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INTRODUZIONE DEL CORSO INTRODUZIONE DEL CORSO DOCENTE DEL CORSO: DOCENTE DEL CORSO: Dr. Davide Dr. Davide Barbagallo Barbagallo MATERIALE UTILE AI FINI DEL CORSO: MATERIALE UTILE AI FINI DEL CORSO: 1. 1. Libro di testo consigliato: Libro di testo consigliato: Biologia e Genetica Biologia e Genetica a cura di G. De Leo, E. a cura di G. De Leo, E. Ginelli Ginelli, S. Fasano (Ed. S. Fasano (Ed. EdiSES EdiSES) 2. 2. Sito Internet (dove poter scaricare il materiale didattico): Sito Internet (dove poter scaricare il materiale didattico): http://www.bgbunict.it http://www.bgbunict.it (Sezione (Sezione Researchers Researchers – Home Home Page Page Davide Davide Barbagallo Barbagallo) 3. 3. Ricevimento presso il Laboratorio di Biologia Molecolare: Comparto 10 Ed. C Ricevimento presso il Laboratorio di Biologia Molecolare: Comparto 10 Ed. C – Piano Piano -1, Stanza 002 1, Stanza 002

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INTRODUZIONE DEL CORSOINTRODUZIONE DEL CORSO

DOCENTE DEL CORSO:DOCENTE DEL CORSO:

Dr. Davide Dr. Davide BarbagalloBarbagallo

MATERIALE UTILE AI FINI DEL CORSO:MATERIALE UTILE AI FINI DEL CORSO:

1.1. Libro di testo consigliato: Libro di testo consigliato: Biologia e GeneticaBiologia e Genetica a cura di G. De Leo, E. a cura di G. De Leo, E. GinelliGinelli,,

S. Fasano (Ed. S. Fasano (Ed. EdiSESEdiSES))

2.2. Sito Internet (dove poter scaricare il materiale didattico): Sito Internet (dove poter scaricare il materiale didattico):

http://www.bgbunict.ithttp://www.bgbunict.it (Sezione (Sezione ResearchersResearchers –– Home Home PagePage Davide Davide BarbagalloBarbagallo))

3.3. Ricevimento presso il Laboratorio di Biologia Molecolare: Comparto 10 Ed. C Ricevimento presso il Laboratorio di Biologia Molecolare: Comparto 10 Ed. C ––

Piano Piano --1, Stanza 0021, Stanza 002

TUTTA LA VITA HA UN’ORIGINE

COMUNE CHE SI E’ DIVERSIFICATA

E SVILUPPATA ATTRAVERSO IL

PROCESSO DELL’EVOLUZIONE.

I RICERCATORI STIMANO CHE NEL

MONDO ATTUALE VI SIA UN

NUMERO COMPRESO TRA 5*106 E

100*106 SPECIE VIVENTI

Caratteristiche degli organismi viventiCaratteristiche degli organismi viventi

1) Utilizzo dell’energia proveniente 1) Utilizzo dell’energia proveniente dall’ambientedall’ambiente

2) Scambio di materia con l’ambiente 2) Scambio di materia con l’ambiente 2) Scambio di materia con l’ambiente 2) Scambio di materia con l’ambiente

3) Costruzione delle proprie strutture3) Costruzione delle proprie strutture

4) Ereditarietà4) Ereditarietà

L’INTERA BIOLOGIA E’ UN

CONTRAPPUNTO TRA DUE TEMI:

STUPEFACENTE VARIETA’ NEI

SINGOLI PARTICOLARI; SINGOLI PARTICOLARI;

STUPEFACENTE COSTANZA NEI

MECCANISMI FONDAMENTALIDa Alberts B. et al.Biologia Molecolare della Cellula

LA FILOGENESI SI OCCUPA DI STUDIARE LA STORIALA FILOGENESI SI OCCUPA DI STUDIARE LA STORIA

DELLA DISCENDENZA DEGLI ORGANISMI E COME

ESSI SONO CAMBIATI NEL TEMPO.

LA TASSONOMIA SI RIFERISCE INVECE ALLA

MODALITA’ ATTRAVERSO CUI I NATURALISTI ED I

BIOLOGI RAGGRUPPANO LE SPECIE (UNITA’

TASSONOMICHE DI BASE) DEGLI ORGANISMI

VIVENTI E DEI FOSSILI.

