Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
BIOLOGIA SCIENZA DELLA VITA - Coggle Diagram
BIOLOGIA SCIENZA DELLA VITA
L'ORIGINE DELLA VITA
STROMATOLITI: antichissime forme di vita, risalenti a 3,7 miliardi di anni fa
ESSERE VIVENTE: unità altamente organizzata
GENOMA
METABOLISMO
CAPACITA' RIPRODUTTIVA, che porta ad un'EVOLUZIONE
PROPRIETA' ESSERI VIVENTI: 6
ORDINE
RIPRODUZIONE, CRESCITA, SVILUPPO, MORTE
METABOLISMO
RISPOSTA ALL'AMBIENTE ESTERNO
OMEOSTASI: meccanismo di regolazione
ADATTAMENTO EVOLUTIVO
ESPERIMENTI DI REDI E PASTEUR: fino 1600, TEORIA DELLA GENERAZIONE SPONTANEA (1) che viene confutata
si afferma la TEORIA DELLA BIOGENESI (2): tutti gli esseri viventi sono generati da altri esseri viventi
ma prima della BIOGENESI
processi chimici e fisici con produzione di CELLULE RUDIMENTALI, EVOLUZIONE CHIMICA di OPARIN (1924) strutturata in 4 passaggi:
SINTESI ABIOTICA DI PICCOLE MOLECOLE
FORMAZIONE DI POLIMERI
ORIGINE DI MOLECOLE AUTOREPLICANTESI
IMPACCHETTAMENTO IN PROTOBIONTI (precursori della vita) CIRCONDATI DA MEMBRANA
ONE HEALTH
PRECURSORI: RUDOLF VIRCHOW (ZONOSI) e CALVIN SCHWABE (ONE MEDICINE, medicina veterinaria e salute umana)
collaborazione interdisciplinare per garantire in modo sostenibile la salute delle PERSONE, degli ANIMALI e degli ECOSISTEMI
CICLO DELLA MATERIA e FLUSSO di ENERGIA
gli organismi viventi assumono materia ed energia per compiere diverse forme di lavoro necessarie
MATERIA ed ENERGIA né costruite né distrutte, SI CONSERVANO
organismi si dividono in:
AUTOTROFI: assumono sostanze necessarie alla nutrizione sotto forma di SOSTENZE INORGANICHE
AUTOSUFFICIENTI
vegetali ed alcuni batteri
ETEROTROFI: incapaci di sintetizzare sostanze organiche complesse a partire da COMPOSTI INORGANICI seemplici
NON AUTOSUFFICIENTI
animali, uomo, piante non verdi e funghi
VIE METABOLICHE: sono una sequenza di reazioni chimiche consecutive catalizzate da enzimi specifici, in cui il prodotto di ogni reazione è il substrato di quella successiva portando a un prodotto finale. Ne esistono di due tipi principali:
ANABOLICHE: usano l'energia per costruire molecole più complesse
CATABOLICHE: degradano molecole per produrre energia
SINTESI BIOTICA
ESPERIMENTO DI MILLER-UREY (1953)
esperimento per simulare condizioni sulla Terra primitiva (vulcani fondamentali per formazione vita) dal quale si ottenne un accumulo di composti organici, 5 AMMIMOACIDI E NUCLEOTIDI:
glicina
alanina
acido aspartico
ORIGINE SPONTANEA di FOSFOLIPIDI: biomolecole intrappolate
STADI EVOLUZIONE BIOLOGICA
MONDO a RNA: sia materiale genetico che enzima della replicazione
SISTEMI BASATI SULL'RNA: replicazione abiotica dell'RNA, sia materiale genetico che enzima
SISTEMI BASATI su RNA e PROTEINE
CELLULE ATTUALI: DNA si replica, RNA trasportatore del genoma, PROTEINE
TEORIA CELLULARARE (3)
CLASSIFICAZIONE ORGANISMI VIVENTI di LINNEUS (1753): nomenclatura binomiale sistema gerarchico
TASSONOMIA
IDENTIFICAZIONE
DENOMINAZIONE
CLASSIFICAZIONE
Tutti gli organismi sono formati da CELLULE (una o più)
Ogni cellula deriva dalle altre
