Transcript for:
Introduzione alla Biologia e Teorie Evolutive

Ok Ci siamo ok Buongiorno a tutti ragazzi e vi stiamo intanto facendo entrare nel meeting zoom a chi aveva l'accesso al meeting zoom Vi chiediamo Come sempre di tenere il video spento poi voi avete di default il microfono spento Quindi se volete chiedere la parola durante i momenti di domande dovete alzare la mano E noi vi daremo la la la parola in modo da evitare rumori molesti in giro nel caso della lezione casuali e una cortesia che hanno chiesto le professoresse è quella di rinominarla chat che gestiremo un attimino noi studenti e per quelli che ci stanno seguendo su YouTube dovrebbe sentirsi tutto bene In caso Dateci un feedback sulla chat di YouTube E anche qui come vi ho già riportato le domande poi le raccoglieremo e le porremo noi alle professoresse Noi abbiamo la professoressa Paola braghetta che svolgerà la prima parte della della lezione della della della mattinata e poi la professoressa Alessandra Rampazzo per la seconda parte che ringrazio già in anticipo per la loro disponibilità per questa lezione lezione onine un po' strana di questi precorsi di quest'anno e e che ringrazio per tutti gli anni che ci hanno fornito il loro supporto per queste lezioni e io non ho altro da aggiungere in realtà se ci sono domande di voi studenti fac fatec le tranquillamente in chat noi risponderemo il prima possibile e direi che se non ci sono problemi o dubbi possiamo tranquillamente iniziare la lezione senza problemi lei professoressa share screen attivo quindi può tranquillamente iniziarlo quando vuole può gestirsi la presentazione Come preferisce benissimo Grazie Perfetto allora ok bene spero che vediate tutti Sì si vede Si vede bene bene allora Buongiorno a tutti e e come sempre grazie anche a gli organizzatori di questi precorsi che sono sempre importanti e ogni anno risultano più graditi agli studenti proprio perché permettono di recuperare tutta una serie di informazioni che ovviamente Gli studenti hanno già accumulato negli nei mesi di studio ma che vanno un po' precisate riorganizzate in vista del test ingresso come ha anticipato Filippo il il corso questa Introduzione alla biologia che quest'anno abbiamo organizzato sarà divisa in due parti una parte la prima parte sarà quella che gestirò io e la seconda parte è quella che gestirà la professoressa Rampazzo abbiamo suddiviso quindi il la Mole notevole di informazioni che volevamo darvi in due parti una parte che è più generale che riguarda quella proprio la biologia gli organismi viventi l'organizzazione della cellula un argomento molto importante che è il DNA e il genoma e una seconda parte che riguarda di più la il funzionamento del DNA e quindi l'espressione materiale genetico La replicazione i cicli cellulari riproduzione e una parte terminale di genetica visto che la professoressa Rampazzo è esperta in genetica umana e il partiamo Quindi con una introduzione a quelle che sono le caratteristiche generali degli organismi viventi per prima cosa dobbiamo definire che Di che cosa si occupa la biologia Allora la biologia è la scienza che che studia proprio gli organismi viventi e quindi è la scienza che viene considerata della vita ovviamente all'interno della della biologia ci sono tantissime branche diverse perché ci sono branche che parte dei Biologi che si occupano del comportamento per esempio alcuni si occupano dei fossili alcuni si occupano prettamente delle sequenze di DNA l'importanza del sequenziamento dei genomi voi l'avete vista anche negli ultimi periodi a riguardo del sarc 2 dell'importanza del riconoscimento di modificazione delle sequenze eccetera quindi effet amente la biologia è molto molto eterogenea dal punto di vista delle competenze e delle ambiti di interesse ma abbiamo detto che si occupa in generale degli organismi viventi e gli organismi viventi vengono definiti tali quando devono avere alcune caratteristiche la prima di tutti è il fatto che crescono quindi possono accrescersi possono fino organizzarsi aumentare la loro eh complessità e possono avere una crescita continua una crescita definita Voi sapete benissimo per esempio gli alberi hanno una crescita continua Gli animali hanno una crescita definita cioè raggiungono una dimensione un'organizzazione che è tipica della specie richiedono l'energia per fare tutto questo che viene fornita tramite quello che è il metabolismo cioè qu tutto quell'insieme complesso di reazioni chimiche che avvengono all'interno di un organismo che sono sempre in equilibrio e questo introduce la il concetto di omeostasi che viene mantenuto nel tempo il più possibile perché un organismo tende a reagire a delle modificazioni sia dell'ambiente cambiando anche il proprio metabolismo Infatti un'altra caratteristica tipica degli organismi viventi è proprio la capacità di rispondere agli stimoli e adattarsi a cambiamenti ambientali rispondere agli stimoli vuol dire che è in grado di riconoscere percepire per esempio la temperatura la pressione anche le piante per esempio percepiscono la pressione e la gravità e eventualmente questi parametri cambiassero nel tempo sono in grado di modificare che cosa la loro fisiologia la loro struttura il loro comportamento e un'altra caratteristica assolutamente essenziale si riproducono quindi possono origine ad altri organismi viventi con modalità abbastanza diverse di riproduzione sessuata che è una riproduzione conservativa cioè l'organismo che si ottiene è un organismo che è assolutamente identico a quello parentale o Ass sessuata in cui si ha una maggiore variabilità Questo è un orologio cosiddetto che riporta quelli che sono stati gli eventi importanti sulla dall'origine della vita fino ai nostri tempi e riporta che cosa riporta Quali sono stati i passaggi importanti che sono avvenuti ovviamente il primo momento che ha permesso alla formazione degli organismi viventi è stata un insieme di reazioni chimiche che hanno portato alla formazione di alcuni complessi alcune molecole che sono per esempio il laire carbonica il metano l'ammoniaca eccetera eh in modo assolutamente puramente chimico Se volete eh la molecola che però ha fatto cambiare completamente e ha permesso un'evoluzione di il dei primi organismi viventi è stata l'acqua nel momento in cui l'acqua è comparsa sulla terra questo è è stato un fortissimo impulso verso quello che è la nascita dei veri Pro Pro organismi viventi vedete che qui io riporto questo nome che si chiama Luca che è quello che si ritiene essere stato il il precessore di tutti gli organismi viventi non si sa bene come fosse fatto non si sa bene che cosa c'era prima Però sicuramente è il punto un momento chiave della nascita della vita sulla terra ovviamente su Immediatamente dopo quello che ha dato un grosso impulso è stata la nascita di questi batteri che erano in grado di sfruttare tramite reazioni chimiche semplici l'ambiente e hanno iniziato a produrre questa molecola estremamente speciale che da una parte è essenziale dall'altra parte è estremamente Tossica che è l'ossigeno è essenziale perché permette un metabolismo dal punto di vista energetico molto più efficace molto tossica perché voi sapete benissimo che può formare dei delle forme reattive che sono altamente dannose perché possono danneggiare per reazioni di ossidazione pensate alle specie reattive dell'ossigeno i cosiddetti Ross di cui si sente spesso parlare che sono molecole che gli organismi cercano di la cui formazione gli organismi cercano di impedire proprio perché risultano estremamente dannosi proprio all'interno delle cellule Ovviamente circa 2 miliardi di anni fa sono nati i primi organismi eucariotici macroscopici Quindi quelli che avevano qualcosa di molto simili a quelle che sono le cellule eucariotiche adesso poi si sono sviluppate le prime alghe e qui quel momento in sono nati i primi organismi animali e le Il regno delle piante ha avuto una sviluppo Maggiore si è ha dato origine a delle strutture molto complesse vedete che i mammiferi e l'uomo sono praticamente sorti verso la mezzanotte di questo orologio quindi sono estremamente recenti anche se ovviamente sono tra gli organismi più complessi state attenti a dire che sono gli organismi più evoluti scusate c'è il cane che sta bevendo Ma portate pazienza e gli organismi più evoluti perché ogni specie al momento ha raggiunto il suo Massimo livello di evoluzione quindi non è che noi siamo più evoluti Noi siamo della specie umana dell'Omo Sapiens siamo i più evoluti Però non questo non vuol dire che siamo più evoluti degli altri organismi Siamo diversi siamo più complessi ma certamente difficile parlare di Maggiore evoluzione e questa è una frase che Piero Angela che vi accompagna da tanti anni in questi studi ha detto e dice che la storia della terra è una storia di adattamento all'ambiente perché Eh le specie si adattano all'ambiente mano mano che l'ambiente cambia anche le specie si sono adattate nel tempo E questo continua ad avvenire quindi benché noi non ce ne rendiamo conto in realtà tutte le specie viventi vanno incontro a miglioramenti a modificazioni miglioramenti è una parola un po' difficile da accettare dal punto di vista evolutivo Ovviamente chi non è in grado di adattarsi all'ambiente è che è destinato a estinguersi proprio perché non è in grado di sopportare queste trasformazioni dell'ambiente in cui vive qui velocemente una breve carrellata su quelle che sono le teorie evolutive a partire dal creazionismo e fissismo cioè gli esseri che era una delle teorie scientifiche che erano ovviamente ritenute corrette fino all'800 i primi dell'800 quando si pensava proprio che gli organismi fossero stati creati tali come sono adesso e non avessero avuto nessuna modificazione nel tempo solo verso metà 800 si è stata introdotta la il concetto di evoluzione cioè di cambiamento deg degli organismi viventi quindi l'organismo vivente che è presente Adesso può non essere esattamente identico a quello che era presente Qualche migliaio di anni fa o che sarà presente nel in futuro le due grandi teorie dell'ereditarietà sonoo quelle di L Marc che dice che la cosiddetta ereditarietà dei caratteri acquisiti cioè dice che l'uso o il disuso di un determinato organo porta al mantenimento alla perdita dell'organo stesso e la teoria ovviamente di Darwin che voi conoscete molto meglio che è la teoria che dice che mutazioni cambiamenti genetici mutazioni genetiche successive portano a delle differenze negli organismi viventi e queste differenze permettono di essere più adatti all'ambiente quindi sopravvivere meglio essere più prolifici e questo tutto questo azione dell'ambiente sulla specie stessa viene viene va sotto il nome di selezione naturale selezione dei più adatti Questa è la classica immagine che voi riconoscerete sull'ipotesi di la marca e l'ipotesi di darlin per per esempio la presenza di questo collo estremamente lungo nelle giraffe mentre la marca diceva che a forza di mangiare delle foglie sempr il collo si il Darwin diceva che all'interno della popolazione c'erano individui con la colla un pochino più corto qu individui con più più lungo quelli col collo più corto a mano a mano che le foglie basse venivano mangiate andavano incontro a morte mentre quelli col collo più lungo potevano sopravvivere perché raggiungevano del le parti più alte della degli alberi quindi potevano sopravvivere mangiare nutrirsi riprodursi e questa è il concetto importante di questa teoria Quindi la teoria di Darwin dice che c'è una variabilità intraspecifica quindi non tutti gli individui che appartengono a una stessa specie sono assolutamente identici e la la il motore più forte è la capacità di utilizzare le risorse che sono limitate e quindi mettono in competizione gli organismi e fanno sì che solo gli organismi più adatti che quindi hanno delle piccole modificazioni che Gli permettono di meglio sfruttare l'ambiente stesso sono quelli che sopravviveranno E daranno origine a una progenie che in questo modo manterrà le mutazioni presenti in questi organismi dando origine a varianti o eventualmente anche a nuove specie detto questo arriviamo alla grossa classificazione degli organismi viventi Allora come vedete questo viene chiamato un albero filogenetico a radice e vedete che esiste un antenato comune a tutti gli organismi viventi vi ricordate che abbiamo parlato di Lucca e questo è un eh possibile antenato poi ce ne sono altre varianti un pochino più definite ma sostanzialmente un organismo il primo organismo che si è sviluppato eh da cui partono vedete dei rami Allora questi rami portano ai vari ehm Domini e regni che degli organismi viventi che cosa sono sono una modalità di suddividere gli organismi viventi in gruppi che abbiano delle caratteristiche simili Eh la prima grossa divisione la vedete è tra procarioti ed eucarioti Voi sapete vedremo meglio preciser Remo meglio che cosa significa però i procarioti sono gli organismi tra virgolette più semplici gli eucarioti quindi più complessi all'interno di questi due gruppi ci sono i tre Domini i domini dei batteri degli Arche che fanno parte dei procarioti e il dominio degli eucarioti perché c'è questo perché fino a alcuni anni fa non tantissimi anni fa batteri Arc erano accumulati insieme in un grosso gruppo dei batteri in realtà si è visto che hanno delle caratteristiche che poi andremo a descrivere meglio quando faremo il corso di biologia che li fanno differire ma in particolare fanno avvicinare gli archea sempre di più a quelli che sono gli eucarioti cioè gli archea sono effettivamente dei procarioti che hanno delle caratteristiche anche genomiche quindi anche a livello del loro DNA ma anche di metabolismo che sono intermedie tra quelle dei batteri e quelle degli eucarioti sono un passo verso l'organismo eucariote quindi i tre Domini batteri archea eucarioti vengono divisi a loro volta in sei regni i batteri nel regno dei batteri l'arche nel regno degli archea e gli eucarioti nel regno dei protisti dei vegetali dei funghi e degli animali in un modo molto semplice la cosa che le tre frecce qua indicano è che effettivamente I batteri sono stati quelli che si sono separati come gruppo A parte più precocemente poi successivamente si sono separati gli archi questo già vi dice che dal punto di vista evolutivo sono più vicini agli eucarioti rispetto ai batteri e successivamente si è staccato un ramo che ha dato origine ai protisti e ai vegetali e per ultimo si è staccato il ramo dei funghi quindi i funghi sono dei vegetali tra virgolette non è corretto dirlo eh che in qualche modo assomigliano di più agli animali ci sono molte caratteristiche dal punto di vista particolarmente strutturale e biochimico che avvicinano più i funghi più agli animali di quanto non siano i vegetali questa è un'altra cosa che dovete tenere presente perché di solito non è così chiara a a chi studia le cose per la prima volta comunque la cosa importante è che nel 1880 weissman ha postulato Questa teoria che tutti gli organismi di 20ti hanno un antenato comune teoria che è ancora valida su cui si discute in termini di capire qual era questo antenato comune però che comunque è ancora assolutamente riconosciuta come reale il quel L'albero filogenetico è un albero filogenetico molto essenziale se adesso ve ne faccio vedere altri due e vedete che non sono ancora gli alberi filogenetici attualmente disponibili che sono stati recentemente pubblicati però già diventano più complicati Questo è un albero filogenetico che vedete è simile Se volete ma che riporta In cosa in modo abbastanza interessante il numero di spe che sono descritte attualmente ma il numero di specie che ancora si stima siano presenti ma non siano ancora state descritte Ma la cosa interessante è questa vedete i protisti quel gruppo che abbiamo visto prima è un gruppo molto particolare viene chiamato un gruppo polifiletico perché vedete ha avuto origine da tanti punti diversi nell'albero filogenetico i protisti sonoo un gruppo estremamente eterogeneo di organismi sono molto interessanti molto divertenti però molto complicati per perché partono da organismi che hanno capacità autotrofe ad a eterotrofi totali quindi sono estremamente diversi Ma ripeto estremamente interessanti e comunque sono eucarioti questo è un altro albero che è ancora più complicato perché sempre arrivando ai tre grossi gruppi dei batteri degli archi e degli e degli eucarioti mostra come in realtà Questi alberi filogenetici non sono lineari ma ci sono molti scambi tra i vari rami degli alberi filogenetici Non solo ma in questo caso si parla di una comunità ancestrale di cellule Ripeto È vero che si sa che c'è un organismo iniziale o una tipologia di organismo iniziale però le osservazioni sempre di più fanno capire che questo organismo aveva delle caratteristiche ma ce n'erano tante piccole varianti l'altra cosa interessante ma che è riportata anche nellaltro albero filogenetico è il fatto che la la comparsa dei cloroplasti e dei mitocondri è qualcosa di trasversale rispetto all agli alberi filogenetici quindi quello che vi abbiamo fatto vedere Inizialmente è essenziale per comprendere alcuni concetti di base Ma sappiate che è estremamente semplificato rispetto a quello che è la realtà velocemente che le caratteristiche del dominio dei batteri sono procarioti sono molto diversi tra di loro molto diffusi sono suddivisi anche loro in a seconda delle forme delle caratteristiche metaboliche dell'ambiente in cui vivono studierete in modo estensivo nel corso di microbiologia ma Tenete presente che sono veramente estremamente eterogenei i gli Arch rappresentano anche questi dei procarioti Ma che hanno delle caratteristiche particolari perché per esempio vivono in ambienti estremi Cioè non è che li trovate facilmente nell'ambiente vi trovate Per esempio al di sotto dei ghiacciai o nelle sorgenti sulfure sorgenti caldissime quindi vivono da ambienti estremamente freddi ambienti estremamente caldi ambienti estremamente tossici quindi hanno delle capacità di adattamento ecologico estremamente elevate ma presentano delle somiglianze in quelli che definiremo meglio poi come i processi genetici di base che li fanno assomigliare agli eucarioti e questa è una delle caratteristiche principali degli archea un esempio per esempio la presenza degli introni che noi abbiamo sempre attribuito agli eucarioti Ma che alcuni archea mostrano Questo è il dominio degli eucarioti che sono caratterizzati dalla presenza del nucleo ben definito e della e la comparsa dei compartimenti subcellulari quindi di questi che sono le strutture che si trovano all'interno delle cellule possono essere unicellulari ma sono anche pluricellulari quindi gli eucarioti sono i primi organismi che hanno sviluppato la pluricellulari processo di formazione della pluricellulari è estremamente interessante perché ha portato alla possibilità di acquisire specializzazioni elevate da parte delle cellule e questo a ehm migliorare sempre di più il comportamento di ogni singola cellula che è vero perde alcune caratteristiche perché specializzandosi non le può mantenere tutte d'altra parte le le caratteristiche per le quali si specializza diventano estremamente Fini e raffinati Questa è molto velocemente tanto per darvi alcune idee questo tipo la tassonomia è quella parte della biologia che proprio suddivide i gli organismi viventi in vari gruppi abbiamo visto il dominio come vedete la icazione della degli org viventi è di tipo gerarchico cioè c'è un categoria più ampia e sotto quella categoria più ampia ci sono altre categorie sempre più ristrette queste quali sono queste categorie il dominio poi il il regno il filum la classe l'ordine la famiglia il genere e la specie la specie è quella che definisce in modo unifico univoco un determinato organismo voi lo vedete qui il genere Pan Eh che è genere deg shimp panzè ha due tipologie diverse di organismi si assomigliano moltissimo ma sono due specie completamente diverse e la definizione di specie ha avuto cambiamenti notevoli negli nei nei secoli si è partiti da una definizione puramente morfologica una di eh capacità di riproduzione quindi produzione di organi di prole eh interec fino a ovviamente le ultime caratterizzazioni che si basano sul sequenziamento del genoma degli organismi stessi velocemente quella che è la sistematica dell'homo sapiens Cioè di noi visto che Voi vorreste E diventerete medici quindi vi occuperete a differenza di quello che facciamo io e Alessandra la professoressa Rampazzo che siamo Biologi e vi occuperete l'uomo Questa è la sistematica dell'homo sapiens Allora ovviamente appartiene al dominio degli eucarioti al regno degli animali al filum dei cordati che prevede la formazione di un cordone nervoso dorsale e di queste che sono le Fessure branchiali faringe la classe dei mammiferi in cui i i cuccioli vengono alimentati tramite le ghiandole mammarie Ma che hanno Altre caratteristiche che di solito non vengono tanto considerate la presenza per esempio della pelle ricoperta di pelo la temperatura corporea elevata eccetera eccetera e la suddivisione del del corpo in due parti dovuta alla presenza del diaframma l'ordine dei primati i primati hanno eh delle le dita e le unghie che sono appiattite hanno il pollice opponibile hanno un senso dell'odorato abbastanza mediocre studierete in anatomia che i vulvi olfattivi dell'uomo sono piuttosto piccoli rispetto a quello che potrebbero essere quelli D del topo per esempio la famiglia degli ominidi che hanno la sono primati a fcia a faccia piatta il genere Homo e la specie Homo samens che ha delle caratteristiche Abbastanza ben ormai definite quali per esempio la for la forma della fronte la presenza di peli Radi sul corpo El metto prominente ehm questa immagine la riportiamo sempre perché mostra tanti organismi viventi diversi a partire da questo che è il lievito alla drosofila al topo euglena il mais Il gallo eccetera sonoo tutti organismi viventi Sono tutti estremamente diversi li abbiamo definiti abbiamo definito le loro caratteristiche Ma qual è la cosa che accomuna tutti questi organismi viventi semplicemente questo sono tutti formati da cellule Quindi ogni organismo vivente è formato da cellule può essere costituito da una sola cellula gli organismi unicellulari o da tante cellule gli organismi pluricellulari Comunque sono formati da cellule Questa teoria cellulare cioè che tutti gli organismi viventi erano sono costituiti da cellule è stata ehm scritta e pubblicata contemporaneamente da due ricercatori schleiden e schwan uno che si occupa occupava di piante uno che si occupava di