Regolazione genica procarioti e eucarioti + evoluzione, Schemi e mappe concettuali di Biologia

Scarica Regolazione genica procarioti e eucarioti + evoluzione e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia solo su Docsity! La genetica dei virus Virus:  Non sono cellule o Sono formati soltanto da un acido nucleico e alcune proteine  Non eseguono funzioni metaboliche  Non sono in grado di riprodursi autonomamente o Si sviluppano e si riproducono soltanto all’interno delle cellule di determinati ospiti. Per riprodursi, i virus utilizzano gli apparati della cellula ospite, di solito distruggendola.  All’esterno delle cellule ospiti, i virus si presentano sotto forma di particelle singole, definite virioni o Il virione è formato da un acido nucleico avvolto da una capside, un rivestimento costituito da uno o più proteine. L’acido nucleico costituisce il genoma del virione e può essere DNA oppure RNA. Batteriofagi= i virus che infettano i batteri o Il riconoscimento dei potenziali ospiti avviene attraverso un legame che si stabilisce fra le proteine del capside e specifici recettori situati sulla parete del batterio ospite Ciclo litico 1. Il batteriofago si lega a una cellula batterica 2. Il DNA faggico penetra nella cellula ospite 3. Il DNA dell’ospite viene digerito 4. Si forma nuovo DNA faggico, utilizzando i nucleotidi prodotti della digestione del DNA della cellula ospite 5. La cellula ospite e trascrive il DNA del fago e traduce l’RNA virale, producendo proteine fagiche 6. Vengono assemblati nuovi fagi. Un enzima codificato dal fago provoca la lisi della cellula ospite (lisi= rottura) 7. I fagi vengono liberati Ciclo lisogeno= portatore di lisi 1. Il batteriofago si lega a una cellula batterica 2. Il DNA fagico penetra nella cellula ospite 3. Il DNA fagico si integra nel cromosoma batterico, trasformandosi in profago non infettivo (profago= virus integrato in un’unità non infettiva) 4. Il cromosoma con il profago integrato si duplica. Ciò può continuare per molte divisioni cellulari 5. Il profago può separarsi dal cromosoma ospite e la cellula entra nel ciclo litico Virus degli animali o Penetrano nella cellula ospite in due modi: o Endocitosi: il virus viene inglobato dalla cellula e, giunto all’interno, si libera e si attiva o Per fusione tra la membrana cellulare e il rivestimento virale Provirus: È il DNA virale integrato in un cromosoma di una cellula eucariotica. Non distrugge immediatamente la cellula ospite. Virus a RNA es. virus dell’influenza (entra nelle cellule per endocitosi) Eucarioti 1. Funghi 2. Protisti 3. Piante 4. Animali Differenze tra procarioti e eucarioti ➢ Il genoma eucariotico è più grande di quello dei procarioti (contiene molte più coppie di basi) ➢ Il genoma degli eucarioti presenta telomeri all’estremità di ciascun cromosoma lineare ➢ Negli eucarioti sono presenti molte sequenze ripetitive o Sequenze ripetitive= sono delle sequenze presenti in più di una copia; la maggior parte di tali sequenze non viene tradotta in proteine. ciò significa che il genoma eucariotico contiene sia sequenze codificanti sia sequenze non codificanti, cioè che non vengono trascritte in mRNA ➢ Presenza di molti geni interrotti o Geni interrotti= geni che contengono sequenze codificanti alternate a sequenze non codificanti ➢ Negli eucarioti la trascrizione e la traduzione avvengono in ambienti separati o Sintesi mRNA avviene nel nucleo o Sintesi proteine avviene nel citoplasma ➢ I genomi eucarioti possiedono più sequenze regolatrici Sequenze ripetitive: Non codificano polipeptidi 1) Le sequenze altamente ripetitive non vengono trascritte in mRNA maturo a. Minisatelliti b. Microsatelliti 2) Le sequenze moderatamente ripetitive sono veri e propri geni, in quanto codificano i tRNA e gli rRNA 3) I trasposoni sono sequenze moderatamente ripetitive che costituiscono oltre il 40% del genoma umano; i trasposoni a DNA si spostano in nuove sedi del genoma, senza