Biologia applicata - domande aperte

Differenze nell'organizzazione del genoma dei procarioti e degli eucarioti

Il genoma è il materiale genetico contenuto all'interno di ogni organismo vivente. La differenza tra procarioti ed eucarioti riguarda l'organizzazione del materiale genetico all'interno delle loro cellule. Nei batteri, il genoma è costituito da un singolo cromosoma che contiene le informazioni essenziali alla sopravvivenza e alla riproduzione dell'organismo. A questo cromosoma possono associarsi dei plasmidi, che sono piccole molecole di DNA circolare contenenti informazioni non utili alla riproduzione ma vantaggiose per l'individuo, come la resistenza agli antibiotici. I plasmidi possono essere trasferiti da un batterio ad un altro. Negli eucarioti, il genoma è costituito da numerosi cromosomi distinti, tra cui autosomi sempre presenti in duplice copia e cromosomi sessuali. Tutti i cromosomi che compongono il genoma di un individuo vivente.

Sono composti di DNA al 50% proteine, circa il 50% e RNA in piccolissima quantità. La componente proteica è costituita da Istoni necessari all'organizzazione del DNA nel nucleo somi che costituiscono l'elemento distintivo della cromatina. I cromosomi durante la divisione cellulare chiamata Metafase assumono una forma di X, gli elementi lineari detti cromatidi sono uniti al centro detto centromero. La lunghezza dei cromatidi e la disposizione del centromero sono elementi che ci permettono di identificare i diversi cromosomi che compongono il cariotipo di un individuo. All'estremità dei cromatidi troviamo i telomeri che mantengono la stabilità dei cromosomi, li proteggono dall'azione degradativa degli enzimi e evitano che i cromosomi si uniscano tra di loro.

Lezione 34

Descrivi il ciclo cellulare

Sia nei procarioti che negli Eucarioti avviene la divisione cellulare che permette l'accrescimento dell'organismo pluricellulare (Mitosi) e

produzione di gameti e trasmissione dell'informazione genetica (Meiosi). I procarioti si dividono per scissione binaria che è un processo continuo. Nell'Eucariote la divisione delle cellule avviene per esigenze dell'intero individuo, cioè non dipende dall'esigenza di ogni singola cellula. Il tempo che intercorre tra due divisioni corrisponde al ciclo cellulare, la durata varia in base al tipo di cellula considerata. Il ciclo cellulare è diviso in due fasi: Interfase più lunga, in cui avviene la duplicazione del contenuto cellulare, divisa in tre fasi: Fase G1, in cui le dimensioni della cellula aumentano; fase S, in cui si ha la duplicazione del materiale genetico; Fase G2, in cui la cellula si prepara alla divisione. Fase Mitotica, in cui la cellula si divide per generare due cellule figlie. È composta da mitosi, in cui si divide il nucleo, e citodieresi, in cui si divide il citoplasma e si formano le cellule figlie complete. Descrivi gli esperimenti diMeselson e Stahl descrissero il processo di Duplicazione del DNA che avviene in modo quasi identico nei procarioti e negli Eucarioti. Essi dimostrarono che la replicazione del DNA è un processo semiconservativo. Essi fecero crescere il batterio dell'Escherichia coli in terreno contenente isotopo 15 dell'azoto per molte generazioni; in seguito trasferirono parte dei batteri ottenuti in terreno normale (contenente isotopo 14). Qui li fecero replicare per una e due generazioni. Al termine dell'esperimento estrassero il DNA dalle tre popolazioni. Osservarono che il DNA ottenuto dai batteri cresciuti per una generazione con isotopo 15 formava una banda verso il fondo della provetta. Il DNA ottenuto dai batteri di una generazione cresciuti con isotopo 14 formava una banda un po' più in alto. Il DNA dei batteri di seconda generazione cresciuti con l'isotopo 14 formava due bande, una alla stessa altezza di quelli di prima generazione e l'altra.piu in alto. Quindi il DNA si replica in maniera semiconservativa: ogni molecola è costituita da un filamento parentale e uno di nuova sintesi. Lezione 35 Descrivi il meccanismo di replicazione del DNA La replicazione del DNA è un meccanismo semiconservativo, ogni filamento di molecola di DNA fa da stampo al suo complementare. In primis abbiamo l'apertura a cerniera della molecola del DNA che viene aperta dal DNA elicasi e permette la formazione della forca replicativa. Nella seconda fase vengono esposti i filamenti che fanno da stampo per quelli di nuova sintesi con l'aiuto del DNA polimerasi, il quale si lega al filamento stampo e catalizza la formazione del filamento di nuova sintesi e necessita di un primer RNA. Questa replicazione avviene in maniera non simmetrica, la DNA polimerasi è in grado di correggere gli errori di copiatura. Nella terza fase avviene la richiusura della doppia elica. Quali sono gli enzimi coinvolti nella replicazione del DNA? Qual è la lorofunzione? Durante la replicazione abbiamo diversi enzimi coinvolti, nella prima fase quando il DNA si apre a cerniera gli enzimi coinvolti sono le DNAelicasi. L'azione di svolgimento del DNA ad opera di tali enzimi può portare alla formazione di grovigli, a questo punto intervengono altri enzimi definiti topoisomerasi che rompono una delle due catene di DNA per risolvere il groviglio e successivamente uniscono le estremità interrotte. Nel secondo step di copiatura intervengono gli enzimi DNApolimerasi che si legano al filamento di DNA che funziona da stampo, questi enzimi necessitano di un primer cioè un RNA sintetizzato dall'enzima DNA primasi. Gli enzimi della polimerasi lavorano in una sola direzione ed è in grado di correggere gli errori che se non sono prontamente corretti possono causare malattie. Lezione 36 Quali sono le differenze tra mitosi e meiosi? In entrambi questi processi avviene la divisione cellulare con fasi e risultati diversi. La mitosi

