Appunti di Genetica Agraria dall'Università degli Studi della Tuscia

docsity Appunti di genetica agraria

Genetica Università degli Studi della Tuscia (UNITUS) 43 pag. Document shared on https://www.docsity.com/it/appunti-di-genetica-agraria-6/10210291/ Downloaded by: sofiapaganelli (sofiapaganelli2@gmail.com)Corona Virus Gang Appunti di Gurēto Onizuka Genetica

Document shared on https://www.docsity.com/it/appunti-di-genetica-agraria-6/10210291/ Downloaded by: sofiapaganelli (sofiapaganelli2@gmail.com)Macromolecole organiche Sono presenti in proporzioni simili in tutti gli organismi viventi, in cui svolgono funzioni simili. Ogni macromolecola svolge alcune combinazioni di funzioni (es. accumulo di energia, protezioni, catalisi, trasporto, regolazione, ecc.) e i ruoli non sono sempre esclusivi (sia proteine che carboidrati hanno ruolo strutturale), ma lo è quello degli acidi nucleici (conservazione dell'informazione genetica). Le funzioni sono correlate alla sequenza e proprietà chimiche dei monomeri e alla loro struttura tridimensionale. Contengono gruppi funzionali diversi (es. proteine) e tale diversità ne determina la forma e l'interazione con altre molecole e macromolecole. Gran parte delle macromolecole si forma per condensazione e si decompone per idrolisi.

Condensazione e Idrolisi

(a) Condensazione Monomero H -OH + H- OH + H2O L'acqua viene rimossa nella condensazione. Reazioni di condensazione: Richiedono energia (fornita da speciali molecole ricche di energia, ad es. ATP); producono i legami covalenti tra monomeri, liberando 1 molecola d'acqua per ogni legame formato I OH + H- OH Si forma un legame covalente > H2O tra i monomeri. H OH (b) Idrolisi H- OH H2O Durante l'idrolisi viene aggiunta acqua. H -OH + H OH H2O Si rompe un legame covalente tra monomeri. H- - OH + H -OH Reazioni di idrolisi: L'acqua reagisce con i legami covalenti che tengono insieme il polimero, liberando i monomeri; gli elementi H e O diventano parte dei prodotti di reazione

Lipidi: Composizione e Funzioni

Composti principalmente da atomi di idrogeno e carbonio (idrocarburi), insolubili in acqua a causa dei loro numerosi legami covalenti apolari. Le macromolecole lipidiche non sono veri e propri polimeri, perché le singole molecole sono legate tra loro dalle deboli forze attrattive di van der Waals. Sono importanti per immagazzinare energia (grassi e olii), 1 grammo di grasso immagazzina due volte l'energia di 1 grammo di glicogeno o amido, possono anche svolgere funzioni di struttura (fosfolipidi nelle membrane cellulari), sono coinvolti in ruoli di regolazione (es. ormoni, vitamine) e nella cattura dell'energia luminosa (carotenoidi). Dal punto di vista chimico i trigliceridi sono lipidi semplici, solidi o liquidi a temperatura ambiente. Sono formati dal legame del glicerolo (piccola molecola con tre gruppi -OH) con tre acidi grassi (lunga catena idrocarburica apolare con un gruppo carbossilico polare, -COOH). Il gruppo -COOH può legarsi ad un -OH del glicerolo formando un legame estere (covalente) e liberando acqua. I Fosfolipidi sono formati da glicerolo, 2 acidi grassi ed un gruppo fosfato. Sono comunque lipidi per il contenuto in H e C e la natura apolare, carotenoidi, cere, steroidi e vitamine.

Document shared on https://www.docsity.com/it/appunti-di-genetica-agraria-6/10210291/ Downloaded by: sofiapaganelli (sofiapaganelli2@gmail.com)Carboidrati Sono composti da atomi di carbonio, idrogeno, e ossigeno con formula generale Cn(H2O)n. La maggior parte degli atomi di carbonio sono legati ad un atomo di idrogeno e ad un gruppo ossidrilico. Le categorie biologicamente importanti sono: monosaccaridi (glucosio, ribosio, galattosio), disaccaridi (2 monosaccaridi uniti da legami covalenti), oligosaccaridi (3-20 monosaccaridi), polisaccaridi (grandi polimeri, di centinaia o migliaia di monosaccaridi).

