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Struttura del DNA, duplicazione e traduzione. a cura di Costantini D. e Famà G. Struttura e funzioni della cellula a cura di Bottiglia F. e Pelliccioni.

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1 Struttura del DNA, duplicazione e traduzione. a cura di Costantini D. e Famà G. Struttura e funzioni della cellula a cura di Bottiglia F. e Pelliccioni A. STUDIO ASSISTITO DI BIOLOGIA

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3 La cellula è lunità fondamentale di tutti i viventi Tutti gli organismi sono formati da cellule (gli organismi unicellulari sono formati da una sola cellula,gli organismi pluricellulari sono formati dallunione di più cellule specializzate per compiere diverse funzioni) Ogni cellula deriva da una cellula preesistente (ogni cellula è in grado di produrre cellule uguali a se stessa attraverso la riproduzione) Vai alla mappa

4 LA CELLULA PROCARIOTE Senza nucleo distinto Ridotto numero di organuli EUCARIOTE Nucleo distinto (presente la membrana nucleare) Numerosi organuli ANIMALEVEGETALE

5 Nelle cellule procariote il materiale genetico (DNA) non è delimitato da una membrana nucleare, è costituito da un unico filamento situato in una zona chiamata nucleoide.procariote Nelle cellule eucariote il materiale genetico è presente sotto forma di filamenti chiamati cromatina ed è racchiuso da una membrana nucleare provvista di pori.eucariote Allinterno del nucleo è presente il nucleolo, organulo responsabile della sintesi dell'RNA e sito di costruzione dei ribosomi. Si tratta di una struttura fibrosa e è ben visibile al microscopio elettronico in quanto ha una colorazione scura e appare come insieme di piccoli granuli.ribosomi

6 LA CELLULA è costituita da: MEMBRANA PLASMATICA MATERIALE NUCLEARE CITOPLASMA (citosol + organuli) MitocondriRibosomi Apparato di Golgi Reticolo endoplasmatico (liscio e rugoso) Lisosomi e vacuoli Cloroplasti Citoscheletro Ritorna a studio assistito

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8 Il mitocondrio è delimitato da una doppia membrana; quella interna è ripiegata formando creste mitocondriali immerse nella matrice in cui sono presenti i ribosomi e filamenti di DNA. La principale funzione dei mitocondri è quella di produrre energia sotto forma di ATP, dalla demolizione dei carboidrati in ambiente aerobico (respirazione cellulare). Vai alla mappa

9 Il ribosoma è formato da due sub unità di RNA e proteine; partecipa alla sintesi proteica ed è localizzato nel reticolo endoplasmatico rugoso. Vai alla mappa

10 Lapparato di Golgi è costituito da uninsieme di sacchi appiattiti impilati e connessi tra loro. La principale funzione dellapparato di Golgi è quella di impacchettare (conferire alle proteine una struttura terziaria o quaternaria) e smistare le sostanze prodotte dal reticolo endoplasmatico. I materiali prodotti vengono distribuiti attraverso vescicole di trasporto per mezzo dellesocitosi. Vai alla mappa

11 Il Reticolo endoplasmatico è costituito da una serie di tubuli o di sacchi allinterno dei quali avviene la produzione di sostanze utili alla cellula. Vi sono due tipi di reticolo, quello liscio e quello rugoso (per la presenza sulla sua superficie di ribosomi)ribosomi Nel reticolo liscio si svolge la sintesi dei lipidi e metabolismo dei glucidi. Nel reticolo ruvido si svolge la sintesi proteica. Vai alla mappa

12 I lisosomi, vescicole prodotte dallapparato di Golgi come centro di digestione e di riciclaggio di molecole grazie alla presenza nel loro interno di enzimi digestivi.apparato di Golgi Vai alla mappa

13 Il vacuolo è specializzato nel regolare la quantità dacqua presente nella cellula (riserva idrica), garantendo così il turgore (rigonfiamento) che contribuisce al sostegno cellulare. Vai alla mappa

14 Il cloroplasto è un organulo caratteristico delle cellule vegetali; delimitato da due membrane, presenta allinterno strutture discoidali, i tilacoidi, impilati, chiamati grani, contenenti clorofilla e immersi in una sostanza fluida chiamata stroma. Permettono la fotosintesi clorofilliana. Vai alla mappa

