Metabolismo, Fotosintesi, DNA, Virus e Biotecnologie

Question 1

Metabolismo

Omeostasi

Answer 1

La tendenza dell’organismo a ricondursi sempre a una situazione di equilibrio: nel caso del corpo umano, a poter disporre sempre del giusto quantitativo di ATP.

Question 2

Metabolismo

I reazione della glicogenosintesi

Answer 2

Isomerizzazione del glucosio 6-fosfato in glucosio 1-fosfato catalizzata dalla fosfoglucomutasi

Question 3

Metabolismo

II reazione della glicogenosintesi

Answer 3

L’UTP (uridina trifosfato) attiva il glucosio 1-fosfato, trasformandolo in UDP-glucosio (uridina difosfo-glucosio) e liberando due gruppi fosfato

Question 4

Metabolismo

III reazione della glicogenosintesi

Answer 4

L’enzima glicogeno sintasi trasferisce la molecola di glucosio dall’UDP a un’estremità non riducente di una molecola di glicogeno, attraverso un legame a(1>4) glicosidico

Question 5

Metabolismo

Come avviene la ramificazione del glicogeno e perchè?

Answer 5

Un’enzima detto enzima ramificante trasferisce 6-8 unità di glucosio al gruppo ossidrile del C6 di un glucosio residuo all’interno della catena, formando un legame a(1>6) glicosidico. Questo perchè, nella glicogenolisi, la glicogeno fosforilasi opererà alle estremità della molecola di glicogeno, che se è ramificata ne presenta molteplici, accelerando la demolizione.

Question 6

Metabolismo

Glicogenolisi

Answer 6

La glicogenolisi è il processo per il quale una molecola di glicogeno è decomposta in molecole di glucosio. Avviene attraverso l’enzima glicogeno fosforilasi, che rompe i legami a(1>4) a partire da estremità non riducenti della catena introducendo un gruppo fosfato, e l’enzima deramificante, che rompe gli a(1>6) in prossimità delle ramificazioni.

Question 7

Metabolismo

Perchè è necessaria la gluconeogenesi?

Answer 7

Perchè esistono tessuti che dipendono esclusivamente dal glucosio nel sangue, e il glicogeno demolito dal fegato non è sufficiente.

Question 8

Metabolismo

Dove avviene la gluconeogenesi?

Answer 8

Nel citoplasma delle cellule del fegato e del rene.

Question 9

Metabolismo

Da che composti è alimentata la gluconeogenesi?

Answer 9

Dai cosiddetti precursori non glicidici, ovvero il lattato prodotto nel ciclo di Cori, l’ossalacetato prodotto nel ciclo di Krebs e il diidrossiacetone fosfato che deriva dalla digestione dei trigliceridi.

Question 10

Metabolismo

Quale funzione hanno gli acidi biliari nel metabolismo dei lipidi?

Answer 10

Essendo molecole anfipatiche permettono di disperdere i trigliceridi insolubili in acqua in micelle.

Question 11

Metabolismo

Quale funzione hanno le lipasi nel metabolismo dei lipidi?

Answer 11

Degradano i trigliceridi in acidi grassi e glicerolo.

Question 12

Metabolismo

Cosa sono i chilomicroni e in quale fase del metabolismo dei lipidi sono presenti?

Answer 12

I chilomicroni sono le lipoproteine con minore densità e maggior diametro: sono costituiti da proteine, fosfolipidi, colesterolo e acidi grassi.
Permettono il trasporto degli acidi grassi prima nel sistema linfatico, poi in quello sanguigno.

Question 13

Metabolismo

Cos’è e dove avviene la B-ossidazione?

Answer 13

La B-ossidazione è il processo di catabolismo degli acidi grassi e avviene nella matrice mitocondriale

Question 14

Metabolismo

Come avviene la B-ossidazione e cosa produce?

Answer 14

La B-ossidazione consiste in una ripetuta ossidazione del carbonio B (oppure C3) della catena idrocarburica: avviene tramite la riduzione di un NAD a NADH e di un FAD a FADH2 e porta alla produzione di acetil-CoA.

