Biologia Flashcards
1
Q
TMV
A
Virus del mosaico di tabacco
Uno dei primi scoperti
RNA e una pletora di subunità identiche come capside
2
Q
Virus Mononucleosi
A
EBV Epstein-Barr oppure human herpesvirus 4
3
Q
Virus al di fuori dell’ospite
A
Particella virale o VIRIONE
4
Q
Icosaedro
A
Struttura a 20 facce comune a molti virus.
Spesso i virus organizzano il materiale e le stesse subunità capsidee in poliedri regolari, come in questo caso.
5
Q
Envelope
A
Involucro lipidico che circonda i virus.
Come accade nell’HIV, spesso deriva dalla membrana plasmatica della cellula ospitante modificata.
6
Q
Come interagiscono gli HIV con i globuli bianchi
A
Una proteina che si estroflette sulla superficie dell’HIV, la gp120, INTERAGISCE con una proteina della SUPERFICIE dei globuli bianchi, la CD4.
Le interazioni possibili o meno a un virus determinano il tipo di cellule ospiti in cui il virus può entrare
7
Q
Ciclo litico
A
Il virus entra nell’ospite, ne sabota l’attività al fine di favorire la sua moltiplicazione e alla fine del processo la cellula si apre, esplode, si scinde.
8
Q
Ciclo lisogeno
A
Il virus integra il proprio DNA in quello cellulare. Il DNA integrato si chiama PROVIRUS.
A questo punto:
1)il provirus resta silente e viene attivato una volta che la cellula riceva stimoli esterni come raggi UV, a quel punto si attiva il ciclo litico
2)il provirus utilizza l’ospite come fabbrica e i prodotti (altri virus), escono per gemmazione dalla superficie della cellula ospite senza lisarla. Questo è il caso dell’HIV.
3)il provirus porta la cellula a diventare cancerosa
9
Q
Viroide
A
Agente infettante più piccolo dei Virus.
Rappresentato da una singola molecola di RNA.
240 ai 600 il numero di nucleotidi
10
Q
Energia
A
La capacità di un corpo di compiere lavoro
11
Q
Prima legge della termodinamica
A
Conservazione dell’energia.
Si trasforma e converte continuamente ma resta costante nell’universo.
/\E (variazione dell’energia INTERNA al sistema) = Q(calore) - W(lavoro)
Cambiamento del calore ed esecuzione del lavoro sono i due modi di modificare l’energia di un sistema
12
Q
Seconda legge della termodinamica
A
Esprime il concetto che gli eventi nell’universo hanno un verso.
Questo verso spesso coincide con l’andare verso il basso.
Eventi di questo tipo si dicono spontanei e non richiedono apporto di energia.
Come suggerisce la legge, costruita proprio attorno al funzionamento delle macchine a vapore, non esiste rendimento al 100%, una parte dell’energia sarà sempre persa, l’ENTROPIA, cioè la misura del disordine dell’universo, è destinata ad aumentare.
13
Q
Equazione di Gibbs
A
Rappresenta i concetti insiti nelle due leggi della termodinamica.
/\G (variazione di energia libera e disponibile per compiere lavoro) = /\H (ENTALPIA, variazione dell’energia totale del sistema) - T/\S (temperatura assoluta (+273K) e variazione dell’entropia)
/\G = /\H - T/\S
14
Q
Perché enzimi?
A
Dal greco en zyme, dentro il fermento o meglio DENTRO IL LIEVITO, perché gli enzimi furono riconosciuti dai fratelli Buchner a seguito di un’analisi eseguita su lieviti
15
Q
Enzima
A
Il mediatore metabolico per eccellenza.
Il termine viene riservato ai catalizzatori proteici.
Per i catalizzatori a RNA si preferisce il termine RIBOZIMA.
16
Q
Cofattore
A
Componenti non proteiche coniugate ad un enzima proteico.
Importanti quando presenti perché eseguono attività per cui l’amminoacido non è portato.
Possono essere
1) INORGANICO
2) ORGANICO —> anche detto COENZIMA
(COENZIMA popolare = vitamine)
17
Q
A cosa servono gli enzimi se non rovesciano il segno di /\G?
A
Gli enzimi servono a velocizzare processi altresì molto lenti, ad ABBASSARE L’ENERGIA DI ATTIVAZIONE, a far avvenire reazioni in condizioni termiche accettabili e a superare la barriera cinetica (rompere i legami).
Il glucosio, ricorda, è termodinamicamente instabile ma cineticamente STABILISSIMO, e come un masso che ha bisogno di essere spinto giù per sprigionare il suo enorme potenziale.
18
Q
Stato di transizione
A
Apice della curva energetica della reazione. Il substrato forma un complesso attivato, reversibile ed altamente instabile, in cui legami si rompono e si riformano
19
Q
Affinità enzima substrato
A
È massima durante la fase del “complesso attivato”, complesso altamente instabile e apice della curva energetica della reazione.
L’affinità massima in questa fase riesce a STRINGERE il legame enzima-complesso, stabilizzando quest’ultimo e riducendo la sua energia.
Dopo la formazione dei prodotti, l’affinitá decresce e i prodotti sono “liberi di uscire”
20
Q
ES
A
Sigla ad indicare il complesso enzima substrato
21
Q
Desolvatazione
A
Separazione solvente-soluto dovuta ad un terzo componente che sostituisce il soluto per MAGGIORE AFFINITÀ CON il solvente.
Avviene durante il legame substrato-sitoattivo, quando quest’ultimo entrando libera molecole di H20 creando un ambiente idrofobico e più adatto allo sviluppo di una reazione.
22
Q
Orientamento del substrato
A
Tipo di catalisi enzimatica.
Il substrato viene orientato, la sua entropia cioè ridotta.
Come allineare dado e bullone
23
Q
Modificazione elettronica o riarrangiamento del substrato
A
L’enzima, grazie alle proprietà delle catene laterali amminoacidiche del sito attivo riesce ad alterare la distribuzione di elettroni nel substrato e di conseguenza il PH, senza influire direttamente sul mezzo, rendendo il substrato più reattivo durante le prime fasi è più stabile durante il complesso attivato.
Per le reazioni di scambio elettroni sono comunque meglio funzionanti i cofattori, che essi siano inorganici o coenzimi.
I cofattori possono anche essere prodotti dall’enzima stesso per riarrangiamento di alcuni amminoacidi situati NEL SITO ATTIVO.
24
Q
Induzione di tensione nel substrato
A
Benché il sito attivo possa essere complementare al substrato, in questo specifico caso di azione enzimatica l’affinità AUMENTA dopo il contatto enzima substrato tramite lo spostamento e riposiziona mento di alcuni gruppi dell’enzima, che produce quindi adattamento indotto.
In pratica, quando in substrato si lega, alcuni legami possono essere sottoposti a tensione, favorendo l’arrivo allo stato di transizione e di conseguenza abbassando l’energia di attivazione della reazione.
25
Equazione di Michaelis e Menten (1913)
[S]
V = Vmax ————
[S]+Km
26
Costante di Michaelis
La costante di Michaelis (come si può ricavare dall’equazione del buon scienziato) corrisponde alla quantità di substrato tale per cui la velocità DELLA REAZIONE è pari alla METÀ DELLA VELOCITÀ MASSIMA
27
Inibitori irreversibili
Instaurano un forte legame (di solito covalente essendo costui il legame più forte) con l’enzima, bloccandone l’attività.