Le cellule compiono tutte le funzioni proprie degli esseri viventi e sono le unità base di tutti gli organismi
TEORIA DELL'EVOLUZIONE (4)
IPOTESI DI LAMARK
Gli organi degli animali si sviluppano più o meno in base al loro uso o disuso
I cambiamenti si possono trasmettere dai genitori ai figli, PRINCIPIO DELL'EREDITARIETA' DEI CARATTERI ACQUISITI
L'ORIGINE DELLE SPECIE (5)
IPOTESI DI DARWIN (1859)
Con il tempo le specie accumulano delle differenze, ne risulta che nuove specie si formano e le specie discendenti sono diverse da quelle ancestrali
ORGANISMI DIVERSI
COMPETIZIONE TRA INDIVIDUI, FITNESS
più VARIABILITA' ovvero più CAPACITA' DI ADATTAMENTO
SELEZIONE NATURALE
L'ambiente è lo strumento e il mezzo per indirizzare lo sviluppo delle popolazioni
Le RELAZIONI tra ESSERI VIVENTI
ALBERO DELLA VITA
CELLULA
Unità elementare che costituisce tutti gli organismi viventi
divisa in:
PROCARIOTICA: tipica di organismi come batteri ed archei
ORGANISMI MONOCELLULARI
NON hanno ORGANELLI
hanno MEMBRANA CELLULARE
hanno PARETE CELLULARE
rigida ma permeabile, porosa, elastica
costituita da PEPTIDOGLICANO, che determina il suo spessore
FUNZIONE: protegge da LISI, da la FORMA, possiede caratteri antigenici, sensore per agenti esterni, bersaglio di alcuni antibiotici e batteriofagi
COLORAZIONE GRAM (1884)
se è SPESSA, GRAM POSITIVA (colore violaceo), se è SOTTILE, GRAM NEGATIVA (colore rosato)
hanno RIBOSOMI
NON hanno NUCLEO
possono avere il FLAGELLO, movimento
hanno CAPSULA o STRATO MUCOSO
divisa in base alla forma in:
COCCHI
SPIRILLI
BACILLI
dimensione di 0,5-5 micron
cellula più semplice
ARCHEA o ARCHOBATTERI (500)
sono procarioti ma ESTREMOFILI, vivono in ambienti caldissimi e/o in pozze ad elevata salinità
sono geneticamente e metabolicamente simili ad EUCARIOTI
PRIVI di PEPTIDOGLICANI
sono utilizzati nelle BIOTECNOLOGIE
EUBATTERI (10.000)
TRSFERIMENTO GENICO ORIZZONTALE avviene in 3 modi:
CONIUGAZIONE: trasferimento materiale genetico da batterio F più a batterio F meno attraversi il PILO
TRASFORMAZIONE: internalizzando il DNA extracellulare, integrato nel CROMOSOMA CIRCOLARE, RICOMBINAZIONE GENICA
TRASDUZIONE: trasferimento di geni qualunque o specifici da un batterio ad un altro mediante VIRUS (batteriofago)
EUCARIOTICA: tipica di organismi più complessi
cellula più complessa
ORGANISMI PLURICELLULARI
hanno NUCLEO
sede del MATERIALE GENETICO, molecole di DNA duplicate e trascritte
forma tondeggiante
MEMBRANA NUCLEARE
hanno ORGANELLI
RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE)
formato da vescicole, cisterne, sacculi, canalicoli
tra i comparti interni del RE e il CITOPLASMA avvengono SCAMBI DI MATERIALE
diviso in:
RER: cisterne interconnesse da RIBOSOMI, SISNTESI PROTEICA
REL: tubuli privi di RIBOSOMI, SINTESI FOSFOLIPIDICA
MITOCONDRI
CENTRALE ENERGETICA
hanno due membrane: una esterna e una interna formata da creste che derivano dalla matrice mitocondriale
possiedono un PROPRIO DNA, genoma mitocondriale si combina con DNA
REPLICAZIONE AUTONOMA: hanno un proprio sistema di trascrizione e traduzione
APPARATO DI GOLGI
formato da un SISTEMA di CISTERNE estremamente organizzato