SISTEMA GERARCHICO SISTEMA GERARCHICO DIDI CLASSIFICAZIONECLASSIFICAZIONE

1.1. SPECIE (Es.: sapiens)SPECIE (Es.: sapiens)

2.2. GENERI (Es.: Homo)GENERI (Es.: Homo)

3.3. FAMIGLIE (Es.: FAMIGLIE (Es.: HominidaeHominidae))

4.4. ORDINI (Es.: ORDINI (Es.: PrimatesPrimates))

5.5. CLASSI (Es.: CLASSI (Es.: MammaliaMammalia))

6.6. PHYLA O DIVISIONI PHYLA O DIVISIONI

(Es.: (Es.: ChordataChordata))

7.7. REGNI (Es.: REGNI (Es.: AnimaliaAnimalia))

TASSONOMIA E SISTEMATICA MOLECOLARETASSONOMIA E SISTEMATICA MOLECOLARE

LA SISTEMATICA MOLECOLARE SI BASA SULLE

ANALISI DELLE SEQUENZE DI DNA O DELLE

PROTEINE.

ALLORQUANDO LA SIMILARITA’ TRA LE

SEQUENZE PROTEICHE DI DIFFERENTI

ORGANISMI RISULTA SIGNIFICATIVA, ALLORA

TALI PROTEINE VENGONO DEFINITE OMOLOGHE

E, PROBABILMENTE, SVOLGONO FUNZIONI

SIMILI. (ES.:EVOLUZIONE DELL’EMOGLOBINA)

NASCITA DELLA BIOINFORMATICANASCITA DELLA BIOINFORMATICA

IL POTERE DI QUESTO TIPO DI ANALISI COMPARATIVE E

L’IDENTIFICAZIONE DI PROTEINE OMOLOGHE E’ STATO NOTEVOLMENTE

AMPLIATO NEGLI ULTIMI 5 ANNI GRAZIE ALL’ANALISI IN SILICO DELLE

SEQUENZE AMINOACIDICHE, DEDOTTE DALLA CRESCENTE SEQUENZE AMINOACIDICHE, DEDOTTE DALLA CRESCENTE

DISPONIBILITA’ DELLE INFORMAZIONI DI SEQUENZA CONTENUTE NEI

PROGETTI GENOMA DEI VARI ORGANISMI VIVENTI.

ESISTONO 3 GRANDI DATABASES DI SEQUENZE NUCLEOTICHE AL

MONDO: EMBL; DDBJ E GenBank E UNIPROT COME DATABASE DI SEQ.

AMINOACIDICHE.

ATTRICE FONDAMENTALE ATTRICE FONDAMENTALE

DEL CORSO SARA’DEL CORSO SARA’

“LA CELLULA”“LA CELLULA”

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

organismi viventiorganismi viventi

Tutti gli organismi viventi sono formati da Tutti gli organismi viventi sono formati da

cellulecellulecellulecellule

Non esiste alcuna forma di vita se non a Non esiste alcuna forma di vita se non a

livello cellulare livello cellulare

(TEORIA CELLULARE (TEORIA CELLULARE –– Prima metà del Prima metà del

1800; 1800; ShleidenShleiden, , SchwannSchwann e e VirchowVirchow))

A FRONTE A FRONTE DIDI UNA NOTEVOLE UNA NOTEVOLE

VARIETA’ VARIETA’ DIDI FORME E FUNZIONI,FORME E FUNZIONI,

DIFFERENTI TIPI DIFFERENTI TIPI DIDI CELLULECELLULE

SONO ACCOMUNATI DAL SONO ACCOMUNATI DAL

POSSEDERE TUTTE:POSSEDERE TUTTE:

1)1) CITOPLASMACITOPLASMA;;

2)2) NUCELOIDE O NUCLEONUCELOIDE O NUCLEO;;

3)3) MEMBRANA PLASMATICAMEMBRANA PLASMATICA

PER INIZIARE PER INIZIARE …QUALCHE…QUALCHE CENNO CENNO DIDI CHIMICACHIMICA

••LA MATERIA E’ FATTA LA MATERIA E’ FATTA DIDI COMBINAZIONI COMBINAZIONI DIDI ELEMENTIELEMENTI..