15 Il citoscheletro è composto da filamenti e tubuli (microtubuli) che sostengono e assicurano una posizione ai singoli organelli. Conferisce una forma alla cellula. Vai alla mappa

16 La membrana cellulare riveste, protegge la cellula e regola gli scambi con lesterno. È formata da un doppio strato di fosfolipidi e proteine di membrana. I fosfolipidi sono molecole formate da una testa idrofila (solubile in acqua) e una coda idrofoba (non solubile in acqua). Le testa sono rivolte verso lesterno del doppio strato. Le proteine (trans membranali) attraversano il doppio strato. Il modello che rappresenta la membrana è il mosaico fluido. Il colesterolo sulla superficie della membrana assicura la fluidità. Caratteristica fondamentale della membrana cellulare o plasmatica è la permeabilità selettiva. Gli scambi con lambiente esterno sono regolati dai processi di diffusione, osmosi, trasporto.diffusione, osmosi, trasporto Vai alla mappa

17 DiffusioneDiffusione: passaggio di molecole piccole (Acqua, Ossigeno, Anidride carbonica) seconde gradiente cioè da una maggiore a una minore concentrazione. OsmosiOsmosi: si verifica in presenza di una membrana semipermeabile che non si lascia attraversare dai soluti. Si osserva il passaggio dellacqua contro gradiente cioè da un ambiente ipotonico (minor concentrazione) a un ambiente ipertonico (maggior concentrazione) nel tentativo di raggiungere lequilibrio (soluzioni isotoniche) TrasportoTrasporto: avviene attraverso le proteine di membrana. Il trasporto può essere attivo o passivo. Si definisci trasporto passivo il passaggio di molecole attraverso la membrana senza spesa di energia, secondo gradiente (da una zona ipertonica ad una ipotonica). Si definisce passaggio attivo il passaggio di molecole attraverso la membrana con la spesa di energia sotto forma di ATP. Vai alla mappa

18 Il citoplasma è la sostanza viscosa compresa tra la membrana cellulare e l'involucro nucleare; è formata da acqua, sali minerali e sostanze organiche, si definisce soluzione colloidale (citosol). In esso si trovano degli organuli adibiti alle varie funzioni che la cellula deve svolgere. Vai alla mappa

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20 1. Il DNA: struttura e funzioni 2. Duplicazione del DNA 3. Mutazioni genetiche 4. Trascrizione dellinformazione genetica 5. Sintesi proteica Ritorna a studio assistito

21 Il DNA: struttura e funzioni Il DNA, lacido desossiribonucleico, è un polimero formato da quattro tipi diversi di nucleotidi; esso ha una struttura a doppia elica molto lunga e spiralizzata, frammentata da pioli costituiti dalle complementarità di basi azotate specifiche. nucleotidibasi azotate La funzione principale del DNA è trasportare linformazione genetica attraverso le generazioni seppur con parziali cambiamenti dovuti allo scambio di geni durante il processo di duplicazione delle cellule che lo contengonoduplicazione Clicca per lanimazione

22 forcelle bolla Punto dorigine Basi azotate appaiate La duplicazione del DNA, durante la divisione cellulare, inizia da una specifica sequenza di nucleotidi detta punto dorigine della duplicazione sul quale comincia a svolgersi il doppio filamento con lo spezzamento dei legami idrogeno tra le basi azotate grazie ad enzimi come lelicasi e la topoisomerasi. Si forma una bolla di duplicazione delimitata da strutture ad Y dette forcelle di duplicazione.basi azotate enzimi Su uno dei due filamenti, detto filamento stampo, scorre un ulteriore enzima, la DNA-polimerasi, che sintetizza il nuovo filamento e si occupa di correggere eventuali errori (azione di proofreading). La duplicazione avviene in entrambe le direzioni per questo è detta bidirezionale. DNA-polimerasi Clicca per lanimazione

