Un simpatico processo chiamato Splicing
Molti geni negli eucarioti superiori codificano per RNA che possono essere tagliati in modi diversi (persino migliaia come in Drosophila) per generare due o più RNA differenti e, di conseguenza, diversi prodotti proteici in un processo detto appunto splicing alternativo. Difatti, oltre alla scelta di esoni alternativi, alcuni esoni possono essere estesi ed altri addirittura saltati (di proposito). Inoltre, alcuni introni possono essere mantenuti, anziché eliminati, e dar luogo perciò a prodotti proteici ancora differenti. Di conseguenza, si può dire che lo splicing alternativo può essere sia costitutivo, sia regolato. Nel primo caso, più di un prodotto viene sempre generato dal gene trascritto. Nel caso dello splicing regolato, forme diverse vengono generate in momenti diversi, in diverse condizioni o in diversi tipi cellulari o tessuti. Comunque, le proteine che regolano lo splicing si legano a dei siti specifici chiamati enhancer o silenziatori di splicing esonici o intronici (exonic – intronic – splicing enhancers o silencers, ESE o ISE – ESS o ISS). I primi incrementano mentre i secondi reprimono lo splicing sui siti di splicing vicini. Abbiamo già incontrato gli enhancer e le proteine SR che si legano ad essi, portando il macchinario di splicing su diversi siti. Perciò, la presenza o l’attività di una data proteina SR può determinare quale sito particolare di splicing venga utilizzato in un determinato tipo cellulare o in un particolare momento dello sviluppo. La maggior parte dei silenziatori, invece, vengono riconosciuti dai membri della famiglia delle ribonucleoproteine nucleari eterogenee (hnRNP, heterogeneous nuclear ribonucleoprotein). Quest’ultime legano l’RNA ma non hanno nessun dominio che riesca a far reclutare il macchinario di splicing e quindi impediscono l’utilizzo di siti specifici di splicing. Un altro repressore dell’ splicing di mammifero è la proteina hnRNP, che blocca il legame del macchinario di splicing attraverso il suo legame con la regione polipirimidinica. In generale, si considera lo splicing alternativo come un modo per produrre proteine diverse da un singolo gene. Queste proteine diverse sono chiamate isoforme. Possono avere funzioni simili, funzioni distinte e persino funzioni antagoniste. Ma anche alcuni geni che codificano per una sola proteina funzionante subiscono uno splicing alternativo. In questi casi, questo meccanismo viene usato semplicemente per spegnere o accendere l’espressione del gene. Infatti, lo splicing alternativo, in quest’ultimo caso determina se l’esone con il codone di stop venga incorporato nell’mRNA e, di conseguenza, se il gene venga espresso o no. La seconda maniera in cui lo splicing alternativo viene usato per l’accensione o lo spegnimento di un gene è attraverso la regolazione dell’utilizzo di un introne, il quale, se mantenuto nell’mRNA, impedisce all’mRNA stesso di essere esportato dal nucleo e perciò tradotto. (Tratto da tesionline.it)
RNA: il processo di trascrizione
Le molecole di mRNA sono assemblate partendo da un filamento di DNA, in base allo stesso principio di appaiamento delle basi azotate che regola la duplicazione del DNA. Questo processo di sintesi dell’RNA è definito “trascrizione” e ha la funzione di trascrivere il messaggio contenuto di un frammento di DNA in un trascritto di RNA.
I siti di legame per la RNA polimerasi sono detti promotori e si trovano sul filamento di DNA da trascrivere, come anche le sequenze d’arresto, sequenze nucleotidiche che bloccano la sintesi dell’RNA.
L’mRNA è una molecola che ha il compito di trasportare le informazioni del DNA all’interno del citoplasma.
Il Processo di trascrizione è composto da tre fasi:
-inizio: l’RNA polimerasi riconosce il promotore e si attacca ad esso;
-allungamento: l’RNA polimerasi sintetizza il trascritto di mRNA, partendo da un filamento di DNA detto filamento stampo;
-terminazione. l’RNA polimerasi si incontra con la sequenza di arresto e il processo di trascrizione termina.
