SINTESI PROTEICA

L'RNA ribosomiale e l'RNA di trasporto svolgono la loro funzione nel citoplasma

Negli eucarioti i meccanismi con cui avviene la sintesi proteica sono più complessi di quelli che avvengono negli organismi procarioti. Una caratteristica fondamentale che riguarda la trascrizione, degli eucarioti, è che avviene all'interno del nucleo, mentre le proteine sono sintetizzate nel citoplasma.
La sintesi proteica richiede oltre all'mRNA, RNA ribosomiale e l'RNA di trasporto.
La sintesi avviene nei ribosomi e sono costituiti per un terzo da proteine e due terzi da RNA, contengono l'RNA ribosomiale (rRNA).
Ogni ribosoma è formato da due subunità, ognuna composta da rRNA e proteine:
# la subunità più piccola ha un sito di legame per l'RNA messaggero;
# la subunità più grande ha tre siti di legame per gli RNA di trasporto.

Le molecole RNA di trasporto (tRNA) possono essere paragonate a un dizionario, che traduce il linguaggio degli acidi nucleici in quello delle proteine.
Le cellule contengono più di 20 diverse molecole di tRNA, una per ciascun amminoacido.
Queste molecole sono relativamente piccole, costituite da circa 80 nucleotidi legati insieme in un'unica catena (con un configurazione a trifoglio).
La catena termina sempre con una sequenza CCA all'estremità 3', a questa estremità un amminoacido si lega al suo tRNA specifico, nella parte opposta c'è un anticodone, complementare a un codone dell'mRNA.

RNA

L'RNA ha una struttura simile a quella del DNA.

RNA = acido ribonucleico, formato da un unico filamento e ha un ruolo importante nella traduzione dell'informazione genetica: le cellule molto ricche di RNA sintetizzano grandi quantità di proteine. 

Le basi azotate dell'RNA sono la guanina, l'adenina, la citosina e l'uracile (che sostituisce la timina). 

L'RNA messaggero (mRNA) copia le informazioni e le porta dal nucleo fino dove si sintetizzano le proteine, come il DNA ogni molecola di RNA ha un estremità 3' e 5' . Ha lo scopo di trascrivere il messaggio di un segmento di DNA.
Particolari sequenze nucleotidiche chiamati promotori, sono i luoghi dove si lega l'enzima RNA polimerasi e qui il DNA si apre in due filamenti, sono i segnali di partenza per la sintesi dell'RNA, esistono anche le sequenze di arresto o terminatrici che bloccano la sintesi.
Finito il suo compito l'RNA si scompone nei nucleotidi che lo formano.

La trascrizione avviene in tre fasi:

I- nella fase d'inizio RNA polimerasi riconosce la sequenza del promotore e si attacca ad esso, questa operazione è aiutata da un fattore sigma
II- troviamo la fase di allungamento l'RNA polimerasi sintetizza il trascritto di mRNA e il fattore sigma si stacca
III- nella fase finale quella di terminazione l'RNA polimerasi incontra una sequenza di arresto e blocca il processo da trascrizione.

Elaborazione mRNA

Di solito le sequenze dei geni codificanti per le proteine sono interrotte da sequenze nucleotidiche che non vengono tradotte, queste interruzioni non codificanti di un gene sono dette introni, mentre gli esoni sono sequenze codificanti cioè tradotte in proteine. 

Prima che la trascrizione sia completata, solitamente quando il filamento di mRNA è lungo una ventina di nucleotidi viene aggiunto un 'cappuccio' di un nucleotide chiamato 7-metilguanosina, all'estremità di 5', processo che prende il nome di capping. 

Il cappuccio è necessario per far uscire l'mRNA dal nucleo e per attaccarlo al ribosoma eucariote. 

Splicing, meccanismo tramite cui avviene il taglio degli introni e la ricongiunzione degli esoni.  Gli introni vengono rimossi dal trascritto di mRNA da un grosso complesso molecolare che prende il nome di spliceosoma, formato da numerosa subunità chiamate snRNP, cioè small nuclear ribo-nucleo-protein (=piccole riboproteine nucleari). 

PATRIMONIO GENETICO

Il patrimonio genetico procariote è più semplice di quello eucariote. 

Il patrimonio genetico procariote è formato da un unico cromosoma il cui diametro è di 2 nanometri, in genere circolare (una sola molecola di DNA a doppio filamento che forma un anello), ed è compattato dentro il nucleoide.
Il patrimonio genetico eucariote contiene una grande quantità di DNA molto più grande, il genoma è suddiviso in più cromosomi, presenta una stretta associazione fra il DNA e diverse proteine che hanno un ruolo importante nella importante nella struttura cromosomica. 