23 Cambiamenti nella sequenza o nel numero dei nucleotidi nellacido nucleico di una cellula o di un organismo sono detti mutazioni genetiche. Esse possono dare origine alla sostituzione di un nucleotide con un altro (mutazione puntiforme), oppure a perdita durante la duplicazione di materiale genetico (delezione) oppure ad aggiunte di nucleotidi. nucleotideduplicazione Le sostituzione di nucleotidi possono dar luogo a mutazioni di senso, in cui un amminoacido viene sostituito da un altro, o a mutazioni di non senso, in cui la sintesi proteica termina in un modo prematuro.amminoacido sintesi proteica Le delezioni o le aggiunte di nucleotidi possono provocare spostamenti del sistema di lettura e la produzione di proteine nuove, che sfuggono alla correzione da parte dellenzima DNA-polimerasi, ma di solito non sono funzionali.proteine Clicca per lanimazione

24 DNA: filamento stampo RNA messaggero Processo enzimatico per cui linformazione genetica contenuta in un filamento di DNA viene utilizzata per specificare una sequenza complementare di basi in una molecola di RNA detta messaggero. LRNA messaggero viene sintetizzato con lo stesso principio dellaccoppiamento di basi azotate che regola la duplicazione del DNA, ma il filamento è unico e da unestremità procede verso laltra in un completamento delle basi azotate rispetto al filamento stampo del DNAbasi azotate Clicca per lanimazione

25 Successivamente alla trascrizione dellRNA messaggero, questo acido nucleico esce dal nucleo e raggiunge il citoplasma in cui si lega ai ribosomi. Il filamento di RNA per prima cosa si lega alla subunità più piccola del ribosoma ponendo in evidenza il suo primo codone. Poi giunge lRNA di trasporto che si colloca secondo il criterio codone- anticodone portando con sé il primo amminoacido (in genere è la metionina): si è formato il complesso dinizio (mRNA, tRNA, subunità più piccola). Da qui giungono altri tRNA che trasportano altri amminoacidi che legandosi fra di loro creano una catena polipeptidica complementare allinformazione trasportata dal RNA messaggero. ribosomiamminoacidocatena polipeptidica Subunità più piccola Subunità più grande RNA messaggero tRNA + ammin. Leg. peptidico Codone- anticodone RIBOSOMA Clicca per lanimazione

26 C N2HN2H COOH R H Gruppo amminico Gruppo carbossilico Radicale Atomo di idrogeno Atomo di carbonio N2HN2H H2OH2O Legame peptidico COOH H2OH2O

27 P Base azotata Zucchero a 5 atomi di C I nucleotidi sono le unità che compongono un acido nucleico (RNA o DNA)

28 Molecola con proprietà basiche, contenente azoto. E una componente dei nucleotidi che formano gli acidi nucleici: può essere una purina o una pirimidina. nucleotidi Una purina presenta una struttura a due anelli; esempi sono ladenina (A) e la guanina (G). Una pirimidina presenta una struttura ad un solo anello; esempi sono la citosina (C)e la timina (T).

29 Sequenza lineare di amminoacidi connessi da legami peptidici. STRUTTURA PRIMARIA STRUTTURA SECONDARIA Foglio ripiegato o spirale prodotto dalla tensione degli atomi di CO e NH. STRUTTURA TERZIARIA Struttura tridimensionale prodotta da collegamenti tra i radicali ai lati degli amminoacidi. Vengono creati i siti attivi. Più catene polipeptidiche producono una QUARTA STRUTTURA tridimensionale, grazie alla presenza di tasche, in cui avvengono specifiche reazioni chimiche.

30 Molecola proteicaMolecola proteica globulare che catalizza una specifica reazione chimica accelerandola, abbassandone lenergia minima necessaria affinché avvenga un processo ovvero dattivazione della reazione. La regione di questa molecola che ha proprietà funzionali si chiama sito attivo, questa porzione aderisce al substrato, ossia la molecola su cui agisce tale enzima. Ogni enzima catalizza una specifica reazione senza modificare il bilancio energetico della reazione stessa, ma solo abbassandolo. Con ciò lenzima non si consuma Alcuni enzimi sono capaci di assorbire lenergia di una reazione e di donarla in unaltra reazione Reagente (o substrato) enzima


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