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Gli acidi nucleici

RNA (acido ribonucleico) e DNA (acido desossiribonucleico) sono polimeri di nucleotidi.

Il singolo monomero è il nucleotide, costituito da:

uno zucchero pensoso: desossiribosio per il DNA e il ribosio per l'RNA

• allo zucchero è legata una base azotata con un legame covalente, legame n glicosidico, con

• l’azoto in posizione 1 nelle pirimidine, più piccole e formate da solo anello, con l’azoto in

posizione 9 per le purine, più grandi e formate due anelli.

un gruppo fosfato, grazie al quale avviene la polimerizzazione: un nucleotide si lega a quello

• successivo grazie a un legame tra il gruppo fosfato e C3': legame fosfodiestere.

Le basi azotate

Esistono 5 basi azotate divise in

• pirimidine: formate da un anello

• purine due anelli

I gruppi legati al carbonio in alto distinguono le basi, sono gruppi reattivi coinvolti nei legami

quando le basi sono complementari

NH , gruppo amminico, citosina e adenina

• 2

C=O, gruppo carbonile,timina (uracile) guanina

L’uracile è la base azotata che prende il posto della timina nell’RNA, ha un gruppo CH legato al

3

carbonio che la timina non ha.

La struttura del DNA

Il DNA è una doppia elica destrorsa, intuita da Watson e Crick nel 1952 grazie a studi di

cristallografia in collaborazione con Wilkins e Franklin.

Ha un diametro costante di 2nm, è una struttura unica, estremamente dinamica, si può aprire e

richiudere poichè tenuta insieme da legami deboli, legami a H, che si stabiliscono tra coppie di

basi. Questi legami a H sono legami obbligati:

l’adenina forma 2 legami a idrogeno con la timina

• la citosina forma 3 legami a idrogeno con guanina

Visto il diametro costante, abbiamo per forza legami tra purine e pirimidine. Come tutti i legami

a idrogeno sono legami deboli che possono essere rotti, nel caso del DNA per aprire la doppia

elica (per trascrizione o replicazione): c'è un dispendio energetico per farlo ma è relativamente

contenuto.

L’esistenza dell'RNA fu scoperto qualche anno dopo la struttura del DNA, da cui differisce per

tre particolari:

come zucchero pentoso ha ribosio al posto del desossiribosio

• presenta singolo filamento

• presenza di uracile al posto della timina

Denaturazione del DNA

Per il DNA la denaturazione è reversibile ed è operata da enzimi, le elicasi. Possiamo anche

denaturare il DNA col calore (oltre che con una soluzione alcalina, che però lo si danneggia). La

temperatura fornisce l'energia necessaria per la rottura dei legami H. Possiamo monitorare il

processo, in basi a certi parametri possiamo infatti stabilire se tutte le molecole del DNA sono

state denaturate, cioè si presentano come filamento singolo. È un processo reversibile dal

momento che se noi lasciamo raffreddare la soluzione, tornando a temperatura fisiologica,

spontaneamente i due singoli filamenti di DNA si riappaiano grazie alla regola della

complementarità delle basi: a differenza delle proteine quindi, soprattutto se denaturiamo con

temperatura, la denaturazione è reversibile.

4 Gli organismi modello

In Biologia la maggior parte degli studi vengono compiuti in un numero limitato di modelli

sperimentali affermatisi grazie alle loro caratteristiche: molti fenomeni biologici sono conosciuti

grazie a studi su lievito, drosofila o altri organismi; una volta compresi all'interno degli organismi

modello, si è andati a fare confronti con organismi meno studiati.

I principali organismo modello sono

1. batteri: escherichia coli; il primissimo organismo utilizzato nella prima meta del '900

2. eucarioti semplici: lievito;

3. piante: arabidopsis thaliana;

4. eucariote pluricellulare: nematode, caenarrobiditis elegans;

5. insetto: drosofila;

6. anfibi: rospo africano, xenopus levis;

7. pesci: pesce palla, fugu rubripes; ha un genoma molto compatto, il numero dei geni e la

sequenza assomigliano ai nostri, ma il suo è 10 volte più compatto

8. pesce: danio rerio; esempio di vertebrato semplice, usato ella biologia dello sviluppo, le

larve sono trasparenti e quindi studiabili

9. mammifero: topo; quello che sappiamo di sviluppo embrionale e regolazione genica

viene dallo studio del topo

La biologia dei procarioti

I procarioti sono divisi in due regni e due domini: dominio dei batteri, che hanno il regno degli

eubatteri, dominio degli archea che hanno il regno degli archeo-batteri.

Gli archea

Gli archea hanno caratteristiche che fanno pensare che si siano diversificati molto in antichità

dagli antenati degli attuali eubatteri. Sono anche essi procarioti, ma hanno caratteristiche

particolari, per certi versi più vicini a eucarioti e a batteri. Sono comunque molto studiati perché

molte specie di archeo-batteri abitano ambienti estremi e sono interessanti per applicazioni

industriali. Tre grandi gruppi:

termofili: organismi che vivono a temperature molto elevate (superiori ai 100 gradi) i loro

• enzimi sono termo-resistenti, funzionano cioè ad alte temperature;

alofili: amano il sale, vivono in acque ad alta concentrazione salina

• metanogeni: produttori di metano; sono anaerobi, vivono dove non c'è ossigeno (sul fondo

• di

paludi, acquitrini) e sono in grado di produrre metano a partire da CO e H. Ci sono anche

2

metanogeni nell'intestino, molti in quello dei ruminanti, vivendo in simbiosi con altri

organismi in nicchie anaerobe;

Gli eubatteri

Agli eubatteri appartiene la maggior parte delle specie batteriche conosciute. Prendono il nome

dal loro scopritore, T. Escherich; sono spesso enterobatteri, ospiti abituale dell'intestino dei

mammiferi; alcuni ceppi sono patogeni.

