È stimato che oggi sulla terra sono presenti da 10*106 a 100*106 specie viventi

Enorme diversità di forme Costanza di struttura interna

La cellula è l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule Non esiste alcuna forma di vita se non a livello cellulare

I costituenti della cellula Tutte le cellule sono costituite fondamentalmente da 4 classi di macromolecole Le macromolecole derivano dalla condensazione delle biomolecole di base

Aminoacidi, Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo, Monosaccaridi H2O – CO2 - NH3 – CH4 Aminoacidi, Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo, Monosaccaridi Proteine, Acidi nucleici, Lipidi, Polisaccaridi

Aggregati Macromolecolari Ribosomi – Sistemi multienzimatici – Membrane cellulari

Cellula Procariotica Cellula Eucariotica

Caratteristiche degli organismi viventi Utilizzo dell’energia proveniente dall’ambiente Scambio di materia con l’ambiente Costruzione delle proprie strutture Ereditarietà

Sintesi ed idrolisi dell’ATP Membrane Sintesi ed idrolisi dell’ATP DNA RNA PROTEINE

Rappresentazione schematica delle circa 500 reazioni metaboliche di una tipica cellula Degradazione del cibo e conservazione dell’energia con produzione di ATP Costruzione delle proprie strutture e lavoro cellulare utilizzando l’energia immagazzinata nell’ATP

Evoluzione

Diversità Variabilitàgenetica Selezione naturale Nuovi modi di sfruttare efficacemente l’ambiente Competizione con le altre specie Riprodursi con successo

La variabilità genetica causa la formazione di nuove specie I meccanismi fondamentali che provocano variabilità genetica sono: Le mutazioni La riproduzione sessuale

Le mutazioni sono variazioni della sequenza nucleotidica del DNA. Possono essere causate da: errori durante la duplicazione del DNA esposizione delle cellule ad agenti fisici o chimici (agenti mutageni)

Effetti delle mutazioni Alterazione della funzione di una proteina Nessun effetto sulla proteina Un miglioramento della funzione

Alterazione della funzione di una proteina

Nessun effetto sulla proteina

Un miglioramento della funzione

“Il caso e la necessità” Cicli ripetuti di errori e prove Evoluzione “Il caso e la necessità” A1 – B1 A – B A2 – B2 A1 soluzione ottimale A2 soluzione indifferente peggiore di A1 B1 soluzione letale B2 soluzione indifferente

Alcune parti del genoma cambiano più facilmente di altre nel corso dell’evoluzione Altre, invece, sono altamente conservate e corrispondono a regioni funzionalmente importanti di geni che codificano per proteine o per RNA essenziali

Rimangono perfettamente riconoscibili in tutte le specie viventi e sono quelli che dobbiamo utilizzare se vogliamo ricercare relazioni di parentela tra i diversi organismi

PROTEIN SEQUENCES ALIGNMENT

RNA ribosomiale

Organismi pluricellulari

E’ stimato che nel corpo umano sono presenti circa 1013 cellule che costituiscono i differenti tessuti, organi e apparati

Tutte le cellule di un organismo hanno lo stesso genoma (originano tutte dallo zigote). Le differenze tra i diversi tipi cellulari dipendono dalle diverse proteine che li costituiscono dall’espressione selettiva di specifici sets di geni.

La struttura primaria delle proteine Il Genoma cellulare specifica inoltre: La struttura primaria delle proteine Destinazione delle proteine all’interno della cellula Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare La struttura primaria di RNA non tradotti

Proteine essenziali Geni housekeeping Proteine cellulo-specifiche Geni la cui espressione è regolata

Meccanismi di Regolazione dell’espressione genica Fase Nucleare Scelta del gene che deve essere espresso Maturazione dell’RNA Trasferimento Nucleo Citoplasma   Fase Citoplasmatica Sintesi delle catene polipeptidiche Modificazioni post-traduzionali Trasferimento delle proteine nelle sedi di competenza

Complessità delle reti proteiche intracellulari 31 gruppi funzionali - 1500 proteine

Mappa delle principali vie di segnalazione importanti per il cancro in cellule umane. Indica le posizioni cellulari di alcune proteine modificate da mutazioni e coinvolte nella patogenesi di tumori.