Cromatina

Come ho detto prima nel nucleo delle cellule eucariote il DNA si trova sempre combinato con le proteine, e insieme formano la cromatina (chiamata così per la sue sensibilità verso i coloranti).
Infatti la colorazione rivela due tipi di cromatina:
I-  eucromatina, più dispersa e si colora debolmente
II- eterocromatina, più condensata  e si colora più intensamente.

Nucleosoma 

Il nucleosoma è l'unità fondamentale del cromosoma eucariote.
Nella cromatina le proteine più abbondanti appartengono a una classe di piccoli polipeptidi chiamati istoni, sempre presenti nella cromatina. Gli istoni hanno carica positiva e quindi sono attratti dal DNA che ha carica negativa. Sono i principali responsabili del ripiegamento e dell'avvolgimento del DNA. 

PCR

Kary B. Mullis, biochimico statunitense, nel 1986 scoprì un metodo di laboratorio per produrre copie multiple di frammenti di DNA, con una tecnica detta reazione a catena della polimerasi (PCR).
E' in grado di prendere un piccolissimo campione di DNA e in poche ore farne milioni di copie.


Questa reazione richiede la conoscenza delle sequenze nucleotidiche di ciascuna estremità del segmento del DNA che si vuole copiare. Il campione di DNA viene posto in una soluzione che contiene molecole di DNA-polimerasi, grosse quantità dei quattro nucleotidi che si trovano nel DNA.


Il metodo si basa sulla ripetizione di tre reazioni: 
I- la soluzione viene scaldata in modo che i due filamenti della doppia elica del DNA si separino
II- poi la soluzione viene raffreddata per permettere ai primer di attaccarsi alle loro sequenze complementari 
III- la molecola di DNA polimerasi, riconosciute le 'sequenze innesco', cominciano ad aggiungere nucleotidi.

Assomigliamo alla mamma o al papà?

Approfondimento sui caratteri ereditari

Inizialmente le prime leggi dell'ereditarietà furono esposte da Gregor Mendel, botanico, nel 1866 dimostrò che i caratteri ereditari venivano trasmessi indipendentemente, e facendo un esperimento con una pianta di piselli scoprì i caratteri dominanti e i caratteri recessivi. L’ibridazione realizzata tra le varietà di pisello illustra questa differenza: gli incroci tra piselli con la buccia liscia e altri con la buccia rugosa produce nella prima generazione sempre e solo piselli con la buccia liscia. Soltanto nella seconda generazione il carattere 'buccia rugosa' fa la sua ricomparsa.
(Il carattere 'buccia liscia' è dominante mentre il carattere 'buccia rugosa' è recessivo)

Nel 1910 Hunt Morgan dimostrò che il sesso era determinato da un numero particolare di cromosomi. Nell’essere umano il nucleo di ogni cellula contiene 44 cromosomi omologhi (a coppie) e 2 cromosomi sessuali: i cromosomi sessuali della donna sono indicati con le lettere XX, mentre quelli dell'uomo YX.


--> Ripassando, un cromosoma è costituito da due molecole di DNA a forma di elica, associate a proteine. La sua molecola presenta segmenti corrispondenti ciascuno a un carattere ereditario determinato (esempio: il colore degli occhi). L’elemento del cromosoma portatore di un carattere ereditario è il gene.

Caratteri dominanti e recessivi. 

Un carattere dominante che può essere il colore scuro degli occhi, si manifesta nel bambino anche se è trasmesso da uno solo dei genitori.
Un carattere recessivo che può essere il colore azzurro degli occhi, deve essere trasmesso da entrambi i genitori per manifestarsi nel bambino.
Non sempre un carattere ereditario è codificato da una coppia di geni uno dominante e l’altro recessivo: a volte i due geni sono entrambi dominanti, e se la persona eredita due geni diversi, il carattere risultante sarà intermedio fra quelli codificati dai due geni, infatti due persone con capelli scuri possono avere un figlio con i capelli chiari: a condizione che nel loro patrimonio genetico sia presente il gene che trasmette il carattere dei capelli chiari.

