È stimato che oggi sulla terra sono presenti da 10*10 6 a 100*10 6 specie viventi
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È stimato che oggi sulla terra sono presenti da 10*106 a 100*106 specie viventi
Enorme diversità di forme
Costanza di struttura interna
La cellula è l’unità fondamentale di tutti gli organismi viventi
Tutti gli organismi viventi sono formati da cellule
Non esiste alcuna forma di vita se non a livello cellulare
Tutte le cellule sono costituite fondamentalmente da
4 classi di macromolecole
Le macromolecole derivano dalla condensazione delle biomolecole di base
I costituenti della cellula
H2O – CO2 - NH3 – CH4
Aminoacidi, Nucleotidi, Acidi grassi e Glicerolo, Monosaccaridi
Proteine, Acidi nucleici, Lipidi, Polisaccaridi
Aggregati Macromolecolari
Ribosomi – Sistemi multienzimatici – Membrane cellulari
Cellula Procariotica
Cellula Eucariotica
Caratteristiche degli organismi viventi
• Utilizzo dell’energia proveniente dall’ambiente
• Scambio di materia con l’ambiente
• Costruzione delle proprie strutture
• Ereditarietà
Membrane
Sintesi ed idrolisi dell’ATP
DNA RNA PROTEINE
Rappresentazione schematica delle circa 500 reazioni metaboliche di una tipica cellula
Degradazione del cibo e conservazione dell’energia con produzione di ATP
Costruzione delle proprie strutture e lavoro cellulare utilizzando l’energia immagazzinata nell’ATP
Evoluzione
Selezione naturale
• Nuovi modi di sfruttare efficacemente l’ambiente
• Competizione con le altre specie
• Riprodursi con successo
Variabilitàgenetica
Diversità
La variabilità genetica causa la formazione di nuove specie
I meccanismi fondamentali che provocano variabilità genetica sono:
• Le mutazioni• La riproduzione sessuale
Le mutazioni sono variazioni della sequenza nucleotidica del DNA.
Possono essere causate da:
• errori durante la duplicazione del DNA• esposizione delle cellule ad agenti fisici o chimici (agenti mutageni)
Effetti delle mutazioni
Alterazione della funzione di una proteina
Nessun effetto sulla proteina
Un miglioramento della funzione
A1
A
A
Alterazione della funzione di una proteina
A1
A1
A
A
Nessun effetto sulla proteina
A
A1
A
Un miglioramento della funzione
A – B
A1 – B1
A2 – B2
A1 soluzione ottimaleA2 soluzione indifferente peggiore di A1
B1 soluzione letaleB2 soluzione indifferente
“Il caso e la necessità”
Cicli ripetuti di errori e prove Evoluzione
Alcune parti del genoma cambiano più facilmente di altre nel corso
dell’evoluzione
Altre, invece, sono altamente conservate e corrispondono a regioni funzionalmente
importanti di geni che codificano per proteine o per RNA essenziali
Rimangono perfettamente riconoscibili in tutte le specie viventi
e sono quelli che dobbiamo utilizzare se vogliamo ricercare relazioni di parentela
tra i diversi organismi
PROTEIN SEQUENCES ALIGNMENTPROTEIN SEQUENCES ALIGNMENT
RNA ribosomiale
Organismi pluricellulari
E’ stimato che nel corpo umano sono presenti circa 1013 cellule che costituiscono i differenti
tessuti, organi e apparati
Tutte le cellule di un organismo hanno lo stesso genoma
(originano tutte dallo zigote).
Le differenze tra i diversi tipi cellulari dipendono dalle diverse proteine che li costituiscono
dall’espressione selettiva di specifici sets di geni.
• La struttura primaria delle proteine
• Destinazione delle proteine all’interno della cellula
• Presenza o assenza della proteina in un determinato tipo cellulare o in un determinato momento della vita cellulare
• La struttura primaria di RNA non tradotti
Il Genoma cellulare specifica inoltre:
Proteine essenziali Geni housekeeping
Proteine cellulo-specifiche Geni la cui espressione è regolata
Meccanismi di Regolazione dell’espressione genica
Fase Nucleare
•Scelta del gene che deve essere espresso
•Maturazione dell’RNA
•Trasferimento Nucleo Citoplasma
Fase Citoplasmatica
•Sintesi delle catene polipeptidiche
•Modificazioni post-traduzionali
•Trasferimento delle proteine nelle sedi di competenza
Complessità delle reti proteiche intracellulari
31 gruppi funzionali - 1500 proteine
Mappa delle principali vie di segnalazione importanti per il cancro in cellule umane.Indica le posizioni cellulari di alcune proteine modificate da mutazioni e coinvolte nella patogenesi di tumori.