ha il compito di impacchettare e distribuire sostanze già sintetizzate
si trova vicino al NUCLEO
VESCICOLE
LISOSOMI
unica membrana
distruggono grosse molecole
possiedono enzimi idrolitici, tagliano macromolecole
funzione STRUTTURALE e DIGESTIVA
possiedono un PH ACIDO
PEROSSISOMI
unica membrana
contengono più di 50 ENZIMI, capaci di trasferire H all'H2O per formare perossido di idrogeno
diametro medio di 0,5 micrometri
hanno MEMBRANA PLASMATICA
semipermeabile, importante per OMEOSTASI
costituita da un DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO
delimita la parete extra-cellulare da quella intra-cellulare
formata da GLICOPROTEINE, COLESTEROLO e varie proteine della membrana
definisce la cellula come unità MORFO-FUNZIONALE a se stante
hanno RIBOSOMI
unici organelli presenti sia un cellule eucariotiche che procariotiche
NON hanno MEMBRANA
costituiti da COMPLESSI di PROTEINE e RNA
FABBRICA DI PROTEINE
formati da 2 subunità: una maggiore e una minore
hanno un CITOSCHELETRO
funzione STRUTTURALE, mantengono la forma della cellula
SISTEMA STABILE e DINAMICO
formato da fibre di natura PROTEICA, PROTEINE che si modificano tramite polimerizzazione proteica
FILAMENTI INTERMEDI (filamenti di actina)
MICROTUBULI
organizzazione compartizata, MICROABITAT
dimensioni di 10-100 micrometri (animale 20 micrometri)
ORIGINE EUCARIOTI: MITOCONDRIO, batterio ancestrale, capace di fare trascrizione e duplicazione, inglobato nella cellula procariote ancestrale
CELLULA EUCARIOTE acquista la capacità di sintetizzare ATP per creare NERGIA dai batteri
costituita da:
MEMBRANA: delimita la cellula separandola dall'ambiente esterno
CITOPLASMA: soluzione gelatinosa nella quale si svolgono le funzioni cellulari
MATERIALE GENETICO: contiene le informazioni per la regolazione delle attività cellulari
COMPOSIZIONE CHIMICA DELLE CELLULE
elementi preponderanti: CARBONIO, AZOTO, IDROGENO, OSSIGENO ecc
LO SCHELETRO: importanza del CARBONIO
tutti i composti chimici che costituiscono la materia vivente sono costituiti da CARBONIO combinato con altri atomi
LEGAMI tra atomi di CARBONIO sono molto STABILI
un ATOMO di CARBONIO stabilisce 4 LEGAMI COVALENTI (singoli, doppi, tripli)
CARBONIO è insolubile in acqua
CATENE di CARBONIO
LINEARE APERTA
RAMIFICATA APERTA
CICLICA o CHIUSA
COMPOSTI DEL CARBONIO
GRUPPI FUNZIONALI: atomi o gruppi di atomi che conferiscono una particolare reattività alla molecola di cui fanno parte
LEGAMI CHIMICI tra atomi e molecole di interesse biologico
in base all'energia coinvolta si dividono in:
LEGAMI CHIMICI FORTI: responsabili delle formule delle sostanze
COVALENTE: condivisione di una o più coppie di elettroni, ottetto elettronico (es: una molecola è un aggregato di atomi uniti da legami covalenti)
SINGOLO: una coppia di e
DOPPIO: due coppie di e
TRIPLO: tre coppie di e
COVALENTE POLARE: legame che ha cariche parziali positive e negative alle sue estremità (un nucleo più forte e uno più debole, differenza di elettronegatività)
in base alla presenza o meno di questo legame nelle molecole, si dividono in:
MOLECOLE POLARI (H2O)
IMPORTANZA BIOLOGICA DELL'ACQUA
9 more items...
