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IL DNA, L'ESPRESSIONE GENETICA, L'INGEGNERIA GENETICA, IL GENOMA,…

- - - - uniti tra loro da legami covalenti
        
        tra il gruppo fosfato legato al carbonio in posizione 5
        
        tra l'ossigeno e il carbonio 3' di un altro nucleotide
      - sono antiparallele ossia orientate in direzioni opposte
        
        ogni catena presenta 2 estremità
        
        5' con un gruppo fosfato
        
        3' con un gruppo OH
        
        un filamento ha il C 5' libero (3'-5') mentre l'altro ha il C 3' libero (5'-3')
      - ogni nucleotide composto da
        
        gruppo fosfato
        
        uno zucchero pentoso chiamato desossiribosio
        
        una base azotata
        
        si dividono in
        
        pirimidine con un solo anello pirimidinico
        
        T e C
        
        purine con 2 anelli
        
        A e G
        
        legate insieme da legami idrogeno (A e T, 2 legami, C e G 3 legami)
- - - - DNA polimerasi dà inizio alla duplicazione
        
        con un primer un filamento di RNA, un punto di partenza
        
        sintetizzato dal DNA primasi ossia un enzima
      - il complesso di replicazione
        
        topoisomerasi allinea i filamenti
        
        elicasi un'enzima che srotola il DNA
        
        le SSB (proteine leganti il singolo filamento)
        
        che impediscono ai due filamenti di riassociarsi nella doppia elica
      - si legano in un punto specifico della sequenza chiamato ori
        
        il DNA si replica in 2 direzioni formando le forcelle di replicazione
    - - filamento guida (5'-3')
        
        il primer si lega al C 3' e i nucleotidi liberi si uniscono al filamento in crescita
        
        il meccanismo è molto semplice
      - filamento lento (3'-5')
        
        si aspetta che tutti i legami si rompano e il primer duplicherà dal C 3'
        
        il primer duplica a pezzi chiamati frammenti di Okazaci
        
        questi frammenti poi verranno uniti da un altro enzima: il DNA ligasi
    - - nelle cellule ci sono i telomeri ossia un frammento ripetitivo (TTAGGG)
        
        e l'enzima telomerasi catalizza la formazione di nucleotidi complementari ai telomeri nelle cellule staminali
    - - correzione di bozze che corregge gli errori man mano che li compie
      - riparazione delle anomalie di appaiamento dove corregge gli appaiamenti sbagliati
      - riparazione per escissione che rimuove le basi anomale sostituendole con basi funzionali
  - - - viene coinvolto il RNA polimerasi DNA dipendente
        
        un complesso di molecole che polimerizza la reazione di sintesi del RNA
      - dopo che il DNA e l'RNA polimerasi interagiscono si apre il DNA generando la bolla di trascrizione
        
        dopo che si sintetizza il neo filamento di RNA si distacca dal DNA
      - solo per il filamento 5'-3'
- - - - marcando entrambe le molecole con isotopi radioattivi (proteine con zolfo 35 e DNA con fosforo 32)
- - - - viene coinvolto il RNA polimerasi DNA dipendente
        
        un complesso di molecole che polimerizza la reazione di sintesi del RNA
      - dopo che il DNA e l'RNA polimerasi interagiscono si apre il DNA generando la bolla di trascrizione
        
        dopo che si sintetizza il neo filamento di RNA si distacca dal DNA
      - solo per il filamento 5'-3'
- - - - questo perché la mutazione che ha agito sulla Neurospora ha causato la perdita di funzionalità di un enzima
- - - - All'estremità 3' si trova un sito di attacco e nel mezzo c'è un anticodone, ossia un gruppo di 3 basi che costituisce il sito di appaiamento fra basi complementari con l'mRNA
      - Un ruolo determinante nella sintesi proteica è dato dai ribosomi, ossia strutture in grado di assemblare correttamente una catena polipeptidica, trattenendo nella giusta posizione l'mRNA e i tRNA
        
        Ogni ribosoma può usare qualsiasi mRNA e tutti i tipi di tRNA carichi e ogni è costituito dalla subumintà maggiore e quella minore.
        
        Sulla subumità maggiore si trovano tre siti di legame per i tRNA:
        
        Nel sito P il tRNA cede il proprio amminoacido alla catena polipeptidica in crescenza
        
        Nel sito E viene a trovarsi il tRNA che ha ormai consegnato il proprio amminoacido
        