È un processo di divisione asessuata dove da una cellula madre hanno origine due cellule figlie identiche tra di loro e alla madre con la duplicazione del nucleo della cellula e contemporanea duplicazione dei cromosomi e quindi del DNA dando origine ai cromatidi fratelli che nella fase finale dellamitosi si separano per racchiudersi all'interno di nuovi nuclei con il risultato di due cellule contenenti la stessa informazione genetica, abbiamo una riproduzione unicellulare come per es. batteri. La meiosi definita come un processo di di riproduzione sessuata in quanto ha luogo negli organi riproduttivi le fasi della meiosi sono ripetute 2 volte infatti abbiamo la formazione di 4 cellule diverse tra loro, questa riproduzione è determinante per la variabilità genetica.

Descrivi il processo di meiosi

La meiosi è una riproduzione sessuata che permette di ottenere individui che sono diversi sia tra di loro che rispetto ai genitori. Nel processo della meiosi si hanno

cellule figlie identiche. Prima dell'inizio del processo di divisione il contenuto della cellula iniziale viene duplicato nell'interfase. Nella fase mitotica avviene la divisione del nucleo nella fase cariocinesi e la divisione del citoplasma nella fase citodieresi. Il processo è suddiviso in 5 fasi:

1. Profase: dove il DNA diventa visibile sottoforma di cromosomi che sono composti da due cromatidi fratelli uniti a livello del centromero, in questa fase avviene la scomparsa del nucleolo, dissoluzione della membrana nucleare, formazione del fuso mitotico.
2. Prometafase: dove la membrana nucleare si è dissolta i cromosomi prendono contatto con il fuso mitotico.
3. Metafase: in questa fase i cromosomi associati al fuso si allineano al centro della cellula.
4. Anafase: qui i cromatidi fratelli si separano e migrano verso poli opposti della cellula grazie all'azione di proteine motrici.
5. Telofase: qui il fuso mitotico si dissolve e i cromosomi si decondenzano, si forma la membrana nucleare.

e avviene la citodieresi. Cos'è il crossing over? Perché è importante? Il crossing over è lo scambio di porzioni omologhe di materiale genetico che si verifica tra duecromatidi fratelli durante la meiosi. Questo è un importante meccanismo di ricombinazione genetica in ciascun genitore e permette una maggiore varietà durante la riproduzione sessuata. Lezione 37 In cosa consiste il dogma centrale della biologia? Il dogma centrale della biologia è stato enunciato alla fine degli anni 50 da Crick per spiegare il rapporto funzionale tra DNA e proteine. Secondo questo dogma il flusso dell'informazione genetica è monodirezionale che parte dagli acidi nucleici per arrivare alle proteine. L'informazione genetica è conservata negli acidi nucleici di DNA e RNA che possono essere duplicati, il DNA viene trascritto sottoforma di RNA ed infine RNA viene tradotto in proteine. Descrivi il processo di trascrizione. La trascrizione

È un processo biologico attraverso cui la sequenza del gene (segmento di DNA) permette di produrre una molecola di RNA (RNA messaggero). Serve uno stampo di DNA, ribonucleotidi trifosfato, RNA polimerasi. Abbiamo tre fasi della trascrizione:

1. Inizio: dove RNA polimerasi necessita di un promotore che è una sequenza di DNA con funzione di controllo e indica all'enzima dove iniziare la trascrizione, qual è il filamento di stampo e in che senso deve avvenire la trascrizione.
2. Allungamento: in questa fase la RNA polimerasi separa il doppio filamento di DNA e lo copia in un filamento di mRNA generando una copia antiparallela.
3. Terminazione: qui termina il processo di trascrizione, cioè quando la RNA polimerasi raggiunge specifiche sequenze di terminazione che inducono il distacco dall'enzima dallo stampo.

Lezione 38

Descrivi il processo di traduzione

La traduzione è un processo molecolare che converte la sequenza nucleotidica dell'RNA

In sequenza di amminoacidi. Avviene un cambio di alfabeto nucleotidi nell' RNA amminoacidi nella proteina. Questo cambio è reso possibile dal codice g