Question 15

Metabolismo

In cosa consistono le due vie che l’acetil-CoA può percorrere dopo che è stato prodotto dalla B-ossidazione?

Answer 15

Comunemente l’acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs dove viene ulteriormente demolito, ma nelle condizioni in cui l’ossalacetato del ciclo di Krebs viene dirottato verso la gluconeogenesi (è un precursore non glicidico) l’acetil-CoA viene usato dal fegato per produrre corpi chetonici.

Question 16

Metabolismo

Quali sono i 3 corpi chetonici e che funzioni hanno?

Answer 16

Acetone, che viene eliminato con le urine, Acetoacetato e B-idrossibutirrato, che vengono invece metabolizzati per produrre energia (Il cervello può usarli come fonte energetica alternativa).

Question 17

Fotosintesi

Cos’è la fotosintesi?

Answer 17

E’ un processo anabolico che permette di catturare l’energia luminosa del Sole e di usarla per sintetizzare carboidrati.

Question 18

Fotosintesi

Cosa avviene nella fase luminosa della fotosintesi?

Answer 18

L’energia solare viene trasformata in energia chimica, viene sintetizzato ATP e ridotto NADP a NADPH.

Question 19

Fotosintesi

Cosa avviene nella fase oscura della fotosintesi?

Answer 19

L’ATP e il NADPH prodotti dalla fase luminosa vengono usati per sintetizzare zuccheri a partire dal CO2.

Question 20

Fotosintesi

Struttura del cloroplasto.

Answer 20

Il cloroplasto è composto da una doppia membrana all’interno della quale vi è lo stroma. Nello stroma troviamo i tilacoidi, organuli impilati a formare i grani costituiti da una membrana tilacoidale e da uno spazio interno detto lume del tilacoide.

Question 21

Fotosintesi

Dove avviene la fotosintesi?

Answer 21

La fase luminosa avviene nella membrana dei tilacoidi, mentre la fase oscura nello stroma.

Question 22

Fotosintesi

Cosa sono i pigmenti e quali pigmenti sono presenti negli organismi fotosintetici?

Answer 22

I pigmenti sono molecole capaci di assorbire lunghezze d’onda dello spettro visibile. I pigmenti presenti negli organismi fotosintetici sono le clorofille, i carotenoidi e le ficobiline.

Question 23

Fotosintesi

Quali sono le funzioni della clorofilla?

Answer 23

Assorbire l’energia luminosa, trasformarla in energia chimica sottoforma di elettroni eccitati e cedere gli elettroni ad altre molecole.

Question 24

Fotosintesi

Cos’è e com’è strutturato un fotosistema?

Answer 24

Un fotosistema è una struttura capace di catturare l’energia solare e trasformarla in energia chimica attraverso i pigmenti. E’ costituito da proteine a cui sono legate molecole di clorofilla e carotenoidi.

Question 25

Fotosintesi

Cos’è e come funziona il sistema antenna?

Answer 25

Il sistema antenna è la parte del fotosistema che permette la cattura della luce: è costituito da molti pigmenti ben concentrati che assorbono l’energia luminosa e la mandano al centro di reazione.
I fotoni della luce eccitano gli elettroni del pigmento, che nel tornare allo stato fondamentale eccitano elettroni di pigmenti vicini, ma con lunghezza d’onda maggiore: questo processo permette di confluire l’energia al pigmento con lunghezza d’onda maggiore, che si trova nel centro di reazione.

Question 26

Fotosintesi

Cos’è e come funziona il centro di reazione?

Answer 26

E’ la parte del fotosistema che permette l’ossidazione della clorofilla a seguito dell’assorbimento di energia, che cede un elettrone a un accettore primario, e a sua volta l’ossidazione dell’acqua in ossigeno per ripristinare l’elettrone ceduto dalla clorofilla.

Question 27

Fotosintesi

Descrivere lo schema Z.