••LA PARTICELLA PIU’ PICCOLA LA PARTICELLA PIU’ PICCOLA DIDI UN ELEMENTO CHE MANTIENE ANCORA UN ELEMENTO CHE MANTIENE ANCORA LE SUE CARATTERISTICHE CHIMICHE DISTINTIVE E’ UN LE SUE CARATTERISTICHE CHIMICHE DISTINTIVE E’ UN ATOMOATOMO..

••ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE ATOMI UNITI INSIEME IN GRUPPI COSTITUISCONO LE MOLECOLEMOLECOLE..

GRAFITEGRAFITE CARBONIOCARBONIO MOLECOLA ATPMOLECOLA ATP

IN UN ATOMO SI DISTINGUE UN NUCLEO CARICO POSITIVAMENTE ATTORNO AL QUALE RUOTANO PARTICELLE CARICHE NEGATIVAMENTE: GLI ELETTRONI (e-) (-)

IL NUCLEO DI UN ATOMO, IN PARTICOLARE, CONTIENE SIA PROTONI (p) (+) CHE NEUTRONI (n) (0)

UN ATOMO ELETTRICAMENTE NEUTRO HA UN UGUAL NUMERO DI “e-” E DI “p” NUMERO ATOMICO = N° DI “p” DEL NUCLEO

L’ATOMO

GLI “e-” DETERMINANO IL COMPORTAMENTO CHIMICO DI UN ATOMO E TUTTI GLI ATOMI DI UN DATO ELEMENTO HANNO LO STESSO NUMERO ATOMICO

ISOTOPI = ATOMI CON IDENTICO NUMERO DI “p” MA DIVERSO NUM. DI “n”

PESO ATOMICO (PA) (ATOMI) O PESO MOLECOLARE (PM) (MOLECOLE) = MASSA IN CONFRONTO A QUELLA DI UN ATOMO DI IDROGENO (H) 1 DALTON (D) ~ MASSA DI UN ATOMO DI H

ATOMO ATOMO DIDI BOHRBOHR

ORBITALIORBITALI

NUCLEONUCLEOELETTRONIELETTRONI

IN NATURA SI TROVANO IN NATURA SI TROVANO 92 ELEMENTI92 ELEMENTI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRI, CIASCUNO DIVERSO DAGLI ALTRIPER NUMERO PER NUMERO DIDI “p” E “p” E DIDI “e“e--” NEI SUOI ATOMI ” NEI SUOI ATOMI

GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO GLI ORGANISMI VIVENTI (VIRUS COMPRESI) SONO COMPOSTI SOLTANTO DA UNA PICCOLA SELEZIONE DA UNA PICCOLA SELEZIONE DIDI QUESTI ELEMENTIQUESTI ELEMENTI

I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE I DIVERSI ELEMENTI SONO DISTRIBUITI NELLA TAVOLA IN BASE ALLE LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE” LORO CARATTERISTICHE “PERIODICHE”

I LEGAMI TRA GLI ATOMII LEGAMI TRA GLI ATOMI

NEI TESSUTI VIVENTI SOLO GLI ELETTRONI DI UN ATOMO SUBISCONO

RIARRANGIAMENTI (MODIFICAZIONI).

GLI e- SONO IN CONTINUO MOVIMENTO INTORNO AL NUCLEO,

SECONDO BEN PRECISI STATI DISCRETI DETTI “ORBITALI” O “GUSCI SECONDO BEN PRECISI STATI DISCRETI DETTI “ORBITALI” O “GUSCI

ELETTRONICI”.

CIASCUN GUSCIO PUO’ CONTENERE SOLO UN NUMERO PRESTABILITO DI

e-: 1° GUSCIO 2 e-; 2° E 3° GUSCIO 8 e- CIASCUNO; 4° E 5° GUSCIO 18

e- CIASCUNO… (ATOMI CON PIU’ DI 4 GUSCI SONO MOLTO RARI NELLE

MOLECOLE BIOLOGICHE).

I GUSCI PIU’ INTERNI AVRANNO I LORO e- MAGGIORMENTE

ATTRATTI DAI p, AL CONTRARIO GLI e- DEI GUSCI PIU’ ESTERNI

SARANNO “MENO VINCOLATI”. I PRIMI e- SONO PIU’ “STABILI” DEI

SECONDI.

