Lezione 3 Flashcards

1
Q

Qual è la differenza fondamentale tra procarioti ed eucarioti?

A

I procarioti hanno una riproduzione asessuata, non possiedono nucleo né membrane intracellulari, e il loro materiale genetico è libero nel citoplasma. Gli eucarioti, al contrario, hanno una riproduzione sessuata, un nucleo con membrane intracellulari, un nucleolo che contiene geni per l’RNA ribosomiale, e una sezione del citoplasma delimitata da membrane.

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2
Q

Qual è la differenza nella quantità di DNA tra procarioti ed eucarioti?

A

Il DNA nei procarioti è presente in più copie identiche, mentre negli eucarioti ci sono solo due copie del genoma, leggermente diverse tra loro. Questo fa sì che i procarioti siano aploidi e gli eucarioti diploidi.

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3
Q

Cosa significa essere diploidi e aploidi?

A

Essere diploidi significa avere due varianti del genoma, mentre essere aploidi significa avere una sola variante del genoma. Questi termini non si riferiscono al numero totale di genomi presenti nella cellula, ma al numero di varianti del genoma.

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4
Q

Qual è il tipo di riproduzione nei procarioti e negli eucarioti?

A

I procarioti si riproducono asessualmente, mentre gli eucarioti si riproducono sessualmente attraverso la formazione di gameti aploidi che si ricombinano per formare una cellula diploide.

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5
Q

Quali sono i principali gruppi di procarioti basati sulla loro sorgente di energia?

A

1) Fototrofi: ottengono energia dal sole (es. Cianobatteri, cloroflexi). 2) Litotrofi: ottengono energia dal metabolismo di composti inorganici (es. H/O). 3) Organotrofi: usano composti organici per fissare il carbonio.

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6
Q

Chi è LUCA e quale ruolo ha nella storia evolutiva?

A

LUCA, Last Universal Common Ancestor, è l’antenato comune da cui si sono originati i batteri e gli eucarioti. È il primo organismo noto e il più semplice da cui si sono evoluti tutti gli altri organismi.

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7
Q

Che ruolo hanno i cloroplasti e i mitocondri nell’evoluzione degli eucarioti?

A

I cloroplasti e i mitocondri sono stati inglobati in una simbiosi con le cellule eucariotiche. I cloroplasti sono responsabili della fotosintesi nelle piante e hanno strutture chiamate tilacoidi e grana, mentre i mitocondri sono coinvolti nella produzione di energia e presentano membrane interne chiamate creste.

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8
Q

Come sono organizzati i mitocondri e i cloroplasti?

A

I mitocondri hanno una membrana esterna e membrane interne chiamate creste, che aumentano la superficie di scambio e producono energia. I cloroplasti hanno strutture impilate chiamate tilacoidi e formano una grana.

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9
Q

Qual è la teoria sui primi organismi e sui loro catalizzatori?

A

Si ritiene che i primi organismi funzionassero a RNA e che i primi catalizzatori fossero a RNA, poiché gli RNA sono più semplici rispetto alle proteine e potrebbero aver preceduto l’evoluzione delle proteine come catalizzatori principali.

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10
Q

Qual è la dimensione tipica dei batteri?

A

I batteri sono piccolissimi, con una dimensione di circa 1 micron (1μm).

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11
Q

Qual è il tempo di divisione tipico dei batteri?

A

I batteri si dividono rapidamente, con un tempo di divisione di circa venti minuti.

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12
Q

Come si osservano i batteri su una piastra di coltura?

A

Su una piastra con uno strato solido contenente gelatina, i batteri formano delle montagnette chiamate colonie, che rappresentano le cellule figlie tutte uguali al progenitore iniziale.

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13
Q

Quali sono le forme principali dei batteri?

A

I batteri possono avere forme diverse, tra cui: bastoncino, struttura cilindrica allungata, e batteri con appendici.

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14
Q

Che tipo di struttura cellulare hanno i batteri?

A

I batteri sono piccoli, monocellulari e generalmente non hanno membrane intracellulari. La loro struttura comprende una membrana che separa l’ambiente interno da quello esterno, e possono avere pili e flagelli. Il citoplasma contiene il materiale genetico circolare libero, e la regione dove è concentrato il DNA è chiamata nucleoide.

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15
Q

Qual è la dimensione e la composizione del genoma dei batteri?

A

Il genoma batterico è composto da circa 4.6 milioni di nucleotidi e codifica per circa 4300 proteine. Questo è molto più piccolo rispetto al genoma umano, che contiene circa 20,000 geni.