        Nel sito A l'anticodone carico si lega al codone dell'mRNA
- - - - da un filamento di DNA si forma per copia complementare una molecola di mRNA
        
        formato nella trascizione
      - esiste una molecola adattatrice capace di legarsi ad un amminoacido e di riconoscere una sequenza di nucleotidi (tRNA)
  - - - RNA transfer (adattatore) porta gli amminoacidi ai ribosomi e li colloca nella posizione corretta grazie a una struttura tridimensionale
      - RNA ribosomiale entra a far parte dei ribosomi e permette di realizzare la sintesi proteica
      - RNA messaggero (intermediario) porta una copia delle informazione di un tratto di DNA ai ribosomi
- - - - l'rRNA della subunità minore si lega a un sito di legame complementare lungo l'mRNA situato verso l'estremità 5' del codone che dà inizio alla traduzione
        
        così la subunità maggiore del ribosoma si lega al complesso
        
        il tRNA caricato con metionina scorre nel sito P del ribosoma, mentre il sito A si allinea al secondo codone dell'mRNA
        
        queste componenti sono tenute insieme da un gruppo di proteine chiamato fattori di inizio
  - - - quindi la subunità maggiore catalizza 2 reazioni:
        
        catalizza la formazione di un legame peptidico fra questo amminoacido e quello attaccato al tRNA situato nel sito A
        
        nel sito P rompe il legame tra tRNA e il suo amminoacido
      - dopo aver consegnato la prima metionina, il primo tRNA si sposta nel sito E, quindi si stacca dal ribosoma e torna nel citosol per caricarsi con un'altra metionina:
        il secondp tRNa slitta nel sito P mentre il ribosoma si sposta di un codone lungo l'mRNA
        
        il processo di allungamento della catena polipeptidica continua a ripetere le seguenti tappe:
        
        l'amminoacido appena portato dal tRNA forma un legame peptidico con la catena amminoacidica presente nel sito P, prelevando così dal tRNA del sito P
        
        il tRNA del sito P si sposta nel sito E, da cui poi si stacca.Il ribosoma si avanza di un codone, cosicché il complesso tRNA-polipeppide si trova nel sito P libero.
        
        il successivo tRNA carico entra nel sito A rimasto libero e qui il suo anticodone si lega al codone dell' mRNA
        
        tutte queste tappe si svolgono con la partecipazione di proteine dette fattori di allungamento
  - - - questi codoni UAA, UAG,UGA, non codificano nessun amminoacido e non si legano a un tRNA, ma a un fattore di rilascio che consente l'idrolisi del legame fra la catena polipeptidica e il tRNA nel sito P
        
        a questo punto il polipeptide appena terminato, si separa dal ribosoma,
        
        l'informazione che stabilisce quale configurazione finale avrà una proteina neo-sintetizzata e quale sia la sua destinazione finale definitiva è già contenuta nella sua sequenza amminoacidica
        
        la catena polinucleotidica rilasciata dal ribosoma non è necessariamente già funzionale. avverranno una serie di modificazioni post-traduzionali che possono influire sul ruolo e sulla funzione del polipeptide
- - - - dopo il taglio le estremità possono essere
        
        coesive, ossia complementari se un enzima taglia in posizioni sfalsate
        
        piatte se l'enzima taglia nel mezzo come EcoR5
  - - - usando come polimero l'agarosio
        
        che in stato solido i polimeri di galattosio formano una rete attraverso la quale migra il DNA
        
        migrando i frammenti formano bande visualizzabili con coloranti specifici
      - il gel viene fatto solidificare in una vaschetta con un pettine dentellato per formare dei pozzetti in cui viene depositato il campione di DNA
        
        una volta solidificato è immerso in una camera elettroforetica e i campioni di DNA sono miscelati con un indicatore colorato
        
        l'estremità del gel con i pozzetti è applicata nel lato del catodo
        
        con il campo elettrico i frammenti di DNA entrano nella matrice e "corrono" verso l'anodo con velocità variabile
        
        che dipende dalla loro dimensione
- - - - al gene viene accoppiata l'endonucleasi batterica Cas9 e viene associato ai loci CRISPR
        
        l'endonucleasi causa poi la digestione del DNA virale
- - - - il metodo più usato
      - sono ereditari es. un soggetto può ereditare una sequenza ripetuta 6 volte dalla madre e 2 volte dal padre
        
        quindi dopo aver lavorato la sequenza con gli enzimi avremo 2 estremità di lunghezza diversa
    - - chiamati anche polimorfismi da singolo nucleotide
- - - - ogni batterio darà origine a un clone di cellule ricombinanti contenente il frammento
  - - - usando l'enzima trascritasi inversa, una DNA polimerasi in grado di usare un filamento di RNA come stampo per generare DNA
- - - - fattori di trascrizione proteine presenti negli eucarioti che permettono di trascrivere
        
        i silenziatori che arrestano la trascrizione
        
        gli intensificatori che legano i fattori di trascrizione stimolando l'attività del complesso di trascrizione
      - l'amplificazione genica, la sintesi di più copie di un gene per aumentare la velocità di trascrizione
      - trascrizione differenziale dove i geni costitutivi codificano gli enzimi fondamentali per il metabolismo
        