duplicarsi, con un meccanismo di tipo “taglia incolla” a. I retrotrasposoni, invece, eseguono una copia di sé stessi in mRNA. La sequenza originale rimane dov’è, mentre la coppia si inserisce una nuova sede. b. Alcuni trasposoni a RNA vengono trascritti e non tradotti mentre altri vengono tradotti in proteine Geni eucariotici Molti geni che codificano proteine sono presenti in unica copia. Tuttavia talvolta contengono sequenze interne non codificanti e formano famiglie geniche, ossia gruppi di geni simili per struttura e funzione. In un gene eucariotico, prima della regione codificante troviamo un promotore al quale si lega all’RNA polimerasi e per dare inizio al processo di trascrizione. Tuttavia l’RNA polimerasi eucariotica, a differenza di quella procariotica, non riconosce direttamente la sequenza del promotore, ma ha bisogno di altre molecole. Dopo la sequenza codificante si trova una sequenza di DNA chiamata terminatore, che segnala il punto di arresto della trascrizione. La sequenza del terminatore si trova fuori dal tratto codificante, di regola dopo il codone di stop, e segnala la fine della trascrizione a opera dell’RNA polimerasi. Molti geni che codificano proteine contengono anche sequenze di basi non codificanti, dette introni, intercalate ai tratti codificanti, dette esoni. I geni formati da esoni e introni sono chiamati geni interrotti; ognuno di essi inizia e finisce con un esone. Pre-mRNA= È il trascritto primario di mRNA, che contiene anche i trascritti degli in troni, che però vengono rimossi prima che l’mRNA maturo lasci il nucleo e si trasferisca nel citoplasma. La rielaborazione del pre mRNA comporta il taglio degli introni dal trascritto e la successiva saldatura dei restanti tratti relativi agli esoni. (Splicing) Splicing dell’RNA= processo attraverso il quale avviene la rimozione degli introni e la giustapposizione degli esoni o Intervengono le ribonucleoproteine snRNP (=molecole fatte di RNA e proteine) → raggiungono il pre mRNA mentre viene trascritto e si legano adesso riconoscendo particolari sequenze poste al confine tra introni ed esoni o Sequenze consenso= bevi tratti di DNA posti al confine tra introni ed esoni o Snurp contiene una sequenza di basi complementare alla sequenza consenso presente all’estremità cinque del confine tra esoneri e in troni, e si lega il pre mRNA per complementarietà delle basi; Un’altra snurp si lega al pre mRNA presso l’estremità 5 dello stesso confine o Il pre mRNA è tagliato da un complesso RNA-proteine definito spliceosoma. Questo elimina gli introni e riduce tra loro l’estremità degli esoni, producendo l’mRNA maturo. Regolazione genica Ogni cellula esprime soltanto i geni necessari per il proprio sviluppo e per lo svolgimento delle proprie funzioni. La regolazione è indispensabile non solo per garantire la specializzazione delle cellule, ma anche durante la crescita.esistono tre tipi di regolazione: pre trascrizionale, trascrizionale e post trascrizionale PRIMA DELLA TRASCRIZIONE Confronto con i procarioti Nei procarioti spesso i genico definita funzionale vengono trascritti come un’unica entità perché si trovano raggruppati in operone, mentre negli eucarioti tendono ad essere dispersi nel genoma. La regolazione simultanea di più geni degli eucarioti richiede che essi condividono alcuni elementi di controllo, per poter rispondere tutti allo stesso segnale Nei procarioti l’RNA polimerasi riconosce direttamente il promotore.negli eucarioti, le proteine coinvolte le inizio della trascrizione sono numerose e formano il complesso di trascrizione Gli eucarioti possiedono più DNA polimerasi: 1. l’RNA polimerasi 1 trascrive il DNA che codifica rRNA 2. l’RNA polimerasi 2 trascrive i geni che codificano le proteine 3. L’RNA polimerasi 3 trascrive il DNA che codifica il tRNA Oltre alle polimerasi, negli eucarioti anche i promotori sono di tipi differenti e la loro azione si somma quella delle sequenze supplementari, che