animali e poi messe insieme da un terzo ricercatore che è virkov Scusate e dice questo che proprio che tutti gli organismi viventi sono formati da cellule cellule quindi sono le unità fondamentali della vita ogni cellula ha origine da un'altra cellula quindi non si può avere la formazione di una cellula exnovo probabilmente quanto è avvenuto nel nella nel agli inizi della vita della cellula ma eh attualmente ogni cellula deriva da un'altra cellula quindi le cellule sono le unità strutturali e funzionali di ogni organismo vivente tutte le cellule hanno delle caratteristiche indipendentemente dal fatto che siano cellule eucariotiche o procariotiche sono strutturate quindi hanno un'organizzazione interne sono limitate da una membrana quindi sono entità separate dagli altre all'interno di questa membrana cè Cè un citoplasma che è una una soluzione Quindi è una struttura semifluida è una soluzione di acqua e molecole di vario tipo tra cui e gli organelli che sono delle associazioni macromolecolari e contiene un materiale genetico che è il DNA quindi la cellula è di per sé una un'unità vivente perché ha all'interno tutte le le tutto ciò che le serve per poter sopravvivere Un'altra precisazione che dobbiamo fare assolutamente è quella delle unità di misura cioè dovete tenere presente che quando noi parliamo di cellule parliamo di Piccole strutture che hanno dimensioni dell'Ordine dei Micron Ok quindi del millesimo di millimetro la cellula più grande è la cellula uovo di rana che ha un diametro di 1 mm la cellula mammifero più grande è Lo cita che ha un diametro di 100 micr circa tutte le altre stanno al di sotto Quindi ovviamente per poter Osservare in modo dettagliato le cellule dobbiamo assolutamente utilizzare il microscopio e è sufficiente il microscopio ottico per un'osservazione così generale Se dobbiamo andare nei dettagli dobbiamo ovviamente andare con i microscopi elettronici un'altra cosa importante da Tenere presente è la diversità di dimensioni tra una cellula procariotica e una cellula eucariotica Questa è una cellula eucariotica ehm non adesa vedete che è finalmente riconoscibile il nucleo che contiene il DNA Ma le dimensioni sono molto diverse quindi le cellule procariotiche sono molto molto molto più piccole sono dell'ordine di qualche Micron rispetto a una cellula eucariotica che è dell'ordine di qualche decina di micro ehm il questa tabella vi riporta alcune informazioni vedete l' cita è in assoluto la cellula eucariotica più grande quindi ha un diametro di circa un centinaio di micro Lo spermatozoe è la cellula eucariotica più piccola cioè un diametro di circa 2 Micron lasciarlo fuori Ovviamente la coda che è piuttosto lunga poi il globulo rosso eccetera vedete che la grossa parte delle cellule del vostro corpo viaggiano tra i 10 e i 20 Micron di diametro quindi quella è l'ordine di grandezza che dovete tenere presente questa è la comparazione Vabbè che tra un microscopio con microscopio elettronico per farvi capire che cosa che concetto che è già abbastanza chiaro A tutti immagino l'importanza del o la differenza tra il concetto di ingrandimento e il concetto di risoluzione l'ingrandimento ingrandisce semplicemente la risoluzione vi permette di percepire di valutare dettagli vedete questi due parameci sono grandi uguali quindi l'ingrandimento è assolutamente uguale ma la risoluzione è completamente diversa Questa è un'immagine di un microscopio elettronico a scansione che ha un potere risolutivo elevatissimo e questa è l'immagine di un microscopio ottico che usa quindi la luce bianca e il cui potere risolutivo è molto molto molto più basso Quindi i due concetti di ingrandimento e risoluzione dovete teneri presente Cosa succede all'interno di una cellula all'interno di una cellula ci sono avvengono tutte quelle che vengono tutte quelle reazioni chimiche che vanno sotto il nome di metabolismo della cellula stessa e di cui ovviamente il corso di chimica vi racconterà nei dettagli quindi tutto ciò che avviene all'interno di una cellula è governato dalle leggi della chimica Questo è il motivo per cui la chimica è dovete saperla e dovete conoscerla molto bene eh altro concetto importante il circa l'80 per del peso di una cellula è dato da Acqua piccole molecole e ioni che non sono indifferenti l'acqua è essenziale adesso lo faremo vedere ma sia G che le piccole molecole sono Assolutamente indispensabili alla sopravvivenza di una cellula il resto è dato da quelle che vengono chiamate le macromolecole che comprendono proteine polisaccaridi acidi nucleici e lipidi Ok Questa è un'immagine molto schematica vedete il 70% della cellula è costituito da Acqua il resto è costituito da altre composti chimici tra cui ci sono le gli ioni le piccole molecole eh I fosfolipidi e quelle che vengono chiamate le macromolecole DNA RNA proteine polisaccaride da questa immagine appare subito chiaro che in percentuale Le proteine sono le più abbondanti e in percentuale Il DNA è il meno abbondante Nonostante sia assolutamente indispensabile per il funzionamento di una cellula altro concetto abbastanza chiaro Da questa immagine è che l'rna risulta essere tra virgolette in peso più abbondante di quanto non sia il DNA stesso quindi è è estremamente importante per la cellula ma nel nostro nel nostro pensare il DNA è più importante quindi immaginiamo che sia rappresentato in quantità superiori invece in realtà è rappresentato in percentuale minore rispetto all' RNA e dopo vedremo anche bene questa è una bellissima immagine ormai famosa che vi fa vedere un altro concetto importante in biologia vedete Questa è la terra il Lo spazio occupato dal terre emerse è molto inferiore rispetto a quello che è lo spazio occupato dall'acqua l'acqua è un essenziale è stata essenziale per la nascita della vita e continua a essere essenziale per la vita stessa perché Perché voi le caratteristiche stesse chimiche dell'acqua che la fa che è una molecola asimmetrica che può formare molti legami idrogeno con altre molecole sono assolutamente alla base del funzionamento di una cellula stessa È infatti il solvente in cui avvengono tutte le reazioni chimiche è la matrice fluida nel quale si sospende la parte insolubile della cellula stessa è la il mezzo tra per il quale i materiali vengono trasferiti da un compartimento all'altro e permette di mantenere all'interno della cellula in soluzione molecole importanti quali gli aminoacidi nuclei i nucleotidi eccetera quindi le l'acqua in base alle proprie caratteristiche chimico-fisiche è un componente essenziale della vita quello concetto che avevamo detto proprio Nella prima immagine che abbiamo mostrato Penso che a questo punto sia assolutamente più chiaro le macromolecole Che cosa sono queste macromolecole macromolecole abbiamo detto polisaccaridi di proteina C nucleici e anche i lipidi ma sono leggermente diverse soffermiamoci di più In questi tre sono dei polimeri cioè sono delle molecole grandi formate dall'Unione in successione lineare di monomeri uniti insieme ok Quindi sostanzialmente sono delle insiemi di unità che vengono ripetute unità che sono caratteristiche della macromolecola stessa Ma perché si è evoluta la polimerizzazione Questo è un concetto abbastanza importante in biologia se noi abbiamo una grande molecola importante per il funzionamento della cellula che viene in qualche modo danneggiata o rotta o si non è più eh conforme a quelle che è la molecola di partenza eh Che cosa dobb la cellula deve fare deve eliminarla Allora se questa è una molecola unica deve prendere tutta la molecola e buttarla via invece se eh questa molecola è un polimero quindi è costituito da tanti monomeri È possibile sostituire il singolo monomero quindi sostanzialmente il caso tipico è quello del DNA e delle mutazioni noi abbiamo questa macromolecola in cui può avvenire che un nucleotide venga modificato esistono dei sistemi per cui quel singolo nucleotide quel singolo monomero quindi viene tolto cambiato e inserito quello corretto in in questo modo vedete il concetto o la polimerizzazione di per sé permette alle cellule un risparmio nella nell'energia sostanzialmente le correzioni possono avvenire in pres sintesi è una è un concetto importante ogni volta che viene sintetizzata una macromolecola il sistema di sintesi Che aggiunge un monomero dietro l'altro Controlla di fare il di Scegliere il monomero corretto e quindi di non inserire deg gli errori in fase di sintesi Questa è il caso tipico della sintesi proteica che che porta a una efficienza elevata cioè c'è la probabilità di errore ogni 10.000 aminoacidi aggiunti che insomma Se pensate al numero di proteine che vengono prodotte all'interno della cellula costantemente è veramente un ottimo successo e in alcuni altri casi e lo vedremo in particolare nella sintesi del DNA o degli asi nucleici in generale Si si attua anche la cosiddetta correzione post sintesi cioè una volta anche che il monomero è stato incorporato nel polimero viene controllato eh Se quello è effettivamente il monomero che doveva essere inserito e se così non è viene sostituito questo sistema ha un'efficienza molto più elevata Anche perché si accompagna altri sistemi di correzione per cui sostanzialmente eh Durante La replicazione del DNA si stima che la ci sia un errore ogni 10 all 9 nucleotidi aggiunti aggiunti Quindi ovviamente una ottima garanzia di una trasmissione dell'informazione effetto tipico della replicazione molto accurata di generazione generazione di replicazione replicazione di stesso un altro concetto importante per quanto riguarda le macromolecole è che se noi guardiamo le strutture di una cellula in realtà le le possiamo fare risalire a associazione di macromolecole associazioni che avvengono tramite legami deboli quindi la formazione della macromolecola è dovuta alla costituzione di legami forti covalenti che uniscono insieme i vari monomi queste macromolecole poi si uniscono insieme tramite le legami deboli non covalenti a formare le strutture che sono tipiche di una cellula quindi in un sistema biologico il i sia i legami covalenti che i legami deboli hanno funzioni essenziali e li vedremo nel dettaglio Nel Durante il nostro corso perché scopriremo Quante delle reazioni Quante delle strutture delle situazioni vengono regolate proprio da legami deboli e il fatto che siano legami deboli permette alla cellula di cambiarli modificarli all'occorrenza quindi le macromolecole sono dei polimeri se noi guardiamo un cromosoma per esempio è dato da un polimero che è il DNA e i monomeri sono i nucleotidi se noi guardiamo per esempio un filamento intermedio una struttura dell' citoscheletro questo è dato da catene polipeptidiche Quindi da proteine Eh le cui i cui monomeri sono gli aminoacidi lo stesso se noi guardiamo un i granuli all'interno del cloroplasto che che contengono l'amido anche l'amido di per sé è un polimero di un monosaccaride che è il glucosio anche i lipidi e in modo un pochino diverso sono dei polimeri polimeri un po' diversi perché non sono intanto strutture lineari anche come abbiamo descritto fino ad adesso ma sono dovute alla interazione di acidi grassi con Il glicerolo a formare i trigliceridi che sono tra gli tra i grassi più importanti quindi sono sicuramente dei polimeri con delle caratteristiche leggermente diverse comunque Tenete presente che i polimeri sono parte importante delle cellule e lo vedete immediatamente in questa immagini cioè i monomeri formano delle macromolecole queste macromolecole associate insieme formano tutte le strutture cellulari quindi a partire dalla parete a per arrivare fino al contenuto del nucleo ai microtubuli i ribosomi eccetera eccetera tutto è dato da associazioni di macromolecole per questo motivo le macromolecole in biologia sono essenziali Bisogna ben conoscere le loro caratteristiche e funzioni un'altro concetto importante da Tenere presente è la differenza o similitudine tra proteine e acidi nucleici che abbiamo visto che sono all'interno in peso le maggiormente rappresentate all'interno di una cellula eucariotica Cosa fanno le proteine abbiamo detto sono dei polimeri di aminoacidi con cambiano a seconda del del tipo di aminoacido che contengono eccetera e alle proteina è sempre stato attribuito il cosiddetto ruolo catalitico Cioè la capacità di agire come enzima e questo è corretto assolutamente Gli acidi nucleici viceversa Sono dei polimeri di nucleotidi che sono di quattro tipologie diverse dovute alla presenza delle basi adesso vedremo immediatamente questo concetto e hanno questo che importante funzione che è il ruolo di trasmissione dell'informazione sono dette entrambi di fatto molecole informazionali Perché Che cosa significa essere molecole informazionale significa che la importanza sia delle proteine che degli acidi nucleici è data dalla successione dei monomeri Allora Voi tenete presente Le proteine sono fatte da 20 amminoacidi principali poi ce ne sono altri di altri due e gli acidi nucleici da quattro nucleotidi la successione di questi quattro dei 20 aminoacidi determinano la proteina Ma se io dico che una proteina è costituita dal 50% di lisine e il 20% di valine eccetera eccetera voi non sapete che proteina è devo darvi la successione dei monomeri Questo significa che l'informazione è contenuta proprio nella successione delle molecole quindi il concetto che le proteine non sono macromolecole informazionali non è totalmente corretto se voi Guardate questa immagine vedete benissimo che questo è un acido nucleico e questa è una proteina S assomigliano moltissimo sono successioni lineari di monomeri la successione quindi l'avvicendamento di un monomero e rispetto a un altro D la caratterizzazione della molecola stessa non è sufficiente ripeto dire è costituito da questo tipo di molecola Eh questo concetto è stato ulteriormente rovesciato anche per quanto riguarda i Gli acidi nucleici perché perché abbiamo detto che molecole proteine e acidi nucleici sono molecole informazionali ma abbiamo attribuito alle proteine e la funzione catalitica in realtà si è visto molto recentemente ormai abbastanza noto ci sono moltissimi casi che anche i gli acii nucleici hanno attività catalitica attività catalitiche che si esplicano in processi biologici particolari classici sono lo splicing e la formazione del legame peptidico a livello del ribosoma che sono esclusivamente catalizzati dai RNA quindi RNA acido nucleico è un catalizzatore di una reazione chimica quindi questa separazione completa tra attività catalitica attività informazionale che era data a proteine AC nucleici di fatto Perde anche questa Valenza questo ci fa riflettere sul fatto che in biologia i concetti assolutistici e tutto così o tutto colà non ci sono ci sono sempre delle possibilità di eh m scambi di da una parte o dall'altra proprio prevalentemente dovuti alla nostra non completa conoscenza dei sistemi stessi quindi Tenete presente proteine e acidi nucleici sono essenziali svolgono funzioni che si sovrappongono anche per quanto riguarda le proteine velocissimamente le avrete già fatte sono estremamente eterogenee sono svolgono tantissime funzioni Guardate qui la luciferina è quella che permette di far luce alle lucciole l'emoglobina lo sapete bene le cheratine formano peli e corna quindi sono tutte proteine quindi svolgono veramente tantissime funzioni abbiamo detto che l'unità di base è l'aminoacido l'aminoacido è dato da una struttura ehm di base che è il carbonio Alfa legato a un gruppo aminico un gruppo carbossilico è la catena laterale che determina la tipologia di aminoacido il legame ptio di fatto coinvolge il gruppo aminico e il gruppo carbossilico che si uniscono insieme le i gruppi laterali sporgono e saranno quelli poi che conferiscono alla molecola le caratteristiche chimiche Questa è una separazione molto semplice di quelli che sono i venti amminoacidi naturali ripeto scopriremo che sono di più e in base a quelle che sono le caratteristiche dei gruppi laterali che possono avere carica negativa carica positiva possono essere polari ma non carichi e possono essere non polari Questa è una grossa suddivisione che dovete tenere presente perché avrà un grosso significato nel momento in cui valuteremo l'effetto di una determinata mutazione un altro concetto importante da Tenere presente è la dimensione perché per esempio le alanine la glicina e l'amminoacido più piccolo questi sono aminoacidi abbastanza piccoli se voi sostituite un aminoacido piccolo con un aminoacido più ingombrante Ovviamente distorcente la forma la molec con la proteica in modo molto più forte e quindi andate incontro a delle modificazioni molto più sostanziali d della funzionale funzionalità della molecola stessa anche qua le proteine sapete che forma una struttura primaria una struttura secondaria una struttura terziaria eventualmente una struttura quaternaria quando più catene polipetti iche si formano insieme Tenete presente che tutte queste strutture dipendono strettamente dalla struttura primaria la struttura primaria è la successione degli amminoacidi ed è quella che è determinata dal ribosoma cioè il ribosoma è quello che formerà la la cosiddetta quella che noi chiamiamo catena polipeptidica perché una proteina in questa forma non funziona funzionerà solo quando raggiunge la sua struttura terziaria quindi la sucessione degli amminoacidi che è creata dal ribosoma governa la formazione della struttura secondaria terziaria eventualmente quaternaria e quindi della funzione e lo sapete molto bene perché se voi parl conoscete Avete studiato la anemia falciforme e che è una patologia che porta a delle modificazioni dell'emoglobina in un singolo aminoacido una modificazione di un singolo aminoacido fa sì che la proteina che si viene a formare non sia più efficace Scusate che chiudo la finestra perché FAO troppo rumore che la proteina non sia più così efficace nella loro nella sua funzione ma anche che m abbia la la possibilità non non permetta la conformazione la struttura la forma tipica del globulo rosso a disco di concavo ma di la precipiti tra virgolette si associ in modo strano con quelle che sono le strutture citos scheletriche e porti alla formazione di questo che è la classica forma del globulo rosso dell'anomia falciforme che Come vedete non solo ha un rapporto a volume superficie completamente diverso quindi è meno efficace nella Eh Nella trasferimento di Ania carbonica e ossigeno ma è anche più grande e quindi una degli effetti dell'anemia falciforme oltre alla bassa efficienza n un trasporto e anche il fatto che questi globuli a forma di falce possono in qualche modo unirsi insieme e andare a occludere quelli che sono i piccoli basi Quindi tutto parte da un singolo aminoacido cambiato vedete è un glutamico verso una Valina una un aminoacido a carica negativa con un aminoacido a carica neutra Questa è la il punto chiave proprio e quindi l'importanza della sintesi proteica e della precisione della sintesi proteica un altro concetto importante che dovete tenere presente è che le proteine sono formate da unità strutturali cioè all'interno di una proteina guardate questa proteina in mezzo che è la fosfolipasi Cili mammifero che è troverete è una proteina importante nella trasmissione dei segnali ad quattro Domini questi quattro Domini sono quattro parti diverse della molecola che hanno funzioni diverse per esempio questo dominio blu è molto sovrapponibile quello della fosfolipasi C batterica Quindi sarà il dominio che ha funzione probabilmente catalitica il dominio rosso è simile a quello della sinaptotagmina che è una proteina di adesione il dominio giallo è di una proteina che ha a che fare con infezioni virali e il dominio verde con la troponina C che è una proteina che funziona di regolazione della contrazione muscolare Quindi questo è un concetto importante che ribadiremo molto durante il corso cioè il fatto che all'interno di ogni proteina noi possiamo trovare dei Domini Come è avvenuta la formazione di Eh queste molecole a pluri dominio con un concetto che viene chiamato quello è un concetto di evoluzione sostanzialmente questi Domini si sono evoluti singolarmente o come proteina singola come parte di una proteina poi sono stati durante l'evoluzione staccati e aggiunti ad altre proteine creando delle proteine più grandi con caratteristiche diverse ogni singolo dominio ha apportato alla molecola finale una caratteristica una capacità tipica è la capacità di adesione alle cellule per esempio adesione alla matrice extracellulare i domini catalitici eccetera quindi dovete tenere sempre presente che le proteine sono formate da questi Domini un altro concetto importante è che questi Domini spesso sono riconducibili aii nei ne eucarioti e questo è un altro concetto importante perché questo vi spiega che un esone può essere preso come tale e spostato in un'altra parte conferisce alla proteina in cui è stato portato una caratteristica diversa Non è sempre così perché alcuni Domini sono molto grandi quindi un un esone non è sufficiente però comunque sia è il concetto del l'on shuffling cosiddetto dello spostamento degli esoni è importante proprio per l'evoluzione delle proteine stesse ok siamo arrivati a parlare di macromolecole Abbiamo parlato un pochino delle proteine di alcuni concetti importanti nelle proteine ovviamente dobbiamo parlare un po' di più di quelli che sono i concetti che riguardano gli acidi nucleici perché tutto parte un pochino da di là Il DNA è alla base di tutto Gli acidi nucleici sono abbiamo detto dei polimeri dei nucleotidi Voi sapete benissimo nucleotide è costituito da uno zucchero a 5 atomi di carbonio una base dotata un fosfato lo zucchero in mezzo da una parte C al fosfato dall'altra parte c'è la base il fosfato è legato al carbonio in 5 primo Eh e la base è legata direttamente allo zucchero eh i ehm gli zuccheri possono essere due il Ribosio desossi Ribosio cosa cambia cambia il carbonio in posizione due che è legato a un gruppo ossidrilico un gruppo o un un idrogeno questo cambia la carica e quindi in qualche modo cambia il comportamento dell'acido nucleico che lo contiene non è indifferente ciò che resta sempre in mutato è il carbonio in posizione 3 che è sempre presentea presenta sempre un ossidrile perché è importante per la formazione della Catena polinucleotidica le basi sono cinque e voi sapete tre sono le pirimidine due sono le purine le purine a due due anelli di carbonio le piramidine ha un singolo anello di carbonio sono a parte uracile e timina presenti in RNA e DNA le l'uracile è esclusivo dell RNA la timina l'esclusiva del DNA non è casuale