Esempio sono alcuni gas nervini che inibiscono l’acetilcolinESTERASI, che non riesce più a degradare acetilcolina (neurotrasmettitore che provoca la contrazione muscolare).
Di conseguenza si ha perenne contrazione muscolare.
28
Inibitori reversibili
Interagiscono solo DEBOLMENTE con l’enzima.
Si dividono in:
1)inibitori competitivi:
quelli in competizione con il substrato, come molti farmaci. Uno svantaggio è che il rapporto substrato/inibitore è un numero abbastanza grande l’inibitore risulta inefficace.
2)inibitori non competitivi:
Non sono in competizione con il substrato e la loro efficacia dipende ESCLUSIVAMENTE dalla loro concentrazione. Agiscono su di un DIVERSO SITO LEGANTE.
29
Ponti disolfuro
-S-S
UNICA INTERAZIONE COVALENTE all’interno di una proteina.
Resi possibili dall’azione dell’AMMINOACIDO CISTEINA
30
Quattro categorie di molecole organiche dei viventi
MACROMOLECOLE:
Da 10 a milioni di atomi di carbonio, questi giganti sono alla base di struttura e attività cellulari
Sono di quattro categorie: tre “polimeriche” ossia acidi nucleici, proteine e carboidrati e una NON polimerica, i lipidi.
UNITÀ COSTITUTIVE:
A parte il DNA, la maggior parte delle macromolecole ha vita breve e vengono quindi continuamente degradate e ricostituite a partire da molecole di riserva (pool), I PRECURSORI.
INTERMEDI METABOLICI:
Le molecole importanti vengono sintetizzare attraverso diversi passaggi che insieme costituiscono una determinata via metabolica.
I composti che si formano Durante il Percorso e che possono non avere funzione si chiamano IntermediMetabolici.
MOLECOLE VARIE:
Molecole molto differenti fra loro, e presenti in numero minore rispetto alle altre categorie.
(Vitamine, ATP, GMP, AMP ciclico...)
31
Carboidrati
Anche detto glicani sono composti di formula (CH2O)n.
Nel metabolismo cellulare interessano particolarmente quelli da 3 a 7 (triosi a eptosi) atomi di carbonio.
Ciascun atomo di carbonio di un glicano porta un ossidrile TRANNE UNO, che porta il carbonile.
Gli zuccheri sono coinvolti in un’AUTOREAZIONE di chiusura ad anello con conseguente formazione di emiacetale/chetale.
In pratica l’anello assume aspetto tridimensionale simile ad una sedia.
32
Stereoisomeria degli zuccheri
L’UNICO ZUCCHERO CON TRE ATOMI DI CARBONIO È LA GLICERALDEIDE, perché non ha abbastanza atomi di carbonio (asimmetrici) da generare tanti epimeri.
In genere gli zuccheri hanno vari Carboni asimmetrici da cui scaturisce la formazione di diverse controparti dello stesso zucchero, NON SOVRAPPONIBILI MA SPECULARI.
Gli stereoisomeri AUMENTANO in modo esponenziale all’aumentare degli atomi di carbonio, i tetrosi avranno 4 isomeri, i pentosi 8 e così via.
Per convenzione il carbonio che determina la forma L o D e quello ASIMMETRICO e più lontano dal carbonio1, generalmente il penultimo. Tipicamente gli enzimi e i meccanismi cellulari riconoscono una SOLA forma dello zucchero.
Infine dalla chiusura ad anello degli zuccheri si ottiene LA TRASFORMAZIONE IN C ASIMMETRICO DEL CARBONIO 1, da cui derivano le forme alfa e beta degli zuccheri, forme RESPONSABILI FRA LE ALTRE COSE della forma compatta di glicogeno e amido e distesa della cellulosa.
33
Legame glicosidico
Legame che unisce gli zuccheri del tipo C-O-C.
| Generalmente si forma per reazione del C1 di uno zucchero con l’ossidrile di un altro.
34
Disaccaridi
Comunemente utilizzati come riserva di energia PRONTAMENTE DISPONIBILE.
Saccarosio(presente nella linfa delle piante) è formato da Glucosio e Fruttosio.
Lattosio è formato da Glucosio e Galattosio.
35
Oligosaccaridi
(Oligo=poco dal greco, essi rappresentano quindi l’unione di poche unità monosaccaridiche)
Sono importanti regolatori delle funzioni dei glicolipidi e delle glicoproteine della MEMBRANA PLASMATICA (queste molecole si proiettano dalla membrana svolgendo vari ruoli), in quanto glicoproteine e glicolipidi nascono PROPRIO dall’Unione di oligosaccaridi con lipidi o molecole proteiche.
Poichè gli oligosaccaridi sono il risultato dell’unione di varie unità diverse, riescono a svolgere ruolo di segnale e mediatori delle interazioni cellulari con l’esterno.
36
Polisaccaridi
Polimeri di unità saccaridiche, hanno funzione di riserva o di sostegno, ma possono anche esplicare funzioni notevolmente diverse. Si dividono in omo ed eteropolisaccaridi.
I POLISACCARIDI PIÙ COMPLESSI SI TROVANO NELLA PARETE CELLULARE DEI VEGETALI.
37
Glicogeno
Polimero RAMIFICATO del glucosio con funzione di riserva energetica nella maggior parte degli animali.
Le sezioni lineari hanno atomi di glucosio legati da legami glicosidici alfa1-4, le sezioni ramificate sono caratterizzate invece da legami alfa1-6 glicosidici.
Il peso molecolare del glicogeno oscilla da uno a quattro milioni di dalton.
38
Amido
Polimero di riserva del surplus energetico della maggior parte delle piante.
Si differenzia dal glicogeno perché é una miscela di due diversi POLIMERI,
amilosio (alfa1-4) nelle sezioni lineari e amilopectina (alfa1-6)nelle parti ramificate.
Amilopectina è diversa dalle ramificazioni del glicogeno in quanto possiede strutture meno ramificate ma presenta ramificazioni IRREGOLARI.
L’amido nelle piante è depositato in organuli chiamati PLASTIDI.
Gli animali non sono in grado di sintetizzarlo ma possono scinderlo attraverso amilasi.
39
Cellulosa
Polimero di glucosio con funzione di sostegno. È la molecola organica più diffusa e più ricca di energia.
La presenza di legami glicosidi BETA1-4 consente alla cellulosa di formare CAVI MOLECOLARI, lunghe strutture PARALLELE E NON RAMIFICATE, che sono alla base dell’efficienza del polimero e della sua resistenza alle forze di stiramento.
La cellulosa è alla base delle fibre di lino e di cotone.
40
Chitina
Omopolisaccaride formato da unità N-acetilglucosammina, un monosaccaride simile al glucosio tranne che per la presenza di un gruppo AMMINICO LEGATO al C2 al posto dell’ossidrile.
La CHITINA è molto diffusa come materiale resiliente (resistente e pieghevole) e costituisce ad esempio il rivestimento degli invertebrati.
41
GAG
Glucosamminoglicani, una classe di eteropolisaccaridi del tipo
A-B-A-B.