contribuiscono a una regolazione più fine della trascrizione. La regolazione dell’espressione genica può avvenire in vari punti del processo di trascrizione e traduzione di un gene in una proteina o Alcuni meccanismi regolatori agiscono prima della trascrizione modificando la struttura della cromatina e dei cromosomi PRIMA DELLA TRASCRIZIONE Cromatina: DNA+ proteine L’impacchettamento del DNA nucleo somi opera di queste proteine può rendere il DNA inaccessibile all’RNA polimerasi il resto del macchinario coinvolto nella trascrizione La trascrizione di un gene eucarioti Co. dipende dalla struttura della cromatina, sia a livello locale sia livello dell’intero cromosoma Nei cromosomi degli eucarioti il DNA è avvolto attorno a proteine chiamate istoni a formare una struttura detta nucleosoma. I nucleosomi bloccano tanto l’inizio quando l’allungamento della trascrizione. In un processo definito rimodellamento della cromatina, questi due blocchi vengono rimossi da due diversi tipi di proteine di rimodellamento. Due tipi di cromatina: a) Eurocormatina= contiene il DNA che viene trascritto in tRNA b) Eterocromatina= contiene i geni che di solito non vengono trascritti Esempio eterocromatina Cromosoma X inattivo Ogni femmina contiene in duplice copia i geni associati al cromosoma X.possedendone in duplice copia, potrebbe produrre il doppio delle relative proteine rispetto alle cellule maschili.ma, durante le prime fasi dello sviluppo embrionale di una femmina, uno dei due cromosomi X rimane in gran parte in attivo dal punto di vista trascrizionale Il cromosoma X in attivo si condensa nel corpo di Barr, facendo sì che il suo DNA risulti inaccessibile al macchinario molecolare della trascrizione DURANTE LA TRASCRIZIONE Trascrizione differenziale dei geni I singoli geni possono essere trascritti in modo differenziale Es geni housekeeper (geni che codificano proteine coinvolte in processi metabolici fondamentali per ogni cellula vivente, come gli enzimi della glicolisi) sono trascritti tanto nelle cellule del cervello quanto da quelle del fegato. L’RNA polimerasi 2 degli eucarioti non è in grado di legarsi da sola al promotore e iniziare a trascrivere; può farlo soltanto dopo che sul cromosoma si sono radunate specifiche proteine, dette fattori di trascrizione Oltre al promotore sono presenti anche due sequenze regolatrici del DNA; a tali sequenze si legano proteine regolatrici che hanno il compito di legarsi al complesso di trascrizione e attivarlo. Più lontano dal promotore si trovano le sequenze amplificatrice, che legano proteine attivatrici con il compito di stimolare ulteriormente l’attività del complesso di trascrizione. Esistono i cosiddetti silenziatori, che restano la trascrizione in seguito al legame con specifici repressori proteici. Negli eucarioti i geni da coordinare, non essendo organizzati in operone come nei procarioti, possono trovarsi molto lontani sono stesso cromosoma, o anche su cromosomi differenti.in tal caso, la regolazione è possibile qualora diversi geni contengono le stesse sequenze di regolazione, pronte a legarsi alle medesime proteine regolatrici. Un altro sistema con cui la cellula può sintetizzare un certo prodotto genico in quantità maggiori rispetto a un’altra cellula e di fare più copie del relativo gene e trascriverle tutte.la creazione di più copie di un gene e figli aumentare la velocità di trascrizione viene definita amplificazione genica Amplificazione genica= la creazione di più copie di un gene al fine di aumentare la velocità di trascrizione Sì da un pre mRNA vengono rimossi in maniera selettiva particolari regioni, si arriva alla sintesi di proteine diverse Promotore= È una sequenza di DNA situato in prossimità dell’estremità cinque della regione codificante di un gene o di un operone, in corrispondenza della quale l’RNA polimerasi inizia la trascrizione La selezione naturale: Thomas Malthus= Per quanto rapidamente crescano i