DNA, Hot Pockets, & The Longest Word Ever
Sempre dal canale youtube crashcourse, ecco un fantastico video (in inglese e con i sottotitoli in inglese) che riassume in 18 minuti tutto quello che abbiamo fatto in biologia nel corso delle ultime settimane!
Dalla trascrizione del DNA alla struttura delle proteine, passando per la parola più lunga del mondo: il nome di una proteina!
Per comodità sono qui sotto elencati gli argomenti trattati nel video:
1) Transcription 2:12
A) Transcription Unit 3:00
B) Promoter 3:10
C) TATA Box 3:32
D) RNA Polymerase 4:12
E) mRNA 4:15
F) Termination signal 5:21
G) 5′ Cap & Poly-A Tail 5:34
2) RNA Splicing 6:08
A) SNuRPs & Spliceosome 6:26
B) Exons & Introns 6:56
3) Translation 7:28
A) mRNA & tRNA 8:01
B) Triplet Codons & Anticodons 8:39
4) Folding & Protein Structure 10:51
A) Primary Structure 11:11
B) Secondary Structure 11:23
C) Tertiary Structure 11:58
D) Quaternary Structure 12:44
PCR- Reazione a catena della polimerasi
La reazione a catena della polimerasi è una tecnica che consente la moltiplicazione di frammenti di DNA dei quali si conoscano le sequenze nucleotidiche iniziali e terminali. L’amplificazione mediante PCR consente di ottenere molto rapidamente la quantità di materiale genetico necessaria per le successive applicazioni. La PCR viene utilizzata in tutte quelle situazioni in cui bisogna amplificare un quantitativo di DNA fino a livelli utili per analisi successive. I campi di applicazione sono enormi. La tecnica viene sfruttata, per esempio, in medicina per la diagnostica microbiologica o per l’evidenziazione di cellule tumorali, in tumori liquidi, quando esse sono troppo poche per essere evidenziate da altre metodiche (malattia minima residua). Estremamente utile è l’uso della PCR in medicina legale. In biologia la PCR viene usata per le analisi di paleontologia e di antropologia molecolare ed in numerosi campi dell’ingegneria genetica. (Definizione adattata da Wikipedia)
Ecco come funziona la PCR, con una breve introduzione sulla struttura del DNA che termina al minuto 2.34:
Il Proofreading
Nel processo di duplicazione del DNA non sono assenti errori, che, se non corretti, potrebbero portare a gravi conseguenze. Per nostra fortuna esiste il proofreading, quel processo che consente il riconoscimento e la correzione di errori nel DNA.
Durante la replicazione, un gruppo di enzimi tiene costantemente sotto controllo la doppia elica del DNA e quando incontra un errore (errato accoppiamento di nucleotidi o basi azotate) può operare in diversi modi:
-RIPARAZIONE DIRETTA: l’enzima riconosce l’errore nel DNA e lo corregge direttamente;
-RIPARAZIONE PER TAGLIO DI BASI/NUCLEOTIDI: la porzione di filamento con una base o un nucleotide sbagliato viene rimossa, il filamento di DNA complementare viene usato come stampo per sintetizzare la nuova porzione corretta;
RIPARAZIONE DI UN APPAIAMENTO ERRATO: questo sistema è simile al precedente, ma l’errore è nell’appaiamento delle basi; quando l’errore viene riconosciuto, la porzione è rimossa e il filamento di DNA complementare viene usato come stampo per sintetizzare la nuova porzione corretta.
Definizione dei metodi di riparazione liberamente tratta dal libro di testo “Invito alla biologia.blu, Zanichelli”
La duplicazione del DNA
Una delle caratteristiche fondamentali del materiale genetico é quella di produrre copie identiche di se stesso. Ciò è possibile grazie alla struttura a doppia elica del DNA, ma come funziona questa autoriproduzione?
