Esame Biologia: parte di genetica

SINTESI PROTEICA= TRASCRIZIONE+MATURAZIONE DEL TRASCRITTO PRIMARIO(RNAm)+TRADUZIONE

Le molecole DNA figlie vengono trascritte in molecole di RNA. L'RNA differisce dal DNA perché ha ribosio (quindi ribonucleotidi), è a singolo filamento e ha uracile. Tuttavia, la sua conformazione può diventare a doppia elica nel caso in cui presenti 2 sequenze complementari che si legano tra loro creando avvolgimenti grazie all'agitazione termica. Questo è il caso del tRNA che può assumere forma a trifoglio o forma a L (è definita struttura secondaria/tridimensionale dell'RNA!).

Tipi di RNA: mRNA (messaggero/porta informazione genetica da DNA a proteine), tRNA (di trasporto), rRNA (strutturale nei ribosomi).

PROCESSO DI TRASCRIZIONE/SINTESI RNA:

• Dalla trascrizione dipende il differenziamento cellulare (il fatto che le cellule esprimano parti diverse del genoma) perché la sintesi dell'RNA non avviene sull'intera sequenza genica ma solo su una parte di essa.

un filamento singolo (il gene)• gene strutturale=codifica per proteina (ci sono anche geni non codificanti (introni=una sequenza più o meno lunga di nucleotidi)—> nell’accezione più comune un gene indica un segmento cromosomico trascritto) e contiene una regione codificante che è quella che sarà tradotta in amminoacidi, e sequenze nucleotidiche regolative (il promotore a monte 5’ e il sito di poliadenilazione/ coda di poliadenine a valle 3’ che servirà alla maturazione dell’mRNA). Ci sono 30000 geni in tutto il corredo cromosomico—> queste sequenze geniche anche dette elementi genici sono riconosciute da proteine dette fattori di trascrizione che hanno la funzione di regolatori di trascrizione: qual è la loro funzione? Quando serve una determinata proteina i fattori di trascrizione si posizionano sul promotore permettendo alla RNA-polimerasi di riconoscere le sequenze nucleotidiche da trascrivere.• DOGMA

BIOLOGIA: informazione da geni/ DNA a proteine (effettrici di tutte le funzioni cellulari!) passando per RNA (trascrizione) • FASI DELLA TRASCRIZIONE: per generare trascritto primario (introni+esoni) 1. Fase di inizio: il fattore di trascrizione si lega al DNA in corrispondenza del promotore che contiene sequenze segnale riconosciute da specifici fattori di trascrizione (sono proteine), tra cui la DNA-elicasi che svolge la doppia elica, che interagiscono con la RNA polimerasi permettendone il giusto posizionamento e favorendo l'inizio della trascrizione: generalmente le sequenze riconosciute dai fattori di trascrizione sono la TATA box, GC box, CAAT box, CRE (risposta al cAMP). Es: TATA BOX è 25 nucleotidi prima del sito di inizio della trascrizione e lega dei fattori di trascrizione che richiamano altre proteine e la stessa RNA polimerasi fino a formare il complesso di inizio della trascrizione. 2. Fase di allungamento: l'RNA-polimerasi con un processo analogo a quello della

replicazione del DNA, scorre lungo il filamento stampo di DNA (solo 1 dei due denaturati/separati) formando legami fosfodiestere tra i ribonucleotidi complementari con la differenza però che la RNA-polimerasi si muove sul filamento stampo in direzione 3'5 sintetizzando filamento 5'3' (la dna-polimerasi si muoveva da 5' a 3' sintetizzando in modo continuo un filamento complementare 3'5')—> mentre l'RNA-polimerasi passa il DNA si denatura ma quando questa ha polimerizzato i ribonucleotidi complementari, il DNA stampo si rinatura riprendendo la forma a doppia elica (si riattacca al filamento non stampo)

3. Fase di terminazione: si ha quando l'RNA-polimerasi incontra il sito di terminazione posto al termine del gene codificante. A questo punto la catena di RNA detta trascritto primario si stacca dalla RNA-polimerasi e dal DNA stampo che si rinatura.

Geni:

• Sono di 3 tipi: strutturali (codificano per mRNA), ribosomiali (codificano per

L'rRNA (ribosomal RNA) costituisce i ribosomi, mentre l'RNAt (RNA di trasferimento) è coinvolto nel processo di traduzione del codice genetico.

Negli eucarioti, i geni sono costituiti da un promotore, esoni (sequenze codificanti per specifici domini proteici) e introni (sequenze non codificanti). Alla fine della trascrizione primaria dell'mRNA, avviene la maturazione del trascritto attraverso diverse fasi:

1. Capping/incappucciamento: viene aggiunto un nucleotide contenente una guanina metilata all'estremità 5' del trascritto primario. Questo cappuccio aumenta la stabilità dell'mRNA durante la sua maturazione.
2. Splicing: è il processo principale di maturazione dell'mRNA. Gli introni vengono rimossi e gli esoni vengono uniti. Questo avviene grazie agli spliceosomi, complessi ribonucleoproteici che riconoscono gli introni da rimuovere grazie alle sequenze segnale che li delimitano (a monte 5'-GU e a valle 3'-AG).
3. Sito di terminazione: segna la fine della maturazione del trascritto primario dell'mRNA.

introni vengono degradati e gli esoni saldati.