mezzi di produzione e di sostentamento, e popolazioni umane crescono più in fretta; quindi, a me non intervenire per controllare nello sviluppo, è inevitabile che i mezzi per sopravvivere finiscono per scarseggiare o Tutte le specie infatti tendono a riprodursi in modo da crescere con grande rapidità o Darwin si rese conto che la pressione esercitata dall’ambiente sono specie portava la morte di una grande percentuale di individui, molto maggiore di quanto potesse sembrare; quest’azione non era esercitato soltanto dai predatori o dalle malattie, ma soprattutto dalla limitatezza delle risorse Altre prove che confermano la teoria evolutiva: 1) Biogeografia= distribuzione geografica delle specie viventi a. DarwinnotòcheglianimalidelleGalápagos assomigliavano di più alle specie continentali che agli animali di altre isole tropicali (con un ambiente più simile). 2) Anatomia comparata= disciplina che mette a confronto le strutture corporee di specie diverse. Somiglianze anatomiche che accomunano le specie costituiscono un indicatore di discendenza comune a. Strutture analoghe= strutture che si assomigliano perché svolgono la stessa funzione, pur avendo origine diversa b. Strutture omologhe= strutture simili perché derivano da un antenato comune, ma hanno funzioni diverse 3) Biologia molecolare= disciplina che paragona sequenze di DNA e proteine in organismi differenti a. Le specie che risultano strettamente correlate al Comune una percentuale di DNA e di proteine maggiore rispetto alle specie non imparentate Darwin rimase colpito dalle differenze e somiglianze che esistevano tra le specie viventi; ma non meno importante fu per lui cogliere una grande variabilità morfologica presente all’interno di ciascuna specie ➢ Tutti gli individui appartenenti a una data specie hanno moltissimi caratteri comuni, eppure altrettanto vero che sono diversi l’uno dall’altro. o In ogni specie esiste una variabilità individuale che hai preesistente all’azione dell’ambiente e non è frutto di un adattamento. Tale variabilità, inoltre, è del tutto casuale ed è fondamentale per l’evoluzione Equilibrio di Hardy-Weinberg= stabilisce che il mescolamento dei geni durante la riproduzione sessuata non altera la frequenza di diversi alleli in un pool genico 5 condizioni di equilibrio: 1. Gli accoppiamenti devono essere casuali 2. La popolazione deve essere di grandi dimensioni 3. Non deve esserci flusso genico 4. Non devono avvenire mutazioni 5. La selezione naturale non deve influenzare la sopravvivenza di particolari genotipi Fattori che contribuiscono alla microevoluzione: 1) Deriva genetica= riduzione casuale della frequenza di un allele. Può provocare forti alterazioni nelle frequenze alleliche delle generazioni successive (indipendente dalla selezione naturale) a. Effetto collo di bottiglia= popolazioni solitamente numerose di tanto in tanto attraversano periodi difficili, nei quali sopravvive soltanto un piccolo numero di individui. È una riduzione della variabilità genetica b. Effetto del fondatore= in seguito ad una colonizzazione. È improbabile che gli individui portino con sé tutti gli alleli presenti nella popolazione di origine. 2) Flusso genico= si verifica quando individui fertili entrano a fare parte di una popolazione o se ne allontanano, oppure quando si verifica un trasferimento di geni 3) Accoppiamento non casuale= All’interno delle popolazioni che si riproducono per via sessuata, alcuni individui (genotipi che presentano caratteristiche più efficienti) generano più figli di altri. a. Se la preferenza va agli individui con la stessa costituzione genetica, i genotipi omozigoti risulteranno più rappresentativi quanto previsto dall’equazione b. Es autofecondazione Variabilità • Polimorfismo= diverse varianti di una caratteristica fenotipica • Variazioni all’interno della stessa popolazione e tra popolazioni • Variazioni geografiche • Cline= una variazione graduale di una caratteristica