Tipi di Carboidrati

• Monosaccaridi: Sono zuccheri semplici e i più diffusi contengono 5 o 6 atomi di carbonio. I pentosi più importanti sono il ribosio (C5H1005) e il deossiribosio (C5H1004). Mentre l'esoso importante è il glucosio (C6H12O6). A parità di formula, le strutture possono variare (lineare, anello).
• Disaccaridi: Carboidrati composti da due monosaccaridi tramite formazione di un legame glicosidico (covalente) nel corso di reazioni di condensazione o disidratazione (degradati tramite idrolisi).
• Polisaccaridi: Spesso organizzati a formare lunghi polimeri (molti con glucosio come monomero, es. amido, glicogeno, cellulosa). Le funzioni principali sono il deposito di energia, amido (piante), glicogeno (animali), e ruolo strutturale, cellulosa (parete cellule vegetali), chitina (scheletro insetti e parete cellulare dei funghi).

Proteine: Composizione e Struttura

Sono composte da carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, e piccole quantità di altri elementi, principalmente zolfo. Gli aminoacidi (20) sono i monomeri e hanno struttura con 2 gruppi funzionali comuni (aminico e carbossilico) e gruppi R (catene laterali) variabili, che ne determinano la struttura e la funzione. Al pH cellulare (= neutro), i gruppi aminici e carbossilici sono ionizzati (uno ha acquistato, NH3 +, l'altro ha perso, COO-, uno ione idrogeno). La formazione dei legami peptidici avviene quando il gruppo carbossilico e quello amminico dei due amminoacidi reagiscono tramite un legame covalente, condensazione, liberando acqua. Il legame covalente porta alla formazione della catena polipeptidica, mentre i legami idrogeno intra- e intermolecolari costituiscono la struttura secondaria e terziaria della catena.

• Struttura primaria: la sequenza di amminoacidi.
• Struttura secondaria: sotto-strutture ad alfa elica e beta foglietto ripiegato o segmenti di catena che assumono una forma non stabile. Possono esistere molti differenti modelli secondari in una singola molecola proteica.
• Struttura terziaria La forma spaziale del modello della struttura secondaria con un altro.
• Struttura quaternaria: la forma o la struttura che risulta dall'unione di più molecole proteiche, solitamente definite subunità proteiche.

Domini Proteici e Funzioni

I moduli o domini nelle proteine presentano differenti strutture e funzioni. Un esempio di una proteina coinvolta nella trasduzione del segnale (dal citoplasma al nucleo) e nell'attivazione della trascrizione è la STAT: ogni dominio di questa proteina è coinvolto in una distinta funzione biologica. Le proteine che condividono questo dominio condividono la stessa funzione.

Protein-binding domain NH, STAT protein COO Coiled coil domain Transactivation domain DNA-binding domain Protein-binding domain Coiled coil domain DNA-binding domain SH2 domain Transactivation domain NH2+ COO Questo dominio permette l'interazione di STAT con altre proteine, necessarie a STAT per entrare nel nucleo delle cellule. Dominio che regola l'interazione di STAT con altre proteine nel nucleo della cellula Dominio che consente a STAT di riconoscere regioni specifiche del DNA Dominio richiesto dalle molecole STAT per legarsi l'una con l'altra, incrementando così la loro attività Dominio richiesto per attivare geni specifici nel nucleo della cellula