Answer 27

1. I pigmenti del fotosistema II assorbono fotoni, la cui energia viene trasferita al centro di reazione;
2. La clorofilla P680 cede un elettrone a un accettore primario in seguito all’assorbimento di energia;
3. Per recuperare l’elettrone, la clorofilla P680 ossida l’acqua in ossigeno, che produce oltrettutto ioni H+ nel lume del tilacoide;
4. L’accettore primario entra nella catena di trasporto, e analogalmente alla fosforilazione ossidativa si produce ATP per chemiosmosi attraverso l’ATP sintasi;
5. La clorofilla P700 cede un elettrone analogalmente al punto 2, ma lo recupera da quello proveniente dalla catena di trasporto;
6. L’accettore primario riduce NADP a NADPH.

Question 28

Fotosintesi

Descrivere il ciclo di Calvin.

Answer 28

1. La CO2 si lega a RuBP (ribulosio 1,5-bisfosfato) attraverso l’enzima RuBisCO (ribulosio bisfosfato carbossilasi/ossigenasi), la proteina più abbondante sulla Terra;
2. Lo scheletro carbonioso a 6 atomi di carbonio si divide in due molecole di 3PG (3-fosfoglicerato);
3. Fosforilazione e riduzione del 3PG in G3P, utilizzando l’ATP e il NADPH prodotti dalla fase luminosa;
4. 5/6 delle molecole di G3P vengono spese per riottenere il RuBP, 1/6 è invece usato per sintetizzare zuccheri.

Question 29

Fotosintesi

Cosa accade se, in assenza di CO2, RuBP si lega all’ossigeno?

Answer 29

Si ha la via della fotorespirazione nella quale RuBP e ossigeno reagiscono per dare fosfoglicolato e 3-fosfoglicerato

Question 30

Fotosintesi

Quali sono i tre fattori che determinano se la RuBisCO agirà come ossigenasi o come carbossilasi?

Answer 30

1. Affinità: di base la RuBisCO ha un’affinità per il CO2 dieci volte maggiore che per O2;
2. Concentrazione: se l’ossigeno è abbondante la RuBisCO catalizza la fotorespirazione;
3. Temperatura: ad alte temperature gli stomi si chiudono impedendo la perdita di acqua, ma si impedisce così anche l’acquisizione di CO2, pertanto quella che c’è viene fissata e così aumenta la concentrazione di O2, che favorisce la fotorespirazione.

Question 31

Fotosintesi

Differenza tra piante C3 e C4.

Answer 31

Le piante C3 hanno un mesofillo con cloroplasti ricchi di RuBisCO, e nelle giornate afose queste chiudono gli stomi per evitare la disidratazione, ma così favoriscono anche la fotorespirazione.
Le piante C4, invece, essendo dotate dell’enzima PEP carbossilasi riescono comunque a far avvenire la fissazione legando l’atomo di carbonio del CO2 al PEP (fosfoenolpiruvato) formando l’ossalacetato, che trasporta il CO2 nella guaina del fascio, ricca di RuBisCO, dove viene mantenuta alta la concentrazione di CO2. Per far avvenire questo trasporto e rigenerare il PEP sono necessari l’ATP e il NADPH prodotti dalla fotosintesi.
Le piante C3 sono adatte ai climi temperati, le C4 ai tropici.

Question 32

Differenza tra piante C4 e CAM.

Answer 32

Le piante C4 separano la fissazione e il ciclo di Calvin nello spazio perchè avvengono in due sedi diverse della foglia (mesofillo e guaina del fascio) mentre le piante CAM li separano nel tempo perchè la fissazione avviene di notte, mentre il ciclo di Calvin di giorno.

Question 33

DNA

Descrivere la sintesi dei nucleotidi.

Answer 33

Nell’ordine:
1. Condensazione di uno zucchero pentoso con una base azotata: si elimina una molecola di acqua e si forma un legame N-glicosidico tra gruppo amminico della base e il C1’ del pentoso, e il composto è detto nucleoside;
2. Esterificazione del gruppo OH sul C5’ dello zucchero con un gruppo fosfato, con formazione di un legame estereo.

Question 34

DNA

Descrivere la sintesi degli acidi nucleici a partire dai nucleotidi.

