RIPASSO

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RIPASSOBiologia
Prof.ssa Flavia Frabetti
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PROPRIETA COMUNI degli ESSERI VIVENTI
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TEMI TRASVERSALI FONDAMENTALI IN BIOLOGIA

• 1) gerarchia dellorganizzazione
• 2) correlazione tra struttura e funzione
• 3) unità nella diversità
• 4) interazione tra organismi ed ambiente
• 5) base cellulare della vita
• 6) ereditarietà della informazione genetica

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GERARCHIA DELLORGANIZZAZIONE BIOLOGICA
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BASE CELLULARE DELLA VITA
La cellula è lunità strutturale e funzionale
degli organismi viventi. Struttura minima in
grado di compiere tutte le attività minime della
vita.
cellula EUCARIOTA
cellula PROCARIOTA
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• Teoria cellulare
• (Schleiden e Schwann 1839
• Virchow 1859)
• 1. tutti i viventi sono costituiti di cellule
• 2. le cellule sono unità in cui avvengono i
  processi vitali
• 3. Omnis cellula e cellula, ogni cellula deriva
  da unaltra cellula, capacità riproduttiva
• Weismann 1880
• Importante corollario tutte le cellule viventi
  hanno una origine in comune

La cellula come UNITA CONCETTUALE dei viventi
come latomo lo è della materia
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ORDINE ED ORGANIZZAZIONE STRUTTURALE
Strutture Funzioni
Unità Diversità
INTEGRAZIONE FUNZIONALE TRA LE PARTI
Cellule diverse per Posizione reciproca degli
organuli Dimensioni e volume occupato Numerosità
relativa degli stessi
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Le forme cellulari sono le più varie
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Levoluzione ha portato ad organismi
pluricellulari
Ciò ci fa ragionare su 1) natura modulare degli
organismi 2) presenza di una copia del patrimonio
genetico in ogni cellula dellorganismo
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Le cellule si sono originate grazie alla
formazione di membrane
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• Membrane biologiche

Importanza biologica
Definizione Pellicola oleosa sottilissima
Membrana plasmatica Membrane interne
Unità nella diversità
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Struttura e funzione
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Struttura modello a mosaico fluido - Cosa
significa?
A) Fluidità delle membrane
sistema dinamico
B) Le membrane sono MOSAICI strutturali e
funzionali
Le proteine delle membrane sono di diversi tipi e
quindi con funzioni diverse
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Mantenere una permeabilità altamente selettiva
Trasporto regolato in modo attivo
Trasporto di membrana
molecole piccole
molecole grosse
esocitosi
trasporto passivo
trasporto attivo (con pompe o cotrasportatori)
endocitosi
diffusione semplice
diffusione facilitata (da canali o permeasi)
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Tutte le caratteristiche di una cellula dipendono
dalle molecole che contiene
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cellula
organuli
strutture sopra-molecolari
macromolecole
molecole organiche piccole
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COSTITUENTI CHIMICI DELLA CELLULA
INORGANICI
ACQUA
SALI MINERALI
ORGANICI
GLUCIDI
LIPIDI
PROTEINE
ACIDI NUCLEICI -
DNA - RNA
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Cellula batterica
PROTEINE (15)
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POLIMERI
grandi molecole costituite dallunione di
molte subunità identiche o simili
MONOMERI
ENORME VARIABILITA
nella cellula, tra cellule, tra individui, tra
specie
?
pochi monomeri di base (40-50 tipi) varia la
SEQUENZA per grandi lunghezze
variabilità potenziale infinita
logica piccole molecole comuni a tutti gli
organismi ordinate a formare macromolecole
peculiari
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Polimero NON INFORMATIVO
POLISACCARIDE come il glicogeno
GGGGGGGGGGGG
POLIMERO INFORMATIVO
PROTEINE ed ACIDI NUCLEICI
ARPE RAPE PERA
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PROTEINE dal greco al 1 posto

• più del 50 del peso secco degli
  organismi viventi
• molecole informazionali, polimeri di aminoacidi
• molecole estremamente varie dal punto di vista
  funzionale