Document shared on https://www.docsity.com/it/appunti-di-genetica-agraria-6/10210291/ Downloaded by: sofiapaganelli (sofiapaganelli2@gmail.com) SH2 domainAcidi nucleici Sono responsabili dell'immagazzinamento, espressione e trasmissione dell'informazione genetica. Due classi: Acido deossiribonucleico (DNA), che immagazzina le informazioni genetiche codificate nella sequenza dei suoi monomeri, e Acidi ribonucleici (RNA), coinvolti nella decodificazione di queste informazioni in istruzioni per produrre una sequenza specifica di aminoacidi a formare una catena polipeptidica (eccezione alcuni virus, funziona da DNA). Il DNA e RNA sono polimeri, costituiti dal legame di più subunità dette monomeri. I monomeri che costituiscono il DNA e RNA sono denominati nucleotidi. Ogni nucleotide è costituito da un pentoso, una base azotata e un gruppo fosfato. Nel DNA il pentoso il desossiribosio mentre nel RNA è il ribosio. id zuccheri differiscono per i gruppi chimici legati all'atomp di carbonio 2': idrogeno desossiribosio e idrossilico nel ribosio. le basi azotate si distinguono in due classi: purine, con struttura doppio anello formata da nove atomi, e pirimidine, con struttura a singolo anello costituita da sei atomi. Negli acidi nucleici sono presenti due purine: adenina e guanina e tre differenti pirimidine: timina, citosina, e uracile. La adenina, la guanina e la citosina sono contenuti sia in DNA che RNA mentre la timina solo in DNA, e uracile solo in RNA. Sia nel DNA che RNA le basi sono unite all'atomo di carbonio 1' del pentoso mediante un legame covalente. Le purine sono legate mediante l'atomo di azoto 9, mentre le pirimidine si legano mediante l'atomo di azoto 1. La combinazione di zucchero e di una base viene denominata nucleoside e l'aggiunta di un gruppo fosfato all'atomo 5' dello zucchero forma il nucleotide.

Formazione dei Polinucleotidi e Regole di Chargaff

La formazione dei polinucleotidi avviene tramite il legame del gruppo fosfato di un nucleotide a l'atomo di carbonio 3' del pentoso di un altro nucleotide. Questo tipo di legame fosfato 5'-3' è detto fosfodiesterico. Gli studi di Erwin Chargaff dimostrò che il 50% delle basi era costituito da purine ed il restante 50% pirimidine e che la quantità di adenina era uguale a quella di timina, mentre la quantità di guanina era uguale a quella di citosina. Tramite le regole di Chargaff è possibile osservare che A\T e C\G è pari a 1, mentre (A+T)\(C+G) è variabile.

Base Base P Base + + P = Ribosio o desossiribosio Nucleoside Fosfato Nucleotide Pirimidine NH2 = H3C HC N NH VH HC HC HO H H H Citosina (C) Timina (T) Uracile (U) Purine NH2 N N NH HC HC CH N "NH2 H H Adenina (A) Guanina (G)

Modello a Doppia Elica di Watson e Crick (DNA)

Modello a doppia elica di Watson e crick (Rosalind Franklin) - DNA Due catene polinucleotidiche avvolte l'una intorno l'altra a formare una doppia elica destrorsa in senso orario. Le due catene sono antiparallele, orientate in direzioni opposte, una in direzione 5'-3' e l'altra 3'-5'. Le impalcatura zucchero-fosfato sono posizionate all'esterno della doppia elica, mentre le basi sono orientate verso l'asse centrale. Le basi nei due filamenti sono legate tramite legami idrogeno e A si appaia con T mentre G si appaia con C, definite coppie di basi complementari. Le coppie di basi sono distanti 0,34 nm e un giro di 360° è lungo 3,4 nm, 10 coppie di basi. A causa del legame che unisce le basi si possono distinguere un solco maggiore e uno minore. Esistono diverse strutture di DNA, A, B, Z. La A-DNA è presente solo in condizioni di bassa umidità, il B-DNA si forma in condizioni di elevata umidità e somiglia maggiormente al DNA presente nelle cellule. Z-DNA presenta un'alternanza tra basi organizzate in elica sinistrorsa. La struttura del RNA è simile con la differenza che l'uracile sostituisce la timina, e che lo zucchero è un ribosio. Le forme funzionali di RNA sono, mRNA, tRNA, rRNA, snRNA, miRNA e IncRNA. L'RNA a singola elica si ripiegherà su se stessa formando regioni di RNA a doppia elica separate da regioni a singolo filamento.

Document shared on https://www.docsity.com/it/appunti-di-genetica-agraria-6/10210291/ Downloaded by: sofiapaganelli (sofiapaganelli2@gmail.com) N N La base può essere una purina o una pirimidina.