Ereditarietà delle malattie

Per esempio, una persona se portatrice di un gene anomalo recessivo, sposando una persona con una costituzione genetica normale, non avrà figli ammalati, ma figli  sani, o per il 50% dei casi, portatori sani della malattia. Se invece si sposano due portatori sani, la situazione è diversa, perché esiste una probabilità del 25% che da quella coppia nasca un figlio ammalato. Nelle donne, la coppia dei cromosomi del sesso è costituita da due X, quindi la presenza di un cromosoma contenente un gene anomalo è bilanciata dalla presenza di un cromosoma normale: la donna non sarà ammalata, ma solo portatrice sana. Negli uomini, la coppia dei cromosomi del sesso è costituita da una X e una Y: il gene anomalo, non essendo contrapposto a un altro gene corrispondente e sano, potrà esplicare in pieno il suo effetto, e l’uomo sarà ammalato.

Duplicazione DNA

LA DUPLICAZIONE DEL DNA

Il DNA duplicandosi crea delle copie di sé stesso, i due filamenti si separano formando una buca chiamata bolla di duplicazione. Durante una duplicazione è molto più semplice rompere un legame a due di idrogeno, che a tre, quindi il DNA si apre quando trova i legami tra timina e adenina. 

I due filamenti del DNA si separano grazie all'elicasi, un enzima (rompendo così i legami a H) e una determina proteina si aggancia ai filamenti per mantenerli lontani evitando che si riuniscano. 

Dopo questo processo troviamo la RNA primasi, passando sui filamenti attiva la DNA polimerasi che sistemerà i nuovi nucleotidi (che posseggono tre gruppi fosfato). 

La DNA primasi crea i primer a RNA per dare inizio al processo di replicazione, poi la DNA polimerasi forma DNA a partire dai primer a RNA, la DNA polimerasi torna indietro all'origine della forcella e crea un secondo primer a RNA per il filamento in ritardo (sintetizzato in modo discontinuo sotto forma di segmenti assemblati in direzione da 5' a 3'). 

La DNA polimerasi continua ad allungare il filamento guida, mentre sul filamento in ritardo sintetizza dal secondo primer, mentre vi è un altro tipo di polimerasi che rimuove il primo primer e lo sostituisce con il DNA. 

Infine nel filamento in ritardo, la DNA ligasi forma un legame fra il primo e il secondo frammento in Okazaki (biochimico giapponese), così viene formato un terzo filamento mentre quello guida continua ad allungarsi. 

     

SEMICONSERVATIVA -

La duplicazione avviene in due direzioni opposte, infatti viene definita bidirezionale, quando viene completata la sintesi dei nuovi filamenti le due catene a doppio filamento si separano in due nuove doppie eliche, e ognuna possiede un nuovo e un vecchio filamento, infatti la duplicazione del DNA viene detta semiconservativa. 

ERRORI-

Il DNA si duplica molto velocemente compiendo in media non molti errori, mentre ad esempio i batteri commettono errori mooolto frequenti, anche perché loro 'possono permetterselo' dato che si riproducono molto velocemente, quindi si dà poca importanza agli sbagli.

DNA

DNA 

Acido deossiribonucleico

I GENI -

I geni sono contenuti e organizzati all'interno dei cromosomi. Contengono tutte le informazioni necessarie alla riproduzione di un individuo. 

I cromosomi sono composti da DNA e proteine --> Le proteine sono polimeri di venti tipi di amminoacidi , mentre il DNA è un polimero di quattro nucleotidi.  

POLIMERO= Un polimero è una macromolecola  costituita da un gran numero di gruppi molecolari, uniti fra loro a catena, mediante la ripetizione dello stesso legame covalente. 

Hershey scoprì che il DNA era il portatore di informazioni genetiche. Il DNA è composto da un gruppo fosfato, il deossiribosio e una base azotata. Le basi azotate possono essere purine, che presentano una struttura di due anelli e pirimidine che invece hanno un solo anello. 

Ci sono due tipi di purine, l'adenine(A) e la guanina(G) e due tipi di pirimidine citosina(C) e timina(T), nell'RNA la timina è sostituita dall'uracile(U). 
I legami tra adenina e timina sono due legami a idrogeno, mentre i  legami tra citosina e guanina sono tre legami a idrogeno. (Una purina si può legare solo con una pirimidina). 

    Il DNA scorre in direzioni opposte ed è a doppia elica. Un gruppo fosfato si lega allo zucchero avendo una successione che va da 5' a 3' e l'altra che va da 3' a 5'. 

RIPRODUZIONE CELLULARE

RIPRODUZIONE CELLULARE

MITOSI - MEIOSI 

Parlando di biologia inizio con il spiegare la mitosi e la meiosi, due possibilità di riproduzione cellulare- 

Con la mitosi, di partenza si ha una cellula madre dalla quale si formano due cellule figlie, infatti si ha una scissione binaria della cellula. 
La mitosi forma due cellule diploidi con lo stesso numero di cromosomi della cellula madre. 