Il GAG più studiato è l’EPARINA, anticoagulante rilasciato dai polmoni.
L’EPARINA sortisce il suo effetto tramite il rilascio di un inibitore (antitrombina) della TROMBINA, enzima chiave per la coagulazione del sangue.
A differenza dell’eparina la maggior parte dei GAG si trovano nello spazio extracellulare.
42
Solventi organici per trigliceridi
Benzene e cloroformio
43
Triestere del glicerolo
Trigliceride, se derivante da reazione con TRE acidi grassi può esser chiamato TRIACILGLICEROLO.
44
Idrogenazione
Rimozione dei doppi legami dai grassi INSATURI (es. oli vegetali) per ADDIZIONE di una molecola di idrogeno.
La reazione di idrogenazione può produrre anche un passaggio dall’isomeria cis a trans. (Quest’ultima rende le strutture dei lipidi più stabili perché è più dritta causa minor ingombro eterico).
Nel caso della conversione di isomeri si parla di idrogenazione parziale e di grassi parzialmente idrogenati.
45
Adipociti
Le cellule adibite a conservare i grassi.
Elastiche e versatili, hanno una notevole capacità di cambiare il loro volume per ospitare diverse goccioline di lipide.
Ciò è possibile perché essendo insolubili e non contenendo acqua, i lipidi formano una riserva estremamente CONCENTRATA.
46
Fosfolipidi
Anche detto DIACILGLICEROLO perché deriva dall’esteificazione della glicerina con DUE acidi grassi INVECE DI TRE.
Il terzo “slot” è riempito da un gruppo fosfato, legato a sua volta ad un gruppo polare come la COLINA(sale di ammonio quaternario)
47
Quando gli amminoacidi si dicono residui
Una volta INCORPORATI IN UNA CATENA POLIPETIDICA GLI AMMINOACIDI SI DICONO RESIDUI.
Il residuo dell’estremità N-terminale presenta l’alfa-amminogruppo libero, quello all’estremità opposta C-terminale ha libero invece il gruppo alfa-carbossilico.
48
Scheletro e catena
Lo scheletro è quella parte di un amminoacido che è uguale in tutti, la catena laterale o gruppo R (residui idrocarb.) diversifica e dona specificità e varietà di funzioni
49
Quattro categorie di ammonoacidi
* Polari carichi-catene con acidi o basi forti e quindi facilmente ionizzabili (acido aspartico e glutamminico€
* Polari non carichi o con carica parziale, piuttosto reattivi e capaci di formare legami a idrogeno (treonina e glutammina)
* Non polari (BCAA)
* Particolari (cisteina perché ha Sulphur e glicina perché ha come residuo un solo atomo di idrogeno)
50
Struttura primaria
Sequenza amminoacidica di una proteina. È importantissima perché contiene l’informazione necessaria per determinare il ripiegamento successivo della proteina e quindi la sua funzione.
Alterazioni dovute a mutazioni della struttura primaria possono sortire gravi effetti.
Esempio è l’anemia falciforme in cui vi è una modificazione di UN UNICO AMMINOACIDO nella catena dell’emoglobina: una valina (ammin. Non Polare) si sostituisce a un acido GLUTAMMICO (polare e carico).
Il risultato è un netto cambiamento di forma della proteina da disco biconcavo a falce (maggiori trombi e occlusioni) e una riduzuone della vita media dei globuli rossi (anemia)
51
Struttura secondaria
Le strutture delle proteine furono evidenziate da PAULING.
La struttura secondaria indica a i ripiegamenti ed i legami a idrogeno instaurati tra gli amminoacidi vicini nella catena.
Esistono due diverse configurazioni:
•alfa elica- avvolgimento a spirale elicoidale cilindrica; lo scheletro della catena occupa la parte centrale, le catene laterali sono rivolte verso l’esterno; vi sono interazioni a idrogeno tra gli atomi VICINI E COINVOLTI nel legame peptidico PARALLELAMENTE al proseguire della catena; validità funzionale può esser data dal fatto che la catena può presentare gruppi polari all’esterno in ambiente acquoso e chiudere all’interno una parte più idrofobica.
•foglietto beta- conformazione pieghettata in cui i legami a idrogeno sono PERPENDICOLARI allo svolgersi della molecola; i foglietti beta si prestano a grande resistenza allo stiramento.
I LOOP (anse o ripiegamenti a gomito) uniscono le struttura alfa elica alle beta foglietto.
52
Promotore e fattori di trascrizione
Promotore: sito pretrascrizionale ove si lega la RNApolimerasi, “dice” alla polimerasi quale filamento replicare e dove iniziare
Fattori di trascrizione: PROTEINE che aiutano nell’aggancio al promotore
53
Reazione catalizzata dalla RNA polimerasi
RNAn +NTP = RNAn+1 + PPi
I ribonucleosidi trifosfato (NTP) vengono idrolizzati in monofosfato fornendo l’energia necessaria alla polimerizzazione della catena.
Questa è una reazione molto diversa dalle altre del metabolismo cellulare perché ALTAMENTE IRREVERSIBILE.
L’irreversibilità nasce da una seconda microreazione accoppiata a quella sopra citata:
PPi ——> Pi
Il pirofosfato viene idrolizzato a fosfato inorganico rilasciando una grande quantità di energia che rende la reazione irreversibile.
54
Processività
Il numero di ribonucleotidi sintetizzati dalla RNApolimerasi nell’unità di tempo.
Il legame RNA stampo dev’essere forte per consentire alla polimerasi di rimanere attaccata a lungo ma anche debole abbastanza da consentirle di scivolare lungo la catena
55
Proofreading
Attività di correzione di bozze della RNA polimerasi
56
Quante polimerasi hanno i batteri?
Una sola
57
Fattore sigma
Polipeptide accessorio alla RNA polimerasi.
Il core della polimerasi è sufficiente per sintetizzare DNA, ma il fattore sigma è fondamentale per indirizzare la trascrizione e riconoscere le sequenze promotrici.
Quando il fattore sigma si lega alla polimerasi aumenta la sua affinità per la specifica sequenza promotrice e diminuisce contemporaneamente la sua affinità per il resto del DNA.
Il fattore sigma VIENE RILASCIATO dopo aver assemblato i primi nucleotidi, con conseguente trasformazione dell’enzima in un complesso di allungamento della trascrizione.
58
Sequenze a monte e a valle
Le sequenze a monte (upstream) sono le sequenze prossime all’enzima e all’estremità 3’ dello stampo.
Le sequenze a valle (downstream) invece sono quelle più lontane e prossime all’estremità 5’ dello stampo
59
Sequenza consenso
Sequenza promotrice della trascrizione COMUNE a più individui, specie e cromosomi.
Un esempio è la sequenza TTGACA batterica situata 35 nucleotidi primi dell’inizio trascrizione.
60
Pribnow box
Seconda sequenza consenso nella trascrizione batterica (TATAAT) situata 10 nucleotidi prima della trascrizione (a monte).
Comunica alla polimerasi l’esatto punto (nucleotide) di inizio trascrizione e la denaturazione della doppia elica per idrolisi inizia proprio dopo che il fattore sigma riconosce questa specifica sequenza, di cui due nucleotidi sporgono letteralmente per favorire l’affinità con il sigma.