La funzione di una proteina dipende dalla
specifica CONFORMAZIONE NATIVA
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FUNZIONI DELLE PROTEINE
STRUTTURALI CONTRATTILI
DI TRASPORTO DI
DIFESA ENZIMATICHE ORMONALI
RECETTORIALI
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ACIDI NUCLEICI
DNA acido desossiribonucleico
RNA acido ribonucleico
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Le istruzioni biologiche (o progetto interno
della cellula) sono contenute nel DNA.
Linformazione biologica è contenuta in una
sequenza di 4 nucleotidi entro la molecola di DNA
A
G
C
T
In analogia allalfabeto e ai messaggi verbali
ARPE RAPE PERA con 4 lettere ottengo,
dalle diverse sequenze, diversi significati!
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Nel libro DNA, le pagine sono scritte in codice
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Linformazione genetica?
Dove è scritta linformazione genica
DNA Cromatina / cromosomi Nucleo eucariotico
Come è organizzata linformazione genica
Genoma Geni - come concetto - struttura
del gene eucariota tipo
Come si esprime linformazione genica
Trascrizione e Traduzione Codice
genetico Meccanismi di CONTROLLO della
espressione genica
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nel DNA sono codificate le istruzioni che
programmano tutte le attività cellulari
COMPLEMENTARIETA DELLE BASI
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NUCLEO
Lamina nucleare
cromatina
cromatina
reticolo endoplasmatico
nucleolo
m. nucleare interna m. nucleare esterna
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CROMATINA
Il grado di condensazione varia durante il ciclo
vitale della cellula, nucleo interfasico
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breve regione di DNA
cromatina a collana di perle
fibre di cromatina di 30 nm nucleosomi
impaccati
domini ad ansa legati ad un supporto proteico
nucleosoma
riavvolgimento ulteriore
cromosoma in metafase
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Eucromatina attivamente espressa cioè
trascrivibile
Eterocromatina inattiva cioè non trascrivibile
Può essere però di 2 tipi
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Come è organizzata linformazione?
Una enorme quantità di informazione dentro ad
ogni singola cellula il GENOMA Aprendo ogni
libro si trovano brani così scritti ..ATCCGAGCTT
TACGTACGGTTACCGGATCGAGCATACT
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Genoma
il complesso dell'informazione genetica di una
cellula
la massa totale del DNA cellulare
il patrimonio ereditario dell'organismo a cui
appartiene
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Organizzazione generale del genoma umano
Il genoma umano è distribuito in cromosomi 22
AUTOSOMI 1 ETEROCROMOSOMA (X o Y) Corredo
aploide 3.200.000.000 bp ovvero 3,2 Gbp
Contenenti, si stima, circa 25000 geni
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Gene - come concetto
IL GENE È UNA REGIONE DI DNA TRASCRITTA
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Gene - struttura
ESONI (in giallo), intervallate da lunghi INTRONI
(in grigio)
PROMOTORE
DNA
TATA
E 1
E 2
E 3
I 2
I 1
1
-25
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Immagine mentale della attivazione dei geni lungo
il DNA I geni lungo il DNA sono come luci di
Natale lungo la matassa dei fili si accendono e
si spengono ad intermittenza e con una intensità
che va da MASSIMA luminosità a MINIMA luminosità
e può essere modulata cioè regolata
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IL DNA HA UN DUPLICE RUOLO
DNA
1. Ereditarietà
2. Controllo cellulare
DNA
RNA
DNA
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I geni sono le unità responsabili delle
caratteristiche ereditarie. Un carattere è in
generale un aspetto dell'oggetto che osserviamo.
Desamparados-Abbandonati Picasso, 1917
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Che ruolo assolve lRNA nel flusso di
informazione genetica dal DNA alle proteine?
Esemplificazione del flusso di informazione
genetica
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ESPRESSIONE DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA
DNA
dal progetto
alla costruzione
proteina
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ESPRESSIONE della INFORMAZIONE GENETICA
Linformazione genetica, contenuta nel DNA, ha lo
scopo di 1) mantenere lo stato vitale (strutture
e funzioni) 2) realizzare ladattamento (risposta
ad un cambiamento) 3) determinare il
differenziamento (specializzazione di strutture e
funzioni)
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(No Transcript)
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TRASCRIZIONE
PROMOTORE
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Codice genetico è un codice a triplette dette
codoni 4364 codoni in totale
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Met
Met
Inizio sintesi proteica
Ser
AUG
5
3
mRNA
Allungamento sintesi proteica
Met-Ser-Pro-
Thr
Met-Ser
Pro
5
3
mRNA
Terminazione sintesi proteica
NH3
COO-
Met-Ser-Pro-Thr-...-...-...-
STOP!
UGA
5
3
mRNA
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Ciclo cellulare o ciclo di divisione cellulare
ciclo riproduttivo della cellula cioè la
sequenza ordinata di eventi per cui una cellula
duplica il suo contenuto e si divide
Negli organismi pluricellulari avviene per
consentire 1) sviluppo dalla prima cellula
(zigote), 2) rinnovamento delle cellule che
muoiono nelladulto 3) riparazione a eventi
accidentali di perdita cellulare
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Descrizione del ciclo di divisione cellulare
6 - 8 ore
8-10 ore
4 - 6 ore
Interfase G1SG2
30 - 45 min
Mitosi (M) è il processo di divisione nucleare
che ultima con la citocinesi o citodieresi
ovvero la divisione del citoplasma
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FASE S Sintesi o duplicazione del DNA
Replicazione del DNA o duplicazione del
DNA, meccanismo atto a mantenere invariato il
patrimonio informativo ed è indispensabile
premessa di ogni processo di divisione cellulare.
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DUPLICAZIONE DNA
A C C G T T A C C T A
T G G C A A T G G A T
Avviene sulla base della complementarietà delle
basi
Meccanismo molecolare SEMICONSERVATIVO
A C C G T T A C C T A
A C C G T T A C C T A
T G G C A A T G G A T
T G G C A A T G G A T
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Cosa sono i cromosomi? Molecole di DNA!
DUPLICAZIONE DEL DNA