MOLECOLE APOLARI (CO2)
IONICO: legame creato dalla forza di attrazione elettrostatica tra ioni positivi e negativi
LEGAMI CHIMICI DEBOLI: responsabili delle interazioni tra molecole uguali o diverse
FORZE DI VAN DER WAALS: si instaurano nei solidi e nei liquidi tra più molecole o tra ioni e molecole
DI LONDON
DIPOLO-DIPOLO
A IDROGENO: quelle più forti
posso generare:
MOLECOLE PICCOLE: substrati e prodotti delle vie metaboliche, forniscono ENERGIA necessaria per la sopravvivenza della cellula, mattoni per formare macromolecole
MACROMOLECOLE: componenti strutturali e funzionali della cellula, sintetizzate partendo da piccole molecole
VIRUS
entità biologiche NON CELLULARI
ultramicroscopiche
NON hanno MEMBRANA
INFORMAZIONE GENETICA può essere o DNA o RNA e per questo si dividono in VIRUS A DNA e VIRUS A RNA
testa proteica, CPSIDE
NON hanno METABOLISMO
sono dei PARASSITI, sfruttano una CELLULA OSPITE per il suo ciclo riproduttivo
NON hanno CICLO RIPRODUTTIVO
CICLO REPLICATIVO VIRSU EUCARIOTICI
CICLO LITICO: il virus infetta una cellula ospite, prende il controllo della sua sintesi proteica e del suo apparato di replicazione per produrre centinaia di nuove particelle virali. Il processo termina con la lisi (rottura) della cellula, che rilascia i nuovi virioni per infettare altre cellule.
CICLO LISOGENO: il genoma virale si integra nel genoma della cellula ospite e viene duplicato insieme ad esso durante le divisioni cellulari. Il virus eucariote rimane inattivo finché un segnale non innesca il ciclo litico, che porterà alla produzione e al rilascio di nuove particelle virali, con la conseguente lisi della cellula ospite.
BIOMOLECOLE
SISTEMA GERARCHICO: da SUBUNITA' a MACROMOLECOLE
POLIMERICHE
amminoacidi: proteine
nucleotidi: acidi nucleici
zuccheri: polissaccaridi, glicogeno e amido
POLIMERI: formati da MONOMERI
si dividono in:
ETEROPOLIMERI
REGOLARI: non informazionali (es: ABCABCABC)
APERIODICI: informazionali (es: ABBACAAC)
OMOPOLIMERI: non informazionali (es: AAAAAAAA)
NON POLIMERICHE
acidi grassi: grassi e lipidi
CARBOIDRATI
FUNZIONE ENERGETICA, di RISERVA di ENERGIA, STRUTTURALE
strutturalmente si distinguono in:
MONOSACCARIDI (zuccheri o glucidi)
formati da un solo MONOMERO
carboidrati più semplici, per idrolisi non si suddividono in composti più semplici
solubili in acqua
PENTOSI ed ESOSI assumono strutture di EMIACETALI, STRUTTURA CICLICA
es: RIBOSO, GLUCOSIO, DESOSSIRIBOSIO
si dividono in:
ALDOSI: aldeide, gruppo CHO
CHETOSI: chetoni, gruppo C=O
in natura sono presenti sotto forma di ESTERI FOSFORICI
DISACCARIDI
formati da DUE MONOMERI uniti da un LEGAME GLICOSIDICO attraverso condensazione
es: SACCAROSIO (glucosio + fruttosio), LATTOSIO (glucosio + galattosio)
OLIGOSACCARIDI
formati da più MONOMERI
legati a LIPIDI o a PROTEINE per formare GLICOLIPIDI e GLICOPROTEINE che svolgono varie funzioni
POLISACCARIDI
formati da molti MONOMERI
hanno un elevato numero di residui zuccherini
peso molecolare elevato
es: AMIDO (riserva energetica nei vegetali), GLICOGENO (riserva energetica negli animali), CELLULOSA (funzione strutturale nei vegetali)
LIPIDI
FUNZIONE di RISERVA di ENERGIA (lipidi di deposito), di ISOLANTE TERMICO, STRUTTURALE (membrana), TRASMISSIONE dello STIMOLO NERVOSO
PRECURSORI di ORMONI, MOLECOLE SEGNALE e VITAMINE
solubili in SOLVENTI APOLARI
strutturalmente si distinguono in:
ACIDI GRASSI
molto abbondanti
scheletro carbonioso relativamente lungo che termina con un gruppo CARBOSSILICO -COOH
MOLECOLE ANFIPATICHE: hanno una TESTA IDROFILICA e CODA IDROFOBICA ma sono insolubili in acqua
si distinguono in:
