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CORSO DI BIOLOGIA - Programma 1.Nozioni introduttive: Le macromolecole biologiche: proteine, lipidi, carboidrati ed acidi nucleici Organizzazione cellulare.

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1 CORSO DI BIOLOGIA - Programma 1.Nozioni introduttive: Le macromolecole biologiche: proteine, lipidi, carboidrati ed acidi nucleici Organizzazione cellulare in procarioti ed eucarioti 2.Struttura e funzione della cellula Le membrane cellulari La membrana plasmatica I sistemi di membrane interne Nucleo Mitocondri Citoscheletro Divisione cellulare (Mitosi e ciclo cellulare, Meiosi) Apoptosi 3.Basi molecolari dellinformazione ereditaria Acidi nucleici Cromatina e cromosomi Replicazione e riparazione del DNA Espressione del genoma Organizzazione del genoma in procarioti ed eucarioti

2 Il Dogma Centrale della Biologia

3 TRASCRIZIONE DEL DNA, TRADUZIONE DELLRNA

4 Lespressione dellinformazione genica segue il PRINCIPIO DI COLINEARITA TRASCRIZIONE DEL DNA, TRADUZIONE DELLRNA

5 ESPRESSIONE GENICA Solo una frazione molto piccola del DNA presente nelle cellule viene trascritta A seconda delle loro necessita, le cellule trascrivono specifici segmenti del DNA genomico (I GENI), sintetizzando molecole di RNA che hanno la stessa sequenza dei segmenti trascritti Parte di questi RNA e codificante per proteine, cioe e in grado di specificare la sequenza amminoacidica di una data proteina negli Eucarioti, gli RNA codificanti, prima di essere tradotti, vengono modificati (trascritto primario -> trascritto maturo) altri RNA hanno ruolo funzionale e con sono codificanti

6 TRASCRIZIONE

7 Viene trascritto solo uno dei due strand

8 TRASCRIZIONE - BATTERI

9 TRASCRIZIONE 1) INIZIO DELLA TRASCRIZIONE

10 TRASCRIZIONE 2) ALLUNGAMENTO DEL TRASCRITTO 3) TERMINAZIONE

11 Terminazione della trascr. - Palidromi/forcine

12 GLI ENZIMI DELLA TRASCRIZIONE EUCARIOTICI Lenzima che sintetizza RNA copiando DNA e una RNA polimerasi DNA-dipendente. Negli Eucarioti esistono tre diverse RNA polimerasi, che trascrivono categorie distinte di geni: RNA polimerasi I -> rRNA 28S, 18S, 5,8S RNA polimerasi II -> RNA cod. polipeptidi, snRNA, miRNA RNA polimerasi III -> rRNA 5S, tRNA, + altri piccoli RNA Lenzima RNA polimerasi trascrive il DNA ma non e in grado, da sola, di iniziare il processo di trascrizione, ne di scegliere lesatto sito dinizio della trascrizione (TSS)

13 ESPRESSIONE GENICA - PROMOTORI La regione di DNA prossimale alla parte trascritta del gene (promotore) contiene una serie di sequenze segnale che vengono riconosciute da specifici fattori di trascrizione che interagiscono con lRNA polimerasi, permettendone il corretto posizionamento e favorendo linizio della trascrizione. I promotori per la RNA polimerasi II generalmente comprendono: uno o piu dei seguenti elementi di sequenza riconosciuti da fattori di trascrizione generali: TATA box, seq. TATAAA, -25 al TSS, determina il TSS GC box, seq. GGGCGG, presente in geni housekeeping CAAT box, -80 al TSS, influenza il livello di trascrizione Altri elementi di sequenza riconosciuti da fattori di trascrizione tessuto-specifici, ad es.: CRE (elemento di risposa al cAMP), seq. GTGACGT(A/C)A(A/G)

14 SCELTA DEL SITO DINIZIO DELLA TRASCRIZIONE Il RUOLO DEL PROMOTORE

15 ESPRESSIONE GENICA Oltre ai promotori, esistono nel genoma altri tipi di sequenze che regolano lespressione genica: ENHANCERS, regioni potenziatrici dellespressione, composte di piu elementi di sequenza leganti fattori di trascrizione. Questi possono agire su piu geni, a distanza variabile ed in entrambi gli orientamenti SILENCERS, elementi silenziatori, possono inibire lattivita trascrizionale INSULATORS, elementi che agiscono da isolanti, delimitando e separando le zone di influenza di altri elementi

16 IL GENE

17 DNA Pre RNA mRNA PRIMARY TRANSLATION ACTIVE PROTEIN REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA

18 Struttura schematica di un promotore per la Pol II PROMOTORE CORE regione sufficiente a deteminare il TSS esatto PROM. PROSSIMALE bp upstream al TSS, responsabile, almeno in parte, della modulazione dellespressione PROMOTORE DISTALE 100 bp – 2 Mb

19 REGOLAZIONE DELLESPRESSIONE GENICA Assemblaggio del complesso attivatore della trascrizione sul promotore prossimale e sulla regione core

20 MATURAZIONE DELLRNA dal trascritto primario al messaggero maturo Gene eucariotico con due introni

21 MATURAZIONE DELLRNA dal trascritto primario al messaggero maturo MODIFICAZIONI PRINCIPALI Aggiunta di una guanosina modificata allestremita 5 con un legame 5-5 che forma un gruppo terminale detto CAP, necessario al legame dellmRNA ai ribosomi ed allinizio della traduzione. Aggiunta di una sequenza di adenosine (coda di poli-A) allestremita 3 del trascritto, con funzione stabilizzante del messaggero. Rimozione delle regioni introniche mediante splicing, processo che consiste nel taglio delle regioni introniche e nella giunzione degli elementi esonici, a formare lmRNA maturo.

22 TRASCRIZIONE DEL DNA, TRADUZIONE DELLRNA

23 TRADUZIONE La traduzione e il processo con cui viene sintetizzata un data proteina, attraverso reazioni chimiche di polimerizzazione di amminoacidi, in una sequenza dipendente dallinformazione contenuta nella sequenza di basi dellmRNA corrispondente. Lapparato cellulare per la traduzione comprende le seguenti componenti, localizzate nel citoplasma: 1.RNA messaggero 2.Ribosomi, complessi enzimatici ribonucleopreoteici 3.RNA transfer (tRNA), molecole adattatore che legano ciascuno uno specifico amminoacido e riconoscono uno specifico codone 4.Amminoacil-tRNA sintetasi, enzimi che catalizzano il caricamento dei tRNA (amminoacilazione) 5.Diversi fattori di inizio, di allungamento e di terminazione della sintesi proteica

24 TRADUZIONE MetLeu Gly

25 Il CODICE GENETICO

26

27 tRNA

28 Caricamento di un tRNA Reazioni: 1.amino acid + ATP aminoacyl-AMP + PPi (attivazione AA) 2.aminoacyl-AMP + tRNA aminoacyl-tRNA + AMP(caricamento sullo specifico tRNA)

29 RIBOSOMI 18S 5.8S 28S 5S

30 RIBOSOMI E Exit P Peptidyl A Amminoacyl T Transfer

31 TRADUZIONE Formazione di un legame peptidico

32 TRADUZIONE

33 Il ruolo dellRNA nella sintesi proteica

34 TRADUZIONE INIZIO

35 TRADUZIONE ALLUNGAMENTO

36 TRADUZIONE TERMINAZIONE

37 TRADUZIONE

38

39 MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI


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