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GENETICA MOLECOLARE - Coggle Diagram
GENETICA MOLECOLARE
BIOTECNOLOGIE
Tecniche che ricombinano il materiale genetico proveniente da fonti differenti per migliorare le caratteristiche di piante/animali.
IBRIDAZIONE (southern blotting)
per identificare un gene, il DNA viene trattato con gli enzimi e i frammenti separati per elettroforesi. Creato il filamento singolo (NaOH x doppi fil), viene steso sul gel un foglio di nitrocellulosa coperto da carta. per capillarità i frammenti si trasferiscono sul foglio. Il foglio va a contatto con una sonda contenente DNA complementare, marcata con P32--> luce UV
PCR (reazione polimerasica a catena)
Campione di DNA mescolato con nucleotidi in presenza di DNApolime ed esposto a cicli di riscaldamento e raffreddamento (TERMOCICLOATORE)
I.denaturazione 90° x aprire la doppia elica
II:ibridazione 50° i primer si legano alla seq di DNA complementare (sequenze target)
III.allungamento 70° inizio duplicazione
CLONAGGIO DI UN GENE (dna ricombinante)
a.estrarre il DNA umano
b.estrarre il plasmide dai batteri (enzima restr)
c.unire gene umano con plasmide (mediante DNA ligasi)
d.selezione batteri (uso marcatore di selezione che fanno sopravvivere solo i batteri con all'interno il plasmide)
e.GFP= gene report, fa diventare fluorescente il gene umano
ENZIMI DI RESTRIZIONE
utilizzati per tagliare il plasmide in un punto specifico (siti di restrizione) riconoscendo le sequenze palindrome. I frammenti di DNA, dopo l'enzima, possono esser separati mediante elettroforesi su gel di agarosio: i frammenti del DNA negativi migrano verso il positivo originando bande evidenziate dall'UV
CAMPO MEDICO
cura contro il diabete, insulina prima prodotta per sintesi poi con batterio GM= insulina ricombinante; vaccini; Progetto Genoma Umano
AGRICOLTURA
piante BT: mais infettato dalla piralide--> mais BT uccide solo insetti che mangiano la pianta
RNA
Il passaggio dai geni alle proteine è possibile grazie all'RNA. Il messaggio contenuto nel gene viene trascritto sottoforma di RNA, esso fuoriesce dal nucleo e va nel citoplasma dove il messaggio viene usato per sintetizzare una proteina. Struttura:
-zucchero: ribosio
-singolo filamento
-A-U; G-C
3 tipi:
- mRNA: trasporta l'info genetica dal DNA al citoplasma
- rRNA: elemento costitutivo dei ribosomi
- tRNA: trasporta gli amminoacidi liberi nel citoplasma ai ribosomi e serve per tradurre l'info contenuta nell'mRNA.
TRASCRIZIONE
Processo in cui l'info contenuta in un gene viene copiata nell'mRNA. RNA polimerasi si attacca (segnato dal promotore) aprendo la doppia elica, man mano che arrivano i nucleotidi si sposta lungo il filamento stampo. Termina grazie al segnale di terminazione. (5'-->3', copiato solo uno dei due filamenti)
TRADUZIONE
Avviene nel citoplasma e ha sede sui ribosomi, partecipano tutti e tre i tipi di RNA. Si lega la subunità minore (sito exit E) nella parte alta, la subunità maggiore in quella bassa (sito peptidilico P) e ( sito amminoacilico A).
Suddivisa in 3 fasi:
-INIZIO: dopo che si legano le subunità, il primo tRNA arriva con il proprio amminoacido nel sito P. -ALLUNGAMENTO: arrivano i diversi tRNA che si spostando da P ad A per poi fuoriuscire dalle subunità, lasciando l'amminoacido che portano.
-TERMINAZIONE: tutte le particelle si staccano lasciando solo la catena amminoacida.
REGOLAZIONE GENICA
Tutti i geni posseduti da una persona non vengono espressi insieme.
PROCARIOTI
indica come alcuni geni vengono attivati (non spiega come si riproduce e non modifica il genoma).
Ciò avviene attraverso gli OPERONI, formati da:
- promotore si lega RNA polimerasi per la trascrizione
- operatore seq DNA situata fra il promotore e le codifiche di proteine
- regolatore attiva/spegne il repressore
- repressore si lega all'operatore, cambia la conformazione dopo l'interazione con il corepressore.
OPERONE LAC (inducibile)
formato da 3 geni che codificano per proteine coinvolte in digestione lattosio. Spento finché non inserisci il lattosio, quando lo ingerisci le proteine del lattosio si legano al regolatore e cambiano la conformazione del repressore iniziando la codifica per digerire il lattosio (trascrizione)
OPERONE TPR (reprimibile)
possiede 5 geni coinvolti nella sintesi del triptofano (amminoacido). Gene sempre attivo, quando ce n'è troppo si lega al regolatore, cambia conformazione il repressore e blocca la sintesi della proteina
EUCARIOTI
regolare l'espressione di specifiche combinazioni di geni, porta le cellule nel specializzarsi nelle diverse parti del corpo. Avviene in più livelli
- DNA
acetilazione inserire gruppi acetili CH3CO vicino alle code degli istoni (proteine alla quale si avvolge il DNA) che hanno carica positiva. Neutralizzata dal CH3CO. Il DNA con carica negativa è più libero favorendo all'espressione genica.
metilazione CH3 alle G per bloccare l'espressione genica
- FATTORI DI TRASCRIZIONE
proteine legate a particolari sequenze di DNA
-enhancer moltiplicano velocità trascrizione di un gene
-silenziatori bloccano/rallentano
--> sequenza TATA BOX per iniziare trascrizione
- RNA
alcuni pezzi mRNA possono essere distrutti grazie ai miRNA prima della traduzione. Non codifica per le proteine ma ha una sequenza complementare al mRNA codificante. Se un miRNA si lega all'mRNA, l'RNA a doppio filamento non può essere tradotto e viene distrutto.