        questi geni sono trascritti indistintamente in tutti i tipi di cellule
    - - risultante dall'attivazione o inattivazione di vari fattori di trascrizione
      - la terapia cellulare consiste nel fornire nuove cellule funzionali
        
        a un paziente affetto da una patologia che determina la degenerazione di certi tipi cellulari
        
        es. la malattia di Alzheimer
  - - - nei cromosomi degli eucarioti il DNA è avvolto attorno a proteine chiamate istoni a formare il nucleosoma.
      - dove specifiche proteine modificano la struttura del nucleosoma rendendo la cromatina accessibile
        
        guardando al microscopio vediamo 2tipi di cromatina
        
        eurocromatina, dispersa e poco colorata, contiene il DNA che viene trascritto in mRNA
        
        eterocromatina condensata e colorata, contiene geni che di solito non vengono trascritti
        
        come il cromosoma X inattivo dei mammiferi
        
        ben visibile nel nucleo con un microscopio, appare come un ammasso di cromatina chiamato corpo di Barr
- - - - corretto
    - - errato
    - - definì
        
        tratto una forma assunta dal carattere
        
        tratto ereditario che si trasmette da genitore al figlio
        
        carattere una caratteristica fisica osservabile
      - formulò 3 leggi
        
        legge della dominanza (1°)
        
        gli individui ibridi della generazione filiale manifestano solo uno dei tratti presenti nella generazione parentale
        
        infatti fece riprodurre piante con tratti opposti e vide che la nuova generazione aveva solo uno dei due caratteri
        
        chiamò dominante il tratto che si manifestava
        
        e recessivo quello che non si manifestava
        
        legge della segregazione (2°)
        
        quando un individuo produce gameti le due copie di un gene (alleli) si separano così che ciascun gamete riceve solo una copia
        
        per esempio il colore viola dei fiori proviene da due alleli uno dominante (G) e uno recessivo (g)
        
        Mendel osservò che in una 2° generazione si manifestavano anche tratti recessivi e il rapporto tra i due tratti era lo stesso, 3:1 (probabilità)
        
        legge dell'assortimento indipendente (3°)
        
        durante la formazione dei gameti, geni diversi si distribuiscono l'uno indipendentemente dall'altro
        
        Mendel la individuò lasciando che la generazione F1 (LlGg) di semi gialli e lisci si autoimpollinasse
        
        notando che i due geni si distribuivano in modo indipendente
        
        ottenendo 4 gameti (LG, Lg, Gl, gl) e 4 fenotipi in rapporto 9:3:3:1.
      - stabilì di partire da una generazione di partenza con caratteri puri (costanti) chiamata parentale
      - negli umani però i caratteri sono multifattoriali quindi le leggi di Mendel non valgono
- - - - perché le loro funzioni sono interconnesse
      - e bisogna mantenere l'omeostasi, ossia l'equilibrio di tutte le funzioni
  - - - che causano alterazioni nella sequenza di basi nel genoma
        
        con effetti
        
        diretti se l'alterazione della proteina è la causa della patologia
        
        indiretti se c'è l'alterazione di una proteina regolatrice e ciò si ripercuote a cascata
        
        per esempio
        
        la fibrosi cistica
        
        una malattia autosomica recessiva
        
        ossia per svilupparla è necessario che entrambi gli alleli ereditati portino una copia alterata del gene
        
        causata dalla mutazione della proteina CFTR che regola la produzione del muco, del sudore e dei succhi digestivi
        
        causa l'accumulo di muco che provoca insufficienza respiratoria e pancreatica e ostruzione intestinale
        
        la malattia di Alzheimer
        
        l'accumulo, a livello celebrale di ammassi composti dalla proteina beta-amiloide (placche amiloidi)
        
        che distruggono la struttura del tessuto nervoso causando la demenza progressiva del paziente
        
        causata dalla mutazione di molti geni i quali effetti, sommandosi, danno origine alla malattia
  - - - però ciò che modula la nostra capacità di rispondere agli stimoli è la nostra costituzione genetica
        
        la comprensione delle risposte alle terapie e le relazioni tra i geni sta sviluppando la medicina personalizzata
- - - - presenti su una proteina esterna detta antigene
    - - detto anticorpo monoclonale
        
        utili per
        
        la ricerca biomedica
        
        marcando gli anticorpi con gruppi fluorescenti
        
        si può studiare la localizzazione di una proteina nella superficie della cellula grazie alla microscopia a immunofluorescenza
        
        bloccare la crescita delle cellule tumorali
        
        e per l'immunizzazione passiva
        
        si inietta in una cavia l'antigene purificato così da produrre delle plasmacellule
        
        queste si fondono con le cellule di mieloma per generare cellule ibride dette ibridoma
        
        le cellule ibride poi vengono isolate sfruttando un terreno di coltura selettivo dividendosi e producendo cloni
        
        le cellule di mieloma sono tumori delle plasmacellule che le rende "immortali"