• Dimensioni medie
• 2nm diametro
• 8 cm lunghezza

• Li vediamo solo quando
• 1 µm di diametro
• alcuni µm di lunghezza

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23
23
CORREDO CROMOSOMICO DIPLOIDE CON DUE SERIE DI
CIASCUN CROMOSOMA 2n
Con eccezione delle cell. germinali, le cellule
umane hanno due copie di ognuno dei cromosomi
uno di origine materna ed una di origine paterna
Corredo cromosomico DIPLOIDE
23 coppie di cromosomi 46 cromosomi
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DIVISIONE CELLULARE
MITOSI
CELLULE SOMATICHE
2n
CORREDO CROMOSOMICO DIPLOIDE
CORREDO CROMOSOMICO DIPLOIDE
DA 1 CELLULA SI OTTENGONO 2 CELLULE
GENETICAMENTE UGUALI TRA LORO E ALLA CELLULA
MADRE
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MEIOSI
MEIOSI I Profase Metafase Anafase Telofase citodie
resi
CELLULA DIPLOIDE
DIVISIONE RIDUZIONALE
MEIOSI II Profase Metafase Anafase Telofase citodi
eresi
DIVISIONE EQUAZIONALE
RISULTATO DELLA MEIOSI 4 CELLULE APLOIDI DIVERSE
TRA LORO E ALLA CELL MADRE
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Significato della MEIOSI
1) Porta alla APLOIDIA, premessa indispensabile
per la fecondazione (unione di 2 patrimoni
ereditari diversi) 2) Il crossing over e
lassortimento indipendente dei cromosomi portano
ad un rimescolamento del patrimonio ereditario
di ogni singolo gamete rispetto a quello
dellorganismo che lo produce
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Gameti aploidi (n 23)
MEIOSI
FECONDAZIONE
Zigote diploide (2n 46)
Mitosi e sviluppo
Adulti pluricellulari diploidi (2n 46)
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VARIABILITA GENETICA
CROSSING OVER ASSORTIMENTO INDIPENDENTE (METAFAS
E I) FECONDAZIONE
MEIOSI
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Sessualità indica un processo di ricombinazione
genica.
Riproduzione sessuata o gamica
quando RIPRODUZIONE, cioè la formazione di un
nuovo organismo è accompagnata da
SESSUALITA, cioè lorganismo figlio ha una
combinazione genica diversa da quella dagli
organismi che lo hanno generato
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FECONDAZIONE unione dei due gameti
60
(No Transcript)
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EREDITARIETA DELLA INFORMAZIONE BIOLOGICA
ORDINE
INFORMAZIONE
sono necessarie ISTRUZIONI che devono essere
CONSERVATE e TRASMESSE
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(No Transcript)
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BIOLOGIA è la scienza della vita che indaga le
caratteristiche dei sistemi viventi

• biologia animale

biologia cellulare
biologia molecolare
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scienza da scire conoscere
Max Perutz, Nobel, biochimico fare una scoperta
è come innamorarsi e, allo stesso tempo,
raggiungere la vetta di un monte dopo una
difficile scalata, è unestasi provocata non da
una droga, ma dalla rivelazione di un volto della
natura che nessuno ha mai scorto prima