QUANDO UN ATOMO HA IL GUSCIO PIU’ ESTERNO INTERAMENTE

RIEMPITO DI e- E’ PARTICOLARMENTE STABILE E, QUINDI, RIEMPITO DI e- E’ PARTICOLARMENTE STABILE E, QUINDI,

CHIMICAMENTE NON REATTIVO (Es: He; Ne; Ar; etc…).

GLI ATOMI CHE, INVECE, HANNO L’ORBITALE PIU’ ESTERNO NON

COMPLETAMENTE RIEMPITO, SONO IN GRADO DI “DONARE”;

“RICEVERE” O “CONDIVIDERE” e- FRA LORO PER FORMARE MOLECOLE

O IONI

LEGAME IONICO = QUANDO GLI e- SONO DONATI DA UN ATOMO AD UN ALTRO

LEGAME COVALENTE = QUANDO DUE ATOMI CONDIVIDONO UNA O PIU’ COPPIE DI e-

NOTA: SPESSO LA COPPIA (O LE COPPIE) DI e- E’ CONDIVISA IN MODO INEGUALE (CIOE’ GLI e- SONO ATTRATTI DI PIU’ VERSO UN ATOMO –QUELLO PIU’ “ELETTRONEGATIVO” – PIUTTOSTO CHE VERSO L’ALTRO (Es: H2O) ): IN TAL CASO SI PARLA DI LEGAME COVALENTE POLARE

IL NUM. DI e- CHE UN ATOMO DEVE ACQUISIRE O PERDERE (SIA PER IL NUM. DI e- CHE UN ATOMO DEVE ACQUISIRE O PERDERE (SIA PER CONDIVISIONE CHE PER TRASFERIMENTO) PER OTTENERE UN GUSCIO ESTERNO PIENO E’ NOTO COME LA SUA VALENZA

LEGAME IONICO LEGAME COVALENTE LEGAME COVALENTE POLARE

SOLITAMENTE SI FORMA TRA ATOMI CHE HANNO SOLTANTO UNO O SOLITAMENTE SI FORMA TRA ATOMI CHE HANNO SOLTANTO UNO O

DUE DUE ee-- IN PIU’ OLTRE AD UN GUSCIO ELETTRONICO PIENO OD A CUI IN PIU’ OLTRE AD UN GUSCIO ELETTRONICO PIENO OD A CUI

MANCANO UNO O DUE MANCANO UNO O DUE ee-- PER ACQUISIRE UN GUSCIO ESTERNO PIENO.PER ACQUISIRE UN GUSCIO ESTERNO PIENO.

QUESTI ATOMI, INFATTI, POSSONO OTTENERE UN GUSCIO QUESTI ATOMI, INFATTI, POSSONO OTTENERE UN GUSCIO

ELETTRONICO ESTERNO PIENO PIU’ FACILMENTE TRASFERENDO ELETTRONICO ESTERNO PIENO PIU’ FACILMENTE TRASFERENDO ee-- AD AD

UN ALTRO ATOMO O ACQUISENDOLI DA ESSO PIUTTOSTO CHE UN ALTRO ATOMO O ACQUISENDOLI DA ESSO PIUTTOSTO CHE

METTENDONE IN COMPARTECIPAZIONE.METTENDONE IN COMPARTECIPAZIONE.

LEGAME IONICO LEGAME IONICO

METTENDONE IN COMPARTECIPAZIONE.METTENDONE IN COMPARTECIPAZIONE.