è un concetto anche questo molto importante dal punto di vista evolutivo perché l'uracile lo vedete anche qui assomiglia moltissimo all' citosina è una citosina de aminata ha perso il gruppo aminico quindi nella ehm brodo primordiale così detto cioè nell'ambiente primordiale era facile Eh che avvenissero delle reazioni di eh ossidazione e quindi perdita di questo gruppo amminico quindi c'era un veloce scambio tra citosina e urci questo ovviamente è una mutazione che non può essere tollerata E da qui è nata tra virgolette la necessità di creare una base più stabile meno suscettibile a questo tipo di eh fenomeno che è la timina e che è inserita in quella che è la molecola dell'acido nucleico che è il depositario principale dell'informazione genetica Quelle sono le basi principali Tenete presente che non sono le uniche e queste altre basi che voi che sono riportate alcune presenti in piante batteri alcune molto abbondanti e indispensabili in un tipologia particolari di RNA e tRNA sono importantissime sono ovviamente minoritarie ma le ritroveremo come determinanti per la funzione proprio dei dell'acido nucleico in in particolare del tRNA vengono chiamate le basi minori sono basi che vengono ottenute per modificazione delle basi normali e che conferiscono la possibilità a queste molecole di che le contengono di formare delle strutture secondarie e diverse molto particolari Voi sapete benissimo che il tRNA è fatto a l per esempio e quindi sono indispensabili proprio per la funzione della molecola stessa ma i nucleotidi rivolgono anche tante altre funzioni l'atp è uno classico ma non è solo l'atp è anche il GTP cioè tutti questi nucleotidi con tre gruppi fosfato legati che sono delle depositi dell'energia metabolica ottenuta dalla cellula stessa alcuni si legano a altre molecole a formare i cosiddetti coenzimi cioè delle molecole che favoriscono l'attività di enzimi quindi favoriscono l'attività di altre molecole proteiche il coenzima a per esempio che troverete quando parlerete dell'attività dei mitocondri è dovuto effettivamente a un nucleotide unito a un'altra componente chimica altre molecole importanti funzioni dei dei nucleotidi sono per esempio essere coinvolti nella cosiddette vie di trasduzione del segnale classico classico caso è il il l' MP ciclico che è uno dei delle molecole in grado di trasmettere proprio i messaggi intracellulari ed è di fatto una adenina vedete che forma questo legame un po' particolare interno il gruppo fosfato reagisce con il gruppo ossidrile dello stesso eh Ribosio Come si formano i RNA e DNA esattamente nella stessa molecola la stessa modalità cioè i vari nucleotidi si uniscono utilizzando il gruppo fosfato che interagisce con il ossidrile in posizione tre a formare quel gr quel legame fosfodiesterico che mantiene la struttura la differenza tra DNA e RNA è che il DNA è costituito da due catene polinucleotide state attenti che sono due catene polinucleotidica a formare la molecola di DNA e sono i nucleotidi abbiamo detto sono unitic covalentemente in questa struttura zucchero fosfato zucchero fosfato da cui sporgono le basi questa il legame 5 Prim 3 primo fa sì che le catene polinucleotidica ossidrile libero quindi sono sono molecole polarizzate queste due catene polipeptidiche poi si uniscono insieme a formare la doppia elica tramite dei legami idrogeno che questa volta coinvolgono le basi fino a questo momento non avevamo preso in considerazione la funzione delle basi mentre nella struttura della doppia elica queste intervengono sono organizzati in modo antiparallelo Queste sono le caratteristiche che sono state determinate da Watson e Creek le basi sono perpendicolari rispetto all'asse Maggiore della molecola di DNA si trovano a distanza molto molto regolare una molecola estremamente regolare gli appaiamenti sono rigidi le adenine si appaiono sempre con la timina le guanine con le citos per ragioni energetiche stericheck Eh perché formano un numero maggiore di ponti idrogeno quindi danno una maggiore stabilità alla molecola la conseguenza di questa rigidità dell'appagamento è il fatto che una volta che è determinata la sequenza di una catena polinucleotidica è univocamente determinata anche la catena complementare cosiddetta e quindi si parla proprio di complementarietà delle due catene polinucleotidica ok Quindi questo è il filamento polinucleotidica che è polarizzato i due filamenti sono antiparalleli le basi si fronteggiano e formano queste ehm questi Ponti idrogeno Questa è la stessa cosa questa non è una struttura ovviamente è la semplificazione Questa è la doppia elica che è stata studiata da Watson e Creek come vedete estremamente regolare sia nelle distanze tra le coppie di base sia nelle distanze di questi che vengono chiamati i solchi questi più piccoli sono i solchi minori questo più grande è il solco Maggiore che si trovano esattamente a 3,4 nanom uno dall'altro questi sono importanti in particolare i solchi maggiori perché sono i punti in cui le molecole proteiche vanno a contattare il DNA mentre i solchi minori verranno contattati dagli stoni quella che vi abbiamo descritto è il cosiddetto DNA B perché in realtà si si è visto che all'interno delle cellule esistono altre conformazioni delle molecole di DNA che vanno sotto nome di DNA DNA Z vedremo anche il DNA quadruplex che è molto importante eh per esempio nei nei virus eccetera che sono vedete molecole organizzazioni della molecola di DNA un pochino diverse sequenza specifiche cioè dipende dalla sequenza Dipende dalla disponibilità di acqua si ritrovano normalmente all'interno delle cellule inizialmente erano stati ritenuti degli artefatti in realtà si trovano Tenete presente però che la prevalente forma in cui cui si trova il DNA all'interno di una cellula è il DNA B cioè quella che è stata descritta da l'acido l'arna ha tre principali differenze con il DNA è costituito da un singolo filamento contiene il Ribosio contiene lcide non sono le le uniche ci sono tantissime differenze tra l'acido l' RNA e DNA ma queste sono sicuramente lo più importante il fatto che l' RNA non Formi una doppia elica non è completamente vero perché l' RNA e gli RNA In particolare quelli ad attività catalitica formano strutture secondarie particolari Cosa sono queste strutture secondarie sono delle zone in cui il singolo filamento trova in posizioni diverse della stessa catena polinucleotidica delle sequenze che possono essere complementari e questo fa sì che queste si appaino e formano queste strutture queste strutture possono essere anche estremamente complicate Questa è la l'rna Eh che sono gli RNA che sono presenti all'interno della subunità maggiore dei ribosomi di esch Ricchia e quindi di un procariota e vedete quali e quanto estese sono le strutture secondarie hanno funzioni importanti perché permettono di avvicinare eh parti della molecola eh dell' RNA e quindi sono essenziali per la ehm funzione della molecola di RNA stessa gli RNA sono di tanti tipi Voi sicuramente voi R conoscete RNA Messaggeri RNA ribosomiali e RNA transfer che avete sicuramente studiato e conoscete molto bene gli RNA Messaggeri sono cosiddetti gli RNA codificanti ma ci sono tantissimi altri RNA che vanno sotto nome degli RNA non codificanti che comprendono gli RNA ribosomiali tRNA ma anche i piccoli RNA nucleari i piccoli RNA nucleolar i gli RNA che si trovano all'interno dei corpi di cajal i Mirna che sono i micro RNA gli RNA i piccoli RNA interferenti e tantissimi altri RNA il mondo degli RNA è un mondo estremamente eterogeneo vi ricordate la percentuale rappresentata dagli RNA all'interno della cellula e vi rendete conto adesso perché è così più è così elevata rispetto a quella del DNA Il DNA è unico è è la molecola stabile deve essere la molecola stabile perché è il deposito dellinformazione gli RNA sono tantissimi perché sono quelli cheun servono per esplicare quelle che sono le funzioni dirette dal DNA stesso ogni anno se ne trovano di nuovi ogni anno si scoprono importanti funzioni di questi RNA è un mondo assolutamente da scoprire si possono suddividere anche come RNA housekeeping cioè quelli che vengono gli rnan codificanti quelli che vengono sempre prodotti all'interno della cellula hanno funzioni strutturali che sono proprio i tRNA i piccoli RNA nucleari nucleolar e quelli che invece hanno attività regolatoria di questi ripeto ne parleremo in parte in particolare parleremo dei Mirna e dei Sirna parleremo anche in parte dei pui che sono dei piccoli RNA che sono particolarmente abbondanti nelle cellule deputate alla riproduzione quindi degli organi produttivi perché proteggono questi cellule da eventuali per esempio infezioni e quindi ehm sono ehm importanti proprio per mantenere il più integro possibile il DNA di queste cellule quindi sono estremamente interessanti sono non tutti piccoli Ce ne sono anche di molto grandi e Tanto è vero che c'è questo grosso gruppo dei l non coding RNA sono RNA non codificanti lunghi che hanno funzioni estremamente variab tutti questi piccoli RNA poi sono stati utilizzati come biomarcatori delle patologie sia come target per farmaci sia come rilevatori di una progressione di una patologia o di una regressione eventuale di una patologia quindi sono non solo biologicamente importanti ma anche rilevanti dal punto di vista clinico non so se abbiamo tempo Sì vabbè forse questo lo vediamo vedamo è un filmato vediamo spero che si senta che racconta un po' la storia della vita perché questa capacità degli RNA di avere attività catalitica ha fatto sì che ci sia stata una ci sia tutt'ora una teoria che riporta l'origine all vita all funzione degli RNA stessi scientif answer is we don't entirely know You might think that cracking DNA genetic code Should Have explained Life Origins and it definitely helps Thanks to our understanding of DNA we can Map out the history of Evolution all the way back to single celled Life but That's Where We're Stuck The problem is DNA is a great way to store information but It doesn't do much else cells R on other molecules like protein to replicate Grow and Survive protein on the other hand [Musica] we have a Chicken EG DNA needs prote to Fun and prote need DNA to ex so Which Came first Which molecule Made Life possible Well There's a Third type of molecule that hold the answer RNA RNA h RNA that billions of AG in some Prim ofcc RNA form This may have Happen in volcanic vents on the ocean Flo perhaps necessary Chemical building BL sated [Musica] One redti Over Millions Years They developed into a legion of molecular machines These microscopic protol forms blossomed and competed the best collections of code lived on and the weaker oned out Survival of the fittest was the name of the game this competition for Survival eventually rnas tool the ability to Build ST prote excelling biic Process and some the some crial rnas mated Into the familiar dou Helix of DNA DNA became a stable Archive of genetic information that stored blueprints for the most successful RNA and protein molecules Life became more Complex over trillions of Tiny steps And happy accidents and all the while the RNA lineup along lengthening genomes of DNA andx protein and all Ecco questo questo filmato che spero che AB apprezzato è ovviamente inglese ma ne vedrete molti del corso ehm dice proprio questo che si pensa che la prima molecola che ha si è macromolecola che si è evoluta fosse proprio l' RNA RNA che poi si è eh in grado di autoreplicarsi di avere attività catalitica su se stesso eccetera eccetera dalle quali poi sono nate le proteine che hanno acquisito delle capacità molto più fini nel catalizzare le reazioni e il DNA che invece si è lto proprio la il ruolo di archivio delle informazioni stesse quindi sostanzialmente dal mondo di RNA al mondo attuale sostanzialmente cosa cambia nel mondo RNA tutto Gir era dovuto alla funzione all' RNA stesso che poi ha creato delle molecole eh più specializzate le proteine e il Eh la formazione del DNA è stata determinata dalla nascita di alcuni enzimi importanti che sono quelli che hanno permesso di formare i nucleotidi del DNA per esempio le ribonucleotide di fosfat riduttasi che hanno formato i desossi ribonucleotidi la timidilato dias sintetasi che ha formato la timidina e la trascrittasi inversa che ha permesso per esempio di trasformare l'informazione dell' RNA in una trasformazione in una molecola di DNA ha e quindi trasferire l'informazione da una molecola più instabile a una molecola più stabile Questa è il classico esperimento di di griffit in cui è stato per la prima volta dimostrata la presenza di un principio trasformante vi ricordate che era sostanzialmente la capacità di un ceppo ucciso cioè inattivato eh di un batterio di trasformare un ceppo attivo e in qualche modo di far insorgere la patologia comunque e questo è stato il primo esperimento che ha dimostrato che esisteva qualcosa che poteva trasformare qualcosa di non attivo in qualcosa di attivo e la classica che poi è stata ben descritta trasformazione batterica Eh che poi questa molecola fosse effettivamente il DNA e non una proteina proteine che erano più più note e più facilmente conosciute è stata dovuta a questi esperimenti di a Chase che grazie alla marcatura radioattiva di DNA tramite fosforo radioattivo o di proteine tramite zolfo radioattivo e si è visto che effettivamente il responsabile della trasformazione era proprio il DNA e non erano le proteine poi le proteine Effettivamente erano quelle che svolgevano l'attività di modificazione ma non erano il principo il principale coordinatore della trasformazione stesso il DNA quindi è importante un concetto che voi dovete tenere presente è che il DNA costituisce il genoma di una cellula Ma che cos'è il genoma di una cellula il genoma della cellula è tutto il DNA contenuto n una cellula non è e lo ripeto non è l'insieme dei geni di una cellula perché l'insieme dei geni di una cellula è un sottoinsieme del DNA del genoma stesso i geni sono parte del genoma sicuramente sono quelli che servono per formare proteine ma non solo i geni servono sono tutte quelle parti del DNA che servono per formare RNA abbiamo visto che di RNA ce ne sono di tanti tipi ci sono anche RNA codificanti per proteine gli RNA Messaggeri ma ci sono tantissimi altri RNA il gene la definizione corretta di Gene è una sequenza di DNA che viene trascritto in un RNA complementare e quindi è un concetto molto preciso state attenti e dovete essere estremamente cauti quando vi esprimete usare nomenclatura corretta e il numero dei geni è molto diverso da organismo a organismo negli procarioti organismi semplice il numero di geni più basso gli eucarioti superiori Il numero è il numero è ovviamente più elevato Ma ci sono altre caratteristiche tra diversità tra le strutture dei geni dei procarioti eucarioti non solo il numero ma anche la struttura Gene procariotico è un gene che non presenta delle sequenze che non verranno utilizzate durante la traduzione cioè gli introni Ma viene è la sequenza che è utilizzata per la traduzione è collineare con il con la sequenza genomica Tenete presente che noi parliamo di introni di solito riferendosi principalmente agli Arena Messaggeri Ma non è vero perché anche gli rnar ribosomiali gli RNA transfer i piccoli RNA nucleari nucleari presentano introni Negli eucarioti quindi il concetto di introne non è esclusivo degli RNA Messaggeri ma Ma gli introni sono presenti un po' dappertutto un'altra cosa da tenere presente nei di differenze tra un RNA codificante per proteine procariotico e un RNA codificante per proteine eucariotico è il fatto che molto spesso gli RNA Messaggeri procariotici sono policistronico un grande RNA da cui derivano poi singole proteine separate perché esisterà un sito di entrata del ribosoma e un sito di uscita del ribosoma che permetterà di Codificare quindi una piccola proteina poi questo uscito di uscita è seguito da un altro sito di entrata parlando parlando in modo molto semplice del ribosoma che permetterà di tradurre una seconda proteina quindi sostanzialmente il procariote produce un gr RNA da cui deriveranno tante proteine tutte queste proteine di solito agiscono in sequenza all'interno di una via metabolica per esempio o struttur e quindi il fatto di produrre un singolo RNA ma successivamente tante proteine permette di avere la quantità corretta di proteine perché il sistema funzioni al meglio un'altra cosa importante da Tenere presente è la presenza delle sequenze regolatorie che sono determinanti perché ogni piccolo ogni Gene può essere trascritto perché come tale viene da definizione è una sequenza trascritta Ma viene scritto in modo molto eh limitato in termini di quantità la quantità elevata di ehm RNA prodotta Dipende dalle sequenze regolative più le sequenze regolative sono abbondanti e attive maggiore è la trascrizione il cosiddetto promotore minimo cioè il promotore più vicino all'inizio della della regione trascritta è attivo ma è molto poco efficace ed efficiente la sua efficacia ed efficienza dipendono dli enhancer cioè da queste sequenze di attivazione delle della trascrizione stessa Quindi ogni Gene può essere trascritto in modo diverso quindi produrre più RNA ogni RNA a sua volta può essere tradotto per tempi diversi perché ogni RNA ha una sua vita che può essere molto breve o molto lunga se è molto lunga produrrà tante proteine se è breve ne produrrà molto meno e questo è tutta parte di quel grosso concetto della regolazione della trascrizione della traduzione delle proteine un altro concetto importante è quello di delle unicità di delle sequenze dei geni codificanti per proteina si dice che G geni codificanti per proteina Sono unici per genom cloide in realtà esistono geni codificanti per proteine in in gruppi più numerosi in coppie identiche all'interno del genoma tipica è la situazione degli stoni Ma ci sono anche anche per quanto riguarda igieni codificanti per gli RNA non non producenti proteine tante copie ripetute ovviamente abbiamo detto che questi sono RNA che devono funzionare essere presenti in grandi quantità e quindi vengono raccolti in questi gruppi Cluster di geni codificante per gli stessi RNA ribosomiali transfer piccoli RNA eccetera eccetera ripetuti identici i geni codificanti per proteine possono poi a loro volta essere raggruppati nelle cosiddette famiglie geniche le famiglie geniche sono insieme di geni codificanti per la stessa proteina che però codificano per la stessa proteina in varianti diverse che possono essere varianti che vengono utilizzate durante fasi di sviluppo dell'embrione per esempio fetali embrionali eccetera perché hanno delle caratteristiche particolari che le Gli permettono di essere più efficienti e più efficaci in alcune fasi della vita Eh però di fondo svolgono la stessa funzione Queste sono le famiglie geniche Eh se voi Guardate in questa immagine vedete che compaiono questi che vengono chiamati gli pseudogeni pseudogeni sono dei geni che non sono più attivi sono dei geni che vengono sono ancora presenti in Queste famiglie geniche ma non sono funzionali e sono vestigia di una evoluzione proprio delle dei geni stessi anche qui parleremo di come si sono evoluti Queste famiglie geniche sarà interessante capire che cosa è successo per perché si siano ottenute queste un altro concetto importante è che il DNA non contiene solo Gene Se voi Guardate questa immagine in cui sono riportate le dimensioni dei genomi rispetto ai vari organismi vedete che ci sono organismi tipo i protozoi le piante che hanno grandissime quantità di di eh DNA e quindi non è possibile trovare una relazione diretta tra la quantità di DNA e la complessità dell'organismo stesso l'uomo che è complesso abbiamo detto non diciamo che è il più evoluto ma è il più complesso ehm ha una quantità di Dna che è relativamente piccola rispetto per esempio a un anfibio o rispetto a un protozoo che è un organismo unicellulare quindi la complessità dell'organismo non va di pari passo così come è importante tenere presente che all'interno del genoma di ogni organismo possiamo avere una quantità di geni limitata o una quantità di geni più elevata ma in particolare possiamo avere una percentuale del genoma occupata da geni che rasenta al 100% cioè tutto il genoma è costituito da geni o rasenta il 10-15 per come si trova nell'uomo quindi gran parte del genoma non contiene geni quindi conterrà qualcosa di diverso Divo ehm Questa è una un diagramma semplicemente per farvi vedere che il numero di geni dell'uomo che sono circa 23.000 Insomma cambia così è abbastanza simile a quella che possiamo trovare per esempio in tutti i mammiferi ma è decisamente inferiore a quello che si trova nelle piante o leggermente superiore a quello che si trova negli uccelli Quindi ovviamente il numero di geni anche questo è caratteristico di un determinato gruppo di organismi stessi ci sono dei casi estremi ci sono dei dei genomi enormi tutti di piante Questo è un 150 Gig basi di genoma e Questo invece è una tipo Orchidea che ehm ha un genoma estremamente compatto cioè assomiglia un po' a un genoma procariotico perché è un genoma che presenta prevalentemente geni e pochissimo DNA non codificante Eh quindi il genoma è estremamente complesso I genico corrispondono a una frazione piccola molte regioni non sono codificanti e alcune di queste regioni hanno Altre caratteristiche sono altamente ripetitive cioè sono ripetute nel tempo identiche e in moltissimi tutto questo è stato reso evidente dai grossi progetti di sequenziamento in particolare del sequenziamento dei mammiferi Ma che sono partiti Ovviamente con il sequenziamento dei batteri che ha portato proprio a conoscere e a comprendere meglio la distribuzione dei geni all'interno di un determinato genoma e a cambiare completamente il concetto di organismo complesso numero genoma grande o organismo semplice genoma piccolo che non è vero quindi il I grossi progetti di sequenziamento dei genomi hanno cambiato completamente le nostre informazioni per quanto riguarda i se le sequenze del genoma umano vedete che circa il 50% del nostro genoma è costituito da sequenze ripetute di vario tipo Perché anche qui ce ne sono veramente di molte diverse alcune di queste sono addirittura mobili continuano a muoversi nel nostro genoma ci sembrerà strano ma così avviene i geni corrispondono a una piccola parte se poi da questi geni noi togliamo gli introni raggiungiamo circa un 10% quindi il le sequenze che codificano effettivamente per proteine rappresentano solo il 10% del nostro ginoma o poco più quindi vabbè che queste sono delle domande