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16
Q

Che cos’è il paradosso del valore C?

A

Il paradosso del valore C si riferisce alla relazione tra la complessità di un organismo e la dimensione del suo genoma. Non c’è una correlazione diretta tra la complessità dell’organismo e la grandezza del suo genoma.

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17
Q

Che cos’è il paradosso del valore G?

A

Il paradosso del valore G riguarda la relazione tra il numero di geni e la complessità morfologica di un organismo. Non esiste una correlazione tra il numero di geni e la complessità dell’organismo.

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18
Q

Che cosa sono i plasmidi?

A

I plasmidi sono genomi accessori di DNA circolare che possono essere presenti o assenti nei batteri. Richiedono un’origine di replicazione (sequenza chiamata ORI) e un gene per funzionare.

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19
Q

Come vengono trasmessi i plasmidi?

A

I plasmidi possono essere trasmessi verticalmente, da cellula madre a cellula figlia, oppure orizzontalmente, tramite trasferimento di DNA tra cellule tramite pili specializzati (pilo sessuale).

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20
Q

Come vengono utilizzati i plasmidi in laboratorio?

A

In laboratorio, i plasmidi possono essere introdotti nelle cellule mediante danni alla membrana cellulare, piuttosto che tramite trasferimento spontaneo. Possono contenere geni per la resistenza agli antibiotici, che permettono ai batteri di sopravvivere in presenza di antibiotici.

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21
Q

Qual è la dimensione tipica di una cellula eucariotica?

A

Una cellula eucariotica ha una dimensione più complessa, che varia tra i 7 e gli 11 micron.

22
Q

Qual è il ruolo del nucleolo nella cellula eucariotica?

A

Il nucleolo contiene i geni che codificano per l’RNA ribosomiale (rRNA).

23
Q

Come si risolve il problema di come il DNA lungo quasi 2 metri stia in un nucleo piccolissimo?

A

Il DNA è impacchettato in cromatina, una struttura composta da DNA e proteine chiamate istoni, che aiutano a gestire e comprimere il DNA in modo che possa essere contenuto nel nucleo.

24
Q

Quali sono le principali proteine che compongono la cromatina?

A

Le proteine della cromatina sono chiamate istoni. Ci sono 4 tipi di istoni, ciascuno presente in doppioni: 2 H2A, 2 H2B, 2 H3 (il più grande tra quelli interni, 15 kDa), e 2 H4 (il più piccolo degli interni, 12 kDa).

25
Q

Che cos’è un nucleosoma?

A

Il nucleosoma è una struttura composta da 146 basi di DNA e un core proteico fatto dai 4 istoni. Gli istoni sono proteine cariche positivamente che interagiscono con il DNA carico negativamente per il gruppo fosfato. La struttura finale del nucleosoma è un ottamero, con due copie di ogni istone.

26
Q

Quali sono i tipi di istoni presenti in un nucleosoma?

A

Gli istoni presenti in un nucleosoma sono H2A, H2B, H3 e H4. H3 forma un dimero con H4, mentre H2A forma un dimero con H2B.

27
Q

Come si piega il DNA nel nucleosoma?

A

Piegare il DNA è difficile a causa della distorsione della geometria delle basi appaiate. La flessibilità del DNA dipende dalle interazioni tra basi G-C (più flessibili e disposte verso l’esterno) e A-T (più rigide e disposte verso l’interno).

28
Q

Qual è la funzione del DNA linker nei nucleosomi?

A

Il DNA linker connette i nucleosomi e si può tagliare con l’enzima nucleasi chiamato micrococchiale per mappare i nucleosomi.

29
Q

Che cos’è l’istone H1 e qual è il suo ruolo?

A

L’istone H1 è il quinto istone, il più grande tra i cinque. Si posiziona all’esterno del nucleosoma e utilizza le sue code per tenere insieme gli altri quattro istoni e il DNA. Influenza il grado di avvolgimento del nucleosoma e l’accessibilità del DNA.

30
Q

Come si distinguono l’eucromatina e l’eterocromatina al microscopio elettronico?

A

L’eucromatina è una regione chiara e maggiormente accessibile, con nucleosomi meno compatti. L’eterocromatina è una regione scura, inaccessibile, con nucleosomi condensati e compatti.

31
Q

Quali sono le differenze tra l’eterocromatina costitutiva e quella facoltativa?