ACIDI GRASSI SATURI: tutti LEGAMI SINGOLI
ACIDI GRASSI INSATURI: almeno un DOPPIO LEGAME
TRIGLICERIDI
formati da: 1 MOLECOLA di GLICEROLO + 3 MOLECOLE di ACIDI GRASSI per esterificazione
formano il tessuto adiposo, protegge dal freddo e funge da riserva energetica
veicolano l'assorbimento di PROTEINE LIPOSLUBILI
si distinguono in:
GRASSI: SOLIDI
OLI: LIQUIDI
es: GLICEROLO
FOSFOLIPI
strutturalmente si distinguono in:
FOSFOGLICERIDI: derivati dal GLICEROLO
due gruppi -OH esterificati con ACIDI GRASSI
il terzo gruppo -OH esterificato con l'ACIDO FOSFORICO
SFINGOLIPIDI: derivati dalla SFINGOSINA
SFINGOSINA: amminoalcol, forma un LEGAME AMMIDICO tra l'ACIDO GRASSO e il gruppo -OH
costituiscono il DOPPIO STRATO della membrana, LIPIDI di MEMBRANA
GLICOLIPIDI: lipidi + CARBOIDRATI
strutturalmente si distinguono in:
GLICERO-GLICOLIPIDI: derivati dal GLICEROLO (es: GALATTOLIPIDI)
SFINGO-GLICOLIPIDI: derivati dalla SFINGOSINA (es: CEREBROSIDI)
STEROIDI
derivano dal COLESTEROLO: un idrocarburo policiclico formato da 4 anelli condensati
costituisce membrane cellulari, mielina e componente delle lipoproteine nel sangue
FONTI: carne, uova, latte, burro
può essere sintetizzato nel metabolismo di CARBOIDRATI, LIPIDI e AMMINOACIDI
su distinguono in:
ACIDI BILIARI: componenti della BILE
ORMONI
SESSUALI: regolano sviluppo dell'individuo (es: ESTROGENI, ANDROGENI)
CORTICOSURRENALI: prodotti dalle GHIANDOLE SURRENALI (es: GLICOCORTICOIDI)
ACIDI NUCLEICI
formati da NUCLEOTIDI:
GRUPPO FOSFATO
BASE AZOTATA (5): (sono la parte variabile)
PIRIMIDINE: U,T,C (uracile, timina, citosina)
PURINE: A,G (adenina, guanina)
ZUCCHERO (insieme al gruppo fosfato costituisce lo scheletro, parte non variabile)
si legano tra loro tramite LAGAMI FOSFODIESTERICI
strutturalmente si distinguono in:
DNA
ZUCCHERO: DEOSSIRIBOSIO
BASI AZOTATE: A,G,T,C
REGOLE CHARGAFF (1952): esistenza di una RELAZIONE STECHIOMETRICA tra le BASI AZOTATE del DNA:
quantità di ADENINA (purina) = quantità di TIMINA (pirimidina)
quantità di GUANINA (purina) = quantità di CITOSINA (pirimidina)
ESPERIMENTI DI FRANKLIN, CRICK e WATSON (1951-1952): studiarono la STRUTTURA DEL DNA (1953) basandosi su informazioni scoperte da CHARGAFF
STRUTTURA A DOPPIA ELICA
DESTRORSA, molecola di DNA CANONICA (DNA B) mentre quella SINITRORSA presenta delle CITOSINE METILATE (DNA Z)
COMPLEMENTARIETA' tra 2 ELICHE ANTIPARALLE (5' - 3' e 3' - 5') data dall'appaiamento delle BASI AZOTATE complementari (A con T, G con C) grazie a LEGAMI H
presenza di SOLCHI MAGGIORI (regioni più facilmente accessibili per raggiungere l'informazione genetica) e di SOLCHI MINORI
diametro 2 nm
è stato comprensibile capire il MECCANISMO DI REPLICAZIONE del materiale genetico
1) separazione doppie eliche
2) duplicazione
3) trascrizione
4) traduzione
presenza di 2 tipi di LEGAMI
LEGAMI DEBOLI: LEGAMI H tra la stessa catena e forniscono POLARITA' alla molecola di DNA
LEGAMI FORTI: COVALENTI tra una catena e l'altra
MONTANTI dati da zucchero + gruppo fosfato all'esterno (scheletro) mentre all'interno troviamo basi azotate
molecola ACIDA (acido nucleico)
può essere sottoposta ad EVENTI DI SEPARAZIONE REVERSIBILE dei 2 filamenti
DENATURAZIONE (calore elevato)
per tornare allo stato iniziale, fenomeno della NUCLEAZIONE attuato da SPECIFICI ENZIMI, DNA RINATURATO
AMBIENTE ACIDO o BASICO nel quale agiscono SPECIFICI ENZIMI che rompono i legami covalenti
DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA: come viene trasferita l'informazione genetica, contenuta nel NUCLEO, alle PROTEINE, sintetizzate nel CITOPLASMA dai ribosomi?