che vi lascio come informazione o punti di su cui soffermare il vostro la vostra attenzione e che abbiamo sviscerato abbastanza chiaramente durante la lezione ehm Tenete presente che sono dei concetti assolutamente importanti velocemente l'organizzazione interna delle cellule procariotiche eucariotiche abbiamo già detto la cellula procariotica non presenta Eh il nucleo ma ha una zona della cellula che si chiama nucleoide dove dove è presente il DNA che è sempre presente le cellule OC carioti che presentano un nucleo ben formato cellule procariotiche sono batteria archea cellule eucariotiche protisti funghi animali e piante il dog C dogma centrale della biologia perché lo citiamo per una un concetto molto importante il dogma centrale della biologia dice che dal DNA si ottiene altro DNA tramite replicazione oppure tramite trascrizione RNA E eventualmente gli RNA Messaggeri tramite traduzione questi processi replicazione trascrizione e traduzione insieme alla riparazione e sono i cosiddetti processi genetici di base questi processi genetici di base si svolgono in modo assolutamente simili in tutti gli organismi viventi quindi sostanzialmente voi dovete tenere presente che quando vi descriveremo la meccanica di questi processi la professoressa Rampazzo vi farà un'introduzione a questi questo vale per qualsiasi organismo vivente quindi funz il meccanismo è sempre lo stesso poi ci saranno momenti di raffinazione o molecole più specifiche eccetera ma il processo di per sé funziona nello stesso modo concetto importante che nella cellula procariotica trascrizione e trasduzione avvengono nello stesso compartimento nella cellula eucariotica No la trascrizione avviene nel nucleo così come La replicazione la la traduzione avviene n nel citoplasma Quindi c'è un passaggio una differenza spazio temporale tra le due processi biologici i virus che cosa sono sono procarioti ed eucarioti non sono né uno né l'altro sono degli dei parassiti obbligati e sono degli aggregati macromolecolari di fatto Perché sono un insieme di proteine lipidi e acidi nucleici che sono completamente dipendenti dagli ospiti sono dei parassiti obbligati loro non possono svolgere quelle che sono le funzioni metaboliche di base se non sono in presenza del loro ospite tutte le cellule hanno virus quindi dai procarioti fino a qualunque tipo di eucariote presenta un virus specifico quindi è importante il concetto che i virus sono qualcosa che è ovunque anche i virus hanno i loro ospiti che si chi che sono dei altri virus che sono ospiti di questi virus quindi è un mondo veramente molto particolare il questo concetto dei virus e di un organismo che non è un organismo vivente è stato un po' messo in crisi dalla scoperta di organismi di virus particolari che si chiamano Mimi virus che sono dei virus giganti questi virus sono grandi perché vedete hanno delle dimensioni quasi del Micron quindi si avvicinano le dimensioni di procariote hanno dei genomi piuttosto grandi ma anche dei geni hanno dei geni che codificano per proteine non solo proteine Eh che sono Assolutamente indispensabili tipo la trascrittasi inversa trasos Asi tipiche di alcuni virus Ma anche di proteine che funzionano nelle attività metaboliche per esempio l' Amino acti RNA sintetasi alcuni amo alcuni enzimi per il metabolismo del degli amminoacidi degli zuccheri che non sono mai stati riscontrati quindi sono dei virus molto strani un po' particolari Nel senso che comunque sono obblighi sono virus obbligati sono ospiti obbligati ma non hanno delle capacità cioè sono pronti a svolgere alcune funzioni tipicamente degli organismi viventi Quindi questa scoperta dei virus giganti ha messo in dubbio tutto quello che era la suddivisione degli organismi viventi tantè vero che si è proposta una visione di organismi che hanno sono si basano sul capside cioè i virus e organismi che si basano sulla presenza dei ribosomi cioè tutti gli altri procarioti ed eucarioti Questa è un nuovo concetto che è nato negli ultimi anni e che sta un pochino cambiando le prospettive proprio di suddivisione e di comprensione della degli organismi viventi stessi di virus giganti Tenete presente che Però sono sempre dipendenti dagli ospiti quindi non sono in grado di sopravvivere devono essere assolutamente devono entrare in contatto col loro ospite per poter sopravvivere e replicarsi quindi a tutti gli effetti sono Eh sono delle dei complessi che eh mantengono questa eh incapacità di vita autonoma sostanzialmente un altro concetto che volevo farvi ehm capire è che in realtà i virus sono la più grande riserva di entità biologiche nel nostro pianeta Nel senso che sono una rappresentano una quantità enorme della del contenuto di complessi macromolecolari nella nella terra stessa Ci sono circa 1000 più di 1000 tipologie diverse di virus e questi virus sono stati ritrovati in tutti gli ambienti quindi si ritrovano negli oceani nel terreno nelle nuvole e e colonizzano praticamente tutto sono da strutture molto semplici li studieremo i viroidi fino a questi Mimi virus giganti quindi i virus sono effettivamente delle strutture molto e molto molto importanti La riflessione finale che volevo farvi fare e poi proseguiamo velocemente è che i virus sono le riserve di diversità genetica sulla terra e che non non sono solo i virus che portano a patologia o i virus che possono essere dannosi ma sono comunque dei grossi motori di cambiamento della del degli organismi viventi quindi sono stati e le tracce delle loro attività all'interno delle cellule sono presenti e sono state mappate molto chiaramente durante i sequenziamento eh delle strumenti per aumentare la diversità genetica e quindi eh sono un po' alla base di quello che è il concetto darwiniano di evoluzione degli organismi viventi basta Ultima ultime poche informazioni riguardano i gli organismi la suddivisione abbiamo detto che i procarioti sono piccoli unicellulari e hanno non hanno il nucleo vi ricordate che sono particolarmente piccoli hanno strutture importanti qu la perete Ovviamente la membrana mesosomi che sono dell invaginazione della membrana plasmatica presentano DNA citoplasma ribosomi possono avere strutture quali Pili flagelli che permettono gli scambi tra batteri anche di materiale genetico quindi la ricombinazione batterica eccetera eccetera hanno forme diverse la parete può essere semplice o complessa e questo non determina una parte della classificazione sistematica gli eucarioti sono caratterizzati dalla presenza del nucleo E dai compartimenti un concetto importante dei compartimenti è che queste sono zone estremamente specializzate in cui vengono segregate delle funzioni metaboliche estremamente precise che proprio perché vengono confinate all'interno di un piccolo ambiente possono svolgere la loro possono Ess possono esplicarsi nel modo più efficace possibile quindi possono avere eh velocità di esecuzione e specificità di esecuzione estremamente elevate quindi gli organelli sono dei comp enti in cui avvengono reazioni chimiche specializzate siccome le reazioni chimiche avvengono per avvicinano che siano confinati all'interno di un ambiente chiuso permette una maggiore efficienza di questi contatti e quindi delle reazioni stesse quindi questa è la principale funzione poi l'altra funzione importante è quella di confinare alcune reazioni chimiche che potrebbero essere di per sé dannose per l'organismo stesso se avvenisse se fossero libere nel citoplasma vengono confinati all'interno di questi organelli in modo che questi possano essere essereessere protette protette Grop plasmatico Ilo del Golgi mitocondri cloroplasti ribosomi Voi sapete bene i ribosomi sono presenti in tutti gli organismi viventi Ricordatelo perché sono presenti anche nei procarioti Sono leggermente diversi i cloroplasti invece sono presenti solo negli organismi vegetali queste le strutture che voi conoscete molto bene Ricordatevi che le membrane degli organismi degli organelli all'interno D una cellula sono tutte molto simili tra di loro cioè sono queste strutture a costituite da lipidi principalmente fosfolipidi ma adesso vedremo glicolipidi che hanno una struttura di base assolutamente identica questo fa sì che la membrana plasmatica e tutte le membrane all'interno possono essere considerate in continuità tra di loro Il la membrana plasmatica è ovviamente il limite esterno quindi è quella che media tutte quelle che sono le funzioni di riconoscimento con le altre cellule il trasporto eccetera si cambia cambia sia in termini di forma ma anche di contenuti all'interno della contenuti in lipidi perché questo determina una maggiore minore fluidità ma è costituita da fosfolipidi colesteroli glicolipidi Ricordatevi che fosfolipidi e glicolipidi sono gr di lipidi che sono caratterizzati da sia dalle code idrocarburi che da parti intermedie quindi non sono una tipologia unica di molecole Ma sono tante molecole diverse che si trovano e hanno diffusione diversa all'interno dell'organismo formano la cosiddetta Ma chi dà la funzione a una membrana sono le proteine quindi su questa base lipidica si inseriscono le proteine di membrana in vari modi transmembrana eh O periferiche eccetera ma sono le proteine e la tipologia di proteine che determinerà determinerà la funzione di una determinata membrana e quindi di un determinato organello questa è la cosa il concetto importante Vabbè Queste sono tutte le funzioni Questa è la struttura Mosaic fluido che conoscete molto bene eh ricordate anche che essendo le membrane costituite da ehm lipidi sono molto selettive verso il transito di molecole e questo fa sì che alcune molecole possono transitare facilmente perché sono non cariche o sono molto piccole acqua per esempio anche se non ha una carica netta ed è abbastanza piccola ma ossigeno anid carbonica azoto eccetera possono transitare velocemente Attraverso tutte le membrane tutto ciò che invece è più grande o ha una Chiara carica elettrica non può attraversare la membrane e quindi in questo modo intervengono le cosiddette proteine di trasporto proteine di trasporto che sono essenziali proprio per eh permettere gli scambi e viceversa controllare gli scambi che avvengono tra una cellula tra l'interno e l'esterno di una cellula o viceversa tra l'esterno e l'interno di una cellula stessa il trasporto attraverso le membrane Se vi ricordate è passivo attivo Anche qui non mi soffermo perché sicuramente conoscete la differenza dal trasporto passivo e trasporto attivo quello che invece è importante capire è che il trasporto passivo può essere per diffusione semplice o mediato da canali o comunque mediato da proteine di struttura quindi può essere mediato da dei canali semplici o da dei vettori cioè delle molecole che trasportano e si muove sempre secondo gradiente di concentrazione mentre il trasporto attivo va contro gradi di concentrazione ed è obbligatoriamente legato a a un sistema di trasporto l'energia necessaria per questo trasporto può essere ottenuta in vari modi dall'energia solare all'energia chimica alcot trasporto eccetera deve essere fornita in qualche modo al sistema il il sistema delle membrane interne ricordate che è un continuum cioè dall'interno all'esterno si trovano c'è un continuo in tutte le membrane le membrane che Acquisiscono caratteristiche leggermente diverse passando da un compartimento all'altro partendo dal nucleo verso l'interno il reticolo endoplasmatico è il primo che si trova vicino al nucleo stesso segue vedete che è in diretta continuità con quello che è l'involucro nucleare il si divide il reticolo rugoso liscio io qui corro un pochino perché sono tutti concetti che voi conoscete molto bene la cosa importante è che il reticolo endoplasmatico rugoso è sede di sintesi proteica di tre tipologie diverse di proteine le proteine secrete le proteine di membrana e le proteine residenti negli organelli ma è anche sede di modificazione delle proteine stesse in particolare la glicosilazione invece il reticolo plasmatico liscio è sede di sintesi dei lipidi di membrana quindi è il sito dove vengono sintetizzati i lipidi e permette l'accrescimento delle membrane e ha svolge altre funzioni specializzate per esempio nel muscolo scheletrico è eh de muscolo in generale è il deposito degli ioni calcio ed è quindi è un sistema che permette il controllo della contrazione muscolare ma anche e permette la detossificazione di molecole quali Eh che possono essere prese dalla cellula stessa l'apparato di Golgi lo stesso È la sede della modificazione sostanzialmente delle proteine stesse e dopo l'apparato di Gogi le proteine possono essere sortat verso quelli che sono i loro destini che quindi sono l'esocitosi o i vari organelli all'interno della cellula stessa vabbè Questo per quanto riguarda l'endocitosi Vabbè insomma questi sono tutti i concetti che voi conoscete abbastanza bene una cosa importante che invece volevo farvi notare era l'importanza dei lisosomi i lisosomi sono questi organelli particolari in cui vengono confinati gli enzimi che sono in grado di degradare tutte le macromolecole all'interno delle cellule stesse quindi all'interno degli lisosomi sono presenti enzimi che sono in grado di degradare dal DNA fino a tutti i lipidi sono importanti Ovviamente sì perché servano per la degradazione delle molecole che vengono fatte nelle cellule e quindi la trasformazione in monomeri o strutture più piccole che possono poi essere utilizzate dal metabolismo ma devono essere ovviamente confinati Allora il lisosoma è un B esempio di un organello che permette alla cellula di essere pronta a degradare dei delle molecole nel momento in cui serve ma non degradare se stessa perché gli enzimi che sono contenuti all'interno dei lisosomi Non solo sono confinati ma sono anche Resi inattivi Perché vengono attivati solo nel momento in cui si abbassa il Th Ma i lisosomi sono importantissimi nei fenomeni di endocitosi e di fagocitosi Ma sono anche importantissimi in un fenomeno che viene chiamato autofagia l'autofagia è un fenomeno È un processo biologico naturale che è sempre più studiato nei nelle patologie in quanto è responsabile di alcuni viene perturbato in termini di aumento o diminuzione in alcune patologie umane e l'autofagia non è altro che un sistema per cui la cellula è in grado di degradare organelli ma anche complessi proteici per esempio questi aggregati proteici che si possono formare all'interno della cellula stessa e quindi proteggersi da qualcosa che o non funziona o non è più in grado di svolgere le proprie funzioni ripeto è un fenomeno fisiologico che si basa di nuovo sul lisosoma e la fusione e porta al riciclo che è un po' il concetto importante dei materiali che sono presenti all'interno di una cellula stessa Altri organelli importanti sono i perossisomi anche questi responsabili di un processo biologico importante che è la degradazione de acidi grassi che poi ha come prodotto laterale quello che è l'acqua ossigenata che è estremamente tossica per che è molto reattiva e lo stesso all'interno dei perossisomi sono confinate degli enzimi le catalasi che sono dgli enzimi specializzati proprio nella degradazione della eh per ossido d'idrogeno Laco ossigenata e in questo modo quello che succede è che questo insieme di reazioni indispensabili per la cellula perché la la degradazione della C Grassi è importante per la cellula stessa Eh può avvenire nonostante porti alla formazione di di una molecola assolutamente dannosa e questo tutto viene confinato all'interno del perossisoma e quindi questa organello è permette proprio questo tipo di processo biologico Beh dei mitocondri non parliamo più di tanto perché ne sapete tutto Io direi che con questo possiamo anche salutarci se ci sono delle domande ovviamente sono a disposizione Eccomi Ci sono delle domande Buongiorno prof Buongiorno prof Buongiorno Ho raccolto le domande che i ragazzi hanno fatto tra YouTube e sulla chat zoom Ok sono diverse dato che alcune magari esulano un po' dallo scopo della lezione magari gliele elenco Così decide un po' anche lei Qual è il caso di trattare Allora quindi non si tratterà di non si tratterà glicolisi cheaten di trasporto elettroni eccetera no non necessariamente perché non il il discorso della glicolisi eccetera fa parte della biochimica e quindi questa parte qui è più prettamente biochimica poi i cromisti Ah questa è una vecchissima suddivisione dei cromisti Allora la presenza di questi cromisti eccetera fa parte di una classificazione di una tassonomia che era stata proposta tanti anni fa e che viene costantemente rivista I cromisti sostanzialmente sono degli organismi che hanno delle dei pigmenti colorati Ripeto la tassonomia e la classificazione degli organismi viventi ha è inc continua evoluzione perché a questi concetti puramente strutturali e morfologici sono stati affiancati concetti molto più forti dal punto di vista dell'evoluzione degli acidi nucleici Quindi anche qui l'ultima organizzazione non non è più in considerazione questo gruppo dei cromisti eh all'estremità n c'è sempre una Meina Allora sì e no Comunque ve lo dirà anche la professoressa Rampazzo Nel senso che la prima il primo ehm aminoacido è sempre una metionina perché il primo codone codifica per una metionina ma non significa che tutte le proteine nascono abbiano necessariamente una Meina n mia terminale Eh può questa metionina può essere mantenuta se fa parte di quella che è la struttura della proteina stessa Oppure viene eliminata Eh la presenza della metionina è legata al eh tRNA iniziatore che è il tRNA specializzato nella ehm nella organizzazione che è in grado di entrare nel ribosoma per primo che poi sia quello importante per meton è sicuramente vero ma non questo non significa che tutte le proteine hanno una metionina come primo Amino acido tra le due semi eliche di DNA ci sono anche le forze di stacking cosa sono le forze di stacking questo mi sfugge Dunque le due semi eliche Allora qui c'è un problema di nomenclatura le Allora due filamenti di DNA le semi eliche non si non è un concetto corretto i due filamenti di DNA si uniscono insieme Grazie alla formazione di ponti idrogeno tra le basi le basi poi sono stabilizzate dalla formazione di forze di Vander fals tra eh coppie di basi successive che stabilizzano adesso non so se è quello che era inteso con le forze di stacking non sono solo i ponti idrogeno Ma ci sono altre eh Legami che stabilizzano voi sapete che le forze di Thunder vals sono legami deboli estremamente deboli Ma che possono stabilizzare una struttura quando se ne formano tante e ovviamente nella molecola di DNA le coppie di P Di Basi sono tante quindi effettivamente le struttura viene stabilizzata anche da queste Cosa sono i corpi di Casal i corpi di cajal sono dei sottocom partimenti del nucleo Ne parleremo allora questo concetto dice che il nucleo che noi descriviamo come una sfera contenente la cromatina in realtà è a sua volta separato in tante piccole parti principalmente sono i cosiddetti Domini cromosomici cioè delle zone dove vengono dove vengono alloggiati vari cromosomi Ma ci sono anche delle altre zone molto speciali che sono dei piccoli ehm insieme di molecole proteiche che svolgono funzioni particolari di solito prevalentemente sono funzioni che Sono regate alla trascrizione e alla maturazione degli RNA quindi i corpi di cajal fanno parte proprio di questi sottocarena caratterizzati dalla presenza di alcune molecole proteiche prevalentemente associate alle maturazioni degli arren ci sono com corpe di cajal ci sono le gemme ci sono altre tip tipologie di Piccole strutture sono aggregati di molecole quindi non hanno niente a che vedere con una organello nel senso non hanno una membrana Ma hanno funzioni estremamente specializzate gli RNA kiping sono quelli sempre prodotti si In generale si intende come housekeeping qualcosa che viene prodotto ehm normalmente perché è indispensabile per il funzionamento basale di una cellula Gen keeping sono quelli che servono per esempio per sintetizzare gli enzimi principali della del funzion del metabolismo di base eccetera ma possono essere anche le proteine istoniche possono essere anche enzimi della replicazione eccetera cioè quello che fa forma quell'equilibrio No non necessariamente ce ne sono alcuni che fanno parte degli operoni Alcuni non sono ovviamente raccolti in operoni quelli in operoni principalmente sono polic stolici perché Alcuni testi scolastici con commessi viventi se viventi Dev essere informate da cellule i virus non sono abbiamo parlato di questo esattamente non è un errore perché non sono organismi viventi abbiamo detto che c'è questa nuova separazione negli organismi che si basano sul capside degli organismi che si basano sui ribosomi ma è estremamente recente ed è ancora in via di definizione ed è Conseguenza della scoperta di questi mini virus dei Medusa virus eccetera di questi virus stanti eh non non direi che possono essere considerati esseri viventi Sono ospiti obbligati sono parassiti obbligati i mimi virus stessi e il Medusa virus che non ho citato Ma che sono stati scoperti negli ultimi 2-3 anni ehm hanno effettivamente una parte degli enzimi Ma se li portano dietro non sono in grado di farli funzionare fintanto che non entrano nel loro ospit m solitamente ne qu le dimensioni dei virus sono quelle comprese tra i 100 eh Questa è una domanda imbarazzante perché il concetto il discorso è questo quello che io vi ho raccontato dei mimi virus cioè che hanno queste dimensioni dai 600 e agli 800 nanomet è un concetto molto recente Quindi è possibile che nei quiz non sia stato considerato sono pubblicazioni degli ultimi 34 anni quindi starei un po' attento Ecco non so colesterolo non si trova nelle membrane dei procarioti Sì E nemmeno in quella nucleare e non questa è una domanda a cui non saprei rispondere con precisione Mi dispiace non so se tu Alessandra lo sai ma io non sono così convinta La domanda è il colesterolo non si trova nelle membrane dei procarioti e nemmeno in quella nucleare nelle membrane dei procarioti Direi di no In quella nucleare forse no Non lo so però di preciso Dovrebbe trovarsi però ecco non è che ci siano delle evidenze di solito si parla nella membrana plasmatica e il colesterolo può influire sulla fluidità però la membrana nucleare è un po' po' tra l'altre cose molti lipidi adesso sono stati trovati all'interno del nucleo anche questo non ditelo perché si sono pubblicazioni di un anno fa o due anni fa ehm e hanno una funzione particolare lo descriver durante il corso sono hanno funzione di regolazione della trascrizione sono degli agglomerati