REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI, Sintesi del corso di Scienze e tecnologie applicate

Scarica REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI e più Sintesi del corso in PDF di Scienze e tecnologie applicate solo su Docsity! REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI ★ La ​REGOLAZIONE GENICA​, ossia l'​attivazione o la disattivazione dei geni​, è un processo che permette agli organismi di rispondere ai cambiamenti ambientali. Un ​gene attivato è una sequenza di DNA che viene trascritta in mRNA​, il quale poi viene tradotto in specifici polipeptidi. L'intero processo attraverso il quale l'informazione fluisce dai geni alle proteine è detto ​espressione genica​. Il controllo dell'espressione genica permette alle cellule di produrre specifiche proteine nel momento è nel luogo in cui sono necessarie. Questo controllo avviene mediante l'attivazione e la disattivazione dei geni e quindi della loro ​trascrizione​. E. coli è un batterio che può modificare le proprie attività metaboliche adeguandosi ai cambiamenti dell'ambiente. Per assorbire e cominciare a metabolizzare il lattosio, ​E. coli utilizza tre enzimi, i cui geni sono attivati insieme. Sequenze di controllo, brevi segmenti di DNA che contribuiscono alla loro regolazione. Una di queste è il ★ PROMOTORE​, ovvero il sito in cui si lega all'enzima RNA polimerasi per iniziare la trascrizione. Tra la regione di DNA del promotore e i geni codificanti per gli enzimi del lattosio, si trova un segmento di DNA denominato, ★ OPERATORE che agisce da interruttore. E’ l'operatore, infatti, determinare se l’RNA polimerasi può attaccarsi al promotore e iniziare la trascrizione dei geni. L'operatore, è sotto il controllo di una proteina regolatrice, detta ★ REPRESSORE​, che si legga adesso e gli impedisce il legame tra RNA polimerasi e promotore. Promotore​, ​operatore e i ​geni che codificano per il metabolismo del lattosio costituiscono un ★ OPERONE Gli operoni esistono soltanto nei procarioti. L'​operone Lac (​lactose operon​, operone del lattosio). Quando questo operone è inattivo, cioè quando il lattosio non è presente nella cellula batterica, la trascrizione è bloccata dal repressore. La sintesi del repressore è codificata da un ★ GENE REGOLATORE sempre espresso ed esterno all’ operone. Un operone del tipo ​Lac è definito ​inducibile​, ovvero viene acceso solo in presenza di un interruttore, il quale è il ​lattosio​. Se questo non è presente, l’operone viene spento del repressore. Il lattosio, si lega al repressore ne altera la forma, impedendogli di attaccarsi all'operatore, che di conseguenza rimane acceso. Altri operoni, detti ​reprimibili​, sono normalmente accesi, ma possono essere spenti quando una specifica molecola è presente in abbondanza. Per esempio​: l’​operone trp (“operone del triptofano”). E. coli è in grado di sintetizzare il trp usando gli enzimi codificanti dei geni dell’operone trp; se trp è presente, il batterio smette di sintetizzarlo e lo assorbe dall’ambiente circostante. Il trp si lega al repressore dell’operone trp; il legame attiva il repressore, che cambia conformazione. Il repressore attivato può legarsi all’operone e bloccarlo, impedendo la sintesi del trp. REGOLAZIONE GENICA NEGLI EUCARIOTI La ​regolazione genica negli ​eucarioti pluricellulari è fondamentale per la specializzazione di cellule e tessuti​. E’ fondamentale che determinate proteine siano sintetizzate solo in alcune cellule e solo in determinati momenti. Durante le divisioni cellulari le singole cellule vanno incontro a ​differenziamento​, ovvero si specializzano a livello strutturale e funzionale. Il differenziamento è la conseguenza dell’attivazione e della disattivazione di alcuni geni specifici​. Un particolare tipo di cellula può modificare il proprio ​pattern di espressione genica in risposta a cambiamenti ambientali o allo sviluppo dell’organismo. CROMOSOMA EUCARIOTE Ciascun ​cromosoma eucariote è composto da una singola molecola di DNA a doppia elica; Il DNA è strettamente associato a un folto numero di proteine che “impacchetta” la doppia elica all’interno del nucleo secondo un processo di ​spiralizzazione (avvolgimento e ripiegamento). ★ All’interno del cromosoma si trovano anche delle ​piccole proteine chiamate ​ISTONI​. [Il DNA procariote presenta un grado inferiore di ripiegamento]. ★ CROMATINA​: istoni + DNA. ->​ eucromatina, eterocromatina​. La spiralizzazione serve a impedire all’RNA polimerasi di entrare in contatto con il DNA. I cromosomi degli eucarioti possono essere modificati chimicamente per regolare l’espressione genica. Anche l DNA può essere modificato chimicamente senza interferire tra la corretta sequenza delle basi. La ​metilazione ha un ruolo determinante nell’inattivazione a lungo termine dei geni -> meccanismo fondamentale per la regolazione dell’espressione genica. Durante la duplicazione, speciali enzimi aggiungono ​gruppi metile ​anche al nuovo filamento, in questo modo il ​pattern di metilazione è ereditato dalle generazioni cellulari successive. ★ EREDITÀ’ EPIGENETICA trasmissione ereditaria di caratteristiche che non dipendono direttamente dalla sequenza nucleotidica. Le mutazioni del DNA sono permanenti. Le modificazione della cromatina sono reversibili. La regolazione genica può avvenire a livello dell’intero cromosoma. Per esempio, ​in tutti i mammiferi, le femmine ereditano due cromosomi X, mentre i maschi un cromosoma X e un cromosoma Y. -> ​Come mai, le femmine non producono in quantità doppia le proteine codificate dai geni presenti sul cromosoma X? In ogni cellula somatica delle femmine uno dei cromosomi X si trova in una forma molto compatta e quasi completamente inattiva. Questa disattivazione avviene attraverso modifiche del DNA e degli istoni. La disattivazione del cromosoma X inizia precocemente durante lo sviluppo embrionale, quando uno a caso dei due cromosomi si condensa formando una struttura compatta detta ​corpo di Barr​. Nelle femmine dei mammiferi convivono due tipi di cellule: ​in alcune è attivo il cromosoma X derivante dal padre, mentre in altre è attivo il cromosoma X che deriva dalla madre​. Per esempio​, i gatti a macchie rosse e nere, cioè con il pelo a ​squama di tartaruga​: il gene del colore del pelo si trova sul cromosoma X e il fenotipo ​squama di tartaruga necessita della presenza di due diversi alleli, uno per il pelo rosso e l'altro per il pelo nero. Se una femmina è eterozigote [individuo nel quale uno o più caratteri sono determinati da coppie di alleli diversi] per questo genere, presenterà dunque il fenotipo ​squama di tartaruga​. Spiralizzazione e la ​despiralizzazione del DNA sono meccanismi che si limitano a