Answer 34

Il gruppo fosfato legato al C5’ dello zucchero può reagire con il gruppo OH sul C3’ dello zucchero di un altro nucleotide per formare un legame fosfodiestere eliminando una molecola d’acqua. Se questa reazione avviene più volte, si ha la formazione di un polinucleotide, con un’estremità che termina con C3’-OH e l’altra con il gruppo fosfato legato al C5’.

Question 35

DNA

Descrivere la struttura del DNA.

Answer 35

Il DNA (acido desossiribonucleico) è costituito da due catene polinucleotidiche antiparallele stabilizzate da legami a idrogeno tra basi purina-pirimidina a formare una struttura a doppia elica.

Question 36

DNA

Cos’è la replicazione del DNA?

Answer 36

E’ il processo per il quale specifici enzimi riescono a riprodurre parti del DNA generando filamenti a partire da uno stampo.

Question 37

DNA

Cosa sono le origini di replicazione?

Answer 37

Specifiche posizioni all’interno della catena dalle quali parte la separazione dei due filamenti della doppia elica durante la replicazione. Sono zone ricche di A-T perchè la coppia di base è legata da 2 legami a idrogeno anzichè 3, ed è pertanto più semplice separarla.

Question 38

DNA

Che ruolo svolge l’enzima elicasi nella replicazione del DNA?

Answer 38

Ha il compito di separare i due filamenti rompendo i legami a idrogeno tra le basi, allargando la bolla di replicazione.

Question 39

DNA

Cos’è un primer e che ruolo ha nella replicazione del DNA?

Answer 39

E’ un filamento di RNA che crea un innesco per la sintesi di DNA da parte delle DNA polimerasi. Viene sintetizzato da un enzima detto primasi.

Question 40

DNA

Cosa sono i frammenti di Okazaki e perchè si formano?

Answer 40

Dato che la DNA polimerasi sintetizza il DNA solo in direzione 5’-3’, il filamento va letto in direzione 3’-5’. Tuttavia le DNA polimerasi agiscono su entrambi i filamenti, pertanto lungo uno riuscirà a sintetizzare continuamente DNA, lungo l’altro dovrà farlo a tratti, che porteranno alla sintesi di frammenti di DNA separati da primer detti, appunto, frammenti di Okazaki.

Question 41

DNA

Che ruolo hanno le RNasi e le DNA ligasi nella replicazione del DNA?

Answer 41

Le RNasi permettono di rimuovere i primer dall’RNA sintetizzato, e al loro posto le DNA polimerasi sintetizzeranno il restante DNA; le DNA ligasi uniscono tra loro i frammenti di DNA sintetizzati.

Question 42

DNA

Cosa sono i geni?

Answer 42

Porzioni di DNA contenenti le istruzioni necessarie alla trascrizione in RNA.

Question 43

DNA

Cos’è la trascrizione del DNA?

Answer 43

E’ il processo per il quale viene sintetizzato l’RNA a partire dal filamento stampo di DNA, che permette di trasportare l’informazione genetica dal DNA ai polipeptidi.

Question 44

DNA

Descrivere la trascrizione del DNA nelle sue tre fasi.

Answer 44

• Inizio:
  La RNA polimerasi legge la sequenza del promotore, che la fa legare al doppio filamento e permette ad essa di separarlo in due filamenti, rispettivamente quello stampo e quello complementare;
• Allungamento:
  La RNA polimerasi sintetizza l’RNA leggendo il DNA in direzione 3’-5’, e la zona in cui questa agisce è detta bolla trascrizionale: l’RNA sintetizzano sarà un filamento complementare e antiparallelo rispetto al filamento stampo;
• Terminazione:
  L’RNA polimerasi legge la sequenza di terminazione che la fa separare dal filamento e terminare la sua attività.

Question 45

DNA

Differenza tra RNA codificante e RNA non codificante.

Answer 45

L’RNA codificante è circa il 4% di tutto l’RNA sintetizzato nella trascrizione ed è quello che permette la sintesi dei polipeptidi; l’RNA non codificante, invece, regola le funzioni cellulari.