ESPERIMENTI di JACOB e MONOD (1958): cercarono un intermediario tra DNA e PROTEINE
RNA MESSAGGERO
7 more items...
RNA
ZUCCHERO: RIBOSIO
BASI AZOTATE: A,G,U,C
rappresentano polimeri informazionali, che contengono il MATERIALE GENETICO, che passa da CELLULA MADRE a CELLULA FIGLIA
ESPERIMENTO DI GRIFFITH (1928) per dimostrare l'importanza del DNA
iniettò nei topi il batterio STREPTOCOCCO, causa di polmoniti, che si divideva in 2 CEPPI:
CEPPO S, CAPSULATI: topo morto
Se questi venivano uccisi con del calore: topo vivo. In questo CEPPO vi era un agente chimico non vivente responsabile della morte dei topi chiamato poi AGENTE TRASFORMANTE
CEPPO R, ACAPSULATI: topo vivo
ESPERIMENTO DI AVERY (1944) SCOPERTA DELL'AGENTE TRASFORMANTE
sottopose un campione con AGENTE TRASFORMANTE a vari trattamenti per distruggere diversi tipi di molecole. Controllò se il campione avesse mantenuto la capacità di TRASFORMAZIONE
se si distruggeva il DNA, attività di TRASFORMAZIONE PERSA
DNA, AGENTE TRASFORMANTE, materiale genetico cellule batteriche (successivamente si scoprì anche in altri organismi viventi)
se si distruggevano proteine, carboidrati ecc. l'attività di TRASFORMAZIONE era MANTENUTA
ESPERIMENTI DI AVERY E CHASE (1952)
confermarono dati già ottenuti nonostante la comunità scientifica fosse incredula
utilizzarono VIRUS MARCATI con ISOTOPI RADIOATTIVI che utilizzavano dei batteri come ospiti. AGENTE TRASFORMANTE entrava nel batterio da cui nascevano NUOVE CELLULE VIRALI
PROTEINE
FUNZIONE STRUTTURALE, TRASPORTATRICE, di DIFESA da PATOGENI, di TRASMISSIONE di messaggi, di CATALIZZATORI di reazioni, di CONTROLLO e REGOLAZIONE dell'ESPRESSIONE GENETICA, di DEPOSITO di materiali, CONTRATTILE
sono POLIMERI di AMMINOACIDI
quelli fondamentali sono 20 (SELENOCISTEINA e PIRROLISINA sono il 21 e 22)
sequenza che determina la struttura tridimensionale della proteina
hanno tutti la stessa struttura base (gruppo -H, -COOH, -NH2) ad eccezione della PROLINA
si differenziano per il gruppo -R che definisce le proprietà dei singoli amminoacidi
polari
apolari
acidi
basici
tenuti insieme dal LEGAME PEPTIDICO
LEGAME COVALENTE FORTE
reazione di condensazione, di perde una molecola di H2O
avviene tra il gruppo -OH di un amminoacido e il gruppo -NH2 del secondo amminoacido
per romperlo occorre avere un AMBIETE con PH ACIDO o BASICO elevato dove posso agire enzimi come le PROTEASI
conferisce una POLARITA' agli estremi della proteina
amminoacidi aggiunti da N-terminale (SX) verso il C-terminale (DX)
a seconda del numero di AMMINOACIDI:
PEPTIDE o OLIGOPEPTIDE < 20
POLIPEPTITE < 60
PROTEINA > 60
SELEZIONE NATURALE ed EVOLUZIONE A LIVELLO MOLECOLARE
da 300 amminoacidi a 20 alla 300 catene polipeptidiche diverse tra loro e solo poche di queste consentono la vita
in base alla forma si dividono in:
FIBROSE
allungate
svolgono funzioni di STRUTTURA e SOSTEGNO
es: collagen
GLOBULARI
sferiche
svolgono funzioni dinamiche come ENZIMI e TRASPORTATORI
es: emoglobina
in base al numero di catene polipeptidiche si dividono in:
MONOMERICHE
costituite da una singola catena di amminoacidi
MULTIMERICHE
si dividono in:
OMOMULTIMERICHE
stesso tipo di catene
domini che operano in 2 modi:
