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Biologia.blu B - Le basi molecolari della vita e dellevoluzione David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, William K. Purves, David M. Hillis 1.

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Presentazione sul tema: "Biologia.blu B - Le basi molecolari della vita e dellevoluzione David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, William K. Purves, David M. Hillis 1."— Transcript della presentazione:

1 Biologia.blu B - Le basi molecolari della vita e dellevoluzione David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians, William K. Purves, David M. Hillis 1

2 La regolazione genica negli eucarioti Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore,

3 3 I genomi eucariotico e procariotico Eucarioti e procarioti condividono le stesse basi genetiche, ma ci sono importanti differenze che distinguono il loro materiale genetico.

4 4 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 È più grande di quello dei procarioti (contenuto aploide). È organizzato in cromosomi. Possiede i telomeri. Contiene sequenze ripetitive. Possiede molti geni interrotti. Trascrizione e traduzione avvengono in ambienti separati. Contiene sequenze regolatrici. Il genoma eucariotico

5 5 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 I compartimenti del materiale genetico La trascrizione dei geni avviene nel nucleo, dove viene sintetizzato lmRNA. La traduzione dellmRNA avviene, invece, nel citoplasma.

6 6 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Il genoma degli eucarioti contiene sequenze ripetitive, che non codificano proteine: sequenze altamente ripetitive sequenze moderatamente ripetitive trasposoni Le sequenze ripetitive Trasposone a DNA

7 7 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 I geni sono formati da sequenze codificanti, gli esoni, e sequenze non codificanti, gli introni. I geni contengono anche sequenze regolatrici, come il promotore e il terminatore, che controllano il processo di trascrizione. La struttura di un gene eucariotico

8 8 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Prima di lasciare il nucleo, lmRNA viene modificato. Lo spliceosoma «taglia e cuce» il trascritto primario di mRNA per produrre un mRNA maturo. Lo splicing elimina gli introni

9 9 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Nel corso dellevoluzione le copie di uno stesso gene possono subire mutazioni diverse. Questo dà origine a un gruppo di geni affini, definito famiglia genica, che comprende anche degli pseudogeni non funzionanti. Una famiglia genica: la globina

10 10 Lespressione genica può essere regolata in diversi momenti (prima, durante e dopo la trascrizione e la traduzione) e in ambienti cellulari differenti (nel nucleo o nel citoplasma). Il controllo dellespressione genica Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012

11 11 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Prima che inizi la trascrizione, avviene un rimodellamento della cromatina. I nucleosomi si disgregano, rendendo possibile il legame del complesso di trascrizione al DNA. La regolazione prima della trascrizione

12 12 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Tutti i tessuti dellorganismo contengono lo stesso materiale genetico. Le cellule del cervello hanno un metabolismo diverso da quello delle cellule del fegato e perciò hanno bisogno di differenziare la loro espressione genica per produrre proteine diverse. Esistono però dei geni, detti housekeeping, che vengono espressi da tutte le cellule dellorganismo. La regolazione durante la trascrizione: trascrizione differenziale

13 13 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 I fattori di trascrizione sono proteine che determinano se e quando lRNA polimerasi trascrive il DNA, riconoscendo nel gene le sequenze di regolazione. La regolazione durante la trascrizione: fattori di trascrizione

14 14 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 La coordinazione dellespressione di più geni avviene grazie a un singolo segnale ambientale, che induce la sintesi di una proteina regolatrice della trascrizione. La regolazione durante la trascrizione: coordinazione fra geni

15 15 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Quando il prodotto di un gene è richiesto in quantità elevate, come accade per i geni dellrRNA, è necessario avere più copie dello stesso gene per aumentare la velocità di trascrizione: questo processo è definito amplificazione genica. La regolazione durante la trascrizione: amplificazione genica

16 16 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 In tessuti diversi, il gene della tropomiosina va incontro a splicing alternativo, dando origine a cinque forme differenti della proteina. La regolazione durante la trascrizione: splicing alternativo

17 17 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 I meccanismi di regolazione possono essere traduzionali oppure post-traduzionali, in entrambi i casi viene controllato il livello di proteina prodotta o da produrre. La regolazione dopo la trascrizione

18 18 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Durante la vita embrionale, le cellule vanno incontro a: proliferazione per mitosi; differenziamento, le cellule assumono specifiche funzioni ma mantengono lo stesso corredo genetico; morfogenesi, le cellule si organizzano in organi e apparati; apoptosi, la morte programmata delle cellule. La regolazione genica nello sviluppo embrionale

19 19 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Lespressione in sequenza di diversi fattori di trascrizione determina lorganizzazione dei segmenti del corpo di Drosophila: i geni a effetto materno determinano la posizione di testa e coda. I geni a effetto materno

20 20 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Lespressione in sequenza di diversi fattori di trascrizione determina lorganizzazione dei segmenti del corpo di Drosophila: i geni per la segmentazione determinano il numero e la posizione dei segmenti. I geni per la segmentazione

21 21 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Lespressione in sequenza di diversi fattori di trascrizione determina lorganizzazione dei segmenti del corpo di Drosophila: i geni omeotici controllano lidentità di ogni segmento. I geni omeotici

22 22 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 Per produrre le combinazioni di anticorpi necessarie a difendere lorganismo, è necessario un meccanismo che produca molti anticorpi diversi fra loro. La versatilità del genoma eucariotico: la produzione degli anticorpi

23 23 Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012 La porzione di anticorpo che lega lantigene è codificata da un gene che va incontro a riarrangiamento e splicing, per garantire al prodotto genico una grande variabilità. La diversità degli anticorpi è prodotta dalla riorganizzazione del DNA


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