Il sito liceogalileogalilei.it ci fornisce una semplice presentazione per incominciare a capire come funziona questo complicato processo.
Per chi ha maggiore sete di sapere, ecco altre utili fonti per lo studio:
Quest’altro video é invece molto chiaro e ben fatto, se non fosse per la voce robotica che spiega il processo:
Questo filmato, della durata di quasi mezz’ora, é più completo e complicato, per chi vuole approfondire ancora di più sull’argomento:
La struttura del DNA e del RNA
Dal sito della DeAGOSTINI sapere.it, ecco un utile riassunto delle nozioni riguardante la struttura del DNA e del RNA.
I Nucleotidi e le Basi Azotate
Già all’inizio del ‘900 era noto che il DNA é costituito da nucleotidi. Ogni nucleotide é composto da una base azotata, da uno zucchero a 5 atomi di carbonio (deossiribosio) e da un gruppo fosfato.
Le basi azotate sono quattro e si suddividono in due gruppi:
-purine (adenina e guanina), che presentano una struttura a due anelli;
-pirimidine (citosina e timina), che presentano una struttura ad un solo anello.
La doppia elica del DNA, che per comodità può essere immaginata come una scala a chiocciola, é costituita da dei “pioli” che possono essere formati solo dalle coppie adenina-timina e guanina-citosina.
Gli enzimi
Gli enzimi sono i catalizzatori dei sistemi biologici. […] La stragrande maggioranza degli enzimi sono proteine (proteine enzimatiche). Una piccola minoranza di enzimi sono molecole di RNA. Le molecole di RNA dotate di potere catalitico costituiscono una sottocategoria peculiare degli enzimi chiamata ribozimi (o enzimi a RNA). Il processo di catalisi indotto da un enzima (come da un qualsiasi altro catalizzatore) consiste in un’accelerazione della velocità della reazione e quindi in un più rapido raggiungimento dello stato di equilibrio termodinamico. Un enzima accelera unicamente le velocità delle reazioni chimiche, diretta e inversa (dal composto A al composto B e viceversa), senza intervenire sui processi che ne regolano la spontaneità.
Il suo ruolo consiste nel facilitare le reazioni attraverso l’interazione tra il substrato (la molecola o le molecole che partecipano alla reazione) e il proprio sito attivo (la parte di enzima in cui avvengono le reazioni), formando un complesso. Avvenuta la reazione, il prodotto viene allontanato dall’enzima, che rimane disponibile per iniziarne una nuova. L’enzima infatti non viene consumato durante la reazione.
Definizione liberamente tratta da Wikipedia
Ma come funzionano gli enzimi?
Ecco un video in inglese che lo spiega:
ANIMAZIONI: La storia del DNA, da Friedrich Miescher fino a Watson e Crick
Da quanto Friedrich Miescher, giocando con del pus, scoprì il DNA, da lui chiamato nucleina, iniziò una serie di esperimenti e ricerche che portò, nel 1953, alla scoperta della forma a doppia elica. Nel mezzo diverse geniali intuizioni portarono a scoprire che le informazioni genetiche non erano portate dalle proteine, ma proprio dal DNA.
Dal sito Dna From The Beginning, alcune animazioni su queste interessanti scoperte:
DNA: What is it? How does it work?
Navigando nel web ho scoperto un utilissimo e molto ben curato canale video di youtube, ovviamente in inglese.
Proprio qui ho trovato un interessante video spiegazione su cos’è il DNA e come funziona, con anche i sottotitoli in inglese per chi, come me, non è un abile ascoltatore:
Il DNA
Il DNA, o acido desossiribonucleico, è cio che contiene le informazioni genetiche dell’organismo.
Nel corso dell’ultimo secolo sono avvenute innumerevoli scoperte in merito a ciò e in occasione del cinquantenario della sua scoperta, avvenuto nel 2003, il Cold Spring Harbor Laboratory ha creato un sito contenente diverse informazioni accessibili a tutti sul DNA, poi tradotto in italiano dall’Università di Padova.