61
Sigma settanta
Anche detto fattore sigma “housekeeping” inizia la maggior parte delle trascrizioni batteriche.
62
Fattore rho
Anche detta elicasiATPdipendente è una proteina ad anello protagonista della terminazione della trascrizione batterica.
Agisce circondando l’RNA neosintetizzato e risalendo sino alla polimerasi, che prontamente ALLONTANA dallo stampo.
63
Tipi di RNA polimerasi
Poli I) sintetizza gli rRna più grandi (28s,18s,5,8s)
Poli II) sintetizza mRna e la maggior parte dei piccoli RNA
Poli III) sintetizza tRNA e rRNA 5s (l’unico sintetizzato fuori dal nucleolo)
Poli IV e V) presenti solo nelle piante, codificano poco, esclusivamente per alcuni siRNA
64
Precursore RNA
Molecola lunga esattamente come il segmento di DNA complementare (unità di trascrizione) chiamato in gergo pre-RNA.
La sua esistenza è effimera perchè questi trascritti vengono rapidamente modificati e resi funzionali tramite un processo copia e incolla
65
Stampi per rRNA
Questi specifici segmenti di DNA vengono chiamati rDNA.
Per andare in contro alla necessità enorme della cellula di rRNA, sono sequenze ripetute più volte.
Esistono cinque raggruppamenti di rDNA, OGNUNO localizzato su un CROMOSOMA DIVERSO. In fase di non duplicazione del DNA, queste strutture sono raggruppate a livello di UNA o PIÙ strutture nucleari dalla forma irregolare, i NUCLEOLI, formati da “un cantiere di subunità ribosomiali” che conferiscono aspetto rugoso e una parte fibrillare, caratterizzata dagli stampi di rDNA e dal rRNA in formazione
66
Cluster
Raggruppamenti di geni ripetuti in serie, spesso tra loro contengono sequenze spaziatrici non trascritte.
67
Tipi di rRNA
Ribosoma eucariota (80s)
Subunità maggiore 60s (28s 5s 5,8s)
Di solito questi tre rRNA sono il prodotto del taglio di un’unica sezione di pre-RNA
Subunità minore 40s (18s)
Il procariota à invece (70s)
50s subunità maggiore
30s subunità minore
Il valore s (unità SVEDBERG) si riferisce al coefficente di sedimentazione dell’RNA, maggiore è tale numero, più alta è la velocità di movimento dell’RNA attraverso un campo di forza e MAGGIORE È LA SUA DIMENSIONE.
68
Prime modificazioni post trascrizionali pre-RNA
Metilazione del ribosio di circa 100 nucleotidi e conversione uridina in pseudouridina in 95 nucleotidi circa.
Questa marcatura serve ad indicare quali nucleotidi non devono essere tagliati (protezione) e probabilmente serve a favorire l’avvolgimento successivo della molecola.
La metionina può essere un buon donatore di gruppi metilici.
69
snoRNA
Gli small nucleolar RNA presenti anche associati a proteine come small nucleolar ribonucleoproteins snoRNA, sono importanti nella maturazione del pre-RNA.
Lo snoRNA U3 taglia l’estremità 5’, ossia la prima formata.
Lo snoRNA box C/D determina quali nucleotidi saranno metilati sul ribosio
Lo snoRNA H/ACA determina quali uridine saranno convertite in pseudouridine.
Questi RNA funzionano appaiandosi al preRNA formando un duplex similDNA e sono circa 200 di numero, PARI al nucleo di nucleotidi metilati o “pseudouridinati”
70
Il promotore della polimerasi III
È situato all’interno del gene e non all’inizio
71
Sintesi tRNA
Esso è presente in sezioni cluster.
Letteralmente grappoli con copie multiple di geni in tandem separati da sequenze non trascriventi.
Sintetizzato dalla polimerasi 3, il cui promotore si trova ALL’INTERNO DEL GENE.
Uno degli enzimi principali coinvolti nella sua maturazione è la RIBONUCLEASI P, endonucleasi fondamentale nel catalizzare il taglio del tRNA, formata da proteine e RNA insieme e presente in batteri ed eucarioti.
72
Tatabox
```
Sequenza consenso (TATAAA) 24/32 nucleotidi a monte che segna inizio trascrizione.
Di norma per legarla la polimerasi 2 viene coadiuvata da un enzima (TBP), il TATA binding protein.
A sua volta la TBP appartiene a un complesso: il TFIID (fattori di trascrizione polimerasi 2 sezione d). Il complesso legando diverse parti della sequenza di pre inizio rende possibile l’approdo della polimerasi 2, gigantesco complesso enzimatico di 12 subunità.
Come nei procarioti, la polimerasi non è in grado di riconoscere autonomamente il promotore
```
73
TFIIH
Unico complesso di fattori di trascrizione generali (general trascription factors, GTP) con funzione enzimatica (TFIIH sta per fattori di trascrizione polimerasi due sezione H).
L’attività consiste in elicasi
e fosforilasi dell’enzima in specifiche zone a struttura insolita (serie ripetuta di amminoacidi; CTD, dominio carbossiterminale).
Sembra che la fosforilasi aiuti a distaccarsi dal complesso di inizio trascrizione e ad iniziare la trascrizione.
La fosforilazione continua durante tutto il processo di sintesi.
74
Finché il TFIID è legato al promotore
Possono essere effettuate “infinite” trascrizioni successive, con “infiniti” inserimenti di polimerasi.
75
Differenza nucleotide nucleotide
NucleoSIDE deriva dall’Unione di una base azotata e uno zucchero
NucleoTIDE deriva dall’unione di una base azotata e un gruppo fosfato
76
Il complesso DNA-RNA si chiama
Ibrido
77
Le sequenze interposte sono
Introni
78
La maturazione e le modifiche posttrascrizionali di RNA possono avvenire in parallelo alla trascrizione?
Sì, il trascritto può esser modificato prima ancora di esser trascritto del tutto.
79
Apposizione del cappuccio
Le estremità 5’ degli mRNA possiedono un nucleoside trifosfato incorporato nel sito di inizio.
Inizialmente esso viene trasformato in difosfato dall’azione di RNA trifosfatasi.
In seguito viene aggiunto un GMP invertito, con l’estremità 5’ verso l’mRNA, tra le due estremità (GMP e RNA) si forma ponte trifosfato tra i due fosfato dell’RNA ed il monofosfato del GMP, il ponte 5’-5’.
In seguito, la guanosina viene metilata in posizione SETTE della GUANINA e il nucleoside a monte mRNA viene METILATO sul ribosio in posizione DUE. Così nasce il cappuccio (cap di METILGUANOSINA), che è importante nel bloccare esonucleasi e nel favorire la fuoriuscita dell’mRNA maturo dal nucleo.
80
Coda di poli a
A differenza dei procarioti negli eucarioti non si è a conoscenza di un ipotetico punto di fine trascrizione.
La fine trascrizione con endonucleasi dell’estremità tre viene però consentita da una sequenza specifica (AAUAAA), sito di riconoscimento per endonucleasi ma soprattutto sito 10/30 nucleotidi a monte della coda di poli a.
