Appunti Biologia completi per esame

Eucarioti

L'mRNA ha struttura simile a quella dei procarioti. In aggiunta:

• 5' primo CAP (7-metilguanosina): si legherà all'rRNA 18S durante la traduzione
• Coda di poliA al 3'

I geni che codificano per proteine sono monocistronici, cioè ciascun gene ha il suo promotore.

Il codice genetico

Perché avvenga la traduzione è necessario passare da un linguaggio di nucleotidi a un linguaggio di aminoacidi. Gli aminoacidi presenti in tutte le proteine sono 20 mentre le basi sono 4. La combinazione di 3 basi specifica per un aminoacido, avremo quindi 64 combinazioni per 20 aminoacidi. Molti aminoacidi differiscono per l'ultima base.

Triplette di STOP: UAG, UAA, UGA (64-3 stop=61 codificanti)

Codice degenerato o ridondante: ogni aminoacido può essere specificato da più di un codone.

• Il codice genetico è universale, cioè uguale per tutti gli esseri viventi
• Il codice genetico non è ambiguo, cioè un

determinato codone specifica per un solo aminoacido• Il codice è senza punteggiature cioè viene letto in maniera lineare e non è sovrapponibile

Traduzione• Lettura mRNA procede in direzione 5-3• La sintesi proteica procede dall'estremità N-terminale all'estremità C-terminale del polipeptide• La traduzione ha inizio sempre con formil-metionin nei procarioti e metionina negli eucarioti

Tra i due aminoacidi ad opera della peptidil-transferasi avviene il legame peptidico

1. Inizio: L'mRNA si lega alla subunità minore ribosomiale e al tRNA (con metionina) grazie a fattori di inizio e ad 1 GTP che scindendosi dona l'energia necessaria per il legame. L'mRNA in procarioti si lega con la sequenza di shine-delgarno al 16S rRNA mentre negli eucarioti l'mRNA si lega con il CAP al 18S rRNA. Successivamente si assembla la subunità maggiore contenente i due siti A e P per accogliere i tRNA. SOLO il primo

tRNA si lega al sito P2. Allungamento: il secodo tRNA con il suo aminoacido si lega all'mRNA(secondo codone/anticodone) e alla subunità maggiore nel sito A del ribosoma, grazie a fattori di allungamento e 1 molecola di GTP che si scinde donando energia. Il legame che si forma tra i due aminoacidi avviene tra il gruppo carbossilico (-COOH) della metionina e il gruppo amminico (-NH2) del secondo aminoacido. L'enzima responsabile è la peptidil-transferasi. Dopo la formazione del legame peptidico il primo tRNA rimasto scarico della metionina viene allontanato dal sito P. Avviene quindi la traslocazione: l'mRNA scivola di un codone trascinandosi il secondo tRNA che passa dal sito A al sito P, lasciando il sito A libero per l'attacco del terzo tRNA. Questa traslocazione è mediata da un fattore di traslocazione e dalla scissione di una molecola di GTP. Il ciclo si ripete tante volte quanti sono gli aminoacidi che devono essere legati.

Terminazione: quando

sul sito A si trova un codone di STOP, a cui non corrisponde nessun tRNA, la sintesi si arresta. Inoltre esistono fattori di rilascio che si legano al sito A impedendo comunque l'attacco dei tRNA. La catena polipeptidica si stacca dall'ultimo tRNA grazie ad un enzima (idrolasi) con consumo di una molecola di GTP. Le due subunità ribosomiali si disassemblano. Tutte le proteine hanno un'estremità libera N-terminale libera all'inizio e C-terminale alla fine. Il vacillamento delle basi. Il legame tra codone e anticodone è complementare e antiparallelo. Il numero dei codoni è maggiore di quello degli anticodoni. 61 codoni (3 sono STOP) mentre i tRNA sono circa 30-40 nei procarioti e 50 negli eucarioti. Questo implica che ci sono dei tRNA che sono in grado di accoppiarsi con più di un codone (5 tripletta 3). I tRNA tollerano un appaiamento non canonico. Alcuni tRNA hanno una struttura tale da richiedere un appaiamento accurato nelle prime due.

posizioni del codone e dtollerare un appaiamento scorretto in terza posizione. Questo appaiamento approssimativo rende possibile combinare 20 aminoacidi ai loro 61 codoni servendosi per esempio di 30-40 tRNA. Frequentemente al 5 dell'anticodone esiste la base modificata inosina capace di complementari con A, C, U.

Bilancio energetico della traduzione: 2 GTP per un aminoacido

Proteine

Sono dei polimeri di aminoacidi detti anche catene polipeptidiche. Gli aminoacidi possono essere destrogiri o levogiri. Negli organismi viventi sono presenti solo L-aminoacidi. Gli aminoacidi sono 20, possono essere apolari (idrofobici) o polari (idrofilici) a seconda del radicale libero che possiedono.

Strutture delle proteine

• Primaria: rappresentata dalla sequenza lineare degli aminoacidi legati da legami peptidici determinata dal gene
• Secondaria: gran parte delle proteine, anche se in alcuni punti hanno una struttura irregolare, presentano lunghi tratti con una struttura regolare ad alfa-elica o

a foglietto beta. L'alfa-elica e il foglietto pieghettato sono dati da legami a H che si instaurano tra differenti gruppi peptidici.