NEL VUOTO IL LEGAME IONICO E’ 25NEL VUOTO IL LEGAME IONICO E’ 25--30 VOLTE PIU’ FORTE CHE IN 30 VOLTE PIU’ FORTE CHE IN

SOLUZIONESOLUZIONE

ACQUOSAACQUOSA

UN CRISTALLO DI NaClUN CRISTALLO DI NaCl

LEGAME COVALENTE LEGAME COVALENTE

MOLECOLA = GRUPPO DI ATOMI TENUTI ASSIEME DA LEGAMI COVALENTI

NEI LEGAMI COVALENTI GLI e- SONO CONDIVISI TRA ATOMI PER COMPLETARE IL GUSCIO ESTERNO, PIUTTOSTO CHE ESSERE TRASFERITI FRA DI ESSI.GLI e- CONDIVISI FORMANO UNA NUVOLA DI CARICHE NEGATIVE CHE E’ PIU’ DENSA TRA I DUE NUCLEI CARICHI POSITIVAMENTE ED AIUTA A TENERLI INSIEME, OPPONENDOSI ALLA MUTUA REPULSIONE FRA CARICHE SIMILI CHE ALTRIMENTI LI FORZEREBBERO A SEPARARSI

FORZE ATTRATTIVE E REPULSIVE SONO IN EQUILIBRIO SE I NUCLEI FORZE ATTRATTIVE E REPULSIVE SONO IN EQUILIBRIO SE I NUCLEI SONO SEPARATI DA UNA DISTANZA CARATTERISTICA, CHIAMATA LUNGHEZZA DI LEGAME

ALTRA PROPRIETA’ CRUCIALE DI QUALUNQUE LEGAME (COVALENTE E NON) E’ LA FORZA DI LEGAME = QUANTITA’ DI ENERGIA (IN Kcal/mole) CHE DEVE ESSERE FORNITA PER ROMPERE QUEL LEGAME. [UN TIPICO LEGAME COVALENTE HA UNA FORZA DI 90 Kcal/mole].

FORMAZIONE E ROTTURA DI LEGAMI COVALENTI SONO EVENTI VIOLENTI E NELLA CELLULA SONO CONTROLLATI DA CATALIZZATORI SPECIFICI: GLI ENZIMI

LEGAME COVALENTE (continua)LEGAME COVALENTE (continua)

QUANDO UN ATOMO FORMA LEGAMI COVALENTI CON PARECCHI ALTRI,

QUESTI LEGAMI MULTIPLI HANNO ORIENTAMENTI DEFINITI NELLO

SPAZIO L’UNO RISPETTO ALL’ALTRO, RIFLETTENDO GLI ORIENTAMENTI

DELLE ORBITE DEGLI e- CONDIVISI: SI PARLA IN TAL CASO DI ANGOLI

DI LEGAME

L’ORIENTAMENTO PRECISO DEI LEGAMI COVALENTI FORMA LA BASE L’ORIENTAMENTO PRECISO DEI LEGAMI COVALENTI FORMA LA BASE

DELLA GEOMETRIA TRIDIMENSIONALE DELLE MOLECOLE ORGANICHE

H2O UN “FRAMMENTO” DI DNA

LEGAME COVALENTE (continua)LEGAME COVALENTE (continua)

I LEGAMI COVALENTI POLARI SONO MOLTO IMPORTANTI IN BIOLOGIA (V. DNA) PERCHE’ CREANO DEI DIPOLI PERMANENTI CHE PERMETTONO ALLE MOLECOLE DI INTERAGIRE TRAMITE FORZE ELETTRICHE.

Es: UNA MACROMOLECOLA BIOLOGICA (COME IL DNA O LE PROTEINE) CON MOLTI GRUPPI POLARI, AVRA’ UNO SCHEMA DI DISTRIBUZIONE DI CARICHE + E - SULLA SUA SUPERFICIE; QUANDO UNA TALE MOLECOLA INCONTRA UNA SECONDA MOLECOLA CON UNA SERIE COMPLEMENTARE DI CARICHE, LE DUE MOLECOLE SARANNO ATTRATTE FRA LORO DA INTERAZIONI FRA DIPOLI PERMANENTI CHE ASSOMIGLIANO AI LEGAMI IONICI MA SONO DUE MOLECOLE SARANNO ATTRATTE FRA LORO DA INTERAZIONI FRA DIPOLI PERMANENTI CHE ASSOMIGLIANO AI LEGAMI IONICI MA SONO PIU’ DEBOLI DI QUESTI

Es. Es. DIDI LEGAMI COVALENTI POLARI LEGAMI COVALENTI POLARI DNADNA--PROTEINEPROTEINE

LEGAMI NON COVALENTILEGAMI NON COVALENTI

••LEGAME IONICOLEGAME IONICO (V. PRIMA).