- PROTEINE
Se mRNA che sopravvive al miRNA viene tradotto, si formano le proteine. Di queste non è detto che siano utilizzate tutte quindi vengono distrutte.
-->marchiate con proteine UBIQUITINA, indirizzando le proteine ai proteasomi responsabili della degradazione in amminoacidi.
GENOMA
Non più del 7% di DNA codifichi per le proteine. Una parte non codificante è inglobato nei geni = INTRONI; un'altra parte è dispersa nel genoma sotto forma di sequenze ripetute prive di funzione. Tutti i genomi contengono traspusoni tratti di DNA che possono spostarsi da un punto all'altro del cromosoma
DNA
- nucleotidi: formato da una base eterociclica azotata legata a uno zucchero pentoso e a una molecola di acido fosforico. Si dividono in pirimidine (citosina, timina, uracile) e purine (adenina, guanina)
- desossiribosio
- il DNA è un acido nucleico (polimero lineare) in cui possono essere presenti basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina.
'50 Watson e Crick individuarono la struttura tridimensionale delineando il modello a doppia elica (legami H) avvolti intorno a un asse centrale. Le basi appaiate sono dette complementari (A-T; G-C)
DUPLICAZIONE
Di tipo semiconservativo cioè che ognuna delle due molecole figlie è costituita da un filamento DNA parentale e uno sintetizzato da nuovo. Procedimento: DNA elicasi e proteine aprono la doppia elica, subentra la DNA polimerasi e inizia la stesura del nuovo filamento con l'arrivo dei nucleotidi+ individua gli errori
(processo svolto nel nucleo/ procarioti nel citoplasma)
indaga i meccanismi chimici che permettono l'espressione delle informazioni genetiche.
Sono stati svolti diversi esperimenti riguardanti il DNA, partendo dal 1928
CODICE GENETICO
La traduzione dell'mRNA è permessa da questo codice in quanto è basato su triplette di nucleotidi, codoni, che rendono possibili 64 combinazioni con i 20 amminoacidi.
- un codone iniziale AUG--> amm metionina
- tre codoni di stop
- un dato codone specifica sempre per lo stesso amminoacido
- ridondante tutti gli amminoacidi sono specificati da più di un codone
- universale valido per tutti gli organismi
MUTAZIONI GENICHE
Cambiamenti improvvisi del patrimonio ereditario che interessano un solo gene. Errori che possono avvenire durante la duplicazione e se non corretti alterano la sequenza dei nucleotidi.
- mutazioni puntiformi sostituzione, perdita/ aggiunta di un nucleotide.
-perdita/aggiunta: spostamento della griglia di lettura alterando tutto il filamento polipeptidico.
-sostituzione: produzione di un codone uguale (mutazione silente); codone che codifica per amminoacido diverso (mutazione di senso); origina un codone di stop (mutazione di non senso).
- agenti mutageni: agenti esterni (raggi UV, raggi X, radiazioni)
I VIRUS
possono infettare solo le cellule che possiedono sulla propria superficie dei recettori. All'interno della cellula dell'ospite devono: replicare il genoma, produrre elementi costitutivi, autoassemblarsi.
Per la replicazione del genoma dipende dallo zucchero:
- DNA: si replica normalmente sotto forma di mRNA
- RNA: replicato da un enzima (replicasi); RNA virale utilizzato come stampo (retrovirus).
CICLO LITICO: il virus penetra nel batterio, assume il controllo dell'apparato e lo sfrutta per riprodursi = cellula infettata distrutta (virus=virulento)
CICLO LISOGENO: il materiale genetico virale si duplica insieme al cromosoma batterico ma la cellula non è distrutta (virus= virus temperati)
GENETICA DEI BATTERI
In grado di riprodursi in autonomia in quanto dotati di apparato strumentale funzionale, avviene in due metodi:
- trasf. genico verticale: avviene per scissione binaria in cui la cellula duplica il DNA in cui la cellula distribuisce a due cellule figlie identiche
- trasf genico orizzontale: ottengono il DNA dall'esterno in tre modi:
1.trasformazione: ricombinazione tra genoma e sequenza di DNA libera assorbita dall'esterno
2.trasduzione: incorporano per errore il DNA della cellula ospite nel proprio.
3.coniugazione: un batterio riceve il DNA per diretto contatto tramite pilo sessuale in cui può passare un solo filamento di DNA (l'altro farà da stampo)
ELEMENTI MOBILI:
- Plasmidi: piccoli anelli di DNA presenti nel citoplasma, divisi in R, F, metabolici
- Trasposoni: frammento DNA mobile che si sposta lungo il genoma