L’AAUAAA funge infatti da sito di riconoscimento per il complesso protagonista della poliadenilazione del mRNA (poliA polimerasi) che consiste nella sintesi SENZA STAMPO di una coda di adenosine (circa 250) con funzioni simili al capouccio.
Ogni gene per mRNA può avere diverse sequenze di riconoscimento per la costruzione di poliA, ossia mRNA codificanti per uguali proteine possono avere una coda di adenosine più o meno lunga!
Ciò potrebbe essere legato a diversità nell’attività regolativa.
81
PTGS
Post trascriptional gene silencing.
| Coinvolge i piccoli RNA ed il RISC
82
Senso e antisenso
Sequenza UGUALE e COMPLEMENTARE (opposta) a quella di un mRNA
83
RNAi
Interferenza a RNA.
Fenomeno tale per cui all’introduzione di dsRNA (a doppio filamento, doublestranded), la cellula induce una risposta che porta ALLA DISTRUZIONE SELETTIVA degli mRNA aventi la stessa sequenza di quelli aggiunti
84
Il fenomeno dell’RNAi è un esempio di
SILENZIAMENTO indotto dell’RNA: PTGS.
Rappresenta una forma di difesa da virus o trasposoni, una sorta di sistema immunitario genetico che viene attivato dalla formazione/introduzione nella molecola di RNA a doppio filamento, un tipo di RNA presente sia nei virus che nei trasposoni
85
siRNA
small interfering RNA.
Piccoli RNA, originati dai duplex di RNA per taglio tramite un enzima di nome DICER.
Possono quindi derivare da trasposoni (dna endogeno) o da rna virale e quindi avere origine esogena.
Essendo originati da RNA a doppio filamento per taglio, sono anch’essi a doppio filamento e la loro funzione di riconosce l’mRNA complementare e guidare il RISC e l’Argonauta alla sua distruzione.
Un siRNA può appaiarsi e quindi orchestrare la distruzione di diverse COPIE dello stesso mRNA.
86
dsRNA, differenza fra i filamenti
Nel RNA a doppio filamento si distinguono due filamento:
Il filamento passeggero viene tagliato in due e dissocia nel preRISC,
Il filamento guida viene associato all’argonauta ed inglobato nel RISC
87
RISC
RNA INDUCED SILENCED COMPLEX.
Complesso silenziante di RNA indotto.
Formato da siRNA, miRNA, argonauta (la diversità tra i RISC dipende dalla diversità degli Argonauta o delle proteine) ed altre proteine.
Si occupa del silenziamento post trascrizionale.
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Argonauta
PROTEINA protagonista nel silenziamento post trascrizionale.
Ha attività endonucleasica (taglia mRNA) ed agisce associata ai siRNA o miRNA, che la guidano ed indirizzano tramite appaiamento complementare agli mRNA da distruggere.
Una delle varianti dell’enzima più presente nei vertebrati è l’AGO2 (Ago2)
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La RNAi in caso di attivazione induce
Una risposta globale ed aspecifica, ossia NEI VERTEBRATI il silenziamento blocca la SINTESI INTERA PROTEICA e non la traduzione del singolo amminoacido.
Probabile che tale blocco totale si sia evoluto come meccanismo di emergenza per contrastare un’invasione virale.
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miRNA
microRNA a doppio filamento, lunghezza ridotta (21 nucleotidi di media) simili a siRNA e coinvolti nei processi di silenziamento e regolazione.
La differenza fondamentale è che i siRNA nascono casualmente come meccanismo difensivo d’emergenza con l’obiettivo di distruggere gli stessi trascritti da cui hanno origine (possono avere origine esogena)
I miRNA invece vengono sintetizzati a partire da specifiche sequenze di DNA, fanno partire quindi di PROCESSO PRESTABILITO, volto a REGOLARE la trascrizione.
Si parla inoltre di regolazione fine o a più livelli in questo caso, perché i miRNA possono appaiarsi parzialmente o totalmente, e ed in numero diverso alla stessa “striscia” di mRNA, producendo effetti diversi.
L’appaiamento complementare, ad esempio, indirizza l’Argonauta ad una attività endonucleasica.
Durante la preparazione i miRNA nascono come PRI-miRNA, vengono tagliati da DROSHA, diventano poi PRE-miRNA, poi vengono tagliati da DICER e diventano operativi.
Possono essere inglobati dal complesso RISC come i “cugini” siRNA
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piRNA
Variante di siRNA implicati nel silenziamento post trascrizione nelle cellule GERMINALI, ove una modifica del genoma ad esempio per trasposizione potrebbe portare effetti ancor più gravi.
Viene detto piRNA, che sta per PIWI RNA, perchè questa varietà di RNA interagisce con questa proteina (sottoclasse dell’argonauta) che sostituisce anche il DICER nel taglio iniziale dello stesso piRNA, che deriva da un numero essenziamente limitato ma “molto produttivo” di loci genici.
Altra differenza fondamentale è che il piRNA è più lungo del siRNA.
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DNA=genoma
Proteine=proteoma
RNA=?!
RNA=TRACRITTOMA
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Splicing
Rimozione delle sequenze interposte (introni) con taglio alle estremità 5’ e 3’ di ciascun introne (nei siti di splicing) ed Unione covalente degli esoni ai lati.
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hnRNA
RNA eterogeneo nucleare, gruppo di RNA al quale appartiene anche il pre-mRNA ed altri trascritti non destinati a diventare mRNA “citoplasmatico” ossia definitivo.
Di solito gli hnRNA fanno da substrato per le maturazioni successive.
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Siti di una cellula che consentono e favoriscono uno splicing preciso
Le analisi di centinaia di giunzioni esoni-introni hanno rivelato la presenza di sequenze altamente conservate, come la G/GU al sito 5’ dello splicing e la AG/G al sito 3’.
Consenso e altamente conservata è anche una sequenza o tratto POLIPIRIMIDINICO vicino all’estremità 3’.
Gli ulteriori segnali che pare permettano al macchinario di splicing di mettersi in funzione sembrano derivare da SEQUENZE SPECIFICHE note come ESE (enhancers esonici per lo splicing), che servono da legame per una famiglia di proteine che legano RNA dette SR (perché costituite in prevalenza da S=Serina e R=Arginina). Si ritiene che le proteine SR formino reti di interazioni che favoriscano il reclutamento degli “snurps”
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Come avviene tecnicamente lo splicing
Formando una sorta di lazo o cappio e poi per escissione, per i batteri, i cui introni si dividono in almeno due gruppi, si può parlare di AUTOSPLICING.
Nelle cellule animali, invece, il pre-mRNA non è in grado di realizzare da sé il processo di splicing e viene coadiuvato da un COMPLESSO detto SPLICEOSOMA, formato da varie proteine e dagli snurps (snRNP ossia small nuclear ribonucleoproteins). Gli spliceosomi non esistono nel nucleo, bensì si formano quando gli snRNP legano il pre-mRNA.
Una volta assemblato l’apparato, le snRNP svolgono le reazioni di taglio degli introni e vanno a ricucire le estremità.
Gli introni escissi costituiscono o meglio costituivano più del 95% della “stringa” di
pre-mRNA di mammifero e vengono degradati nel nucleo.
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Per i codoni sono necessari (almeno) due nucleotidi perché
Perché con codoni da 1 o 2 nucleotidi sarebbero possibili soltanto 4 o 16 combinazioni di “lettere”, dinanzi agli amminoacidi che invece sono 20.