••LEGAME IDROGENO (LEGAMI H)LEGAME IDROGENO (LEGAMI H) = SI FORMA QUANDO UN ATOMO DI H SI METTE “A PONTE” TRA DUE ATOMI AD ELETTRONEGATIVITA’ MAGGIORE RISPETTO AD ESSO (Es: LEGAMI H TRA MOLECOLE DI ACQUA).

••ATTRAZIONE ATTRAZIONE DIDI Van Van derder WaalsWaals = QUANDO, A CAUSA DELLA FLUTTUAZIONE DELLA NUVOLA ELETTRONICA DI UN ATOMO APOLARE, SI FORMA UN DIPOLO INTERMITTENTE CHE, A SUA VOLTA, INDUCE FORMA UN DIPOLO INTERMITTENTE CHE, A SUA VOLTA, INDUCE TRANSITORIAMENTE UN DIPOLO INTERMITTENTE POLARIZZATO IN MODO OPPOSTO IN UN ATOMO CIRCOSTANTE. QUESTA INTERAZIONE TRA ATOMI E’ MOLTO DEBOLE.

••LEGAME IDROFOBICO LEGAME IDROFOBICO = NON E’ UN VERO E PROPRIO LEGAME, QUANTO UNA INTERAZIONE “FORZATA” TRA MOLECOLE IDROFOBICHE CHE VENGONE “SPINTE” DALL’ACQUA A FORMARE DEGLI AGGREGATI MOLECOLARI CHE COPRONO A VICENDA I LORO RESIDUI APOLARI, EVITANDO COSI’ EFFETTI DISTRUTTIVI SUL RETICOLO D’ACQUA, TENUTO INSIEME DA LEGAMI H.

LEGAME H

ATTRAZIONE DI Van der Waals

LEGAMI IDROFOBICI

LE MACROMOLECOLE CELLULARILE MACROMOLECOLE CELLULARI

12%

14%

16%

PROTEINS

IN PESO, LE MACROMOLECOLE SONO DI GRAN LUNGA LE PIU’ ABBONDANTIFRA LE MOLECOLE CHE CONTENGONO C IN UNA CELL. VIVENTE; SONO LEPRINCIPALI UNITA’ DI CUI E’ COSTITUITA UNA CELL. E ANCHE I COMPONENTI CHE CONFERISCONO LE PROPRIETA’ PIU’ DISTINTIVE DEI VIVENTI.

0%

2%

4%

6%

8%

10%

RNA

DNA

SI DEDUCE CHE NELLA CELLULA LE MOLECOLE SONO“DISSOLTE” A FORMARE UNA SOLUZIONE ACQUOSA

HH22O O –– COCO22 -- NHNH33 –– CHCH44

Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,Aminoacidi, Aminoacidi, Nucleotidi,Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo,Acidi grassi e Glicerolo,

MonosaccaridiMonosaccaridi

Proteine, Proteine, Acidi nucleici,Acidi nucleici, Lipidi, Lipidi, PolisaccaridiPolisaccaridi

Aggregati MacromolecolariAggregati Macromolecolari

Ribosomi Ribosomi –– Sistemi Sistemi multienzimaticimultienzimatici –– Membrane cellulariMembrane cellulari

CELLULA CELLULA

PROCARIOTICAPROCARIOTICAPROCARIOTICAPROCARIOTICA

PROCARIOTIPROCARIOTI

EUBATTERIEUBATTERI ARCHEOBATTERIARCHEOBATTERI

GRAM +GRAM + GRAM GRAM --

EUBATTERIEUBATTERI3 3 µµµµµµµµmm

ARCHEAARCHEA

MANCANO MANCANO DIDI PEPTIDOGLICNI PEPTIDOGLICNI

NELLA PARETE NELLA PARETE CELLCELL., LA MEMBR.., LA MEMBR.