A

L’eterocromatina costitutiva è presente in tutte le cellule e contiene sequenze ricche di AT, considerate importanti ma la cui funzione non è completamente conosciuta. L’eterocromatina facoltativa è una parte del DNA che non è rilevante per la cellula in quel momento.

32
Q

Gli Archea hanno la cromatina?

A

Sì, gli Archea hanno cromatina, ma mentre gli eucarioti hanno un ottamero composto da due copie di quattro istoni, gli Archea hanno solo uno o due istoni. Con un solo istone formano un omotetramero, e con due istoni formano un tetramero con due molecole diverse, ovvero un eterotetramero.

33
Q

Come si differenzia la cromatina degli Archea da quella degli eucarioti?

A

Negli eucarioti, ogni ottamero occupa due giri di DNA, mentre il DNA degli Archea gira intorno a tetrameri (omotetramero o eterotetramero) che si impilano uno sopra l’altro, formando un tubo. La cromatina degli Archea può aprirsi e richiudersi in diverse parti del tubo.

34
Q

Perché i procarioti non hanno nucleosomi?

A

I procarioti non hanno istoni né nucleosomi, quindi il loro DNA è libero nel citoplasma. Gli istoni probabilmente sono stati inventati dai progenitori comuni degli Archea e degli eucarioti.

35
Q

Che differenze esistono tra batteri, eucarioti e Archea riguardo a cromatina e nucleosomi?

A

I batteri non hanno cromatina, istoni, né nucleosomi. Gli eucarioti hanno cromatina, 5 istoni e nucleosomi. Gli Archea hanno cromatina, 1-2 istoni, e un nucleosoma simile a quello degli eucarioti, ma senza nucleo.

36
Q

Qual è il principale problema che le cellule devono affrontare durante la loro riproduzione e come viene risolto?

A

Le cellule devono duplicare il loro genoma per riprodursi. Durante ogni divisione cellulare, è cruciale che la cellula duplichi il DNA una sola volta per garantire che ogni cellula figlia riceva una copia completa del genoma.

37
Q

Come avviene la duplicazione del DNA nei batteri e quali sono le fasi coinvolte?

A

Nei batteri, la replicazione del DNA inizia da un sito di origine, dove il cromosoma circolare viene duplicato. Il processo comporta la separazione dei due cromosomi derivati dalla replicazione e la loro distribuzione nelle due cellule figlie. Questo processo avviene in tre fasi: Fase B (dove i cromosomi sono presenti ma non replicati), Fase C (dove il DNA viene replicato), e Fase D (dove la cellula si divide).

38
Q

In che modo la durata dei periodi B, C e D del ciclo cellulare batterico è influenzata dalla velocità di crescita?

A

La durata dei periodi B, C e D varia a seconda della velocità di crescita della cellula. Il periodo B è particolarmente variabile: in condizioni di crescita veloce (overlapping), può essere completamente omesso, mentre in condizioni di crescita lenta (non-overlapping), può durare fino a 100 minuti. La fase C può durare 60 minuti in crescita lenta, ma in crescita veloce (overlapping) la cellula può dividersi ogni 20 minuti.

39
Q

Che cosa accade durante la fase C del ciclo cellulare batterico quando si verifica un ciclo cellulare veloce (overlapping)?

A

Durante la fase C in un ciclo cellulare veloce, la cellula inizia a replicare il DNA da un sito e contemporaneamente avvia un nuovo ciclo di replicazione da un altro sito del nuovo cromosoma. Questo processo può portare a una situazione in cui alcuni segmenti di DNA sono presenti più di due volte prima della divisione cellulare, poiché i cicli cellulari si intrecciano.

40
Q

In che modo la fase D del ciclo cellulare batterico si paragona alla fase G1 del ciclo cellulare eucariotico?

A

La fase D nei batteri, che segue la completa replicazione del DNA e precede la divisione cellulare, è simile alla fase G1 negli eucarioti. In entrambe le fasi, la cellula non sta replicando ulteriormente il DNA e si prepara per il successivo ciclo cellulare o per la fase di attività normale.

41
Q

Quali sono le differenze principali nel ciclo cellulare tra i batteri mobili con flagelli e i batteri sessili?

A

I batteri mobili con flagelli o piccioli devono separare le attività di movimento e attaccamento dalla replicazione cellulare. In questi batteri, la citodieresi (divisione cellulare) può avvenire mentre il genoma è ancora in fase di duplicazione, mentre nei batteri sessili la replicazione e la divisione sono più strettamente coordinate.