ereditaria O Ghiandole esocrine e restano in collegamento con l'epitelio sovrastante mediante un canale detto dotto · Ghiandole endocrine -> riversano sostante prodotte nella arcolazione Sanguigna · epiteli sensorialie costituite da celme epitellati specializzate per recepire specifici Stimoli provenient dall'ambiente esterno o interno TESSUTO MUSCOLARE L Costituito di cellule di forma allungata che possono contrarsi per generare forze e causare movimento I proteine contrattili - actina I miosina ↑ la contrazione si verifica in sposta a uno stimolo proveniente dalsistema Nervoso e consuma molto energia , che Viene fornite dalle molecole di ATP TIPI 1) muscolo scheletrico striato a movimenti volontari+ alcuni movimenti involontari (es. respirazione , Tremori o le sue cellule sono chiamate fibre muscolari (Multinudeate Si formano atraverso le Fusione di mioblasti 2) Muscolo liscio > rivestimento organi comi -> sottoIl controllo del sistema nervoso autonomo Cinvolontario 3) muscolo cardiaco- strato involontario TESSUTO CONNETTIVO L cellule di forma varia disperse in una matrice extracellulare fibre formate da collagene L sostegno o connessione fibre formate da Elastina · riempiono gli spazi tra organi o tessuti - alcuni svolgono reazioni metaboliche important si dividono in connettivi propriamente detti L connettivi specializzati - Connettivi propriamente detti - 1) connettivo denso -Fibreco collage ee resistente 2)connettivo lasso - tutti I Tipi di fibre & pelle tra un organo e un altro 3) Tessuto adiposo - deposito grassi -Connettivi Specializzati - Matrice extracellulare 1) cartilagine -> formatada CONDrocti gommosa ~cristalli di fosfato 2) Tessuto osseo e fibre di collagene matrice extracellulare rigida - carbonato di funzioni - Sostegno calcio 2 ↓poteroe a di calcio cellule responsabili della - Osteoblasti-depositano Nuova matrice ossed crescia - Osteocti - osteoblanti che rimangono intrappolati da cio che hanno prodotto - Osteocrasti-demoliscono il vecchio Tessuto osseo 3) sangue TESSUTO NERVOSO- NeuroTagliac - NEURONI- possono generare e trasmettere impulsinenros Formati da Nucleotorfanuli + Assone + dendriti · terminaacontatto con una L'estensioni atoplasmatiche corrieS Cellula bersaglio Sottili che raccolgono i segnali · Dadove esce impulso provenienti da altri neuroni D zona a contatto tra e li trasmettono alcorpo cellulare assone//cellula persaglio = sinapsi - ceveglal a neuroni - sostegno - filtro - forniscono sostante nutrienti ORGANI , SISTEMI , APPARATIL stessa Origine embrionale Origine embrionale diverse Sistema Endocrino e Nervoso o Endocrino e inslemedighiandole che producono Ormoni Sistema N . Centr o Nervoso e fornisce risposte a stimoli provenienti dall'ambiente esterno Gangen Neuroni ,Sensoralcerosmisensorala cefalo e midollo Nerul Unità funzionali)efferenti -> Trasmettono impulsi SNc MEMBRaNe O mucose - rivestono cavità che comunicano con l'esterno O SieroSe - rivestono conità non comunicanti con l'esterno e organi in esse conten PERITONCO (Cavita addominale PLEURe (Polmoni PERICORAVO CUTE-resistente - funzione barriera - elastica - recettori Sensoriali - impermeabile - mantiene costante temperatura corporea · poggia su uno strato costituito da tessuto adiposo · nella cute sono annessi anche-ghlandole Sudoripare EPIDERMIDE - guiandole sebacee DERMA - pell Tessutoadiposo - Unghie vene tariere · strato esterno - epidermide · strato sottostante -> derma - EPIDERMIDE- · piuristratificato · Viene costantemente rinnovato · contiene diversi tipi di cellule epiteralicellule · poggia su uno strato basale costituito da - Cheratochi - producono cheratina (Strato Germinativo) · altre cellule- Melanociti - Producono Melanina · +ghiandole sebacee e sudoripare - DERMA- · materiale resistente ricco di fibre di collagene + vasi Sanguigni Vasocostrizione · contribuisce alla regolazione della temperatore corporea atraverso vasodilatazione e V · + recettori tattili