Il codone deve essere come minimo una tripletta, permettendomi essa di comporre 64 “parole” diverse.
Alla fine la tripletta è la risposta giusta.
Ciò segue l’ipotesi o rasoio di Occam, ossia il postulato secondo avendo più ipotesi mi conviene scegliere sempre quella più semplice.
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Convenzione di codice genetico sovrapposto e non
AGCAUG
Nel caso di codice SOVRAPPOSTO in questo caso le triplette disponibili sarebbero AGC GCA CAG...
Nel caso di codice NON SOVRAPPOSTO (rivelatosi poi l’ipotesi vincente) ci sarebbe soltanto due triplette AGC e AUG.
Per determinare la correttezza di un ipotesi e non dell’altra fu utile lo studio sull’anemia falciforme, che deriva dalla modifica di un nucleotide e conseguentemente di UN amminoacido. Se le triplette fossero state sovrapposte, la modifica avrebbe riguardato ben 3 triplette e 3 amminoacidi, rifletti!
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Il codice genetico è
Altamente degenerato ed UNIVERSALE (tutti gli organismi condividono un’origine evolutiva comune) fra le specie.
Esistono diversità minime ad esempio con il codice mitocondriale o di alcuni funghi e protisti, ma è evidente che esse siano derivate da “deviazioni secondarie” (mutazioni)
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Codoni di stop
UGA (Ambra)
UAA (ocra)
UAG (opale)
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Il raggruppamento (o similarità) tra codoni dello stesso amminoacido
È una “forma di difesa” contro eventuali modificazioni spontanee a livello di singole basi.
Un cambiamento così avrebbe maggiore probabilità di generare mutazioni “senso”
o “sinonimo”.
Altra forma di “protezione” e salvaguardia del codice genetico è il fatto che codoni simili tendono a codificare amminoacidi simili.
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aa-tRNA
amminoacil tRNA, ossia il complesso tRNA-proteina formato dalla aa-RS, ovvero la
AMMINOACIL-TRNA-SINTETASI
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Struttura degli tRNA
* Tutti i tRNA hanno lunghezza compresa tra i 73 ed i 93 nucleotidi e ognuno ha una percentuale di BASI INSOLITE, frutto di modificazioni post-trascrizionali.
* i tRNA hanno inoltre PARTI della molecola COMPLEMENTARI ad ALTRE PARTI, che rappresentano gli STELI e consentono alla molecola di ripiegarsi
* le ANSE invece sono le parti non ripiegate e aventi basi insolite; i due fenomeni sembrano però collegati, in quanto spesso sono proprio le basi insolite ad ostacolare la formazione di legami a idrogeno.
* all’estremità 3’ (legante amminoacido) il tRNA matura porta sempre la tripletta CCA, che può essere già sintetizzata (procarioti) o aggiunta in seguito, senza stampo come per poli(A) (eucarioti).
* le basi INVARIANTI fra le varie specie sono alla base del ripiegamento del tRNA in strutture terziarie.
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Ipotesi del vacillamento
Spiega il fatto tale per cui esistono 61 codoni codificanti per amminoacidi e soltanto 40 tRNA e parallelamente spiega anche il fatto che codoni per lo stesso amminoacido siano in genere differenziati esclusivamente dal terzo nucleotide.
L’ipotesi del vacillamento o wobble promossa da Francis Crick suggerisce che i requisiti sterici e legami tra i primi due nucleotidi appaiati di codone ed anticodone siano forti, mentre per il terzo nucleotide appaiato la forza sia più debole, permettendo dunque a tRNA di riconoscere diversi codoni.
Solitamente questo fatto gioca anche sulle minime differenze presenti tra purine e pirimidine.
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aaRS
amminoacil tRNA sintetasi, enzima che catalizza la formazione del legame COVALENTE estereo tra tRNA e l’amminoacido.
Esistono soltanto 20 aaRS di fronte ai 40 aatRNA, questo perché l’enzima è in grado di riconoscere differenti tRNA per lo stesso amminoacido, discriminando allo stesso tempo tutti i tRNA per altri amminoacidi.
Essendo comunque presente un rischio di errore ed essendo alcuni amminoacidi molto simili l’enzima è dotato di un’attività di correzione di bozze (proofreading)
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Inizio traduzione: procarioti
Fondamentale per l’inizio è l’attacco del ribosoma al sito di inizio traduzione, ossia il primo od uno dei primi AUG, fondamentale per imposta il READING FRAME (modulo di lettura) di tutta la catena di mRNA.
Per coadiuvare il riconoscimento della giusta sequenza AUG (nei BATTERI FORMIL(CHO)metionina) gli mRNA (estremità 5’) batterici possiedono una specifica sequenza nota come SHINE-DALGARNO posta 5-10 nucleotidi a monte del sito di inizio e complementare a una sequenza posta all’estremità 3’ degli rRNA 16s batterici.
Anche GUG in alcune proteine è in grado di iniziare la traduzione ma quando succede anch’esso codificherà per la formilmetionina.
Una volta che l’aatRNA iniziatore (diverso dal tRNA portante la metionina “non iniziatrice”) LEGA il codone AUG i fattori d’inizio (proteine solubili) vengono rilasciati e la GTP viene idrolizzata, (probabilmente) inducendoci necessari cambiamenti conformazionali per proseguire la traduzione.
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Inizio traduzione: eucarioti
Negli eucarioti non è presente alcuna sequenza SHINE-DALGARNO e l’operazione d’inizio è più complessa. I fattori di inizio in questo caso sono 12 e non 3.
Il tRNA iniziatore eucariote inoltre lega metionina e non formilmetionina e lega la subunità minore (43s) ancor PRIMA del mRNA!
Quando il suddetto tra si inserisce nel sito P DELLA SUBUNITÀ MINORE (quindi non l’intero sito P), la subinità minore è pronta a cercare l’estremità 5’ del mRNA.
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Siti del ribosoma
A(amminoacil)
P(peptidil)
E(exit)
La subunità minore del ribosoma, inoltre, svolge il ruolo di decodificare le informazioni portate dal mRNA, la subunità maggiore ha ruoli catalitici.
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Allungamento nella traduzione
L’aatRNA entra nel complesso sotto forma di aatRNA-efTu-GTP dove EfTu è un fattore di allungamento nei batteri con “controparte eucariotica” leggermente diversa.
Solo il complesso portante il giusto tRNA è in grado di indurre nel ribosoma i cambiamenti necessari per proseguire la traduzione.
I due amminoacidi portati dai tRNA sono orientati e la formazione del legame pepetidico è termodinamicamente vantaggiosa.
Viene mediata da un ribosoma della subunità maggiore noto come PEPTIDIL TRANSFERASI.
La formazione del legame peptidico e del dipeptide sul tRNA nel sito A equivale alla deacilazione del primo tRNA (iniziatore, sul sito P). A questo punto con un movimento di 6^ del ribosoma noto come RATCHET o CRICCHETTO avviene la traslocazione. È dimostrato che la TRASLOCAZIONE avvenga in due microfasi distinte, inframezzate dall’ibrido A/P P/E (il tRNA si sposta a metà).