cooperativo
indipendente
ETEROMULTIMERICHE
diverso tipo di catene
domini che operano solo in un modo
indipendente
costituite dall'associazione di più catene
PROTEINE CONIUGATE si dividono in:
NUCLEOPROTEINE: proteine + ACIDI NUCLEICI
EMOPROTEINE: proteine + GRUPPO EME
LIPOPROTEINE: proteine + LIPIDI
METALLOPROTEINE: proteine + IONI METALLICI
GLICOPROTEINE: proteine + CARBOIDRATI
FOSFOPROTEINE: proteine + ACIDO FOSFORICO
FLAVOPROTEINE: proteine + NUCLEOTIDI FLAVINICI
4 LIVELLI DI STRUTTURA:
PRIMARIA: catena lineare di amminoacidi, da N-terminale a C-terminale
TERZIARIA: è la conformazione tridimensionale finale di una proteina, che risulta dal ripiegamento delle strutture secondarie (alfa-eliche e foglietti beta) + avvolgimenti causali e pieghe
stabilizzata grazie a LEGAMI
DEBOLI: LEGAMI H, LEGAMI IONICI
FORTI: LEGAME A PONTE DISOLFURO: si presenta tra residui di cisteina, è un LEGAME COVALENTE FORTE
concetto di DOMINI
sono le unità funzionali e/o strutturali distinte di una proteina
DOMINI MODULARI: disposizioni lineari di regioni globulari, ripiegate in modo indipendente
sono collegati in modo MODULARE
DOMINI CHINASICI e DOMINI MOTORE sono molto estesi
QUATERNARIA: è l'organizzazione spaziale di due o più catene polipeptidiche (dette subunità) che si associano per formare un complesso proteico.
costituita da + DOMINI
SECONDARIA: organizzazioni locali e regolari che la catena polipeptidica assume:
ALFA-ELICA
struttura utilizzata nelle proteine di membrana perchè presenta una testa idrofilica e una coda idrofobica
BETA-FOGLIETTI
formati da catene parallele o antiparallele (+ stabili e + presenti)
formata da LEGAMI H tra i gruppi -NH e -C=O dei LEGAMI PEPTIDICI adiacenti
motivi strutturali che si ripetono
CONFORMAZIONE, MODIFICAZIONE e FOLDING
possono subire un processo di DENATURAZIONE e RINATURAZIONE
più è CHIUSA - ASSORBE
più è APERTA + ASSORBE
tutte le proteine assumono la forma + STABILE che è anche quella + FUNZIONALE e + EFFICACIE ed è solo UNA (quella che comporta meno spreco di energia per ripiegarsi)
PROTEINE CHAPERON: regolano il ripiegamento di una catena polipeptidica appena sintetizzata
ENZIMI
AFFINITA' e SPECIFICITA' di LEGAME: PROTEINA e LIGANDO, non vi è un LEGAME COVALENTE ma un'AFFINITA' DI LEGAME
INTERAZIONE con il LIGANDO
si crea il COMPLESSO ENZIMA-SUBSTRATO
avviene la CATALISI e si crea il COMPLESSO ENZIMA-PRODOTTO
enzima che lega il substrato (LIGANDO)
l'enzima rilascia il PRODOTTO
CINETICA ENZIMATICA: aumentando la concentrazione di substrato, l'enzima reagisce di più. Vi è inoltre un valore di velocità massima che indica il valore massimo di SATURAZIONE
è un CATALIZZATORE BIOLOGICO: riduce notevolmente l'ENERGIA d'ATTIVAZIONE delle reazioni che catalizzano. Aumenta la VELOCITA' e diminuisce il TEMPO in cui avviene una specifica reazione
REGOLAZIONE DELL'ATTIVITA' BIOLOGICA mediata da cellule in risposta a stimoli ESOGENI O ENDOGENI e può essere di due tipi:
controllo della QUANTITA': tramite sintesi o degradazione
controllo dell'ATTIVITA' che può avvenire a livello della stessa proteina in due modi:
REGOLAZIONE ALLOSTERICA