Proprio nel sito in italiano è presente un’utile timeline sulle più importanti scoperte sul DNA effettuate in questi 50 anni.
Mitosi e Meiosi
Mitosi e meiosi a confronto
La mitosi e la meiosi sono due differenti processi di riproduzione cellulare.
Dall’utilissimo sito www.federica.unina.it ecco una spiegazione dettagliata dei due processi.
Per chi invece non ha voglia di leggere e preferisce guardare un bel video, ecco una spiegazione semplice e completa di Rai Edu, con anche qualche accenno sul DNA:
Il fascino della fecondazione
LODE ALLA FECONDAZIONE
Sembra l’ora di dormire,
ma qualcun vuol concepire.
Sarà una notte di pura azione,
porterà grande emozione.
Trascuriamo l’atto in sé,
pensiamo a cosa dopo c’é.
É iniziata un’ardua gara,
questa si che é una cagnara.
Come un fulmine a ciel sereno,
avviene tutto in un battibaleno.
Ecco qui il fecondatore,
lui tra tanti è il migliore. *
Ad aspettarlo c’é un ovuletto,
per ospitarlo dopo il viaggetto.
La magia della fecondazione
ricorda l’effetto di una pozione.
Nasce dalla loro osmosi
un processo chiamato meiosi.
Tutto il corredo vien mescolato,
nasce un individuo differenziato.
Una su sette milioni di miliardi,
é la possibilità che tu nasca Leopardi.
Ognuno di noi é molto speciale,
potremmo dire più che spazzziale!
Mattia Segù
*Secondo alcuni critici l’autografo riportava il verso “prepotente come un pornoattore”.
Biologia
Il secondo quadrimestre è già iniziato da quasi un mese ed è ormai giunta l’ora di dire per un po’ addio alla chimica per addentrarci nell’universo della biologia, quella scienza che studia tutto ciò che riguarda la vita.
La Nomenclatura degli Ioni
Dall’esito delle verifiche è risultato esserci qualche problema sull’assegnazione del nome agli ioni, monoatomici e poliatomici.
A pagina 6 e da pagina 10 a pagina 12 di questo documento vengono chiariti i nostri dubbi.
Ecco inoltre la pagina sull’argomento del blog di una studentessa universitaria della facoltà di Chimica, con la speranza che venga costantemente aggiornato!
Questo è invece il canale youtube di un professore di Chimica, con diverse spiegazioni video sugli argomenti trattati.
APPROFONDIMENTO- La Nomenclatura dei Sali
Ecco un breve file per lo studio della nomenclatura dei sali, non quelli dell’immagine sopra!
La Nomenclatura dei Composti
Determinare il nome dei composti è stato un problema a lungo discusso, sin da quando, nel 1787, Antoine Lavoisier cercò per primo di dare una sistemazione logica a quei nomi che erano stati affidati dai vari chimici e alchimisti degli anni precedenti. Solo nel 1959, al congresso IUPAC (International Union for Pure and Applied Chemistry), furono determinate le regole ancora oggi valide per stabilire la nomenclatura dei composti.
Ecco alcuni siti per il ripasso e l’approfondimento di tale argomento:
ESPANSIONE DELLA ZANICHELLI PER IL POTENZIAMENTO DELLE PROPRIE CONOSCENZE
Baseball
Ogni anno a scuola si svolgono delle lezioni di scienze motorie, o per meglio dire “ginnastica”, il cui argomento è il baseball.
Ogni anno a scuola non si capisce quali sono le regole di questo interessante sport.
Per nostra fortuna Repubblica ha realizzato una bellissima presentazione animata che illustra le regole di questa disciplina sportiva, eccola qui.
Il legame chimico
Dopo aver a lungo parlato della storia dell’atomo, è arrivato il momento di parlare di legami chimici.
Ecco cosa sono e come funzionano, con tanto di spiegazione audio in sottofondo.
Sempre dallo stesso sito, ecco un’altra presentazione, anche se questa non ha la registrazione vocale degli argomenti trattati.
Un quaderno innovativo 