Question 46

DNA

Cos’è un istone?

Answer 46

Gruppo di proteine che permettono l’avvolgimento del DNA in una struttura simile a un filo di perle e dal suo grado di compattazione dipende la attività del gene contenuto nel DNA.

Question 47

DNA

Cos’è e che funzione ha il codice istonico?

Answer 47

E’ l’insieme delle modificazioni epigenetiche del DNA, che regolano l’interazione tra DNA e gli istoni e ne determinano l’attività o recessività dei geni attraverso metilazione, acetilazione o aggiunta di gruppi fosfato.

Question 48

DNA

Qual è la conseguenza della presenza del codice istonico, e quindi di geni attivi e repressi nella cellula?

Answer 48

La differenziazione delle cellule secondo le loro funzioni.

Question 49

DNA

Cos’è la cromatina e quali sono le sue due funzioni?

Answer 49

La cromatina è il DNA impacchettato tramite l’interazione della doppia elica con proteine dette istoni. La sua funzione è sia strutturale, perchè permette la compattazione del DNA nel nucleo di una cellula ma anche funzionale, perchè facilita (eucromatina) o impedisce (eterocromatina) l’interazione della doppia elica con l’apparato trascrizionale e quindi determina l’espressione o repressione dei geni.

Question 50

DNA

Descrivere brevemente le 4 fasi della regolazione genica.

Answer 50

1. Pre-trascrizionale: il genoma è impacchettato e sono distinti geni espressi e geni repressi;
2. Trascrizionale: l’attività della RNA polimerasi è controllata da fattori di trascrizione come TATA box ed enhancer;
3. Post-trascrizionale: attraverso lo splicing si sintetizza dal trascritto primario l’mRNA maturo per eliminazione degli introni;
4. Post-traduzionale: viene modulata la funzionalità della proteina attraverso aggiunta o modifica di gruppi chimici.

Question 51

DNA

Come avviene lo splicing?

Answer 51

Il complesso proteico spliceosoma riesce a riconoscere i punti che delimitano introni ed esoni detti giunzioni di splicing, e in particolare il verso di queste giunzioni: una volta che le snRNP si sono legate una al 3’, l’altra al 5’ di un introne, esse si uniscono nello spliceosoma che taglia l’introne e cuce i due esoni adiacenti.

Question 52

DNA

Quali sono i tre passaggi per ottenere mRNA dal trascritto primario?

Answer 52

1. Splicing: rimozione degli introni non codificanti;
2. Aggiunta del cappuccio (guanina trifosfato metilata) all’estremità 5’;
3. Aggiunta del poli-A (tratto di circa 200 adenine) all’estremità 3’.

Question 53

DNA

Cos’è lo splicing alternativo e cosa comporta?

Answer 53

Lo splicing alternativo è il meccanismo che porta alla produzione di diversi mRNA a partire dallo stesso trascritto primario, attraverso l’eliminazione anche di alcuni esoni codificanti durante la fase di splicing.
Questo porta all’ampliamento del potenziale codificante del genoma, che da 20 000 geni riesce a produrre più di 100 000 proteine.

Question 54

Virus

Cosa sono i virus?

Answer 54

Formalmente, i virus sono parassiti endocellulari obbligati: piccoli agenti infettivi che entrano nelle cellule e le usano per riprodursi.

Question 55

Virus

Qual è la struttura dei virus?

Answer 55

I virus sono composti dal genoma virale, che può essere a DNA o RNA, racchiuso in una struttura proteica chiamata capside che può essere protetta a sua volta da una struttura lipidica detta pericapside.

Question 56

Virus

Descrivere il ciclo litico.

Answer 56

Il ciclo litico è composto da 3 fasi:
1. Immediata-precoce: l’RNA polimerasi della cellula ospite riconosce il promotore virale e sintetizza i geni immediati precoci, che attivano la trascrizione dei geni precoci;
2. Precoce: i geni precoci bloccano la sintesi della cellula ospite reindirizzandola verso la sintesi del genoma virale
3. Tardiva: la cellula ospite sintetizza le proteine del capside e gli enzimi che permetteranno la lisione della cellula e la liberazione dei nuovi virus.