di di di lipidi che regolano la trascrizione ma anche questi scoperte recentissime la cui funzione è ancora da indagare completamente quali organo li prono una doppia membrana quali una singola una doppia membrana la contengono solo mitocondri e cloroplasti di fatto anche gli autofagosoma se se voi li ritenete degli organuli anche se sono tra virgolette un organulo Ma che si sviluppa durante il processo dell'autofagia il nucleo ha una doppia membrana anche il nucleo Sì nei test degli anni scorsi erano presenti alcune domande riguardanti l'evoluzione le sue teorie classificazione degli essi viventi Ah non so non l'ho fatto recentemente io il test ingresso quindi dovete chieder ai ragazzi che organizzano saranno loro Ah infatti Qualcuno ha risposto poco e più a veterinario eh B giustamente conoscere la la tassonomia e la gerarchia è importante può essere queste domande non sono convinta La domanda è può essere che queste domande recenti vengano chieste nella sezione di cultura generale non lo so Non ne sono convinta perché sono molto specialistiche quindi Forse sì forse no non penso direi direi non penso però la non non ho mai la soluzione definitiva in questo in questo ambito perché di solito Chi prepara questi testi ingresso non è necessariamente chi continua a lavorare o si occupa costantemente poi effettivamente il numero di informazioni e di ricerche che ogni anno vengono pubblicate sono tantissime Quindi è un pochino difficile poi il il concetto è quello di di capire se quanto voi conoscete dei concetti importanti essenziali ecco per esempio Mirna e Sirna sicuramente vengono chiesti perché ormai sono parecchi anni che se ne parla e l'associazione le implicazione in quelli che sono sia le biotecnologie che il le patologie la clinica come ho detto prima la utilizzo come biomarcatori Sì però non sono non sono più concetti così recenti non mi limiterei a quanto contenuto Nei testi scolastici perché purtroppo l'esperienza dice che molto spesso ci sono informazioni ogni tanto chiedono delle cose che sono ancora non presenti negli testi scolastici non sono le ultime ma sono un po' intermedia Ecco ecco io ho risposto Spero a tutte le domande se ce ne sono ancora volentieri Ce ne sono un paio prof che hanno che hanno fatto ad esempio ci chiedono se una mutazione a carico degli entoni può dare problemi al metabolismo cellulare al metabolismo una mutazione all'interno degli introni è la professoressa rampon è perfettamente a conoscenza può essere molto importante e molto critica perché gli introni non sono sono una ininfluenti Cioè se sonoo presenti come sempre l'evoluzione li ha mantenuti qualcosa fanno quindi sono importanti mutazioni potrebbero all'interno del introne potrebbero per esempio andare a interferire con un gene contenuto all'interno dell'int trone ma potrebbero ancora più gravemente andare a interferire con quelle che sono le sequenze indispensabili per lo splicing e quindi in qualche modo modificare la modalità con cui viene maturato l'rna ma anche potrebbero andare a modificare le sequenze regolative che molto spesso sono contenute all''interno del ho detto giusto Alessandra Sì sì perfettamente Paola poi la differenza tra reticolo endoplasmatico rugoso e liscio e la struttura genetica No no no è la tipologia di Beh la presenza o meno dei ribosomi e questo è abbastanza ovvio ma che non è che sono sempre lì vanno lì nel momento in cui iniziano a tradurre delle proteine che devono essere inserite poi all'interno del Lume del reticolo endoplasmatico inserito in membrane quindi non è la struttura genetica è la tipologia di molecole proteiche che si trovano sulla superficie che fanno sì che il reticolo endoplasmatico rugoso possa agganciare i ribosomi mentre il reticolo endoplasmatico liscio non lo possa fare viceversa il reticolo endoplasmatico liscio ha tutti quegli enzimi di sintesi delle dei lipidi che si trovano proprio sulla sul foglietto esterno che sintetizzano i lipidi di membrana quindi dipende come ho detto la struttura di base è più o meno simile in tutte le membrane ciò che cambia sono le proteine e le proteine sono quelle che specificano la funzione di una determinata struttura c'è altro le chiedono la differenza tra cromatidi fratelli e cromosomi omologhi quella Allora i cromatidi fratelli sono derivati dalla replicazione di una molecola di DNA quindi sono copia identica di di se stessi cioè sonoo la molecola di DNA che si è duplicata quindi sono assolutamente identici Ok i cromosomi omologhi invece sono due cromosomi quindi due molecole di DNA che possono essere sono abbastanza simili sono sostanzialmente simili Perché la successione dei Locus genici è la stessa ma possono avere delle variabili delle forme varianti che sono le forme alleliche Quindi due cromosomi omologhi sono simili tra di loro per successione dei Locus genici quindi tipologia di geni che contengono ma possono dare origine a molecole diverse i cromosomi invece i cromatidi fratelli Sono esattamente uno la coopia dell'altro quindi sono esattamente Identici in termini di tutta la sequenza nucleotidica e poi la differenza tra ribosomi eucariotici e procariotici consiste unicamente nella loro grandezza no anche nel numero di RNA ribosomiali che contengono e ovviamente in varietà e tipologia di proteine associate agli RNA c'è qualcos'altro altrimenti io lascio la parola alla professoressa Rampazzo che ha un altro bel po' di di cose da raccontarvi Sì c'è l'ultima domanda ci chiedono se il DNA mitocondriale possa essere considerato facente parte del genoma cellulare Allora questa è una domanda interessante Nel senso che di solito si parla di genoma nucleare genoma mitocondriale e quando si parla in generale di genoma è giusta si dovrebbe specificare in realtà parlando di genoma così si parla di genoma nucleare di solito genoma mitocondriale è un genoma diverso e qualcosa di assolutamente diverso è un genoma che ha le caratteristiche del genoma procariotico quindi sono tante perché non è uno solo molecole circolari all'interno di ogni mitocondrio assolutamente importante non solo per la funzione del mitocondrio ma anche perché contiene molti geni la cui le cui mutazioni portano a patologia quindi non è in influenza la genetica della trasmissione dei caratteri legati al genoma mitocondriale è molto particolare proprio perché si muove col mitocondrio e quindi in qualche modo non segue le regole molto rigide della mitosi della meiosi Ecco altro Perfetto allora penso che a questo punto poss posso dare la parola ad Alessandra e buona lezione Grazie E allora possiamo continuare con la seconda parte ora faccio lo screen della allora un attimo della presentazione Ok ok ci sono quindi si vede siamo in share screen e come vi ha anticipato appunto la professoressa braghetta nella seconda parte di questa lezione di Introduzione alla biologia parleremo dell'espressione del materiale genetico e quindi quella che è la trascrizione e traduzione il processo importante della replicazione del DNA nonché il ciclo cellulare e i diversi processi di divisione cellulare quindi parleremo di mitosi e meiosi appunto legata alla meiosi alla riproduzione per concludere con alcuni cenni di sulla parte di genetica quindi la trasmissione dei caratteri mendeliani e poligenici Diciamo quello che diciamo è importante nella biologia quello che viene definito il dogma della biologia implica i tre processi principali che sono La replicazione la trascrizione e la traduzione Per quanto riguarda la replicazione implica anche degli aspetti di riparazione in realtà del DNA in quanto ci possono essere degli errori o dei danni al DNA che devono essere riparati mentre la trascrizione e la traduzione riguardano L'aspetto della espressione genica che appunto è quello da cui partiremo quindi che cosa consiste l'espressione del materiale l'espressione del materiale genetico richiede appunto due passaggi fondamentali Il primo è la trascrizione che avviene nel nucleo in cui il DNA in realtà è una parte del DNA un segmento di DNA che definiremo Gene viene copiato in una sequenza di RNA che all'interno del nucleo subisce delle modificazioni esce dal nucleo e nel citoplasma gli RNA che portano le informazioni per le proteine appunto vengono tradotte in proteine quindi gli RNA Messaggeri come indicato qui Vengono poi tradotte in sequenze proteiche in sequenze di aminoacidi la trascrizione quindi è il primo processo di che riguarda la espressione del materiale genetico ed è catalizzato da un enzima molto importante che è l'rna polimerasi perché è importante perché l'rna polimerasi è in grado di riconoscere il sito di inizio della trascrizione quindi è in grado di riconoscere dove deve avvenire la trascrizione Quindi quali segmenti del DNA che in quel momento e in quel tipo cellulare devono essere trascritti la doppia elica del DNA ovviamente si deve aprire e uno solo dei due filamenti di DNA quello che definiremo il filamento stampo e quindi quello che porta l'informazione genetica viene poi copiato in un filamento complementare di RNA da parte appunto della RNA polimerasi l' RNA polimerasi agisce in direzione 5 Prim 3 primo come la DNA polimerasi e quindi copia il filamento di DNA stampo finché arriva ad un sito di terminazione della trascrizione che viene riconosciuto in quanto nel filamento di RNA nel trascritto di RNA si forma una forcina che determina il rilascio diciamo dell' RNA dalla RNA Polase quindi dal complesso di trascrizione abbiamo detto che solo un filamento di DNA viene trascritto quindi nella determinata in quella determinata posizione uno solo dei due filamenti sarà quello che porta l'informazione genetica e la il filamento che viene trascritto varia da un gene all'altro così come è indicato in questa immagine qui sotto per esempio nel Gen a viene trascritto questo filamento in questa direzione dall'altra parte il gene B invece viene trascritto quest'altro filamento Nella direzione opposta Come si fa a sapere da dove inizia diciamo la sequenza che deve essere trascritta di un gene Beh è il promotore il promotore è una sequenza specifica che è localizzata perlop nella parte al 5 primo del Gene all'inizio del gene che indica appunto dove deve iniziare la trascrizione quindi dove l'rna polimerasi si deve attaccare quale dei due filamenti deve essere letto quindi quale dei due filamenti porta l'informazione genetica e anche qual è la direzione da parte dell RNA polimerasi da prendere Quindi come abbiamo visto in questo caso o in questa direzione o nella direzione opposta l'rna polimerasi è in realtà un grande complesso enzimatico è formato da diverse subunità e per quanto riguarda nelle cellule procariotiche esiste un'unica RNA polimerasi che è in grado di trascrivere e copiare diciamo produrre tutti gli RNA mentre Negli eucarioti ci sono tre diverse RNA polimerasi che sono implicate nella trascrizione di geni distinti quindi l' RNA polimerasi prima è implicata nella trascrizione dei gen geni che portano l'informazione per gli RNA ribosomi l' RNA polimerasi seconda per gli RNA Messaggeri l' RNA polimerasi terza per i tRNA e questo specifico tipo di RNA ribosomal Tuttavia sappiamo che nel nostro genoma sono presenti circa 23.000 geni però sappiamo che all'interno di ciascuna cellula vengono trascritti circa 3000-4000 RNA Messaggeri di cui 2000 sono diversi per ogni tipo cellulare mentre GL i rimanenti codificano per proteine che sono indispensabili alla vita di ogni cellula quelli che avevamo definito prima in una domanda i geni housekeeping Quindi una parte di questi parte di RNA codifica per proteine o fattori che sono indispensabili della cellula mentre un'altra parte da quella che diventa la specificità di funzione di una cellula rispetto ad un'altra quindi le proteine e fattori che costituiscono ovviamente una cellula nervosa e una cellula muscolare per esempio sono diversi Proprio perché sono diverse anche le loro funzioni Ma quindi il DNA di una cellula muscolare e di una cellula nervosa di uno stesso organismo è diverso o è lo stesso la risposta è che il DNA è lo stesso ciascuna cellula presenta lo stesso DNA che viene replicato e viene ereditato con estrema fedeltà ma quello che differisce fra questi tipi cellulari sono proprio I diversi tipi di R Messaggero che producono diversi tipi di proteine ovviamente ma anche micro RNA o altri RNA che sono importanti nella regolazione per esempio della espressione genica Ma come si formo questi corredi diversi di RNA micro RNA RNA Messaggeri micro RNA e proteine che danno questa specificità diciamo di funzione di questi tipi cell dipende ovviamente dalla presenza o assenza di questi RNA ma anche quanto di questo di un certo tipo di RNA presente e quando nel corso dello sviluppo questo viene prodotto quindi la domanda è Ma come si può regolare l'attività genica Come mai un gene in un certo tipo cellulare viene espresso in una molecola di RNA mentre in un altro tipo cellulare non viene espresso visto che il DNA è sempre lo stesso questo fa parte del controllo della espressione genica quindi perché un gene venga trascritto significa che lui deve essere in qualche modo acceso deve essere attivo e come si fa beh Eh il promotore e altre regioni regolatorie che sono presenti in sequenze del Gene sono importanti perché legano dei fattori di trascrizione questi fattori di trascrizione sono delle fattori che si legano e fungono diciamo come da bandierine che segnalano all' RNA polimerasi che quel Gene può essere trascritto alcuni fattori di trascrizione agiscono da regolatori positivi ma ci sono anche altri fattori che invece agiscono da regolatori negativi ossia fanno in modo che la RNA polimerasi non si leghi al promotore e non attivi la trascrizione Non solo ci sono questi fattori di trascrizione che si legano a sequenze molto brevi in prossimità del Gene e quindi nella sequenza del promotore ma possono legarsi questi fattori anche in sequenze più lontane rispetto alla sequenza del gene che di cui regolano l'espressione in particolare queste sequenze più lontane vengono chiamate anche enhancer o altre sequenze o fungono come altre sequenze di regolazione che possono appunto attivare come è indicato qui Attivare o reprimere l'es ione genica non solo il geni vengono trascritti in sequenze di RNA Ma questi RNA in particolare gli RNA Messaggeri possono subire delle modificazioni dopo la trascrizione nei procarioti proprio perché la trascrizione e la traduzione non sono separate fisicamente in mancanza di una membrana nucleare che separi il nucleo diciamo il La parte dove è contenuto il DNA rispetto al citoplasma quindi l'rna Messaggero viene trascritto e subito tradotto Senza subire alcuna modificazione Negli eucarioti invece l'rna Messaggero viene trascritto nel nucleo in realtà si forma quello che viene definito un pre mrna che subisce delle modificazioni sempre nel nucleo prima di essere poi trasportato nel citoplasma e quali sono queste modificazioni sono di tre tipi vengono definite capping tailing e splicing il capping è l'aggiunta di una è una modificazione che viene all'estremità 5 primo D del pre mrna l'aggiunta di un cappuccio il tailing Come dice il nome stesso è l'aggiunta di una coda di ol a all'estremità 3 primo quindi una serie di basi adenina che vengono aggiunte all'estremità 3 primo del premna e poi c'è lo splicing che è la rimozione degli introni Quindi così come è rappresentato in questa immagine che forse Scusate Facciamo così in cui Questa è la sequenza di un gene Questa è la sequenza di un gene con le sequenze di esoni e introni in seguito alla trascrizione viene prodotto un trascritto primario Quindi quello che abbiamo definito un pre mrna che subisce queste tre modificazioni capping modificazione all'estremità 5 prima tailing modificazione all'estremità tre primo e splicing rimozione delle sequenze intron iche qui rappresentate con questa ehm tratto in verde più chiaro lo splicing avviene grazie ad un SP spliceosoma che è una serie di RNA ma anche di proteine un complesso che permette il taglio della sequenza intronica che Viene riconosciuta proprio perché ci sono queste sequenze di giunzione tra gli esoni e gli introni denominate appunto sequenza accettore donatore di splicing che vengono ehm e permettono quindi la rimozione degli introni quindi mentre il trascritto primario è una copia Fedele della sequenza del Gene l'rna maturo invece presenta solo le sequenze es soniche che sono quelle che portano l'informazione genetica allora perché non vado più avanti Ok Ehm non solo il lo splicing è estremamente importante Appunto proprio perché mette insieme i pezzettini codificanti degli RNA ma il La maggior parte dei scritti subisce quello che viene definito uno splicing alternativo ossia a partire dallo stesso pre mrna posso ottenere una serie di RNA maturi diversi diversi In che senso nel senso che possono contenere degli esoni definiti esoni alternativi Di conseguenza anche la proteina da essi codificata avrà una lunghezza e potrà avere anche dei Domini diversi Questo è un esempio dell'Alfa tropomiosina questo Gene è dato da Appunto una serie di esoni e durante lo la maturazione l'rna può subire degli splashing alternativi che possono essere tessuto specifici ossia in una cellula del muscolo striato per esempio avverrà questo tipo di splicing quindi saranno questi gli esoni che compariranno nel trascritto maturo mentre nel muscolo liscio per esempio ci saranno uno splicing alternativo all'estremità 3 primo in cui mi porterà all'inserimento per esempio di questa sequenza codificante che non era presente nel RNA messaggero di del prodotto dalle cellule del muscolo striato e questo porterà alla presenza per esempio di un dominio diverso all'estremità eh C terminale della proteina prodotta quindi a partire dallo stesso Gene quello che si sa è che in media i geni producono dai quattro ai cinque trascritti alternativi ma ci sono dei geni che possono produrre anche più di un centinaio di trascritti alternativi quindi a partire dallo stesso pre-mrna posso ottenere una gran numero diverso di trascritti successivamente alla trascrizione avviene la traduzione ossia gli RNA Messaggeri quelli che portano appunto l'informazione per la Eh una proteina per la sintesi di una proteina vengono tradotti nella traduzione intervengono quindi per l'appunto gli RNA Messaggeri i ribosomi e i tRNA gli RNA transfer andiamo a vedere questi componenti che ruolo giocano a livello della traduzione Allora i ribosomi Come avete anche sentito sono dei complessi ribonucleici formati sia da RNA ribosomale che da proteine ribosomiali sono costituiti da due subunità la subunità maggiore maggiore e la subunità minore e sono proprio la catena di montaggio delle proteine sono proprio il sito dove avviene la sintesi proteica la sintesi degli RNA ribosomiali la loro maturazione l'assemblaggio avvengono nel nucleolo come sapete una regione specifica all'interno del nucleo Ma come la sequenza di basi del DNA presente nei geni che viene trascritta in una sequenza di RNA porta l'informazione per poi essere tradotta in una sequenza di aminoacidi nelle proteine Quello che porta questa informazione viene definito proprio il codice eh genetico È proprio un linguaggio ed è eh formato dalla successione di diversi nucleotidi in realtà il codice genetico È costituito da 64 parole di tre lettere che vengono definite triplette e ciascuna di queste 64 triplette costituisce il codice genetico quindi ci sono poiché nel DNA ci sono quattro diverse basi possibili ci sono 4 all terza possibilità cioè 64 Codoni no ciascuno costituito da tre nucleotidi i diversi Codoni poi codificano per i diversi amminoacidi Quindi abbiamo 64 Codoni che codificano per i 20en diversi aminoacidi che ehm sono i costituenti delle proteine il codice genetico è identico in tutti gli organismi viventi viene definito quindi universale Ma andiamo a vedere qual è il codice genetico che è rappresentato in questa tabella come vedete qui ci sono le triplette che vanno a costituire ciascun codone ciascun codone codifica per degli aminoacidi eh diversi Il codice è scritto nella forma in cui appare appunto nell' RNA messaggero che è appunto nella forma in cui poi viene letto e tradotto nella sequenza di amminoacidi c'è un eh codone che è il eh codone di eh inizio e di questi 64 ehm 61 Codoni sono eh codificanti per aminoacidi mentre tre Codoni che sono qui rappresentati vengono definiti Codoni di stop perché indicano la fine della eh sequenza che deve essere eh tradotta quindi nella sintesi proteica come Vedremo indicano danno un segnale di stop alla ehm al processo di traduzione Quali sono le caratteristiche del codice genetico non è ambiguo perché perché ogni codone codifica per un aminoacido Però d'altra parte è degenerato infatti abbiamo detto che 64 Codoni codificano per 20 amminoacidi Quindi significa che due o più Codoni possono Codificare per lo stesso aminoacido solo due aminoacidi sono codificati da un solo codone Mentre gli altri amminoacidi possono essere codificati da più Codoni normalmente questi Codoni che codificano per lo stesso aminoacido differiscono per la terza base abbiamo detto che il codice è universale è identico per tutti gli organismi ad eccezione di poche e eccezioni ci sono solo poche eccezioni per esempio nel DNA mitocondriale ci sono alcuni nell'rna che viene prodotto da questi geni mitocondriali Ci sono alcuni Codoni che vengono letti in modo diverso quindi che codificano per aminoacidi diversi rispetto ai Codoni del DNA nucleare ma rappresentano per l'appunto delle eccezioni Esistono poi dei Codoni non senso che rappresentano appunto dei segnali di stop i tre Codoni che abbiamo visto precedentemente e poi c'è un codone che viene identific cicato come codone d'inizio e codifica per l'aminoacido metionina ed è il codone Aug altro attore importante nella sintesi proteica è l'rna transfer l'rna transfer sono delle è dato da delle piccole molecole di RNA vedete sono molto corte Ce ne sono diversi tipi uno per ciascun Amino e sono caratterizzati da una struttura secondaria che viene detta struttura a trifoglio così come rappresentata in questa immagine in quanto è caratterizzata dalla presenza di tre Anse Di cui una è estremamente importante perché è l'ANSA dell'anti Odone Che cos'è l'anticodone l'anticodone È la sequenza complementare al codone dell'RNA messaggero in realtà è la sequenza complementare in senso inverso e con questa estremità quindi i tRNA si legano al codone dell' RNA messaggero mentre all'altra estremità hanno legato l'aminoacido specifico quindi specifico in base