È stimato che oggi sulla terra sono presenti da 10*106 a 100*106 specie viventi

Enorme diversità di forme

Costanza di struttura interna

La cellula è l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi

Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule

Non esiste alcuna forma di vita se non a livello cellulare

Tutte le cellule sono costituite fondamentalmente da

4 classi di macromolecole

Le macromolecole derivano dalla condensazione delle biomolecole di base

I costituenti della cellula

H2O – CO2 - NH3 – CH4

Aminoacidi, Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo, Monosaccaridi

Proteine, Acidi nucleici, Lipidi, Polisaccaridi

Aggregati Macromolecolari

Ribosomi – Sistemi multienzimatici – Membrane cellulari

Cellula Procariotica

Cellula Eucariotica

Caratteristiche degli organismi viventi

• Utilizzo dell’energia proveniente dall’ambiente

• Scambio di materia con l’ambiente

• Costruzione delle proprie strutture

• Ereditarietà

Membrane

Sintesi ed idrolisi dell’ATP

DNA RNA PROTEINE

Rappresentazione schematica delle circa 500 reazioni metaboliche di una tipica cellula

Degradazione del cibo e conservazione dell’energia con produzione di ATP

Costruzione delle proprie strutture e lavoro cellulare utilizzando l’energia immagazzinata nell’ATP

Evoluzione

Selezione naturale

• Nuovi modi di sfruttare efficacemente l’ambiente

• Competizione con le altre specie

• Riprodursi con successo

Variabilitàgenetica

Diversità

La variabilità genetica causa la formazione di nuove specie

I meccanismi fondamentali che provocano variabilità genetica sono:

• Le mutazioni• La riproduzione sessuale

Le mutazioni sono variazioni della sequenza nucleotidica del DNA.

Possono essere causate da:

• errori durante la duplicazione del DNA• esposizione delle cellule ad agenti fisici o chimici (agenti mutageni)

Effetti delle mutazioni

Alterazione della funzione di una proteina

Nessun effetto sulla proteina

Un miglioramento della funzione

A1

A

A

Alterazione della funzione di una proteina

A1

A1

A

A

Nessun effetto sulla proteina

A

A1

A

Un miglioramento della funzione

A – B

A1 – B1

A2 – B2

A1 soluzione ottimaleA2 soluzione indifferente peggiore di A1

B1 soluzione letaleB2 soluzione indifferente

“Il caso e la necessità”

Cicli ripetuti di errori e prove Evoluzione

Alcune parti del genoma cambiano più facilmente di altre nel corso

dell’evoluzione

Altre, invece, sono altamente conservate e corrispondono a regioni funzionalmente

importanti di geni che codificano per proteine o per RNA essenziali

Rimangono perfettamente riconoscibili in tutte le specie viventi

e sono quelli che dobbiamo utilizzare se vogliamo ricercare relazioni di parentela

tra i diversi organismi

PROTEIN SEQUENCES ALIGNMENTPROTEIN SEQUENCES ALIGNMENT

RNA ribosomiale

Organismi pluricellulari

E’ stimato che nel corpo umano sono presenti circa 1013 cellule che costituiscono i differenti

tessuti, organi e apparati

Tutte le cellule di un organismo hanno lo stesso genoma

(originano tutte dallo zigote).

Le differenze tra i diversi tipi cellulari dipendono dalle diverse proteine che li costituiscono

dall’espressione selettiva di specifici sets di geni.

• La struttura primaria delle proteine

• Destinazione delle proteine all’interno della cellula

• Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare

• La struttura primaria di RNA non tradotti

Il Genoma cellulare specifica inoltre:

Proteine essenziali Geni housekeeping

Proteine cellulo-specifiche Geni la cui espressione è regolata

Meccanismi di Regolazione dell’espressione genica

Fase Nucleare

•Scelta del gene che deve essere espresso

•Maturazione dell’RNA

•Trasferimento Nucleo Citoplasma

 

 

Fase Citoplasmatica

•Sintesi delle catene polipeptidiche

•Modificazioni post-traduzionali

•Trasferimento delle proteine nelle sedi di competenza

Complessità delle reti proteiche intracellulari

31 gruppi funzionali - 1500 proteine

Mappa delle principali vie di segnalazione importanti per il cancro in cellule umane.Indica le posizioni cellulari di alcune proteine modificate da mutazioni e coinvolte nella patogenesi di tumori.