Question 57

Virus

Descrivere il ciclo litogeno.

Answer 57

Nel ciclo litogeno il genoma virale si integra in quello batterico sottoforma di profago, e la sua replicazione avviene assieme a quella cellulare: i batteri con genoma virale integrato sono detti batteri lisogeni e il virus è detto temperato. Questo permette la riproduzione del genoma batterico per diverse generazioni, rimanendo latente ma con la possibilità di avviare il ciclo litico al momento opportuno.

Question 58

Virus

Come si integra un virus animale a DNA nella cellula eucariote?

Answer 58

Si integra in maniera simile al ciclo lisogeno dei batteriofagi: il DNA virale viene integrato nel cromosoma della cellula ospite, per fusione o per endocitosi, sottoforma di provirus e vi è un’infezione latente.

Question 59

Virus

Fornire un esempio di virus animale a DNA, con alcune informazioni a riguardo.

Answer 59

I papillomavirus, che sono piccoli virus privi di pericapside a forma di icosaedro che si integrano nelle cellule dell’epitelio ed entrano in una fase di latenza: quando passa alla fase di replicazione attiva, che porta alla manifestazioni di sintomi e, potenzialmente, alla formazioni di carcinomi o trasformazioni tumorali della cellula infettata.

Question 60

Virus

Descrivere struttura e meccanismo di riproduzione di SARS-CoV-2.

Answer 60

SARS-CoV-2 è un virus appartenente alla famiglia dei coronavirus. E’ dotato di un pericapside che contiene il genoma a RNA a singolo filamento, da cui sporgono le glicoproteine spike, che permettono il riconoscimento da parte dei recettori della cellula ospite.
Per fusione, il virus integra nella cellula il genoma virale a RNA che viene subito tradotto nelle due proteine ppla e pplab, che stimoleranno la sintesi di genoma virale e delle proteine del capside e pericapside: le nuove copie del virus escono dalla membrana per gemmazione, cominciando un nuovo ciclo infettivo.

Question 61

Virus

Descrivere struttura e meccanismo di riproduzione di HIV.

Answer 61

HIV è un retrovirus: è infatti caratterizzato dalla presenza di una particolare DNA polimerasi detta trascrittasi inversa che trasforma l’RNA a singolo filamento in DNA a doppio filamento, che viene integrato nel genoma della cellula ospite sottoforma di provirus in una fase di latenza.
Quando è innescato il ciclo litico, l’RNA polimerasi della cellula sintetizza il genoma virale che viene processato dallo spliceosoma per dare mRNA che sintetizza due proteine: Tat e Rev. Queste permettono al virus di sintetizzare altro genoma virale eludendo i controlli cellulari. Il nuovo genoma viene incapsulato e fuoriesce dalla cellula per gemmazione.

Question 62

Batteri e Virus

Descrivere la struttura genetica dei batteri.

Answer 62

Il genoma batterico è costituito da un unico cromosoma principale circolare che viene completato da vari plasmidi, piccole molecole circolari di DNA a doppia elica separate dal cromosoma principale.

Question 63

Batteri e Virus

Descrivere le 3 categorie di geni batterici.

Answer 63

1. Operoni metabolici specializzati: geni che permettono al batterio di metabolizzare composti organici complessi;
2. Geni per la resistenza agli antibiotici: permettono al batterio di resistere alle difese di altri organismi (plasmidi R);
3. Geni per la coniugazione: codificano per il trasferimento di geni tra celllule batteriche (plasmidi F).

Question 64

Batteri e Virus

Descrivere la coniugazione batterica.

Answer 64

La coniugazione permette lo scambio di materiale genetico tra batteri. Avviene tra due batteri, uno detto donatore (F positivo) e l’altro ricevente (F negativo), attraverso la formazione di un pilo sessuale, un ponte proteico che mette in comunicazione i citoplasmi dei due batteri. Attraverso questo canale una copia del plasmide F del donatore è donata al ricevente, che potrà anche integrarsi al cromosoma batterico del ricevente mediante ricombinazione omologa.