CELL. E’ COSTITUITA DA LIPIDICELL. E’ COSTITUITA DA LIPIDI

DIFFERENTI RISPETTO A QUELLIDIFFERENTI RISPETTO A QUELLI

DEGLI EUBATTERI, LA STRUTTURADEGLI EUBATTERI, LA STRUTTURADEGLI EUBATTERI, LA STRUTTURADEGLI EUBATTERI, LA STRUTTURA

DEI LORO GENI, NONCHE’ LADEI LORO GENI, NONCHE’ LA

SEQUENZA SEQUENZA DIDI MOLTI LOROMOLTI LORO

RNA E PROTEINE E’ PIU’ SIMILERNA E PROTEINE E’ PIU’ SIMILE

A QUELLA DEGLI EUCARIOTIA QUELLA DEGLI EUCARIOTI

PIUTTOSTO CHE A QUELLA DEGLIPIUTTOSTO CHE A QUELLA DEGLI

EUBATTERI.EUBATTERI.

CELLULA CELLULA

EUCARIOTICAEUCARIOTICAEUCARIOTICAEUCARIOTICA

COMPARTIMENTALIZZAZIONECOMPARTIMENTALIZZAZIONE

TUTTI GLI ORGANISMITUTTI GLI ORGANISMI

MULTICELLULARI, (COMPRESIMULTICELLULARI, (COMPRESI

VEGETALI, FUNGHI ED VEGETALI, FUNGHI ED

ANIMALI) SONO COSTITUITIANIMALI) SONO COSTITUITI

DA CELLULE EUCARIOTICHE.DA CELLULE EUCARIOTICHE.

ESISTONO CMQ. ALCUNIESISTONO CMQ. ALCUNI

ORGANISMI EUCARIOTIORGANISMI EUCARIOTI

UNICELLULARI (PROTOZOI,UNICELLULARI (PROTOZOI,

AMEBE E LIEVITI)AMEBE E LIEVITI)

TEORIA DELL’ENDOSIMBIONTE TEORIA DELL’ENDOSIMBIONTE –– 1,5 MLD. 1,5 MLD. DIDI ANNI FA SI PASSAVAANNI FA SI PASSAVADA UN’ATMOSFERA RIDUCENTE AD UNA OSSIDANTEDA UN’ATMOSFERA RIDUCENTE AD UNA OSSIDANTE

NASCITA DEI MITOCONDRINASCITA DEI MITOCONDRINASCITA DEI MITOCONDRINASCITA DEI MITOCONDRI

TEORIA DELL’ENDOSIMBIONTE TEORIA DELL’ENDOSIMBIONTE –– 1,5 MLD. 1,5 MLD. DIDI ANNI FA SI PASSAVAANNI FA SI PASSAVADA UN’ATMOSFERA RIDUCENTE AD UNA OSSIDANTEDA UN’ATMOSFERA RIDUCENTE AD UNA OSSIDANTE

NASCITA DEI CLOROPLASTINASCITA DEI CLOROPLASTI

E’ stimato che nel corpo umano E’ stimato che nel corpo umano sono presenti circa 10sono presenti circa 101313 cellule cellule che costituiscono i differenti che costituiscono i differenti tessuti, organi e apparatitessuti, organi e apparati

COMPARAZIONE TRA ALCUNE CARATTERISTICHE DELLE CELL.COMPARAZIONE TRA ALCUNE CARATTERISTICHE DELLE CELL.

PROCARIOTICHE ED EUCARIOTICHEPROCARIOTICHE ED EUCARIOTICHE

CARATTERISTICACARATTERISTICA PROCARIOTIPROCARIOTI EUCARIOTIEUCARIOTI

DimensioneDimensione Pochi µm Decine di µm*Nucleo delimitato daMembrana

No Si

Organuli No Si

Microtubuli No Si

Microfilamenti No SiMicrofilamenti No Si

Filamenti intermedi No Si

Esocitosi ed Endocitosi No Si

Modal. Divisione Cell. Scissione Mitosi e Meiosi

Informazione Genetica DNA + Proteine DNA + Proteine (Cromosomi)

Maturazione dell’RNA Scarsa Elevata

Ribosomi Piccoli (70S) Grandi (80S)

* Le cellule * Le cellule eucarioticheeucariotiche sono ca. 10 volte più grandi delle sono ca. 10 volte più grandi delle procarioticheprocariotiche come come

Dimensioni lineari e 1000 volte maggiori come volume.Dimensioni lineari e 1000 volte maggiori come volume.