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Mutazioni frameshift
Scivolamento del modulo di lettura.
Accade quanto per inserimento o rimozione di un nucleotide viene completamente sfasato il READING FRAME (modulo di lettura) del ribosoma.
Queste mutazioni portano alla formazione di proteine completamente diverse.
È stato verificata comunque la possibilità del ribosoma di ricodificare il ritmo di traduzione (scivolamento di meno1 nucleotide o saltodi1 nucleotide), dovuta a segnali contenuti nel mRNA stesso.
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Terminazione della traduzione
Tre codoni trinucleotidici (UAG UAA UGA) hanno la funzione di interrompere la traduzione.
NON ESISTE ALCUN tRNA I CUI ANTICODONI SIANO COMPLEMENTARI AI CODONI DI STOP!!
La terminazione richiede fattori di rilascio.
Il legame estereo che lega la catena polipeptidica nascente al tRNA viene idrolizzato ed esce il peptide precedendo idrolisi di GTP con conseguente uscita tRNA e dissociazione del mRNA.
In conclusione vengono separate le subunità ribosomiali grazie all’azione degli RRF (ribosome recycling factor)
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I codoni di stop hanno tRNA complementari?
ASSOLUTAMENTE NO!
Ci sono però due particolari eccezioni:
1)selenocisteina (cisteina+selenio), particolare amminoacido codificata dalla tripletta UGA è riconosciuta da uno specifico tRNA (non ha però una specifica aaRS ed utilizza quella della serina, amminoacido che viene poi ovviamente convertito)
2)pirrolisina; ventiduesimo amminoacido codificato dal codone UAG di alcuni archea
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Mutazioni nonsenso
Modificazioni di una tripletta per sostituzione di una base che portano alla formazione di un codone di stop (stop prematuro).
Nella maggior parte dei casi queste mutazioni vengono controllate ed eliminate da un sistema di controllo attivato proprio mRNA, il processo NMD (nonsense mediated decay).
Questo processo viene attivato da mRNA, grazie alla presenza sulla molecola di un particolare complesso di proteine, l’EJC
(EXON JUNCTION COMPLEX).
Quest’ultimo si forma in seguito allo splicing e resta ancorato al mRNA sino alla traduzione.
Se attivato per modifica un codone di stop prematuro significa che una parte del mRNA non è stata ancora tradotta. Quella parte dunque presenterà ancora le proteine del EJC, che metteranno in moto una serie di eventi portando alla DISTRUZIONE ENZIMATICA del messaggio aberrante.
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Poliribosoma o polisoma
Complesso di ribosomi legati ad un unica “striscia” di mRNA.
| Quando non legato alla membrana la struttura del polisoma è altamente ordinata.
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Mutazione missenso
Mutazione di mRNA a livello nucleotidico che porta alla sostituzione di un amminoacido con un altro
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Mutazione senso
Mutazione nucleotidica di mRNA che però non porta alla sintesi di un amminoacido diverso ma “becca” un codone diverso per lo stesso amminoacido. Il
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Operone
Unità funzionale del DNA batterico e di alcuni eucarioti (nematodi).
Controlla la sintesi di mRNA ed è formato da più geni insieme;
Un tipico operone batterico è costituito da QUATTRO REGIONI diverse:
1) geni strutturali ossia quelli che codificano per proteine, tali geni nei batteri possono essere ripetuti l’uno dopo l’altro, inducendo la polimerasi a “costruire” un trascritto codificante per più proteine insieme
2)promotore
3)operatore: generalmente attiguo o in parte sovrapposto al promotore, serve da sito di legame per una proteina, generalmente un REPRESSORE, che lega il segmento di DNA con alta affinità andando ad impedire la trascrizione di quella specifica sequenza
4)gene REGOLATORE: codifica per L.A. proteina con funzione di REPRESSORE
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mRNA che contiene info per più di un polipeptide
POLICISTRONICO
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REPRESSORE
È un esempio di PROTEINA REGOLATRICE DEI GENI, ossia che lega con un legame ad alta affinità una specifica sequenza di DNA (di solito tale sequenza di chiama operatore) andando a regolare la trascrizione e potenzialmente a bloccare tale procedimento quando attivati.
QUANDO IL REPRESSORE SI LEGA ALL’OPERATORE IL PROMOTORE NON È PIÙ DISPONIBILE PER IL LEGAME ALLA POLIMERASI.
La capacità del repressore di legarsi o meno al DNA dipende dalla sua conformazione, che viene regolata ALLOSTERICAMENTE dagli stessi intermedi CHIAVE di uno specifico processo metabolico.
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Operone trp
Operone codificante per triptofano, amminoacido che nei batteri non è essenziale e può essere prodotto “endogenamente”.
È un OPERONE REPRIMIBILE, ossia di norma trascrive ma il triptofano (trp) stesso in caso di aumento della sua concentrazione può fungere da cofattore e COREPRESSORE e legare la proteina REPRESSORE, attivandola e di fatto bloccando la sua stessa trascrizione.
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Operone lac
È un gruppo di geni che nei batteri (obviously) regola gli enzimi necessari a metabolizzare il lattosio (lac).
È un esempio di operone INDUCIBILE, ossia di norma legato ad un repressore, ma tramite la presenza nella molecole del lattosio (che lega il repressore cambiandone la conformazione e fungendo da induttore) può divenire trascrivibile e separarsi dal repressore,
Codifica per una beta-galattosidasi (scinde legame glucosio galattosio), una GALATTOSIDEPERMEASI (permette ingresso in massa nella cellule di lattosio) ed una tiogalattoside acetiltransferasi (funzione ignota).
Questo operone così come il trp agisce secondo una sorta di feedback negativo (e il metabolita stesso a regolare il suo metabolismo)
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Feedback POSITIVO nell’operone lac
Anche detto EFFETTO GLUCOSIO, sostanzialmente si spiega così:
Quando il glucosio è presente in cellula batterica, PRIORITARIZZA la sua metabolizzazione inibendo il legame tra DNA e un complesso (cAMP-CRP, dove crp è la proteina recettore dell’AMP ciclico).
La conseguenza di ciò è un cambiamento di conformazione del DNA, che va oltre la presenza o meno del repressore e non permette alla polimerasi di stabilire un legame con affinità tale da trascrivere per enzimi o proteine volti a metabolizzare altri zuccheri (tra cui lattosio del lac).
La concentrazione di glucosio nei batteri è quindi “inversamente proporzionale” a quella del complesso cAMP-CRP
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ATTENUAZIONE nell’operone trp
Al legame triptofano repressone segue l’attiva di quest’ultimo, che lega l’OPERATORE inibendo la trascrizione dell’operone.
Nel fare ciò, la RNA polimerasi che stava ancora trascrivendo conclude il gene e poi subisce un ripiegamento in una struttura detta REGIONE LEADER. Questo ripiegamento può portare a due conclusioni diverse: segnale di terminazione che impedisce di portare a termine la trascrizione dell’operone OPPURE tale segnale è assente e viene permesso (tramite formazione di strutture di “assistenza alla polimerasi” da parte dello stesso meccanismo di attenuazione) all’enzima di portare a termine il normale ciclo di trascrizione dell’operone.