SPLICING ALTERNATIVO: gli esoni trascritti possono a questo punto essere assemblati tra loro in diverse sequenze portando alla sintesi di strutture primarie diverse

3. POLIADENILAZIONE: in corrispondenza del sito di poliadenilazione il trascritto viene tagliato e poi allungato con la coda di poliadenine ad opera dell'enzima poli A-polimerasi - queste code, come i cappucci metilati, hanno la funzione di dare stabilità e controllo nella traduzione dei trascritti

4. EDITING: è un processo di modifica delle sequenze nucleotidiche - non è molto frequente ma è molto importante perché permette di generare diversità tra proteine. Ad esempio, i nucleotidi adenosine vengono modificate in inosine che sono quelle che sintetizzano i recettori per il glutammato e la serotonina

TRADUZIONE: Avviene nel citoplasma grazie ai RIBOSOMI che sono complessi ribonucleoproteici (costituiti per lo più da RNA e proteine)

anche daproteine come spliceosomi) i quali sono formati da due subunità separate che si assemblano fra loro e scorrono lungo l'messaggero permettendo il corretto posizionamento in sequenza dei (ognuno legato ad un amminoacido): inizia con la minore che si lega all' 5' dove c'è la sequenza leader che è una sequenza trascritta ma non tradotta segnalando al le sequenze da tradurre; all'arrivo del arriva anche la maggiore che offre il substrato molecolare necessario per l'appaiamento dei ai codoni=>a questo punto gli amminoacidi legati ai disposti in modo ordinato possono unirsi tra loro formando legami peptidici. • Formatosi il legame codone-anticodone il primo deprivato dell'amminoacido, viene rilasciato e il si sposta sul secondo codone. • Anche nella traduzione ci sono fattori proteici di inizio, allungamento e terminazione. Inoltre,

c'è anche GTP che, idrolizzandosi, fornisce l'energia per le fasi cruciali del processo. Al termine di questo processo sarà rilasciata e quindi formata la catena polipeptidica.

Leggi di Mendel: sono leggi della probabilità.

Segue metodo sperimentale rigoroso:

• Numero considerevole di esperimenti accuratamente pianificati
• Studia un numero limitato di caratteri che sceglie ben visibili
• Prende nota dei dati raccolti sottoponendoli ad analisi matematica

Esperimenti su piante di pisello:

Preparazione: inizia con un incrocio => anni di autoimpollinazione che gli permettono di avere ceppi/linee puri (in termini moderni omozigoti).

Esperimento 1: generazione P (parentale) è data da piante a seme liscio e piante a seme rugoso => è un incrocio monoibrido perché va a considerare un solo carattere cioè la forma del seme. Nella generazione filiale F1 la variante rugosa scompare => si deduce che il seme liscio è dominante e il rugoso scomparso.

lo chiamarecessivoPrima legge di Mendel/legge della dominanza : gli ibridi diprima generazione mostrano il carattere dominante (in terminimoderni sono eterozigoti tutti uguali sia genotipicamente chefenotipicamente)

Seconda legge di Mendel/legge della segregazione: Noncapendo perché carattere rugoso fosse scomparso faautoimpollinare i semi F1=> ottiene un 75 per cento lisci e il 25 percento rugosi (rapp. 3:1) —> capisce che le piante contengono 2determinanti(successivamente chiamate alleli), una delle qualiera stata mascherata in F1 ma era riemersa dopoautoimpollinazione in F2 con rapp. Fenotipico 3:1. Genotipico 1:2:1

La segregazione è spiegata dalla meiosi... quando si formanogameti aploidi ogni cellula ha un allele dello stesso gene (perquesto si eredita un carattere e non un altro)

Test cross/ reincrocio—> per rivelare genotipo sconosciuto(ovviamente di un fenotipo dominante): incrocio individuo ? con unomozigote/linea pura recessivo => 1) se

per un altro carattere. In altre parole, i caratteri ereditari si segregano in modo indipendente l'uno dall'altro durante la formazione dei gameti. Questo significa che la probabilità di ottenere una determinata combinazione di caratteri nella progenie dipende dalla probabilità di combinazione degli alleli per ciascun carattere. Ad esempio, se consideriamo il carattere della forma dei semi (lisci o rugosi) e il carattere del colore dei semi (gialli o verdi), possiamo ottenere quattro tipi di gameti: GL (giallo liscio), gL (giallo rugoso), gl (verde liscio) e GL (verde rugoso). Quando incrociamo due piante F1 che sono eterozigote per entrambi i caratteri (ad esempio, GL x gL), otteniamo una progenie F2 con un rapporto fenotipico di 9:3:3:1. Questo significa che ci sono 9 piante con semi gialli lisci, 3 piante con semi gialli rugosi, 3 piante con semi verdi lisci e 1 pianta con semi verdi rugosi. Inoltre, il fenotipo delle piante F1 (giallo liscio) ricompare una volta, mentre i fenotipi ricombinanti (giallo rugoso e verde liscio) compaiono tre volte. Questa terza legge di Mendel, chiamata anche legge della segregazione indipendente o assortimento indipendente, è fondamentale per comprendere come i caratteri ereditari si combinano e si trasmettono alle generazioni successive.

Per un altro carattere => i caratteri si trasmettono l'uno indipendentemente dall'altro (ciò si spiega con la metafase 1 della meiosi in cui le tetradi si dispongono casualmente da un lato o dall'altro dell'equatore) -> questo sicuramente spiega l'indipendenza tra geni su cromosomi non omologhi (quelli che casualmente aveva considerato Mendel). L'indipendenza tra un gene e l'altro sullo stesso cromosoma è invece spiegata dal crossing over nella profase 1.

Modelli di ereditarietà mendeliana -> malattie genetiche (autosomiche). Riguardano ereditarietà di caratteri che dipendono da singoli geni.