IL MATERIALE GENETICOIL MATERIALE GENETICO

NONNON ESISTONOESISTONO SULLASULLA TERRATERRA CELLULECELLULE CHECHE NONNON CONSERVINOCONSERVINO LALA LOROLORO INFORMAZIONEINFORMAZIONE

EREDITARIAEREDITARIA SOTTOSOTTO FORMAFORMA DIDI DNADNA,, SENZASENZA ALCUNAALCUNA ECCEZIONEECCEZIONE NOTANOTA.. DUNQUEDUNQUE ILIL

MATERIALEMATERIALE GENETICOGENETICO,, LELE MEMBRANEMEMBRANE

CELLULARICELLULARI EDED ILIL METABOLISMOMETABOLISMO BASALEBASALE

SONOSONO LELE CARATTERISTICHECARATTERISTICHE DIDI BASEBASE CHECHE

ACCOMUNANOACCOMUNANO TUTTETUTTE LELE CELLULECELLULE VIVENTIVIVENTI..

Unica eccezione presente nei Unica eccezione presente nei

Retrovirus, virus ad RNA che Retrovirus, virus ad RNA che

integrano il loro genoma all’interno di integrano il loro genoma all’interno di

quello dell’ospite previa quello dell’ospite previa

retrotrascrizioneretrotrascrizione del loro RNA in del loro RNA in

DNA!DNA!

Duplicazione - Trascrizione -Traduzione

-- Il processo di Il processo di

DNADNA

Trascrizione

DNADNA

-- La La DUPLICAZIONEDUPLICAZIONE è il è il processo che porta alla processo che porta alla formazione di copie delle formazione di copie delle molecole di DNA ed al molecole di DNA ed al trasferimento del materiale trasferimento del materiale geneticogenetico

-- Il processo di Il processo di TRASCRIZIONETRASCRIZIONE è il è il

trasferimento trasferimento dell’informazione dal DNA dell’informazione dal DNA

alle molecole di RNAalle molecole di RNA

RNARNA

ProteinaProteina

Traduzione

-- La La TRADUZIONETRADUZIONE è il è il processo mediante il quale si processo mediante il quale si passa dall’RNA alle proteinepassa dall’RNA alle proteine

L’intero quantitativo di DNA (codificanteL’intero quantitativo di DNA (codificante

e non) all’interno di una cellula prendee non) all’interno di una cellula prende

nome di nome di GENOMAGENOMA. Tutte le cellule di uno stesso. Tutte le cellule di uno stesso

organismo pluricellulare hanno un identicoorganismo pluricellulare hanno un identico

Genoma, in quanto derivateGenoma, in quanto derivate

da una cellula progenitore comuneda una cellula progenitore comuneda una cellula progenitore comuneda una cellula progenitore comune

(lo (lo ZigoteZigote). Individui diversi avranno ). Individui diversi avranno GENOTIPIGENOTIPI

differenti ( ameno dei gemelli monozigoti) e ciascun differenti ( ameno dei gemelli monozigoti) e ciascun

GENOTIPO è caratterizzante di uno specificoGENOTIPO è caratterizzante di uno specifico

FENOTIPOFENOTIPO..

MeccanismiMeccanismi didi RegolazioneRegolazione dell’espressionedell’espressione genicagenica

Fase NucleareFase Nucleare

••Scelta del gene che deve essere Scelta del gene che deve essere espressoespresso

••Maturazione dell’RNAMaturazione dell’RNA

••Trasferimento NucleoTrasferimento Nucleo--CitoplasmaCitoplasma

Fase CitoplasmaticaFase Citoplasmatica

••Sintesi delle catene Sintesi delle catene polipeptidichepolipeptidiche

••Modificazioni Modificazioni postpost--traduzionalitraduzionali

••Trasferimento delle proteine Trasferimento delle proteine nelle sedi di competenzanelle sedi di competenza

Complessità delle reti proteiche intracellulariComplessità delle reti proteiche intracellulari

31 gruppi funzionali 31 gruppi funzionali -- 1500 proteine1500 proteine

Mappa delle principali vie di segnalazione importanti per il cancro Mappa delle principali vie di segnalazione importanti per il cancro in cellule umane.in cellule umane.

Indica le posizioni cellulari di alcune proteine modificate da Indica le posizioni cellulari di alcune proteine modificate da mutazioni e coinvolte nella patogenesi di tumori.mutazioni e coinvolte nella patogenesi di tumori.