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RELAZIONE GENI E PROTEINE - Coggle Diagram
RELAZIONE GENI E PROTEINE
Relazione tra geni e proteine
• I geni sono segmenti di DNA che contengono l’informazione per costruire proteine.
• La sequenza di basi del DNA determina la sequenza degli amminoacidi della proteina.
• La relazione tra geni e proteine è stata chiarita dagli esperimenti di Beadle e Tatum (anni ’40).
• Secondo il dogma centrale della biologia molecolare:
◦ DNA → RNA → Proteina
• La sintesi delle proteine avviene tramite:
◦ Trascrizione (DNA → mRNA)
◦ Traduzione (mRNA → polipeptide)
Relazione tra geni ed enzimi
• Gli enzimi sono proteine che catalizzano reazioni chimiche fondamentali per il metabolismo cellulare.
• Poiché gli enzimi sono proteine, la loro struttura e funzione dipendono dai geni che li codificano.
• Una mutazione in un gene può alterare la struttura dell’enzima, modificandone o bloccandone la funzione.
• Gli studi di Beadle e Tatum hanno dimostrato che:
◦ Un gene controlla la produzione di un singolo enzima.
◦ Se il gene è mutato, l’enzima non funziona e il metabolismo si blocca in un punto specifico.
Un gene → un polipeptide
• Beadle e Tatum formularono il principio “un gene – un enzima”, poi raffinato in “un gene – un polipeptide”.
• Ogni gene contiene l’informazione necessaria per produrre una catena polipeptidica, che può essere:
◦ Una proteina completa.
◦ Una subunità di una proteina più complessa.
• Esempio:
◦ Emoglobina → composta da 4 polipeptidi, ognuno codificato da un gene diverso.
L’esperimento su Neurospora crassa e la crescita sul terreno di coltura
• Beadle e Tatum usarono il fungo Neurospora crassa come organismo modello.
• La versione normale del fungo cresce senza problemi su un terreno minimo, che contiene solo:
◦ zuccheri
◦ sali minerali
◦ una fonte di azoto
• Ciò è possibile perché Neurospora possiede tutti gli enzimi per sintetizzare da sola gli amminoacidi e le vitamine.
→ Procedura dell’esperimento
◦ Il fungo fu esposto a raggi X per indurre mutazioni genetiche.
◦ Le colonie mutate vennero fatte crescere su:
• Terreno minimo
• Terreni arricchiti con singole sostanze (vitamine, amminoacidi, basi azotate).
◦ Le colonie che non crescevano sul terreno minimo, ma tornavano a crescere su un terreno arricchito, indicavano che la mutazione aveva colpito un gene necessario per produrre una specifica sostanza.
→ Esempio concreto
◦ Una colonia mutata non cresce sul terreno minimo.
◦ Aggiungendo solo la vitamina B6, la colonia torna a crescere.
◦ Ciò significa che la mutazione ha colpito il gene che produce l’enzima necessario per sintetizzare la vitamina B6.
◦ Conclusione:
• un gene mancava → un enzima mancava → una reazione metabolica non avveniva
→ Risultato degli esperimenti
◦ Ogni gene controlla la produzione di un solo enzima (o polipeptide).
◦ L’assenza del gene blocca una specifica reazione metabolica.