CONTROLLO GENICO DEGLI EUCARIOTI

La regolazione della trascrizione nelle cellule eucariote presenta notevoli analogie, anche se molte differenti rispetto a quella che avviene nei procarioti. 
Per esempio in entrambe le cellule, al processo di trascrizione partecipano sia le piccole molecole effettrici sia gli attivatori e i repressori che influenzano la capacità dell'enzima RNA polimerasi di legarsi al promotore. 
Nelle cellule eucariote ogni gene strutturale possiede un proprio sistema di controllo, viene trascritto separatamente quindi non ci sono gli operoni.

DNA+proteine= cromatina
La cromatina è in relazione con il tasso di informazione genica che si vuole trasmettere. 
La colorazione ne rivela due tipi:
EUCROMATINA; risulta più dispersa e si colora debolmente
ETEROCROMATINA; è più condensata e si colora più intensamente. 

Genetista Mary Lyon- 
La trascrizione può avvenire in maniera molto limitata, o non avviene affatto, nei corpi di Barr, ovvero i cromosomi X, strettamente spiralizzati e irreversibili disattivati. Il cromosoma X nei mammiferi di sesso maschile ne è presente solo uno, mentre nelle femmine sono due, quindi potrebbero produrre il doppio delle proteine.Invece uno dei due cromosomi X è spiralizzato già dalla fase embrionale(inattivato), e diventa inaccessibile agli enzimi che danno avvio alla trascrizione. 

Il promotore delle cellule eucariote è costituito da tre regioni differenti:

I: la prima regione è detta TATA box, (5' – TATAAA – 3') sequenza che localizza il punto esatto da cui la trascrizione può avere inizio
II: la seconda regione, il sito di inizio della trascrizione, dove l'RNA polimerasi si inserisce per avviare la trascrizione.TATA box e sito di inizio della trascrizione formano un complesso chiamato promotore basale (core promoter), a cui sono legati cinque fattori di trascrizione generali (GTF), per consentire l'attacco della RNA polimerasi. Si forma così quello che è definito complesso di pre-inizio
III: la terza regione è il sito degli elementi regolatori, formato da sequenze nucleotidiche del DNA chiamate enhancer o silencer, a seconda della funzione (avvio o inibizione della trascrizione di un gene).

Un mediatore mette in comunicazione i geni di regolazione con i promotori e controlla la velocità a cui l'RNA polimerasi può svolgere il processo di trascrizione.

FONTI- Libro di testo

CONTROLLO GENICO NEI PROCARIOTI

Nei batteri come in tutte le cellule viventi, il processo di trascrizione consiste nelle sintesi di una molecola di mRNA a partire da un filamento di DNA utilizzato come stampo.

Il processo inizia quando l'enzima RNA polimerasi si lega a un sito specifico del DNA, noto come promotore, provoca l'apertura della doppia elica. 
Poi abbiamo i geni strutturali, un segmento di DNA che codifica per un polipeptide. 
Questo modello di trascrizione è noto con il nome di operone (dato dai biologi Monod e Jacob). Un operone è un'unità funzionale che comprende il promotore e uno o più geni strutturali, sotto il controllo di una sequenza di DNA, definita come operatore. L'operatore è un insieme di nucleotidiche ha una funzione regolatrice, ed è fra il gene promotore e i geni strutturali. 

I fattori di regolazione della trascrizione, gli attivatori e i repressori, possiedono dei siti di legame per una molecola effettrice. Se la molecola effettrice attiva un repressore è chiamata corepressore, invece se lo disattiva è chiamata induttore. 

Un esempio di corepressore lo abbiamo con l'amminoacido triptofano. Se presente nel terreno di coltura esso attiva il repressore dell'operone del triptofano; il repressore attivato si lega poi all'operatore e blocca la sintesi degli enzimi non necessari. 
Mentre quando è presente il lattosio, il suo metabolismo produce uno zucchero simile, l'allolattosio. Questo zucchero funziona da induttore, si lega al repressore e lo disattiva, staccando l'operatore dell'operano del lattosio. Quindi in presenza l'allolattosio l'RNA polimerasi inizia a spostarsi lungo la molecola del DNA, trascrivendo sull'mRNA i geni strutturali dell'operone. 
Enzimi che serviranno per smontare il lattosio nei suoi componenti:  beta-galattosio, beta-galattosidepermeasi e transacetilasi. 