ATTIVATORE ALLOSTERICO: ATTIVA la proteina (l'enzima) inserendosi nel sito allosterico. Il SITO ATTIVO (cambia conformazione) diventa così compatibile con il substrato che si lega alla proteina
INEBITORE ALLOSTERICO: INATTIVA la proteina inserendosi nel sito allosterico e modificando la conformazione del SITO ATTIVO impendendone l'aggancio con il substrato
es: complesso cAMP-dipendenti proteine kinasi, quando le cAMP agiscono, portano all'AATIVAZIONE della proteina tramite il distacco di una subunità catalitica
molto utilizzata in chimica
REGOLAZIONE PER MODIFICAZIONE COVALENTE
modificazioni chimiche fatte da altri enzimi:
SUMOILAZIONE
UBIQUITINAZIONE
ACETILAZIONE
METILAZIONE
FOSFORILAZIONE
es: KINASI enzimi che fosforilano mentre le FOSFATASI enzimi che defosforilano. Questo porta un cambiamento di struttura nella proteina che passa da ATTIVA ad INATTIVA (equilibrio dinamico)
modificazioni per TAGLIO PROTEOLITICO
es: PROTEASI PANCREATICHE inattive che vengono attivate dalle ENTEROPEPTIDASI che effettuano il taglio
ENZIMI CHE AGISCONO SUL DNA:
POLIMERASI E LIGASI: sintetizzano legami fosfodiesterici
DNA e RNA POLIMERASI: hanno bisogno di un promotore e di un filamento stampo perchè non sintetizzano de novo
DNA LIGASI: non ha bisogno di un filamento stampo, sintetizza il DNA de novo
TOPOISOMERASI: modificano la topologia degli acidi nucleici agendo sui superavvolgimenti (generandoli o eliminandoli)
TIPO I: eliminano i superavvolgimenti, fase rilassata della proteina
TIPO II: creano superavvolgimenti
NUCLEASI: idrolizzano i legami fosfodiesterici
ESONUCLEASI: agiscono sul DNA attaccandosi ad una delle estremità libere della molecola e rimuovendo nucleotidi uno alla volta. Agiscono sia in direzione 3'-5' che 5'-3'.
ENDONUCLEASI: agiscono sul DNA taglialo internamente. Quelle che agiscono solo su un filamento (direzione 5'-3') o quelle che agiscono su entrambe le catene (lasciano frammenti di doppia elica)
nei batteri vi sono le ENDONUCLEASI di RESTRIZIONE: meccanismi di difesa contro il DNA virale (batteriofagi). Enzimi proteggono il DNA batterico da danni grazie a una METILAZIONE
enzimi che modificano le basi azotate degli acidi nucleici: apportano una METILAZIONE delle CITOSINE del DNA
METILTRANSFERASI che nei mammiferi sono di 3 tipi
DNMT3A
DNMT3B
DNMT1
PROTEINE CHE INTERAGISCONO CON IL DNA
SSBP: proteine che hanno il compito di stabilizzare il DNA a singolo filamento durante la duplicazione e trascrizione
FATTORI DI TRASCRIZIONE: proteine che riconoscono specifiche sequenze segnale
MOTIVO ZINC FINGER: caratterizzati da un atomo di zinco che coordina un motivo strutturale, composto da un'elica che si inserisce nel solco maggiore del DNA e da altri elementi che mantengono saldamente la struttura
MOTIVO LEUCINE ZIPPER: struttura proteica formata dall'interazione tra due α-eliche di proteine diverse, che si associano per formare un dimero
MOTIVO HELIX-TURN-HELIX: formato due alfa-eliche connesse da un breve tratto di amminoacidi
MOTIVO HELIX-LOOP-HELIX: caratterizzato da due α-eliche separate da un'ansa flessibile e, in molte proteine, da una regione basica adiacente che si lega al DNA
ISTONI: sono proteine basiche che hanno il compito di compattare il DNA