” –

Spiegazione di Il DNA oltre a codificare per

che modulano l’espressione dei geni che

proteine codifica anche per RNA funzionali

codificano per proteine.

Il bioinformatico ti trova la sequenza nucleotidica che stai cercando

Approfondimento struttura secondaria: la formazione di alfa-elica (destrorsa) e foglietto-

beta (mancina) è data dagli angoli di rotazione tra il carbonio Alfa e NH e COOH.

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all’asse)

Chiaramente una alfa-elica (ponti H paralleli che espone gruppi R idrofili

conferirà idrofilicità e viceversa, a meno che non sia anfipatica (come doppio strato

fosfolipidico). Un beta-foglietto espone i gruppi R a zig-zag (ponti H perpendicolari

all’asse)

Tendenzialmente le alfa-elica sono idrofile e le beta-foglietto sono idrofobe; infatti,

malconformazioni di alcune proteine che fanno diventare alfa-eliche delle beta-foglietto

fanno precipitare la proteina (che diventa insolubile) creando aggregati degenerativi

(malattie neuro-degenerative, aggregati che uccidono i neuroni)

Approfondimento struttura terziaria: Si formano legami deboli tra i gruppi R dei vari

aminoacidi, quindi è fortemente specifica. Ponti disolfuro (covalenti) soltanto tra cisteine

che stabilizzano molto la struttura. Es. Mioglobina ha soltanto legami deboli ma tanti, che

tengono compatta l’intera struttura proteica.

La diffrazione a raggi X (Rosalind Franklin, 1950) si applica bombardando un cristallo

(molecola purificata con atomi tutti orientati allo stesso modo) con raggi X al fine di

impressionare una lastra autoradiografica, che mostra una certa disposizione di macchie

(raggi X deviati a seconda dell’atomo incontrato). Ora con la tecnologia avanzata è

possibile determinare la conformazione in uno specifico stato funzionale della proteina.

I motivi sono interazioni tra strutture secondarie diverse, i domini sono regioni della

proteina che svolgono una particolare funzione.

Motivi:

SPIRALE SUPERAVVOLTA: (es. miosina), due alfa-eliche anfipatiche interagiscono a

formare una super elica. I residui amminoacidici garantiscono una perfetta adesione delle

due porzioni della molecola (idrofobiche nel versante proteina, idrofile nel versante esterno

acquoso) Motivo di una proteina che le permette l’ancoraggio

ELICA-ANSA-ELICA: ad una

2+

porzione del DNA tramite uno ione Ca . 14 aminoacidi.

Il motivo dita di zinco serve anch’esso per

ZINC FINGER: ancoraggio al DNA, composto

da filamenti di cisteina e istidina che tengono insieme uno ione zinco. 25 aminoacidi. ZInC

= Zinco, istidina, cisteina

Motivi fondamentali nell’ancoraggio

LEUCINE ZIPPER: al DNA di fattori trascrizionali,

generalmente composti da dimeri dove le leucine prendono contatto tra di loro, lasciando

libera l’estremità che aggancia il DNA.

Domini:

I domini sono regioni delle proteine caratterizzate da una loro struttura tridimensionale

e con una loro funzione. Un esone, un dominio. I domini nelle proteine ci sono da

sempre, ma con aminoacidi molto differenziati; questo ci fa intuire come questi geni

provengano da un ancestore comune e diano vita alla formazione di domini ma con

sequenze diverse. (es. fosfolipasi c presenta un dominio quasi identico a un enzima con la

stessa funzione in un batterio, pur con sequenze diverse)

Gli HSP70 (chaperoni molecolari, piccoli e agiscono durante la sintesi della proteina) e

HSP60 (chaperonine, grandi, formano barilotti attorno alla proteina), sono fondamentali

nell’aiuto del mantenimento del folding (struttura terziaria) delle proteine che stanno

andando in denaturazione (heat shock) ed evitamento di interazioni pericolose non volute.

Funzionano entrambe tramite associazione/idrolisi di ATP. Una proteina si deve

muovere ad assumere il corretto folding, altrimenti i suoi residui che vanno in giro risultano

pericolosi perché potrebbero interagire con altre proteine in interazioni anomale con

aggregati, che determinano l’insolubilità della proteina

formazione di e quindi la sua

precipitazione--- degenerazione della cellula, quindi malattie neurodegenerative

(aggresoma)

SBOBINA 03/011/2021

Sono in aumento i casi di patologie complesse date da misfolding di proteine o interazioni

anomale tra queste (aggregati). Alcune malattie da misfolding:

Fibrosi cistica (o mucoviscidosi, recessiva): misfolding di una proteina di membrana

coinvolta nel canale ionico del cloro, secrezione di muco molto denso delle ghiandole

esocrine con frequenti infiammazioni croniche. Mutazione del gene CFTR.

Fibrosi cistica per ∆F508: 68% dei casi di delezione (∆) di una intera tripletta, il codone

508, che codifica per la fenilananina.

Anemia falciforme: emoglobinopatia che coinvolge una mutazione puntiforme del

β-globina.

gene per la Gli eritrociti in questione assumono la caratteristica forma a falce,

dove c’è il rischio di formazione di

in particolare dove la pO è bassa (capillari),

2

Sintomatologia molto vasta, dipende dall’organo che soffre di più questa

microtrombi.

condizione di carenza di sangue e quindi ossigeno.

l’alfa-1-antitripsina

Deficit di alfa-1-antitripsina: è un importante antiproteasi, svolge

cioè azione opposta a quella della tripsina legandola in corrispondenza del loop reattivo

ed inattivandola. Un suo deficit conduce ad enfisema polmonare e cirrosi epatica

L’alfa-1-antitripsina regola anche l’azione

- Enfisema polmonare (recessiva):

dell’elastasi, l’elastina,

che digerisce proteina fondamentale nella matrice

extracellulare fuori dagli alveoli polmonari che gli conferisce elasticità. Il deficit di

fa si che l’elastasi prenda il sopravvento,

alfa-1-antitripsina determinando una

rottura e fusione degli alveoli polmonari e quindi ridotta capacità di respirazione.

L’alfa-1-antitripsina

- Cirrosi epatica (dominante): se mutata forma aggregati e

non riesce ad uscire dal fegato (dove è maggiormente prodotta), determinando nei

pazienti più gravi una disfunzione epatica con degenerazione degli epatociti e

quindi una maggiore proliferazione degli epatociti restanti, quindi formazione

di noduli di proliferazione.

“particella

Malattie prioniche: infettiva solamente proteica”, ovvero una malattia

trasmissibile solamente proteica, senza virus o batteri. Può essere esogena (es. malattia

della mucca pazza) o endogena (Creutzfeldt-Jacob)

- Malattia della mucca pazza: si contrae mangiando carne di un bovino infetto,

carne che possiede proteine mal conformate che inducono