42
Q

Quali sono le fasi del ciclo cellulare eucariotico e come si svolge ciascuna di esse?

A

Il ciclo cellulare eucariotico è suddiviso nelle seguenti fasi: fase G1 (dove la cellula svolge le sue funzioni vitali e può durare variabile), fase S (dove avviene la replicazione dei cromosomi e i checkpoint controllano se tutto è duplicato), fase G2 (dove la cellula si prepara per la divisione e duplica tutto il contenuto rimanente), e fase M (dove avviene la divisione cellulare per formare due cellule figlie identiche).

43
Q

Qual è la durata tipica di ciascuna fase del ciclo cellulare negli eucarioti e come varia tra le cellule di mammifero e gli embrioni?

A

Nelle cellule di mammifero, il ciclo cellulare completo dura circa 24 ore: la fase S dura circa 8 ore, la fase G2 dura 1:30-2 ore, e la fase M dura 30 minuti-1 ora. Negli embrioni, il ciclo cellulare è molto più rapido, durando solo 2 ore.

44
Q

Come influiscono le variazioni nella durata delle fasi G1 e G2 sul ciclo cellulare degli eucarioti e quali cellule mostrano queste variazioni?

A

Le fasi G1 e G2 hanno durate variabili: la fase G1 può essere molto breve in cellule staminali o lunga e permanente in neuroni, mentre la fase G2 dura circa 1:30-2 ore. Queste variazioni influenzano la velocità con cui le cellule passano attraverso il ciclo cellulare e possono differire notevolmente tra tipi di cellule.

45
Q

Come entrano i virus nella cellula ospite e quali sono i principali meccanismi utilizzati?

A

I virus possono entrare nella cellula ospite attraverso vari meccanismi: 1) endocitosi: la cellula riconosce il virus come una microparticella, lo invagina formando un endosoma, che poi si rompe liberando il virus. 2) rilascio diretto del materiale genetico: alcuni virus, come il poliovirus, rilasciano il loro materiale genetico attraverso un foro nella membrana. 3) fusione della membrana: virus come l’HIV fondono la loro membrana esterna con quella della cellula ospite, evitando la formazione di un endosoma. 4) fusione post-endocitosi: virus come quello dell’influenza fondono la loro membrana con quella della cellula dopo l’endocitosi.

46
Q

Perché la cellula endocita i virus e come avviene questo processo?

A

La cellula endocita i virus perché i virus si agganciano a una proteina recettoriale sulla membrana cellulare, ingannando la cellula nel credere che il virus sia un ligando fisiologico del recettore. Questo processo avviene tramite l’interazione tra una proteina virale e un recettore specifico sulla membrana della cellula ospite, che induce l’invaginazione e la formazione di un endosoma.

47
Q

Come il virus HIV entra nella cellula e quali recettori sono coinvolti in questo processo?

A

Il virus HIV entra nella cellula utilizzando due recettori principali: CD4 e CCR5. CD4 è presente sui linfociti T-Helper e CCR5 è un recettore per una molecola di signaling. L’interazione tra HIV e questi recettori consente l’ingresso del virus nella cellula.

48
Q

Qual è il meccanismo di ingresso del virus SARS-CoV-2 nella cellula ospite e quale recettore viene utilizzato?

A

Il virus SARS-CoV-2, un virus a RNA con una lunga sequenza e numerosi spike, entra nella cellula ospite legandosi al recettore ACE2. ACE2, che regola la pressione sanguigna, è particolarmente presente nelle cellule delle vie respiratorie, rendendo queste cellule vulnerabili all’infezione da SARS-CoV-2.

49
Q

Come avviene l’uscita del virus dalla cellula ospite dopo la formazione di nuovi virioni?

A

Dopo che i nuovi virioni sono stati formati all’interno della cellula, si avvicinano alla membrana interna che contiene gli spike virali. I virioni vengono avvolti da questa membrana e vengono rilasciati attraverso il processo di gemmazione, dove la membrana rimane intorno al virus durante l’uscita.

50
Q

Perché bloccare i virus è complicato e quale è il metodo più efficace per farlo?

A

Bloccare i virus è complicato perché interferire con il loro ciclo di vita può anche influenzare il metabolismo della cellula ospite, rendendo i trattamenti antivirali potenzialmente tossici. Il metodo più efficace per combattere i virus è la vaccinazione, che stimola il sistema immunitario a riconoscere e distruggere i virus senza danneggiare le cellule ospiti.