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Riboswitch
Anche detti RIBOINTERUTTORI sono simili ai repressori negli operoni lac e trp; sono segmenti di RNA che possono legarsi a piccoli metaboliti che ne modificano la struttura e cambiano di conseguenza la funzione.
Tali metaboliti di solito si legano ad una regione NON CODIFICANTE all’estremità 5’ (ove negli eucarioti risiede il cappuccio).
La maggior parte dei riboswitch SOPPRIME L’ESPRESSIONE GENICA bloccando la terminazione della trascrizione o l’inizio della traduzione.
I riboswitch agiscono SENZA COFATTORI PROTEICI, segnale che evidenzia il fatto che essi possano essere molecole altamente conservate.
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Può il DNA dei procarioti esser compattato in cromatina
NO, absolutely NO.
In questo contesto quindi tutti i vari enzimi ed RNA possono “accedere” al DNA ed ai loro siti di legame più facilmente, in ambiente scevro di “grovigli”.
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Dove sono assemblati gli rRNA e l’intero ribosoma
Nel nucleolo, anche gli RNA 5s vengono trascritti fuori dal nucleolo e poi portati nel nucleolo per essere integrati nella subunità maggiore.
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Nucleoplasma
Il citoplasma del nucleo.
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Involucro nucleare
Separa il materiale genetico dal citoplasma.
È formato da DUE MEMBRANE, disposte parallelamente l’una all’altra e separate da una distanza che va dai 10 ai 50 nanometri. Esse contengono fino a 60 distinte proteine di membrana e si fondono in corrispondenza di alcuni siti, così da formare dei PORI CIRCOLARI, contenenti una complessa associazione di proteine.
La membrana nucleare esterna è tappezzata di ribosomi ed IN CONTINUITÀ con LA MEMBRANA del RER.
Lo spazio tra le membrane nucleari è invece in continuità con il lume del RE.
La superficie interna della membrana poggia su di una LAMINA NUCLEARE.
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Lamina nucleare
Sottile rete FIBRILLARE che sostiene e struttura la doppia membrana (involucro) nucleare.
Serve anche da attacco per le fibre di cromatina “periferiche” ed è formata da filamenti di 10nm, composti da POLIPEPTIDI detti LAMINE, membri della stessa super famiglia di proteine dei FILAMENTI INTERMEDI del citoscheletro.
Il disassemblaggio della lamina è indotto tramite FOSFORILAZIONE DELLE SINGOLE LAMINE.
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Il passaggio di macromolecole e composti è più i meno selettivo del passaggio che avviene al livello della membrana citoplasmatica?
Al livello dell’involucro nucleare il flusso di “oggetti” è decisamente maggiore e più libero IN ENTRAMBE LE DIREZIONI.
Esempio di ciò sono gli snRNA dello spliceosoma, che vengono trascritti dentro, esportati (perché le proteine vengono assemblate fuori) ed uniti a proteine per formare gli snurps e poi reintegrati nel nucleo per lo splicing di mRNA.
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Complesso del poro nucleare
IL CPN è un complesso sopramolecolare di massa 15 o 30 volte superiore a quella di un ribosoma ma organizzato secondo una struttura ad ottamero e simmetria ottagonale e costituito soltanto da 30 proteine, altamente conservate, della famiglia delle NUCLEOPORINE.
Tali proteine vengono continuamente ricambiate e sostituite con altre.
Nel cuore del CPN c’è un canale formato da nucleoporine che può variare il diametro da 20 a 40nm
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Il trasporto attraverso l’involucro nucleare è in qualche modo mediato? Tutte le molecole possono entrare?
Esiste una sottoclasse delle nucleoporine contenente un gran numero di ripetizioni di unità amminoacidiche FG (fenilalanina-glicina) localizzate in aree dette domini FG.
È dimostrato che a causa della loro conformazione altamente disordinata e quindi flessibile ed estesa tali domini possono fungere da rete e da setaccio al fin di impedire il passaggio PER SEMPLICE DIFFUSIONE di molecole attraverso la membrana.
È stata in oltre in seguito provata l’esistenza di un segnale di trasmissione, l’NLS (nuclear localisation signal) che si ritiene venga captato da specifiche proteine del CPN e che possa essere conditio sine qua non per l’ingresso nel nucleo.
•Esistono infine delle proteine che funzionano come veri e propri RECETTORI DI TRASPORTO o trasportatori, come le IMPORTINE e le ESPORTINE.
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Cromosoma
Dal greco corpo colorato è una singola molecola di DNA lineare
Ciascuna coppia di basi occupa 0,34nm in lunghezza (in verticale)
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Istoni
Piccole proteine basiche (contenenti lisina ed arginina) ed altamente conservate.
Si tende a collegare quest’ultima caratteristica al fatto che sostituire anche un solo amminoacido di un istone possa sfasare completamente la proteina, in quanto ogni singolo amminoacido istonico ha una particolare funzione ed interazione da registrare.
Gli istoni carichi positivamente interagiscono con il DNA carico negativamente a causa dei fosfati e sono alla base del comportamento ordinato del DNA eucariotico.
Ne esistono di 5 tipi, H1,H2a,H2b,H3 e H4.
I BATTERI NON HANNO ISTONI.
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Nucleosoma
Forma di organizzazione o subunità strutturale della cromatina.
Ha un CORE di diametro 10nm formato da un ottamero istonico (2 doppietti di H2a e 2b e di H3 e 4) con “attorcigliati” due giri di DNA, circa 146 coppie di basi.
La dimerizzazione degli istoni è mediata dalla loro estremità C, l’estremità N ha invece lunghe code che interagiscono con l’intero nucleosoma e sembra anche con altri nucleosomj ed istoni.
Esterno è l’istone H1, di CONNESSIONE, collegato al DNA linker ed interagente con altri istoni e molecole. Il suo ruolo è fondamentale per costituire l’organizzazione superiore della cromatina (fibra 30nm)
Rimuovendo H1 il DNA si dispone in stile “collana di perle”
Il rapporto di compattamento del DNA nel nucleosoma è di circa 7:1.
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Diametro del nucleo cellulare
10 MICROMETRI
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Livelli di organizzazione della cromatina superiori al nucleosoma
La cromatina non esiste come collana di perle (solo in laboratorio dopo trattamento e rimozione istoni H1).
Si può osservare compattata in una fibra di forma non ancora nota (si è indecisi tra zig zag e solenoide) ma di SPESSORE BEN NOTO: 30nm: la fibra a 30nanometri, che aumenta di circa sei volte il grado di compattazione del nucleosoma, portando il compattamento di DNA a 42:1 (7•6).
Il mantenimento di tale fibra è dovuto agli istoni H1 ed alla loro funzione “connettiva” insieme ai DNA linker.
Lo stadio successivo consiste nell’organizzazione delle fibre in anse superavvolte, spesse 80-100nm a cui sottesa sembra esservi una struttura proteica o impalcatura nucleare sparsa in tutto il nucleo nella cromatina e non ben definita.
Queste anse sono tenute insieme da COMPLESSI PROTEICI detti COESINE, che tengono anche uniti I cromatidi fratelli durante la mitosi.
L’ultimo stadio di compattamento del materiale genetico è rappresentato dal cromosoma mitotico, che porta il rapporto a 10000:1, un centimetro di DNA compattato in un micrometro.