a che cosa in base alla sequenza ovviamente dell'Antico di ciascun tRNA quindi ciascun TR RNA lega un solo aminoacido e l'aminoacido che lega quel tRNA è determinato dalla sequenza dell'Antico questo legame dell'aminoacido con il tRNA è catalizzato da enzimi che sono gli aminoacil tRNA sintetasi che di fatto caricano a questa estremità l'aminoacido specifico per ciascun tRNA per ogni aminoacido esiste una specifica sintetasi quindi ci sono venti Amin cille tRNA sintetasi diverse per i venti aminoacidi abbiamo detto che il sinto di sede della sintesi proteica sono i ribosomi i ribosomi sono caratterizzati da due subunità la subunità ribosomiale minore che è la prima che si lega al RNA messaggero e poi arriva la subunità ribosomale Maggiore che è caratterizzata dalla presenza di tre siti il sito P che lega il tRNA Dove rimane diciamo il tRNA legato alla catena proteica in crescita poi c'è il sito a dove arriva il nuovo Eh tRNA a cui è legato il suo aminoacido e poi c'è il sito e dove esce il tRNA che ha lasciato diciamo legato il suo aminoacido alla catena aminoacidica in crescita Scusate in qui ho inserito un video che rappresenta una diciamo riassunto di come avviene la traduzione è in inglese un po' Vi dovrete abituare Perché l'inglese poi è la lingua delle pubblicazioni scientifiche ma comunque c'è anche la quello che viene detto è scritto anche in basso qui sotto quindi vediamo Intanto questo è bci Enter The RIB at a complementary matching of Three nucleotides on the transfer RNA called theodon and Three nucleotides on the Messenger RNA called the Ca ensures the correct sequence of Amino acids The Messenger RNA passes along the ribosome in short spts of three nucleotides at a time as this occurs the initial transfer RNA is moved to the e site and ITS Amino Acid is transferred to the second Amino Acid at the P site at the same time a New codon is presented at the a site the initiating transfer RNA Which Now no longer carries an Amino Acid leaves the eite and the next transfer RNA with a complementary anon enters The a Each a New codon sequence Moves Into the a s a New transfer R incid The Old transfer RNA paired with the prev codon is to the and to the eite as the Amino Acid carried is transfer to the growing Amino Acid Chain as the ribosome proceed down The Messenger RNA a stop codon is finally encountered at this Point the ribosomal Complex Falls Apart quindi per avere una visione di insieme di quella che è la sintesi proteica Ho ritenuto opportuno farvi vedere questo video ma quello che si vede è che appunto la sintesi proteica la possiamo anche suddividere in tre fasi la fase di inizio di allungamento e di terminazione ovviamente tutte queste fasi necessitano di energia che è Sott forma di molecole di ATP e GTP e la sintesi proteica consuma molta energia per la cellula solo per riprendere quello che abbiamo visto la fase di inizio c'è un la subunità minore del ribosoma che riconosce la parte iniziale del RNA messaggero grazie alla presenza di questi sequenze di RNA ribosomiali che riconoscono queste sequenze di leader o di inizio degli RNA Messaggeri inizia ad arrivare il primo tRNA e poi si unisce la subunità ribosomale maggiore nella fase di allungamento come abbiamo visto si susseguono tutta una serie di di tRNA legati al proprio aminoacido che con il loro anticodone riconoscono i Codoni e quindi abbiamo un allungamento della Catena polipeptidica Finché arriviamo alla fase di terminazione dove compare un di stop che non viene riconosciuto da nessun ovviamente tRNA ma da un fattore che viene chiamato fattore di rilascio che determina il distacco della Catena polipeptidica dal ribosoma e poi il distacco proprio di tutte le componenti che sono importanti per la sintesi proteica Le proteine sono sintetizzate dall'estremità n terminale verso l'estremità C terminale e i ribosomi si muovono lungo l'rna Messaggero ovviamente in direzione 5 Prim 3 primo che è la direzione di sintesi della Catena ehm polipeptidica e quando un ehm quando la traduzione diciamo inizia Grazie all'aggancio della subunità minore poi sopraggiunge la subunità maggiore il ribosoma scorre diciamo eh lungo l'rna Messaggero viene liberata nuovamente la sequenza di inizio ed altri ribosomi si agganciano Si attaccano a questa sequenza di inizio quindi simultaneamente la stessa molecola di RNA messaggero viene tradotta da tutta una serie di ribosomi e questo è quello che si visualizza in un'immagine di microscopia elettronica cosa succede alle catene polipeptidiche neosin Teti zate Beh molte di queste subiscono delle modificazioni Ed ora vedremo che tipo di modificazioni all'interno del reticolo endoplasmatico orgoso e nell'apparato del Golgi successivamente possono eh entrare per esempio nella via di secrezione se sono proteine che devono essere svolgono la loro funzione all'esterno della cellula grazie al processo di esocitosi altre vanno a eh svolgere la loro funzione per esempio possono essere proteine strutturali che fanno parte di organolithium lì la loro funzione e quindi a seconda della funzione che svolgono andranno verranno indirizzate al sede di svolgimento della loro funzione che modificazioni post traduzionali possono subire le proteine Quello che viene definito la maturazione delle proteine Beh per esempio possono subire una rottura cioè viene ehm una porzione della sequenza viene tagliata E questo può favorire diciamo il ripiegarsi delle proteine sapete che le proteine svolgono la loro funzione nella loro forma tridimensionale possono subire glicosilazione quindi aggiunta di zuccheri fosforilazione aggiunta di gruppi fosfato e queste modificazioni possono fare in modo di attivare per esempio la funzione della proteina stessa alcune proteine però possono andare incontro a eh degradazione quindi una volta per esempio che possono che hanno svolto la loro funzione possono venire degradate un meccanismo di degradazione è quello ehm legato alla ubiquitina quindi le proteine che devono essere degradate vengono riconosciute vengono marcate con queste molecole di ubiquitina e grazie a questo legame vengono riconosciute da questo complesso il Proteo os Oma che denatura la proteina dopo averla sequestrata al suo interno e la diciamo frammenta in piccoli peptidi e quindi di fatto la viene degradata la proteina Quindi quali sono i diversi passaggi richiesti per la produzione di una proteina nelle cellule eucariotiche quindi di fatto quelli che sono importanti anti per l'espressione genica Allora abbiamo l'inizio della trascrizione con la formazione del RNA pre RNA che subisce all'interno del nucleo dei delle modificazioni fuoriesce a livello del citoplasma inizia la sintesi proteica degli RNA Messaggeri con la formazione della proteina Però tutti questi passaggi subiscono del regolazioni Quindi abbiamo una regolazione a livello della trascrizione che ci dice quali geni vengono trascritti quanto efficacemente per esempio vengono trascritti abbiamo una regolazione post trascrizionale che regola come per esempio i trascritti vengono maturati e quanto efficacemente possono essere per esempio esportati dal nucleo citoplasma e la degradazione dell' RNA eh Messaggero poi abbiamo una regolazione traduzionale ossia anche quanto efficientemente quell RNA può venire tradotto in una sequenza proteica e poi abbiamo la regolazione post traduzionale quindi le modificazioni che possono subire le proteine e anche la loro stessa degradazione tutti questi diversi passaggi sono importanti per la regolazione dell'espressione genica che abbiamo visto con questo passerei all'altro argomento cioè all'altra parte che rappresenta il dogma centrale della biologia ossia La replicazione del DNA La replicazione del DNA è un processo estremamente importante deve essere molto accurato La replicazione è caratterizzata da un'altissima fedeltà proprio perché il materiale deve mantenersi Uguale nel corso delle diverse eh replicazione quindi delle diverse divisioni cellulari si basa sull'app iamento complementare delle basi Quindi è una replicazione semiconservativa ciascun filamento di DNA funge da stampo e viene copiata In una sequenza complementare a formare un nuovo filamento la reazione è catalizzata dalla DNA polimerasi l'enzima principale coinvolto nella replicazione del DNA che sintetizza in direzione 5' 3 Prim quindi un filamento ciascun filamento funge da stampo per la sintesi di un nuovo filamento che verrà sintetizzato in direzione 5' 3 Prim Quindi da una direzionalità alla ehm diciamo nuova molecola che viene sintetizzata rispetto alla trascrizione che abbiamo visto il processo di replicazione è caratterizzato dal fatto che entrambi i filamenti di DNA vengono copiati e quanto a differenza di quanto abbiamo visto nella trascrizione che vi ricordo uno solo dei due filamenti fungeva da stampo il DNA tutto viene duplicato nel processo di replicazione mentre solo i geni che sono segmenti di DNA vengono trascritti e inoltre a differenza dell RNA polimerasi la DNA polimerasi ha bisogno di un innesco una breve sequenza di RNA come Vedremo che serve per attacco da parte della DNA polimerasi stessa La replicazione avviene in una regione localizzata Innanzitutto parte da un'origine di replicazione dove si forma quella che viene definita la forcella di replicazione questa struttura ad Y dove si hanno i due filamenti di DNA che sono separati diciamo e che quindi permettono eh di eh E questo permette loro di fungere da stampo per la sintesi del nuovo filamento però i due filamenti di DNA sono antiparalleli e la DNA polimerasi abbiamo detto che funziona in direzione 5' 3 Prim Quindi se così fosse un filamento che viene copiato in modo continuo eh Viene copiato nella direzione di apertura della forcella di replicazione mentre l'altro verrebbe copiato Nella direzione opposta e questo ovviamente non va bene allora eh il meccanismo quindi che permette invece che entrambi i filamenti vengano copiati e vengano allungati nella direzione di apertura della forcella di replicazione è un meccanismo in cui un filamento viene chiamato filamento leader viene copiato in modo continuo mentre l'altro filamento viene copiato in modo discontinuo ossia vengono formati dei brevi frammenti chiamati frammenti di okazaki ogni volta viene sintetizzato un nuovo innesco al quale si attacca la DNA polimerasi e poi questi frammenti di okazaki vengono saldati insieme ad opera della DNA ligasi per formare un filamento continuo quindi che cosa succede a livello della forcella di replicazione Beh abbiamo l'apertura della doppia elica e qui sono indicati tutti gli enzimi che partecipano alla replicazione del DNA abbiamo l'eliceto isomerasi che è prima della DNA elicasi che risolve i super avvolgimenti del DNA se ci sono delle avvolgimenti degli strani regimenti che si formano arriva la DNA top isomerasi che li risolve e permette quindi all elicasi di separare i filamenti poi c'è una primasi che è implicata nella sintesi degli inneschi che servono per la DNA polimerasi la quale si attacca gli inneschi e inizia ad allungare il la sequenza a copiare quindi la sequenza di DNA stampo in direzione 5 Prim 3 Prim questi inneschi però abbiamo detto che sono costituiti da brevi sequenze di RNA che devono quindi essere rimosse questa rimozione degli inneschi lascia dei buchi o Gap che così come vengono definiti e interviene una nuova enzima una nuova DNA polimerasi che ha il il ruolo di riempire questi Gap si formano nel filamento in ritardo degli ehm frammenti di okazaki separati che vengono saldati ad opera della DN li Gasi anche qui ho un Scusate anche qui ho portato un video che riassume la la lo svolgimento della replicazione del D Reg of DNA and stabil DNA polymerase 3 is the Maj enzyme involved in DNA replication DNA polymerase 3 Can Only Add a nucleotide To The Three prime End of a preexisting Chain of nucleotides and it cannot initiate a nucleotide Chain therefore an RNA polymerase called A primas constructs an RNA primer a sequence of about 10 nucleotides complementary to the DNA DNA polymerase 3 Can then Add deoxy ribonucleotides to synthesize the new complementary Strand of DNA Because the two Parent strands of DNA are antiparallel they are oriented in opposite Directions and Must therefore Be elongated by different mechanisms the leading Strand elongates toward the replication for by adding nucleotides continuously to ITS growing prime inast The laging Strand Which elongates away from the replication for is synthesized discontinuous as a Series Of short segments called okazaki fragments When the DNA polymerase 3 reaches the RNA primer On The lagging Strand It is replaced by DNA polymerase 1 which removes the RNA and replaces it with DNA DNA liase then attaches and Form Bond the DNA is further unw New primers are made and DNA polymerase 3 jumps ahead to synthesizing okazaki fragment for simplicity DNA polymerase 3 has been depicted as separate units One acting on the leading Strand and the other acting On The lagging Strand the Current View of DNA Ok quindi l'ipotesi attuale è che in realtà le DNA polimerasi formino un eh complesso che si muovano in nella stessa direzione di apertura della doppia elica quindi della forcella di replicazione e questo viene reso possibile Grazie vedete a questa struttura che si forma nel ehm filamento stampo in ritardo ok Quindi Questo permetterebbe di semplificare se vogliamo il processo in modo che entrambe le DNA polimerasi si muovano in una struttura unica nella stessa eh direzione La replicazione deve essere un processo che avviene in modo molto eh accurato e questo è intuitivo il fatto che ovviamente durante ogni replicazione non devono essere inseriti degli errori infatti la frequenza di errori è eh molto bassa ovviamente possono essere inseriti eh degli ehm errori Però ci sono anche dei meccanismi di correzione degli errori e uno di questi è l'attività proof reading della DNA polimerasi stessa la quale può erroneamente come vedete qua inserire una base non corretta rispetto a quella presente nel DNA stampo Allora che cosa succede si ferma e grazie alla sua attività esonucleasica ossia rimuove la base e anche più della stessa base più nucleo Tiddi torna di fatto indietro e poi continua nella sua attività di polimerasi in direzione 5 Prim 3 Prim un altro aspetto importante sono gli origini di replicazione Ossia le sequenze di inizio della replicazione che sono delle sequenze specifiche Diciamo che vengono riconosciute nei procarioti C'è un'unica origine di replicazione da cui parte La replicazione nelle entrambe In entrambe le direzioni Mentre nelle cellule eucariotiche dove la quantità di Dna da replicare è molto più elevata si formano più La replicazione parte da più origini di di replicazione quelle che vengono identificate come anche ehm replicon un altro aspetto importante durante la replicazione del DNA è La replicazione delle estremità dei delle molecole di DNA che sono i telomeri i telomeri sonoo caratterizzati da blocchetti di sequenze ripetute un certo numero di volte nel nostro genoma sono blocchetti di quattro paia di basi che sono ripetute tantissime volte che costituiscono l'estremità delle sequenze di eh DNA Certo è che come abbiamo visto quando abbiamo La replicazione del DNA che si forma eh la sequenza dell'innesco che deve essere rimossa quando siamo all'estremità del cromosoma e il l'innesco viene rimosso non c'è più una sequenza eh a Monte alla quale la DNA polimerasi si può attaccare per riempire il GAP e quindi durante le replicazione successive si avrebbe un accorciamento della sequenza dei telomeri Questo ovviamente può creare dei grossi problemi interviene chi la telomerasi la telomerasi è un enzima che è costituito sia da eh proteine ma anche da RNA e in realtà molecole di RNA hanno la sequenza complementare ai blocchetti ripetuti che costituiscono le sequenze dei telomeri Che cosa fa la DNA polimerasi Eh la telomerasi che è una DNA polimerasi Ovviamente va ad allungare attenzione non il filamento di nuova sintesi ma il filamento di DNA stampo quindi aggiunge blocchetti ripetuti al DNA stampo e poi successivamente interviene nella la DNA polimerasi che copia diciamo il filamento complementare quindi Di fatto si ha sempre un accorciamento del filamento di nuova sintesi ma di fatto non si avrà un accorciamento netto della sequenza del telomero perché questo ogni volta ad ogni replicazione viene allungato nel filamento di DNA stampo quello che si è visto è che le la diminuzione dell'attività della telomerasi è legata all'invecchiamento della cellula mentre cellule tumorali hanno una elevata attività telomerasa durante la replicazione del DNA abbiamo detto che si possono verificare degli errori Però non sono l'unica fonte di alterazione dell'informazione genetica perché possono essere presenti degli agenti fisici o chimici che possono determinare delle modificazioni o Rotture addirittura del DNA La maggior parte di queste lesioni che si creano sono lesioni Tempor ane perché fortunatamente le nostre cellule posseggono dei meccanismi di riparazione vengono riconosciuti questi errori queste Rotture vengono riparate Purtroppo però l'efficienza non è sempre al massimo diciamo e si possono quindi instaurare quelle che chiameremo delle mutazioni ossia dei cambiamenti permanenti che alterano la sequenza del DNA quindi le mutazioni per fortuna sono degli gli eventi rari ovviamente degli eventi casuali possono essere spontanei per esempio durante la replicazione del DNA oppure indotti come abbiamo detto da agenti fisici o chimici queste alterazioni del patrimonio genetico Se interessano una sequenza di un gene perché ovviamente possono avvenire in qualsiasi posizione della sequenza del DNA Ma se la interessano la sequenza di un gene Beh possono portare ad un prodotto genico anomalo o addirittura assente e questo può dare una alterazione a livello del fenotipo le mutazioni però possono avvenire in cellule germinali vengono definite mutazioni germinali e quindi vengono trasmesse alla progenie oppure possono interessare cellule somatiche e vengono definite mutazioni somatiche quindi a partire da quel la cellula dove si è instaurata la mutazione si avrà un clone di cellule quindi una serie di cellule figlie che si Origin eranno e che porteranno la stessa mutazione ovviamente può portare una alterazione a livello del fenotipo dell'individuo ma non viene trasmesso a livello della progenie e non entriamo nel dettaglio Ma può dare degli effetti fenotipici variabili a seconda dello stadio per esempio di sviluppo in cui avviene questa mutazione ovviamente il tipo cellulare il tipo di mutazione il gene coinvolto eccetera quando parliamo di mutazioni Dobbiamo distinguere le mutazioni a seconda del tipo appunto di mutazioni presenti e ehm possiamo definire mutazioni puntiformi quelle che determinano un cambiamento di una o poche paia di basi e quando guardiamo la sequenza di DNA Diciamo che le mutazioni puntiformi rappresentano il più del 90% delle mutazioni che possono essere presenti nel DNA quindi la gran parte delle mutazioni che andiamo a riscontrare In una sequenza sono delle cambiamenti molto piccoli nella sequenza e possono essere sostituzioni quindi una base che viene sostituita con un'altra e in particolare definiamo transizioni la sostituzione di una Purina con un'altra Purina o una pirimidina con un'altra pirimidina transversion viceversa invece Purina con pirimidina o pirimidina con Purina però possono esserci anche delle inserzioni di poche paia di basi O D lezioni di poche paia di basi che anche queste possono dare delle alterazioni importanti quando parliamo di sostituzione di una base con un'altra definiamo una mutazione missenso nel momento in cui la tripletta codificata che codifica un determinato aminoacido viene modificata in un'altra tripletta quindi missenso cioè cambia il senso del codone che contiene questa tripletta quindi mentre questa tripletta normalmente codifiche per l'aminoacido lisina una volta che si ha la sostituzione di questa base eh di questa eh base a con la base g e quindi la C complementare nell'altro nell'altro filamento viene Letta nel RNA una eh tripletta diversa che codifica per l'acido glutammico quindi questa è una mutazione missenso cambia il senso un altro tipo di mutazione puntiforme è una mutazione non senso in cui questa tripletta in realtà non codifica più per un altro amminoacido ma codifica per un codone di stop quindi non ha più un senso perché non ha un non viene più letta come una ehm codone che codifica per un altro aminoacido ma dà un segnale di stop dove prima in realtà non era presente poi possiamo definire mutazione neutra una variante che dà una sostituzione di una tripletta che che codifica per un aminoacido con quella che codifica per un altro aminoacido ma che ha proprietà chimiche simili e quindi di fatto verosimilmente potrebbe non alterare la funzione della proteina che contiene questa variante oppure addirittura una mutazione Silente in cui il cambiamento di questa ehm base Eh non determina Vedete un cambiamento dell'aminoacido che viene codificato perché questo Beh perché abbiamo detto che il codice genetico è degenerato e quindi questa tripletta codifiche che viene codificato Da quest'altra tripletta un'altra situazione invece sono le mutazioni frameshift frameshift Che cosa vuol dire un shift uno scivolamento del codice di lettura e questo può essere dato per per esempio l'inserzione o la delezione la perdita di una o poche paia di basi Questo è un esempio in cui abbiamo in questa sequenza l'inserzione di questo nucleotide che cosa succede succede che le triplette che venivano lette originariamente vengono sfalsate si ha proprio uno scivolamento un cambiamento del codice di lettura e quindi da questo punto in avanti avremo un una sequenza della proteina che è completamente diversa rispetto a quella originaria Oltre alle mutazioni puntiformi possiamo riconoscere altri tipi di lesioni di alterazioni del DNA per esempio la modificazione dei nucleotidi formazione di legami crociati Rotture del DNA a singolo o a doppio filamento che possono essere che possono essere che possono Scusate dare dei gravi danni le cellule riconoscono questi danni queste lesioni e sono in grado di riparare Grazie a diversi meccanismi di riparazione alcuni meccanismi di riparazione riconoscono delle distorsioni della doppia elica per esempio quando si ha un inserimento di una base non corretta quindi che non si appaia più correttamente con la base complementare e quindi si ha un mismatch una distorsione della doppia elica oppure possono