FONTI- Libro di testo

REGOLAZIONE GENICA

Con il termine regolazione genica si intende la capacità delle cellule di controllare l'espressione dei propri geni in modo di regolare quel processo mediante cui l'informazione portata da un gene viene trasformata in un prodotto funzionale in natura proteica.

Il controllo dell'espressione avviene attivando o disattivando i geni, a seconda della necessità.

Però ci sono vantaggi e svantaggi-

Tenere in funzione moltissimi geni anche quando non servono comporta una dispersione di energia.
Possiamo fare un esempio con l'Escherichia coli, questo batterio utilizza il lattosio come alimento, che essendo un disaccaride va scomposto in glucosio e galattosio. Le cellule di questo batterio hanno bisogno dell'enzima beta-galattosidasi che permette la biosintesi delle molecole per demolirla.

Mentre in altri casi la presenza di una certa sostanza può inibire la sintesi di particolari proteine o della sostanza stessa. Per esempio gli enzimi indispensabili alla biosintesi dell'amminoacido triptofano, vengono sintetizzate di continuo nelle cellule in crescita, a meno che il triptofano sia già presente (in questo caso cesserebbe la produzione degli enzimi per la sintesi). 

A volte i mutanti di E. Coli sembrano incapaci di regolare la produzione enzimatica. Queste cellule producono beta-galattosidasi anche in assenza di lattosio. Questi mutanti sono spesso svantaggiati perché costretti a un dispendio di energia e di materia prima per produrre enzimi.

Negli organismi pluricellulari la regolazione genica permette un corrette sviluppo embrionale. 

Negli eucarioti pluricellulari i meccanismi di regolazione sono molto più complessi, rispetto ai procarioti. 

Infatti un organismo pluricellulare si sviluppa a partire da una cellula fecondata, lo zigote. Lo zigote si divide ripetutamente per mitosi e citodieresi dando vita a molte nuove cellule, che poi si differenzieranno diventando cellule nervose, muscolari, ematiche..

Le cellule che appartengono allo stesso individuo hanno lo stesso genoma, cioè stesso patrimonio genetico, ma con diverse proteine, il proteoma (ogni tipo di cellula inizia a produrre proteine differenti che la rendono distinguibile delle altre dal punto di vista strutturale e funzionale).

Ciò è visibile nei globuli rossi dei mammiferi, perché nelle diverse fasi di vita embrionale sintetizzano emoglobina che ha una maggiore affinità con l'ossigeno. In seguito allo stadio di feto queste cellule contengono un secondo tipo di emoglobina con affinità minore verso l'ossigeno, dopo la nascita dell'individuo i globuli rossi cominciano a produrre catene polipeptidiche.

FONTI- Libro di testo 

MUTAZIONI GENICHE

Una mutazione genica è un cambiamento della sequenza o del numero dei nucleotidi in un segmento di acido nucleico.
Le mutazioni si verificano nei gameti o nelle cellule che danno origine ai gameti.

Una mutazione che determina l'inserimento di un amminoacido diverso da quello normalmente presente nella proteina è detta mutazione di senso.
Un'altra mutazione, puntiforme, viene definita mutazione non senso: la sostituzione di un nucleotide in un codone di arresto, che causa la fine della sintesi proteica e può causare varie malattie. 
L'ultimo tipo di mutazione puntiforme, è la mutazione silente, si verifica quando al cambiamento di un nucleotide non corrisponde un cambiamento di amminoacido nel momento della traduzione e così non si avranno conseguenze.

Le mutazioni possono essere:
-spontanee: possono derivare dall'azione di sostanze tossiche che provengono dai processi metabolici della cellula;
-indotte: avvengono per cause ambientali; tra gli agenti che causano ciò ci sono i raggi X, i raggi ultravioletti e varie sostanze chimiche chiamate mutageni. 

FONTI- Libro di testo