stimato che oggi sulla terra sono presenti da

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

I costituenti della cellula Tutte le cellule sono costituite fondamentalmente da 4 classi di macromolecole Le macromolecole derivano dalla condensazione delle biomolecole di base

H 2 O – CO 2 - NH 3 – CH 4 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

Variabilità genetica Selezione naturale Diversità • Nuovi modi di sfruttare efficacemente l’ambiente • Competizione con le altre specie • Riprodursi con successo

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

Alterazione della funzione di una proteina A 1 A A A 1

Nessun effetto sulla proteina A A A 1

Un miglioramento della funzione A A A 1

Cicli ripetuti di errori e prove Evoluzione “Il caso e la necessità” A 1 – B 1 A–B A 2 – B 2 A 1 A 2 B 1 B 2 soluzione ottimale soluzione indifferente soluzione letale soluzione indifferente peggiore di A 1

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 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.

Il Genoma cellulare specifica inoltre: • 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

Proteine essenziali Proteine cellulo-specifiche Geni housekeeping 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.