riconoscere per esempio il singolo nucleotide alterato quindi sono numerosi i meccanismi di riparazione per fortuna sono anche ridondanti Quindi se un meccanismo di riparazione non funziona efficientemente ce n'è un altro che può riparare lo stesso danno proprio perché è estremamente importante che il materiale genetico venga mantenuto inalterato Nel corso delle diverse generazioni Ok conclusa anche questa parte iniziamo invece la parte sul ciclo cellulare e i processi di divisione cellulare dove qui non mi soffermerò tanto sulla parte descrittiva quanto sui concetti fondamentali che devono essere Invece così tenuti diciamo a mente e in considerazione Allora intanto il ciclo cellulare ehm diciamo è suddiviso in vari passaggi e implica La replicazione del DNA proprio perché la cellula prima di dividersi deve replicare il proprio materiale genetico e la divisione cellulare il cellulare diviso in varie fasi riconosciamo una interfase che è caratterizzata dalla presenza della fase G1 fase s e fase G2 e poi c'è la fase appunto di divisione della cellula l'interfase è suddivisa quindi nella fase G1 che è la fase dove avviene l'accrescimento della cellula che appena uscita diciamo dalla fase di divisione cellulare quindi la cellula deve sintetizzare cone fattori necessari per la crescita poi c'è la fase s s di sintesi sintesi di chi del DNA che viene replicato poi c'è la fase G2 che è invece in cui la cellula si prepara per entrare nel ciclo cellulare nella Scusate divisione cellulare quindi nella mitosi in questo caso e poi c'è la fase m la fase di mitosi in cui il DNA che è già stato replicato Durante la fase S si condensa nei cromosomi e poi la cellula va incontro alla eh divisione Quanto dura il ciclo cellulare Beh a seconda del tipo cellulare può avere una durata diversa in media diciamo dura circa 20 ore però appunto abbiamo detto Può variare la variabilità è molto ampia come vedete da poche ore anche a più di un anno ed è data soprattutto dalla fase G1 Infatti alcuni tipi cellulari si ehm In alcuni tipi cellulari le cellule si arrestano nella fase G1 e entrano in un stato che viene indicato come fase g0 fase stazionaria che corrisponde di fatto all'uscita dal ciclo successivamente queste cellule possono restare in questa situazione o anche in seguito a degli stimoli rientrare nel ciclo cellulare e continuare appunto la l'interfase con gli altri passaggi che cosa controllo Ovviamente come avete visto tutti i processi all'interno della cellula sono sottoposti a dei sistemi specifici di controllo e anche il ciclo cellulare è sottoposto ad un sistema di controllo che controlla il passaggio nelle diverse fasi E questa progressione attraverso le diverse fasi è regolata da quello che viene definito un interruttore molecolare ossia che Cont Olla È un sono degli interruttori che vengono quindi attivati e permettono il passaggio nelle diverse fasi questi controlli vengono detti anche checkpoint e sono di fatto delle vie di trasmissione del segnale ossia vengono attivate delle proteine che trasmettono diciamo il segnale alla cellula che può proseguire nelm nel ciclo cellulare dove Quali sono i punti principali Dove avviene questo controllo del ciclo cellulare Beh sono due Innanzitutto il passaggio dalla fase G1 alla fase s e questo è importante perché perché se la cellula non sia cresciuta nel modo corretto e non si trova anche in un ambiente adatto non ha senso andare avanti nella fase di replicazione del DNA e fare in modo che la cellula entri poi nella divisione Quindi questo è un passaggio estremamente importante e anche il passaggio dalla fase G2 alla fase m è importante fare un checkpoint cioè controllare che ehm la cellula sia pronta per entrare in fase m se non lo è non ha senso che la cellula vada avanti nella divisione cellulare come avviene questo controllo questo controllo è mediato da eh eh chinasi dipendenti da cicline le chinasi sapete sono delle proteine che vanno a fosforilare altre proteine quindi attivano poi una cascata di segnali all'interno della cellula e ci sono diversi tipi di cicline che vengono prodotte nei due passaggi fondamentali quindi passaggio dalla fase G1 alla fase S dalla fase G2 alla fase m Quindi nel primo caso viene prodotta una ciclina G1 che attiva questa chinasi dipendente da ciclina e che va a portare una attivazione di un segnale per cui la cellula passa dalla fase G1 alla fase S Analogamente viene prodotta una ciclina mitotica che si lega e attiva una kinasi che permette il passaggio dalla fase G2 alla fase m il processo di divisione C ulare quindi la fase di mitosi è costituito appunto sia dalla divisione nucleare ma anche dalla divisione citoplasmatica quindi dalla mitosi e dalla citochinesi o citodieresi così come la vogliamo chiamare la fase m divesa in diversi stadi qui ve li ricordo profase prometafase metafase anafase telofase che costituiscono la mitosi e poi abbiamo la citochinesi o citodieresi qui sono rappresentati i passaggi che che caratterizzano le diverse fasi andrò molto veloce la profase in cui si ha la condensazione del materiale genetico e si visualizzano i cromosomi sia la ehm disgregazione del involucro nucleare l'inizio della formazione del fuso mitotico al quale si attaccano i cromosomi attraverso il cinetocore e che si localizza nei centromeri nella metafase i cromosomi i cromosomi tutti si allineano sulla piastra metafasica e durante l'anafase invece i cromatidi fratelli vengono separati verso si muovono verso i poli opposti della cellula durante la telofase quindi i cromatidi che sono spostati ai poli opposti della cellula Eh vengono Circondati dal membrana la nuova membrana nucleare che si forma e successivamente si ha la citochinesi o citodieresi in cui si forma questo che viene definito un anello contrattile che forma un solco di segmentazione e determina proprio la separazione dei due citoplas mii di fatto nelle due cellule figlie Quali sono le strutture importanti nella divisione cellulare Beh il fuso mitotico fuso mitotico che ehm si organizza a partire dai ehm centrioli D che che sono migrati ai poli opposti che si sono prima duplicati e poi migrati ai poli opposti della cellula successivamente partono i microtubuli del fuso che si ehm diciamo vanno verso la piastra metafasica sono tre ti Tip di microtubuli del fuso i microtubuli astrali che sono appunto quelli che si Partono dalla struttura di organizzazione dei microtubuli Poi ci sono i microtubuli del cinetocore che sono quelli che si attaccano al cinetocore i microtubuli polari invece che scorrono gli uni sugli altri quindi a livello della metafase abbiamo i cromosomi ciascuno formato da un cromatidio fratello che si allineano nella piastra metafasica e successivamente all l'anafase come abbiamo detto i cromatidi fratelli vengono separati ai po opposti della cellula l'altro processo importante è la divisione del citoplasma con la formazione abbiamo detto di questo anello contrattile l'anello contrattile è formato da microfilamenti di actina e miosina che scorrendo fra di loro formano un solco un solco di segmentazione che sarà il punto dove avviene proprio la separazione dei eh eh delle due cellule figlie non solo le cellule nel corso del loro ciclo cellulare della loro vita possono andare incontro a divisione ma possono andare incontro a morte cellulare i due modi principali di morte cellulare Sono la potosi che in realtà è una morte cellulare programmata e la necrosi che invece avviene in seguito ad un trauma quindi una cellula che tessuto una cellula che subisce un trauma va incontro a necrosi che cosa succede la cellula si rigonfia scoppia e rilascia il contenuto all'esterno che viene riconosciuto come contenuto non Self perché la cellula non lo l'organismo non lo riconosce come contenuto normalmente presente e quindi si ha una risposta infiammatoria la potosi invece è una morte cellulare programmata programmata o proprio durante lo sviluppo dell'organismo programmata perché in realtà la cellula ha per esempio in seguito ad un danno al DNA interviene la apoptosi Cosa succede il nucleo si frammenta la cellula si frammenta si formano quelli che vengono definiti corpi apoptotici che vengono fagocitati e frammentati quindi in questo caso non abbiamo una risposta infiammatoria differisce appunto l'apoptosi dalla crosi perché ehm È un processo che è programmato c'è una serie di eventi programmati che si concludono con la morte della cellula quindi la cellula non muore casualmente ma in risposta a determinati segnali e stimoli precisi e si formano appunto questi corpi apoptotici quindi le cellule sono distrutte dall'interno e il nucleo si Eh disintegra ma perché questa cellula dovrebbe andare incontro a una morte cellulare programmata Beh per esempio durante lo sviluppo embrionale è la morte cellulare tramite apoptosi è necessaria quanto la mitosi per esempio Nella formazione delle dita quindi si ha una necessità che queste cellule che vanno a comporre questa porzione muoiano riassorbimento nella della coda per esempio in alcuni organismi formazione di connessioni fra neuroni dove è necessario che alcune cellule vadano incontro a morte cellulare ma anche è necessaria per eliminare cellule che possono rappresentare un pericolo per l'integrità dell'organismo per esempio cellule tumorali cellule infettate da virus cellule con danni al DNA partono degli stimoli all'interno dell'organismo che fanno sì che queste cellule danneggiate vadano incontro a morte cellulare concludiamo questa parte con la parte del della riproduzione e della quindi divisione mediante meiosi Allora la riproduzione È un processo con cui si organizzano cioè Si originano diciamo dei nuovi Individui e abbiamo Avete visto una delle caratteristiche degli organismi viventi permette la perpetuazione della specie e può essere di tipo asessuato o sessuato sessuato è quello più semplice ed è alla base della riproduzione degli organismi più semplici e si basa su fenomeni di mitosi che determinano la divisione di una cellula madre in due cellule figlie la riproduzione sessuata invece è quella più complessa in quanto si origina una discendenza che differisce geneticamente dai genitori ma anche fra di loro e quindi è quella che dà origine a quella che definiamo una variabilità genetica importante per i processi successivi evolutivi la riproduzione assessu abbiamo detto avviene principalmente negli organismi unicellulari che possono dividersi per scissione o gemmazione scissione si ottengono due individui di dimensioni e caratteristiche uguali Invece gemmazione che avviene per esempio nei lieviti si ottengono due cellule di dimensioni diverse la più piccola poi successivamente si accresce per raggiungere le dimensioni della cellula madre anche gli organismi pluricellulari possono andare incontro a riproduzione asessuata ovviamente sono gli organismi meno evoluti sono gli organismi più semplici alcuni si invertebrati si riproducono mediante processi di divisione cellulare di alcune parti del corpo come celenterati platelminti gli anellidi eccetera la riproduzione sessuata invece eh comporta l'alternanza di generazione di cellule aploidi che sono i gameti e generazione di cellule diploidi che appunto sono le cellule che poi vanno a comporre e lo zigote Ecco che poi va a svilupparsi in un organismo adulto quindi le cellule germinali si dividono per meiosi e formano i Gam che sono cellule aploidi poi gameti di due individui alla fecondazione si formano e si fondono Scusate e formano uno zigote quindi ritorniamo in una situazione diploide quindi chi è che va incontro a meiosi Beh sono solo le cellule germinali sappiamo che per meiosi si formano quattro cellule aploidi e geneticamente diverse le une dalle altre la meiosi è caratterizzata da due divisioni cellulari ehm precedute da un'unica ehm duplicazione del materiale genetico avviene la separazione di ciascuna coppia di cromosomi omologhi presenti nelle cellule diploidi e quindi questo avviene nella prima divisione eh meiotica Dove avviene l'appaiamento dei cromosomi omologhi Grazie a questo appaiamento avvengono dei fenomeni di ricombinazione in cui si ha proprio uno scambio fisico di materiale genetico e quindi questo permette la formazione di nuove combinazioni alleliche Eh la meiosi precede la formazione dei gameti e assicura Il fatto che questi siano aploidi ricevano metà dei cromosomi presenti nelle cellule somatiche e poi come abbiamo visto successivamente l'unione di gameto maschile e femminile riporta il numero di cromosomi in una situazione diploide come vi ho anticipato abbiamo due processi di divisione la prima divisione e la seconda divisione meiotica che sono precedute però come vi dicevo solo da un evento di replicazione del DNA quindi la cellula entra nella prima divisione meiotica in cui ciascun cromosoma è formato da due cromatidi fratelli perché il DNA si è replicato e qui avvengono nella prima divisione meiotica due eventi estremamente importanti Il primo è l'appaiamento dei cromosomi omologhi che formano quelle strutture che chiamiamo bivalenti che contengono Quindi quattro cromatide e poi gli eventi di ricombinazione o Crossing over quindi i cromatidi che fanno parte dei cromosomi omologhi sono in grado di Vedete qui scambiare del materiale genetico e successivamente alla prima divisione meiotica i due cromosomi omologhi si separano e si muovono ai poli opposti quindi la prima divisione meiotica produce due cellule figlie contenenti una sola copia di ciascun cromosoma Ma questo cromosoma è ancora formato da due cromatidi fratelli questo è in la l'evento estremamente importante che avviene durante la prima divisione meiotica durante la profase della prima divisione meiotica quindi l'appaiamento dei cromosomi omologhi ciascuno formato da due cromatidi fratelli che si appaiano formano il bivalente o tetrade e proprio qui avviene lo scambio di materiale genetico e quindi si formeranno quelli che vengono definiti dei cromatidi ricombinanti e questo aumenta quelle che possono essere le combinazioni alleliche ossia la presenza di alleli diversi nei due cromatidi ed ecco qui nella seconda divisione meiotica invece si ha la separazione dei due cromatidi fratelli che costituiscono ciascun cromosoma nelle due cellule figlie Quindi alla fine Porta alla formazione di cellule aploidi si formano quindi Beh la seconda divisione meiotica corrisponde esattamente ad una divisione mitotica e alla fine si ottengono quattro cellule aploidi attenzione importante cosa quali sono quindi i passaggi che determinano il riassortimento del materiale genetico durante la meiosi non è solo il Crossing Go che avviene appunto durante la prima profase della meiosi e avviene con uno scambio di materiale fisico di materiale genetico fra i i ehm di Fratelli appaiati ma un altro aspetto che dovete tenere presente è la segregazione indipendente dei cromosomi omologhi nel corso della Prima Divisione meiotica Perché Perché i cromosomi omologhi si appaiano e e così come sono si allineano nella piastra metafasica e a seconda del loro allineamento posso avere combinazioni possibili di cromosomi omologhi nella prima divisione meiotica E quante combinazioni possono avere dipende dal numero di coppie di cromosomi per l'uomo che abbiamo 23 abbiamo 2 All 23 quindi un numero esorbitante di combinazioni possibili come avviene ehm questa combinazione e qui è rappresentato in questa immagine che forse vi può chiarire un po' questo ehm concetto ossia abbiamo detto che durante la metafase della prima divisione meiotica i cromosomi omologhi si appaiano e si allineano nella piastra metafasica a seconda se questi sono ciascuna cellula sappiamo che contiene un cromosoma di origine paterna Supponiamo che sia questo in blu e uno di origine materna che sia questo in rosso a seconda di come i cromosomi omologhi si dispongono nella piastra metafasica Potremmo avere delle combinazioni alleliche diverse Quindi o in questo caso per esempio due cromosomi paterni si dispongono dalla stessa parte della piastra metafasica oppure si possono disporre uno da una parte e una dall'altra e questo determinerà ovviamente una ehm posizione diversa una segregazione diversa dei cromatidi fratelli nelle diverse cellule figlie Quindi da una parte abbiamo la assortimento indipendente degli omologhi e dall'altra abbiamo il Crossing over questi due eventi determinano la formazione di Var abilità genetica e il fatto che le cellule figlie presentino un un corredo cromosomico è vero aploide ma diverso fra di loro e diverso fra di loro quindi confrontando la ehm meiosi e la mitosi le differenze principali risalgono nella profase dove abbiamo il Beh al di là del fatto che abbiamo Ma insomma queste sono quelle ovvie una cellula parentale 2N che dà due cellule le figlie 2N nella mitosi Ma nella profase della prima divisione eh meiotica abbiamo l'appaiamento dei cromosomi omologhi che non avviene nella profase della mitosi e l'allineamento dei cromosomi omologhi nella piastra metafasica successivamente nella meiosi abbiamo una divisione Quindi alla fine otterremo quattro cellule figlie con corredo cromosomico aploide quindi la mitosi rappresenta il meccanismo che garantisce la costanza del materiale genetico perché abbiamo due cellule figlie geneticamente identiche fra loro e alla cellula madre mentre la meiosi rappresenta il meccanismo che garantisce la variabilità genetica che è data dal assortimento indipendente dei cromosomi omologhi E dai fenomeni di Crossing over la cellula parentale quindi produce quattro cellule figli aploidi geneticamente diverse Quindi avremo non solo nuove combinazioni di cromosomi Grazie all'assortimento casuale dei cromosomi omologhi come vi ho detto ma nuove combinazioni di alleli grazie al fenomeno del Crossing over Purtroppo però possono avvenire degli errori m degli eventi di non disgiunzione durante la meiosi e quindi possiamo avere un corredo cromosomico definito aneuploide in cui possiamo avere un numero di cromosomi eh alterato eh possiamo avvenire questi possono avvenire questi eventi di non disgiunzione nella prima divisione meiotica o nella seconda divisione meiotica quindi non separazione dei cromosomi omologhi alla prima divisione meiotica o non separazione dei cromatidi fratelli alla seconda divisione meiotica si ottengono quindi cellule aneuploidi in cui uno o più cromosomi mancano sono presenti in sovrannumero possiamo avere quindi trisomie monosomie o addirittura anche Nulli som somie e L'effetto è diverso a seconda che si la non disgiunzione si verifichi nella prima o nella seconda divisione meiotica è molto più grave se la non disgiunzione si avviene nella prima divisione meiotica in quanto avremo la formazione di gameti che sono geneticamente alterati oppure nella tutti e quattro oppure se avviene nella seconda divisione meiotica avremo due gameti con un corredo cromosomico corretto mentre un gamete che presenta due cromosomi fratelli identici mentre un altro invece che manca del cromosoma che è andato ovviamente in quest'altro gamete Grazie all'evento di non disgiunzione la non disgiunzione può riguardare sia i cromosomi autosomici che i cromosomi sessuali e quindi possiamo nel caso dei cromosomi sessuali possiamo avere delle sindromi dovute all'alterazione del numero dei cromosomi sessuali in particolare la Sindrome di Turner che D origine a un soggetto di sesso femminile con un corredo cromosomico x0 oppure per esempio la sindrome di Clean felter in cui abbiamo dei soggetti di sesso maschile ma sterili con un numero sovrannumerario di cromosomi X altre anomalie cromosomiche non riguardano il numero di cromosomi Ma quanto alterazioni grosse alterazioni di frammenti di DNA per cui possiamo avere traslocazioni quindi un frammento di un cromosoma che si va a localizzare in un'altra regione cromosomica un'inserzione D lezioni o duplicazioni di grandi tratti di DNA possono interessare ovviamente un solo cromosoma possono interessare più cromosomi come le traslocazioni perta di un frammento di di cromosoma che si va a traslocare in un'altra posizione qui sono rappresentate queste alterazioni cromosomiche Come si vede qui una inserzione di un ehm frammento cromosomico in un altro cromosoma la delezione perdita di un frammento duplicazione invece aggiunta di un frammento cromosomico traslocazione Come si vede qua un frammento del cromosoma 4 che è stato traslocato in una porzione del cromosoma 20 e è una traslocazione reciproca perché parte del cromosoma 20 è stato traslocato su cromosoma 4 bene eh concludiamo questa parte della lezione con quello che riguarda la parte di nozioni generali di genetica e la trasmissione dei caratteri ovviamente eh il tempo che abbiamo è un tempo limitato Quindi cerchiamo di dare quelle che sono delle informazioni eh principali e fondamentali Allora partiamo intanto da darci un vocabolario di base e delle nozioni di base di genetica intanto che cos'è un Locus cromosomico il Locus cromosomico è la posizione di un gene in un determinato cromosoma gli alleli Che cosa sono gli alleli sono le forme di un gene presente sui cromosomi omologhi quindi ciascuno di noi presenta due alleli ossia la forma di un gene presente in un cromosoma omologo di origine materna e l'altro di origine paterna possiamo essere Quindi omozigoti per un determinato allele quindi avere due coppie identiche di quell allele oppure essere etero zigotti quindi avere due coppie diverse un allele rispetto all'altro può comportarsi da dominante e quindi manifestare sempre la caratteristica fenotipica legata a quel al allele quindi sia che quell allele sia in omozigosi che in eterozigosi oppure un allele può manifestarsi Come comportarsi come un allele recessivo e si manifesta solo quando è presente in omozigosi altrimenti viene mascherato diciamo dall'all dominante Questo è quello che ci siamo detti quindi se questi sono tre geni questi sono le i tre Loci genici le posizioni per ciascuno possiamo poss avere un allele dominante o un allele recessivo e ciascun soggetto può essere omozigote dominante omozigote recessivo o eterozigote e quindi avere un allele dominante che si comporta da dominante e l'altro da recessivo Che cos'è il genotipo il genotipo non è il genoma il genoma è l'insieme del DNA presente in una cellula mentre il genotipo è l'insieme dei geni caratteristici di un individuo il genotipo è importante per la manifestazione del fenotipo Ossia le caratteristiche visibili l'aspetto visibile di un organismo Che cos'è un carattere è una specifica caratteristica fenotipica può essere un tratto ereditario che è determinata geneticamente