• Terziaria: è determinata da legami che si formano tra radiali di diversi aminoacidi che organizzati nelle strutture secondarie vengono a trovarsi vicino. Tali legami possono essere di tutti i tipi. La struttura terziaria viene modificata dalle interazioni degli aminoacidi con l'ambiente in cui la catena si trova.
• Quaternaria: proteine con funzione enzimatica, deriva dall'associazione di più catene polipeptidiche (emoglobina)

Funzioni delle proteine:

• Enzimatica
• Strutturale
• Trasporto
• Contrattile
• Difesa
• Fattori di crescita o ormoni

La cellula e la teoria cellulare

1838 Schleiden e Scwann proposero la teoria cellulare:

• Cellula unità fondamentale della vita
• Tutti gli organismi sono composti da cellule
• Tutte le cellule derivano da cellule preesistenti

Unità morfologica, funzionale e originaria degli esseri viventi

La piccola dimensione cellulare è un'esigenza pratica che deriva dal modo in cui varia il rapporto tra superficie e volume: quando un oggetto aumenta di superficie, aumenta anche il volume ma in proporzione ben maggiore. Organismi complessi composti da molte piccole cellule hanno un volume ridotto che assicura un rapporto superficie/volume elevato. Organismi pluricellulari hanno una vasta area superficiale data da molte cellule, condizione ideale per lo svolgimento di numerose funzioni.

Procarioti:

• Archeobatteri
• Eubatteri

Eucarioti:

• Unicellulari
• Pluricellulari

Origine cellula eucariotica: le membrane interne e il nucleo sono probabilmente introflessioni della membrana plasmatica, alcuni organuli si sono formati per endosimbiosi. In un intervallo di tempo evoluto, il procariote fotosintetico inglobato dalla cellula potrebbe essersi evoluto in un moderno cloroplasto.

Nello stesso modo i mitocondri sembrano derivare da un batterio aerobico. Membrana citoplasmatica Ogni cellula è circondata da una membrana che la separa dal suo ambiente circostante ma non la isola completamente. È composta da un doppio strato fosfolipidico, con le teste idrofile rivolte verso l'interno. - Permette di mantenere l'omeostasi interna. - Agisce come una barriera selettivamente permeabile. - Spesso contiene proteine che sporgono dalla membrana e sono responsabili dell'adesione alle cellule adiacenti. - È importante la comunicazione tra le cellule adiacenti per la ricezione di segnali dall'ambiente. Trasporto di membrana: le membrane biologiche hanno permeabilità selettiva. - Trasporto passivo: regolato dal gradiente di concentrazione. - Diffusione semplice: molecole piccole e idrosolubili. L'acqua entra facilmente attraverso le acquaporine (per osmosi). - Diffusione facilitata: sostanze polari ed elettricamente cariche che possono

diffondere attraverso delle proteine canale (possono aprirsi a seguito di uno stimolo, ligando=proteina stimolatrice) o carrier (proteine di trasporto, esistono dei carrier specifici che funzionano in base al legame specifico con la proteina trasportata, es. glucosio)

• Attivo: necessaria energia da fonte esterna, contro gradiente di concentrazione
• Primario
• Secondario
• Trasporto macromolecole: proteine, polisaccaridi, acidi nucleici
• Endocitosi: introflessione membrana plasmatica a formare delle vescicole che contengono delle macromolecole extracellulari
• Fagocitosi: grosse particelle o cellule intere
• Pinocitosi: intromissione liquidi (capillari)
• Endocitosi mediata da recettori (captazione di LDL e colesterolo): presente una proteina (clatrina) sulla membrana che riconosce la proteina che deve essere trasportata all'interno della cellula
• Esocitosi: secrezione materiale all'interno di vescicole intracellulari verso l'esterno

Attraverso fusione con la membrana plasmatica

Altre funzioni delle membrane: compartimentalizzazione delle sostanze, funzioni specializzate proprie della tipologia cellulare, ruolo nella trasformazione dell'energia (mitocondri), elaborazione di informazioni

Ciclo cellulare

Divisione cellulare: ogni cellula si riproduce portando avanti una sequenza ordinata di eventi in cui essa raddoppia i suoi componenti e poi si divide in due

Ciclo cellulare mitotico: prevede che le cellule generare da una mitosi inizino e completino il loro ciclo con la successiva mitosi. Il ciclo si divide in interfase (G1, S, G2) e fase M (mitosi e citochinesi)

• Cellule in continua divisione cellulare: es. epidermide
• Cellule stabili: dopo la differenziazione escono dal ciclo per entrare in una fase di quiescienza detta G0, se opportunamente stimolate le cellule possono tornare in circolo
• Cellule perenni: una volta differenziate escono dal ciclo, entrano in fase GZ e non vanno mai incontro a divisione (es.

neuroni). Più le cellule si specializzano, meno possono tornare indietro.

Cellula procariotica:

• Divisione cellulare semplice e rapida
• I batteri non hanno un nucleo e contengono un solo cromosoma di DNA circolare attaccato alla membrana dove resta mentre si duplica
• I due cromosomi si separano durante la crescita della cellula
• Quando essa ha raggiunto dimensioni doppie, si divide per scissione binaria

Cellula eucariotica:

• Divisione cellulare complessa
• DNA complessato con proteine e si organizza prima della divisione in cromosomi
• Il citoplasma contiene un ampio corredo di organelli da distribuire equamente tra le cellule figlie
• La divisione cellulare ha luogo mediante una successione continua di eventi coordinati e sincroni

Interfase