Regolazione genica nei procarioti ed eucarioti, Appunti di Biologia

Scarica Regolazione genica nei procarioti ed eucarioti e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! LA REGOLAZIONE GENICA: In tutti gli organismi solo pochi geni sono espressi in un preciso momento, infatti essi sono attivati solo quando è necessaria la codificazione di proteine. La regolazione genica è un insieme di meccanismi che determina se e quando i geni devono essere espressi, così da produrre le proteine corrispondenti. - il sequenziamento dei genomi ha dimostrato che i geni non sono collocati uno vicino all’altro, come le perle di una collana, ma che la porzione codificante è molto piccola. Molte sequenze non codificanti sono responsabili della regolazione genica, quindi contribuiscono a controllare la produzione di proteine. La regolazione genica nei procarioti: è un processo fondamentale per tutti gli organismi ma allo stesso tempo diverso tra procarioti ed eucarioti. Nel caso dei procarioti, il modello di regolazione è chiamato OPERONE mentre uno degli elementi principali per regolare l’espressione di un gene è la sequenza di DNA non codificante, posta all’inizio del gene da trascrivere e chiamata PROMOTORE (alla quale si lega RNA polimerasi, se ciò non avviene non si ha la trascrizione). Avendo un genoma molto corto, i procarioti usano un solo promotore per controllare la trascrizione dei geni vicini che codificano per proteine simili. - esempio: “OPERONE LAC” (un operone batterico) formato da promotore + operatore + geni lac. Contiene geni codificanti per proteine, 3 dei quali sono chiamati geni lac (i quali codificano per proteine con funzione enzimatica → necessarie al metabolismo del lattosio, zucchero. Funzionano in modo da essere o tutti “spenti” o tutti “accesi”. - Se il lattosio è assente, i geni rimangono spenti grazie alla proteina repressore, che si lega all’operatore impedendo all’RNA polimerasi di legarsi al promotore. Perciò non avviene la trascrizione dei 3 geni lac. - In presenza di lattosio, i 3 geni lac si attivano e le molecole di zucchero si legano al repressore che si stacca dal DNA poiché cambia forma. A questo punto l’RNA polimerasi è libero di legarsi al promotore, il quale si muove fino a trovare il primo gene lac. Alla fine i 3 geni lac vengono trascritti in una molecola di mRNA e poi tradotta in 3 proteine per metabolizzare il lattosio. i geni delle cellule eucarioti: Le cellule di un organismo possiedono tutte lo stesso genoma, eppure le cellule presentano forme diverse a seconda della funzione che svolgono. Tali forme dipendono dal tipo e dalla quantità di proteine che producono. La produzione di proteine si ha grazie alla regolazione genetica. La reg. genica negli organismi pluricellulari è fondamentale per il differenziamento delle cellule, nonché la specializzazione delle cellule per compiti diversi, ciò avviene nel passaggio dallo zigote all’individuo pluricellulare. Inoltre è più attivo nelle fasi di sviluppo embrionale. Negli eucarioti pluricellulari le cellule collaborano tra di loro nei tessuti e negli organi per svolgere una serie di funzioni. Questa collaborazione si ha grazie allo scambio di informazioni tra le cellule, attraverso segnali biochimici. Il fine ultimo è la regolazione genetica (che determina il comportamento delle cellule). La maggior parte della comunicazione tra cellule avviene grazie alle molecole. Infatti la cellula che deve trasmettere un messaggio rilascia molecole di segnalazione che si legano a determinate proteine (recettori) che escono fuori dalla cellula bersaglio. Questo legame tra i recettori e la molecola di segnalazione da il via alla trasduzione del segnale, nonché un insieme di molecole “staffetta” che trasportano il messaggio fuori dalla cellula (nel citoplasma e spesso nel nucleo). Il segnale è tradotto dalle cellule, determinando l’attivazione o meno dei geni. la comunicazione tra cellule nello sviluppo dell’embrione: L’importanza della comunicazione tra cellule è particolarmente evidente nell’embrione, in cui le cellule si scambiano segnali attraverso molecole (definite messaggeri chimici) che si legano a recettori della cellula bersaglio. Così ha inizio il processo di TRASDUZIONE DEL SEGNALE che porta allo sviluppo dell’embrione. - La capacità di alcuni gruppi di cellule di influenzare l’attività di altre cellule vicine è detto MECCANISMO DI INDUZIONE. I segnali di induzione permettono di accendere o spegnere determinati geni nelle cellule bersaglio (portandole a muoversi, cambiare forma o sparire) ES: formazione della mano (i segnali inducono le cellule della membrana interdigitale a sparire → processo chiamato apoptosi) - GENI OMEOTICI Aiutano a definire l’intera struttura di un organismo, in quanto regolando sia l’espressione di altri geni coinvolti nella formazione di una determinata parte del corpo, sia l’attività di più geni coinvolti in uno stesso processo che riguarda una determinata porzione dell’embrione. Alterazioni del loro funzionamento causano anomalie strutturali. la regolazione genica negli eucarioti: nelle cellule eucarioti i meccanismi di regolazione genica avvengono sia prima, durante o dopo la trascrizione e la traduzione. 1) regolazione pre-trascrizionale: - si ha la formazione del complesso DNA-istoni (che danno origine alla cromatina), quando un gene deve essere trascritto, gli istoni si slegano dal DNA. Allo stesso tempo avviene la spiralizzazione del DNA serve ad impedire all’RNA polimerasi di legarsi al DNA - modificazione chimica del DNA → metilazione Qui il DNA viene avvolto maggiormente e di conseguenza si ha un rallentamento della trascrizione. - A livello dell’intero cromosoma → cromosoma X nelle femmine dei mammiferi. Nelle femmine uno dei due cromosomi X si trova in forma compatta ed é inattivo, di conseguenza le femmine hanno un solo cromosoma X attivo pur