qui Chi ha diciamo il padre della genetica è Mendel che per primo con i suoi esperimenti ha dimostrato la trasmissione di determinati caratteri quello che anche qui andrei abbastanza veloce con gli esperimenti di Mendel Ma insomma quello che lui ha dimostrato è che ci sono delle caratteristiche che lui ha definito dominanti perché dall'incrocio tra un soggetto omozigote per quella caratteristica dominante rispetto a quella recessiva rispetto all'altra caratteristica che poi si è stabilito che era recessivo il i discendenti presentavano solo una delle due dei due caratteri e quindi quello che non veniva presentato nella prima generazione fu definito recessivo quindi successivamente dal rinc con individui della prima tra di loro di individui della prima generazione in realtà ha potuto vedere che alla seconda generazione ricompare il carattere che era stato mascherato nella prima generazione e che si ripresentava sempre nella stessa proporzione ossa la il tratto dominante rispetto a quello recessivo era sempre nella proporzione 3 A1 qualunque fosse il carattere che lui aveva considerato Quindi abbiamo dal incrocio un quarto di individui omozigoti dominanti un quarto omozigoti recessivi e due quarti eterozigoti dove i tre quarti ovviamente manifestano il carattere dominante e un quarto manifesta invece il carattere recessivo però non sempre dal fenotipo possiamo risalire al genotipo perché sia individui omozigoti per l'allele dominante che eterozigoti sono entrambi in questo caso a pelo nero quindi di fatto la eh dominanza Non sempre può essere no il il Scusate il genotipo non può essere sempre stabilito dal fenotipo Beh qui diciamo che la dominanza non è prevedibile può essere determinata solo sperimentalmente e in una popolazione questo è importante non è detto che il fenotipo dominante sia più comune del fenotipo recessivo ovviamente dipende dalla frequenza dell'allele recessivo nella popolazione Ma come faccio a stabilire il genotipo di un individuo che manifesta il tipo eh dominante viene utilizzato il test cross o incrocio di controllo o reincrocio se io incrocio ehm eh in questo caso abbiamo una pianta con semil lisci di cui si vuole determinare il genotipo la incrociamo con una pianta con il genotipo Mon zigote recessivo e questo è importante perché Perché avremo nella generazione ehm progenie con il fenotipo dominante nel caso in cui la pianta iniziale col fenotipo dominante fosse omozigote mentre avremo il genotipo si avrà la manifestazione del fenotipo recessivo nel caso in cui invece la pianta originale con il fenotipo dominante presenta il genotipo in eterozigosi quindi questo viene definito il test eh cross quelli che seguono le leggi di Mendel vengono definiti caratteri mendeliani o ehm caratteri monof attoriali perché sono determinati da singoli geni e seguono diciamo la trasmissione rifacendosi alle caratteristiche della meiosi quindi Queste sono le eh tre leggi di Mendel che lui ha determinato sulla base degli incroci e dei numeri che ha osservato guardando le diverse generazioni Quindi abbiamo detto la prima legge della uniformità ossia incroci tra individui che differiscono per due alleli diversi dello stesso Gene danno una progenia costituita da individui identici fra loro tutti eterozigoti che manifestano il fenotipo dominante incroci invece questa è la legge della segregazione tra individui eterozigoti della prima generazione danno una progenia in cui compaiono genotipi diversi però in rapporti definiti e costanti quello che abbiamo visto con il genotipo omozigote 1/4 omozigote per l'altro allele recessivo 1/4 e la metà risulterà eterozigote l'ultima legge è la legge dell'Indipendenza se io i considero due o più caratteri però controllati da coppie alleliche localizzate su cromosomi diversi e queste era la situazione che aveva osservato Mendel per i caratteri che aveva utilizzato ogni coppia allelica segrega in modo indipendente quindi è l'indipendenza della segregazione di alleli in cromosomi diversi cosa che invece però Morgan aveva invece osservato utilizzando il moscerino della frutta la drosofila melanogaster che in realtà c'erano geni ovviamente disposti sullo stesso cromosoma e quindi l'assortimento indipendente non è applicabile quando questi due Loci sono situati sulla stessa coppia di cromosomi omologhi se questi Loci igenici sono eh eh sullo stesso cromosoma si dicono associati e la loro tendenza ad essere ereditati insieme si dice linkage quindi si dice che due Loci sono in linkage quando tendono ad essere ereditati trasmessi insieme in particolare Morgan aveva fatto una serie di studi guardando due caratteri specifici la forma delle ali e il colore del corpo di drosofila e aveva visto che dall'incrocio tra individui omozigoti per entrambi i caratteri dominanti con individui omozigoti recessivi otteneva una generazione con fenotipo corpo grigio e Alli normali però reincrocio fossero stati indipendenti si sarebbe aspettato una ugual presenza delle varie forme fenotipiche quello che ha vist visto è che invece il le forme parentali il fenotipo parentale era presente in maggior quantità rispetto al gli altri fenotipi diciamo ricombinanti e la frequenza di ricombinazione è proporzionale alla distanza tra i due Loci nello stesso cromosoma questo è intuitivo perché più vicini sono due Loci minor probabilità saranno Sarà che questi vengano separati da eventi di Crossing over mentre più lontani è più probabile che nello spazio fisico fra di essi avvengano degli eventi di ricombinazione la percentuale di ricombinazione si calcola nel dal rapporto del numero dei ricombinanti sul numero totale e appunto da una distanza di ehm la la percentuale di ricombinazione da una distanza genetica vengono è possibile quindi sulla base della percentuale di ricombinazione della frequenza di ricombinanti stabilire delle mappe geniche se noi abbiamo che due Loci distano 5 centimorgan Sapete che l'1 per di ricombinazione ehm viene ehm tradotto in un centimorgan che è l'unità di eh distanza genetica Quindi se due Loci distano 5 centimorgan e B e C distano 3 centimorgan in quale ordine si troveranno sul cromosoma Beh dipende dalla distanza tra A e C se A e C distano 8 Cen Morgan Allora L'ordine sarà A B e C perché ho una frequenza una determinata frequenza di ricombinazione fra di loro se invece A e C distano due centimorgan allora loro saranno più vicini a sarà più vicino a c rispetto a eh B e quindi avremo una eh collocazione eh un ordine a c b Andiamo adesso su situazioni in cui ci possono essere delle ehm eccezioni per esempio i geni possono presentarsi in alleli multipli ossia Possono esserci più di due varianti di uno stesso Gene e quindi avremo un aumento dei fenotipi ottenibili rispetto agli esperimenti di Mendel in cui in realtà erano due gli alleli possibili Un classico esempio è il colore del pelo del coniglio che è determinato da la presenza di quattro alleli diversi che possono controllare questo carattere esiste una gerarchia nella dominanza e questo determina un eh aumento del numero di fenotipi che è possibile eh ottenere grazie alla presenza di più alleli che controllano questo determinato carattere possiamo avere Scusate anche una dominanza incompleta ossia gli individui della prima generazione mostreranno un fenotipo distinguibile rispetto a quelli della eh generazione parentale ed è un fenotipo intermedio Questo è l'esempio un incrocio fra un fiore una pianta con un fiore rosso e un fiore bianco ottengono n prima generazione un fiore rosa con un fenotipo intermedio mediante gli incroci successivi eh O test di eh crosso di autoimpollinazione posso separare nuovamente i caratteri quindi riottenere i fenotipi Eh parentali quindi gli individui eterozigoti presenteranno in realtà un fenotipo intermedio che non è riconducibile Eh al nessuno dei due fenotipi parentali altro esempio la codominanza l'esempio classico dato dal sistema dei gruppi sanguigni sistema ab0 sapete sono tre alleli per questo Locus Eh che produce una proteina che si localizza sulla superficie degli eritrociti e questi due alleli sono codominanti tra di loro ma sono dominanti entrambi sulla ehm su questo eh allele che appunto risulterà invece recessivo e darà gruppo sanguigno di tipo Zero un'altra eh anomalia è la pleiotropia un singolo allele può dare origine a più effetti fenotipici diversi quindi Controlla più caratteri fenotipici un esempio tipico è del mantello lo strabismo dei gatti siamesi determinato dagli effetti di un'unica proteina un allele pleiotropico può manifestarsi in molti tipi cellulari diversi portando a caratteristiche più diffuse un altro esempio è l' pistas colore del mantello dei Toppi Che cosa vuol dire epistasi alcuni geni possono modificare gli effetti di altri geni Quindi c'è un due alleli che controllano il colore della pellicia dei topi del mantello dei topi ma ne esiste un altro un altro allele Eh che porta alla totale assenza del colore Quindi indipendentemente dal genotipo degli altri della Per quanto riguarda il Locus dell'allele B in presenza di un individuo omozigote per l'allele a si avrà la ehm Albino indipendente Cioè lui Controlla questo Locus controlla l'espressione del fenotipo dell'altro Locus non solo possiamo avere una ehm delle eccezioni di questo tipo ma possiamo avere un'eredità poligenica Ossia una specifica caratteristica controllata da più geni quindi più geni possono avere effetti addittivi sullo stesso carattere nella prima generazione si hanno caratteristiche intermedie mentre nella seconda generazione si ha un aumento ancora della variabilità un esempio tipico è i geni che controllano il colore della pelle nell'uomo in cui ce ne sono più di 60 Loci genici e questo dà una ampia espressione ehm fenotipica Proprio perché sono più geni che controllano l'espressione di quel determinato ehm carattere allora io forse mi fermerei qui perché mi sembra che abbiamo affrontato vari aspetti anche nell'ambito della genetica e forse se ci sono poi degli aspetti che non sono chiari li possiamo ehm approfondire non so se c'è eh Salve professoressa Io sono l'incaricato per la lettura delle domande se fosse possibile Eh io ho raccolto le 24 domande che sono state poste nel corso della sua lezione in un file ehm le mando nella chat zoom così può rispondere piano piano Ok allora facciamo uno stop share Allora partiamo [Musica] dall'inizio No aspetti quelle che conviene raccolte tutte quindi adesso io gli le mando tutte insieme Ora le faccio arrivare aspetti ehm Aspetti un attimo Sì aspetti che devo trovare un modo per farglielo per inviarlo anzi penso che glielo posso direttamente condividere aspetti ok Aspetti un attimo lei rcia a vedere professoressa sì sia nei procarioti che Negli eucarioti ci sono RN polimerasi 1 2 3 oppure questa dis una prima prof Cè qu Su retrovirus che cosa sono i retrovirus sono virus con il cui genoma è una molecola di RNA e quindi come Forse vi avrà già spiegato la professoressa braghetta ci possono essere virus a DNA RNA e Questi sono quelli che presentano molecole di RNA sia nei procarioti che Negli eucarioti ci sono RNA polimerasi 1 2 3 Oppure aspetti che di oppure questa distinzione riferita solo alla DNA polimerasi dunque no allora abbiamo visto che no Le DNA polimerasi Negli eucarioti sono molte di più rispetto a quelle dei procarioti e nel nei procarioti C'è un'unica RNA polimerasi che è in grado di trascrivere tutti i geni mentre Negli eucarioti ci sono tre RNA polimerasi che sono distinte a seconda dei trascritti che vanno a produrre dei geni che vengono trascritti le licasi eh agisce solo rompendo il legami idrogeno del DNA o ha anche altre funzioni no Le licasi eh rompe i legami ad idrogeno poi in realtà ci sono le topoisomerasi che invece rompono fanno dei tagli a singolo a doppio filamento a seconda che sia la topoisomerasi 1 o 2 Eh che invece Appunto eh svolgono i super avvolgimenti e invece loro agiscono rompendo il legame equivalente tra le basi del DNA la RNA polimerasi si lega al DNA su solco minore o Maggiore Allora in linea di principio anche la struttura del DNA può regolare l'accessibilità dei ehm dei geni per la loro trascrizione Quindi in realtà dovendo essere una regione accessibile si legherà principalmente al solco Maggiore Ma ci sono anche delle altre conformazioni per esempio la struttura in nucleosomi con le code degli stoni per esempio che possono regolare l'attività dell RNA polimerasi e l'accessibilità dei geni per la trascrizione che fine fa l'elica non stampo nella trascrizione eh Nessuna fine nel senso che il DNA Cioè In realtà il a livello del Gene il DNA viene srotolato e quindi una parte rimane lì srotolata la parte invece che è quella che funge da stampo Viene riconosciuta dall' RNA polimerasi che si attacca al promotore e lì Viene attaccata la metilazione degli stonio l'ACE delle citos dipendono solo dall'ambiente No in realtà ci sono [Musica] degli meccanismi all'interno della cellula che determinano la regolazione dell'espressione genica mediante possono essere anche regolazione che avviene durante lo sviluppo per esempio d organismo e quindi sono dei segnali che sono presenti anche a all'interno della della cellula parlando di un caso particolare come la sindrome di Down prima del problema della trigenia allorigine c'è un errore nella trascrizione o qualche altro errore in qualche processo no Dunque nella maggior parte dei casi nella sindrome di Down si ha una alterazione del numero di cromosomi e quindi in realtà è quello che dà origine agli poi alla alla sindrome nei procarioti trascrizione e traduzione vengono contemporaneamente Sì perché non c'è una distinzione spaziale tra il DNA presente nel nucleo dei gli eucarioti e e la traduzione che avviene nel citoplasma nella replicazione entrambi i filamenti vengono usati come stampo e nella trascrizione solo uno Sì la tutto il materiale genetico deve essere replicato quindi entrambi i filamenti sono replicati e da una doppia elica se ne originano no due di cui nella nelle doppie eliche di nuova sintesi uno è filamento stampo e l'altro è il filamento di nuova sintesi nella trascrizione invece Attenzione Non è un filamento che viene usato copiato tutto ma è la sequenza di un gene presente in un filamento le isole cpg attirano i repressori e inibiscono la trascrizione si tratta di epigenetica Allora le isole cpg Sono delle sequenze che sono presenti nella ehm se sequenze del promotore e sono importanti per la attività di trascrizione quindi di fatto sono sequenze che sono presenti nella sequenza del DNA e queste isole cpg possono essere o meno metil quindi la metilazione delle isole cpg è epigenetica e le isole cpg possono fungere da Eh quindi in base alla metilazione che queste possono avere d repressori e inibire la trascrizione nell' RNA maturo sono sempre assenti gli introni Sì perché non sono codificanti Qual è l'azione dell'enzima telomerasi allora come abbiamo detto la eh telomerasi È un enzima che agisce per La replicazione dei telomeri che sono le estremità eh delle molecole di DNA e quindi dei cromosomi alla fine che come agisce praticamente allunga il filamento stampo il telomero che funge da stampo aggiungendoci delle blocchetti ripetuti Come vi dicevo che costituiscono i eh telomeri e ehm allungando questo impedisce il fatto che il filamento di nuova sintesi si accorci durante le replicazione successive perché ci sono solo 20 tRNA se ci sono 61 Codoni che codificano per gli aminoacidi Perché i trn perché abbiamo detto che il codice genetico è degenerato e qui Quindi c'è un quello che viene chiamato [Musica] un che adesso non mi viene il termine specifico Comunque c'è un appaiamento non corretto non sempre completo tra il codone e e l'anti codone e quindi di fatto a livello della terza base e quindi un tRNA che differisce nel suo codone con un eh con l'anticodone nel suo anticodone scusate con il codone può appaiarsi allo stesso codone Quindi in realtà c'è un [Musica] ehm una m come si può dire ehm elasticità di appaiamento tra l'anticodone del tRNA e il codone dovuta alla ehm al fatto che il codice genetico è degenerato Quanta energia necessita il processo di sintesi di sintesi proteica dipende ovviamente dalla grandezza per esempio della proteina che deve essere sintetizzata Quindi è un processo abbiamo detto che necessita di una grande quantità di energia però a seconda della Dimensione anche della della proteina di quanto tempo ci impiega è necessario la sintesi la quantità di energia sarà diversa anche nei procarioti il codone di inizio è rappresentato dall' metionina Sì nella maggior parte dei casi è rappresentato dalla metionina la PCR amplifica solo questo processo o altre funzioni eh Non capisco la domanda Nel senso Quale processo amplifica e la PCR Comunque giusto per si chiama polymerize Chain Reaction ed è una reazione di amplificazione cioè copia una determinata sequenza target di DNA quindi Di fatto si inseriscono dei primer complementari ad una sequenza che fungono da innesco per la la polimerasi che inizierà a copiare quella specifica eh sequenza quanti tRNA sono presenti nella cellula Uno per ogni aminoacido Uno per ogni Eh beh questo abbiamo risposto anche prima perché l' RNA polimerasi ha un tasso di errore più alto della DNA polimerasi Ecco perché per ogni RNA messaggero Scusate per ogni vengono prodotte diverse copie di RNA messaggero mentre nella replicazione è la copia che viene costituita dal DNA stampo viene costituita una copia viene duplicato il DNA quindi di fatto se anche durante la trascrizione io ottengo qualche copia di RNA con delle alterazioni questo poi può essere riconosciuto successivamente è l'rna degradato e quindi di fatto io posso avere Però la maggior parte delle coopie di RNA corrette e quindi è più ehm ha più senso il fatto che l' RNA polimerasi possa fare degli errori Eh allora non ho ben capito cosa sia e come funziona la telomerasi Questo l'abbiamo detto precedentemente trascrittasi inversa e in realtà è una polimerasi che ha nel suo interno un RNA che funge da stampo perché serve come copia per allungare il [Musica] telomero Come possiamo capire la disposizione delle basi azotate nelle varie triplette M questa non non non non la capisco cioè è la sequenza del RNA che o del gene che mi permette di capire qual è la sequenza delle basi e quindi capire quali sono le triplette che vengono lette durante la trascrizione e dopo la traduzione non è presente anche il checkpoint m dopo la metafase per controllare il corretto agganciamento dei microtubuli alle Maps Sì c'è anche un altro checkpoint io ho citato que due più importanti però è vero successivamente alla metà fase perché per controllare che poi durante la telofase Si abbia una corretta separazione dei cromatidi nelle cellule figlie è c'è anche un altro checkpoint che funziona controllato da cicline come abbiamo visto gli altri anche i microtubuli sono icati in fase s no la fase S è la fase durante la quale avviene la duplicazione del DNA nella fase G2 inizia la preparazione del materiale che serve per Eh che serve per la divisione mitotica quindi iniziano ad essere sintetizzate in maggior quantità le proteine la tubulina in particolare che farà parte dei microtubuli che poi vengono assemblati Durante l'inizio della fase M si potrebbe parlare delle frequenze di ricombinazione delle unità di mappa centim Morgan Allora la frequenza di ricombinazione dà un'idea della distanza genetica e di conseguenza anche fisica tra due Loci presenti nello stesso eh cromosoma quindi dall'assetto degli alleli di questi due Loci sono in grado di capire qual è la frequenza di ricombinazione tra eh di essi e la frequenza di ricombinazione è direttamente proporzionale alla distanza genetica più due Loci sono lontani nello stesso cromosoma più frequentemente verranno separati da eventi di ricombinazione quindi è per questo che la frequenza di ricombinazione è una ehm eh indicazione della distanza eh genetica e la distanza genetica si misura in centimorgan perché la distanza genetica poi non rappresenta la distanza fisica perché ci possono essere delle regioni cromosomiche che possono essere per la loro struttura sottoposte ad una maggior frequenza di combinazione anche se fra di loro non hanno una elevata distanza ehm fisica quindi di fatto non è sempre vero che la distanza genetica corrisponde ad una distanza [Musica] fisica potrebbe elencare gli stadi della mitosi e le caratteristiche per esempio il pachitene Allora no gli stadi della mitosi li abbiamo eh elencati e sono appunto profase prometafase metafase una fase telofase e le caratteristiche Insomma ve le avevo accennate ed è veramente una parte molto descrittiva il pachitene è uno stadio della ehm meiosi ed è la fase dove avviene il Crossing over quindi il eh la profase della prima divisione meiotica è suddivisa a sua volta in cinque sottofasi e in una di queste che è il pachitene è la fase dove avviene il Crossing over professoressa chiedono nella chat se il pachitene avviene in S scusi Crossing over avviene in diplotene Allora allora diplotene è una delle diverse fasi dove in cui è suddivisa la prima divisione la profase della prima divisione meiotica e io ricordo che è in pachitene potrei sbagliarmi però amente mi sembra proprio il pachitene Come si fa a capire se due geni sono alleli fra di [Musica] loro Allora due geni sono alleli fra di loro Sto cercando di interpretare questa domanda Allora gli alleli sono le sequenze diverse di dello sto stesso Gene presente nei due cromosomi omologhi Quindi è un gene che si può trovare in una forma allelica o nell'altra forma allelica e quindi è Io lo capisco perché lo stesso Gene presente sui due cromosomi omologhi che si parla di All diversi a seconda della diversa sequenza ci sono altre [Musica] domande controllo [Musica] su non mi risulta No no professoressa Ok bene allora se non ci sono altre domande Io vi saluto e vi auguro un in bocca al lupo per il vostro test d'ingresso e buono studio per il tempo che resta diciamo prima del test Grazie a lei professoressa Arrivederci Grazie grazie mille professoressa Arrivederci dico un attimo due comunicazioni per gli studenti che ci stanno seguendo che da oggi alle 14 sarà disponibile la simulazione di biologia relativo video di correzione e poi ci vediamo domani mattina cioè domani mattina alle 9:00 sarà disponibile la simulazione che correggeremo in Diretta martedì prossimo a posto così grazie mille a tutti e ci risentiamo professoressa Grazie mille ancora niente Grazie a voi e buona continuazione Grazie mille buona giornata arrivederci arrivederci