Mentre, con il processo di meiosi, si ha l'unione di una cellula uovo e uno spermatozoo formando quattro cellule aploidi con il numero di cromosomi dimezzato. Nella meiosi si possono verificare molte variazioni di materiale genetico, questo processo viene eseguito dal crossing-over (infatti, meccanismo che ricombina il materiale genetico).

NOMENCLATURA

NOMENCLATURA

Inizio con il spiegare cos'è il numero di ossidazione, che ci servirà poi.. 

NUMERO DI OSSIDAZIONE -> N.O. rappresenta la carica formale che si può attribuire a un elemento in un composto, in modo da assegnare gli elettroni di legame all'elemento più elettronegativo. 

~ I metalli del gruppo I hanno sempre come n.o. +1
~ I metalli de gruppo II hanno come n.o. +2
~ Gli elementi del III gruppo hanno come n.o. +3, tranne Tl che ha +1 e +3
~ Gli elementi del IV gruppo hanno n.o- +4 , tranne C e Pb che hanno +2 e +4
~ Gli elementi del V gruppo solitamente hanno n.o. +3 e +5, ma possono assumere anche -3, +2, +4~ Gli elementi del VI gruppo possono assumere diversi n.o. come -2, +2, +4, +6. L'ossigeno nei perossidi assume -1
~ Gli elementi del VII gruppo possono assumere diversi n.o. come -1,+1, +3, +5, +7. Tranne il fluoro che assume solo -1
~ Mentre gli elementi di transizione hanno diversi n.o. che possono variare da -4 a +8

OSSIDI

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA IUPAC 

SO3  TRIOSSIDO DI ZOLFO
N2O5 PENTOSSIDO DI DIAZOTO

Il prefisso indica il numero degli atomi presenti nella formula.

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA TRADIZIONALE

La nomenclatura tradizionale li divide in ossidi basici, perossidi e ossidi acidi.

Ossidi basici, formati da metallo e ossigeno.
Es. Na2O   ossido di sodio
     CuO    ossido ramico 

Quando nella formula il metallo ha due n.o. assume suffisso -oso per n.o. inferiore e -ico per n.o. superiore.

Perossidi, composti con due atomi di ossigeno, e l'ossigeno in questo caso assume n.o. -1 
Es. H2O2  perossido di idrogeno 

Ossidi acidi, formati da non-metallo e ossigeno.
Es. Cl2O    anidride ipoclorosa 
       Cl2O3   anidride clorosa
    Cl2O5   anidride clorica
     Cl2O7   anidride perclorica

IDROSSIDI

Sono composti ternari formati da metallo, ossigeno e idrogeno.

Il gruppo OH complessivamente n.o. -1.

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA IUPAC

Al (OH)3   triidrossido di alluminio 

Fe (OH)3   triidrossido di ferro  

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA TRADIZIONALE
Hg (OH)   idrossido mercuroso
Mg (OH)2   idrossido di magnesio 

OSSOACIDI 

Sono composto ternari formati da idrogeno, non-metallo, ossigeno. 

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA IUPAC
H2SO3     acido triossosolforico (IV)
H2S04      acido tetraossosolforico (VI)

Tra parentesi abbiamo lo stato di ossidazione del non-metallo.
Mentre i prefissi precisano gli atomi di ossigeno presenti. 


ESEMPI CON LA NOMENCLATURA TRADIZIONALE
HPO2   acido metafosforoso
H4P2O7   acido pirofosforico
H3PO3    acido ortofosforoso

Si una in prefisso meta- quando reagisce con una molecola d'acqua, piro- quando reagisce con due molecole d'acqua e orto- quando reagisce con tre molecole d'acqua. 

COMPOSTI BINARI

In questi composti non compare mai l'ossigeno.

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA IUPAC

CaCl2    dicloruro di calcio

H2S       solfuro di diidrogeno

I prefissi di-, tri-, tetra-... indicano il numero degli atomi presenti nella formula.

ESEMPI CON LA NOMENCLATURA TRADIZIONALE
La nomenclatura tradizionale li divide in idruri, idracidi e sali di idracidi.

Gli idruri sono composti da un metallo e idrogeno.

Es. NaH     idruro di sodio 

     CaH2       idruro di calcio

Gli idracidi sono composti da un non-metallo e un idrogeno.

Es. HF   acido fluoridrico 

     HCl  acido cloridrico

I sali idracidi sono composti da metallo e non-metallo.

Es. NaCl   cloruro di sodio

      FeS    solfuro ferroso