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
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
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
A1
A
A
A1
Nessun effetto sulla proteina
A
A
A1
Un miglioramento della funzione
A
A
A1
Cicli ripetuti di errori e prove
Evoluzione
“Il caso e la necessità”
A1 – B1
A–B
A2 – B2
A1
A2
B1
B2
soluzione ottimale
soluzione indifferente
soluzione letale
soluzione indifferente
peggiore di A1
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.