Possono essere divisi in base a alle loro diverse forme: osservati col microscopio elettronico a

scansione (le loro dimensioni variano da 0,2 a 10 micron) per vederne la strutture possiamo

dividerli in batteri a:

forma sferica: cocchi

• forma allungata: bacilli

• forma a spirale, forme varie: spirilli

• 5

La struttura

La struttura di un eubatterio è apparentemente semplice: presenta un ambiente citoplasmatico

non compartimentale, un DNA molto "impaccato" sotto forma di un unica molecola circolare

chiusa di acido desossiribonucleico a doppio filamento. Nel citoplasma ci sono ribosomi liberi.

Lo spazio interno è delimitato dalla membrana a doppio strato fosfolipidico, all’esterno della

quale c'è un ulteriore parete batterica comune a quasi tutti i batteri, una struttura rigida che

protegge il microrganismo dai cambiamenti dell'ambiente esterno. Ancora più eternamente ci

può essere una "capsula"; all’esterno possono esserci delle estroflessioni, i pili, che possono

permettere per esempio al batterio di aderire ad un epitelio. C'è poi un flagello che serve per la

locomozione

La parete batterica

È costituita da molecole che non troviamo nelle cellule eucarioti: peptidoglicani costituite da

amminozuccheri

• brevi peptidi (brevi sequenze amminoacidiche)

Esistono due tipi di strutture:

GRAM +: più semplice, formato semplicemente da uno spesso strato di peptidoglicani

• sovrapposti alla membrana plasmatica

GRAM -: sopra alla membrana plasmatica c’è un sottile strato di peptidoglicani sopra al

• quale è presente una seconda membrana esterna ricca di proteine (lipoproteine e

polisaccaridi)

La diversa struttura della parete può essere messa in evidenza grazie a una colorazione ideata

nel 1888 da Gram, chiamata, guarda te, Colorazione di Gram

1. I batteri sul vetrino vengon colorati col cristalvioletto

2. il colore viene fissato con lo ioduro di potassio: tutti si colorano di viola.

3. i batteri vengono decolorati, per esempio con il metanolo: certi rimangono viola, altri sono

decolorati.

4. Segue un altra colorazione con safranina, rosa pallido

Ci sono due tipi: certi rimangono colorati di violetto: sono i Gram +; altri si decolorano con il

metanolo e acquisiscono la colorazione rosa della safranina: sono Gram -:

Questi ultimi perdono il cristalvioletto perché presentano una membrana esterna che non

trattiene bene il cristalvioletto, che quindi tende a essere lavato via dal metanolo. (E. coli per

esempio è Gram -, o “Gram negativo”.

La capsula batterica

È una protezione di natura polisaccaridica. che circonda la parete cellulare presente solo in

certi ceppi batterici, che ne può aumentare la patogenicità di determinati batteri perché facilita

adesione al substrato.

Un esempio classico è quello dello streptococcus pneumonie: il ceppo che causa la polmonite è

quello capsulato, la capsula fa aderire il batterio all'epitelio delle vie respiratorie. Il ceppo non

capsulato ha un aspetto diverso, rugoso, bitorzoluto, e non è patogeno.

Aerobi e anaerobi

Possiamo distinguere i batteri anche in base al loro metabolismo:

batteri aerobi obbligati: vivono solo in presenza di ossigeno, maggioranza (esempio gli

• stafilococchi, gli streptococchi che vivono nella pelli)

batteri anaerobi obbligati: vivono solo in assenza di ossigeno (metanogeni, clostridi, batteri

• che si possono trovare nelle profondità della terra o delle acque stagnanti)

batteri anaerobi facoltativi: crescono preferenzialmente in presenza di O2, ma possono

• sopravvivere anche in assenza (per esempio con la fermentazione, esempio sono i

lactobacili, fermentazione lattica sfruttata nella produzione dello yogurt)

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albiz94

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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti dettagliati sul secondo argomento del corso di Biologia su: macromolecole biologiche (lipidi, fosfolipidi, steroidi, grazzi carboidrati), proteine, amminoacidi, struttura proteica, struttura primaria, struttura secondaria, struttura terziaria, struttura quaternaria, alfa elica, foglietto beta, domini proteici, folding proteico, denaturazione, acidi nucleici, basi azotate, struttura del DNA, RNA, biologia dei procarioti, archea, eubatteri, parete batterica, capsula batterica, genetica batterica, riproduzione batterica, antibiotici, fattori R, antibiogramma, teoria endosimbiontica, Margulis


DETTAGLI
Esame: Biologia
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia
SSD:
Università: Verona - Univr
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher albiz94 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Verona - Univr o del prof Mottes Monica.

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