Question 65

Batteri e Virus

Descrivere brevemente il meccanismo di trasduzione.

Answer 65

Quando dei batteri vengono infettati da un batteriofago, c’è la possibilità che, durante la sua replicazione, il fago permetta lo scambio di materiale genetico tra un batterio e un altro, portanto a una certa variabilità genetica.

Question 66

Batteri e Virus

Descrivere la trasduzione generalizzata.

Answer 66

Se un batteriofago entra nel ciclo litico, durante l’incapsulamento del materiale genetico virale nei nuovi virioni è possibile che vengano inclusi anche frammenti di DNA batterico, in maniera del tutto casuale: quando i virioni andranno a infettare un’altra cellula, è possibile che introducano assieme al loro genoma anche quello del batterio precedentemente infettato.

Question 67

Batteri e Virus

Descrivere la trasduzione specializzata.

Answer 67

Se un batteriofago entra nel ciclo litogeno, il suo DNA viene integrato nel cromosoma batterico sottoforma di profago in specifici punti, solitamente sempre gli stessi. Una volta che il profago è escisso dal cromosoma batterico, comincia la duplicazione virale del materiale genetico precedentemente incluso: tuttavia questa scissione non è sempre precisa, e può accadere che frammenti di DNA batterico adiacenti al sito di inserzione vengano anch’essi duplicati nei nuovi virioni. Quando questi verranno rilasciati, il materiale genetico del batterio potrà essere iniettato in un nuovo batterio.

Question 68

Batteri e Virus

Descrivere la trasformazione batterica.

Answer 68

La trasformazione permette ai batteri di incorporare nel loro cromosoma materiale genetico presente nell’ambiente esterno: questo solitamente avviene dopo la morte di una cellula batterica che rilascia nell’ambiente il suo materiale.

Question 69

Batteri e Virus

Differenza tra trasferimento genico orizzontale e verticale.

Answer 69

Il trasferimento genico orizzontale avviene tra batteri non discendenti gli uni dagli altri, e si manifesta nella coniugazione, trasduzione e trasformazione, mentre quello verticale avviene dai batteri genitori ai figli.

Question 70

Biotecnologie

Differenza tra biotecnologie tradizionali e moderne.

Answer 70

Le biotecnologie tradizionali consistono nello sfruttamento e sulla selezione di organismi viventi in base al loro fenotipo, tra quelli disponibili in natura; le biotecnologie moderne invece si fondano sulla selezione di parti di organismi tramite apposite tecnologie o sulla modifica degli organismi già esistenti a livello del genotipo.

Question 71

Biotecnologie

Quali furono le prime biotecnologie utilizzate nella storia e a quanti anni fa risalgono?

Answer 71

Già più di 10 000 anni fa l’uomo coltivava e addomesticava gli animali, una prima rudimentale biotecnologia. In Palestina e nel Medio Oriente le prime coltivazioni di farro davano spighe fragili, difficili da raccogliere, ma già 6000 anni fa gli agricoltori erano riusciti a incrociare varie specie inducendo un miglioramento genetico che rese le spighe man mano più pratiche da coltivare: una cosa simile avvenne anche in America Centrale 5000 anni fa, dove riuscirono a migliorare la teosinte nel moderno mais. La birra veniva già prodotta 7000 anni fa e la tecnica della panificazione era nota agli Egizi 5000 anni fa: questi sono due esempi di biotecnologie industriali, che sfruttano la reazione di fermentazione del lievito Saccharomyces cerevisiae, che è lo stesso che utilizziamo oggi.

Question 72

Biotecnologie

Quali sono le 3 principali biotecnologie moderne?

Answer 72

1. Selezione artificiale: incroci ad hoc per ottenere mutamenti genetici favorevoli;
2. Trattazione chimica: indurre modifiche genetiche con l’utilizzo di radiazioni o prodotti chimici, che però alterano l’intero genoma della specie trattata;
3. Modificazione genetica: tramite le nuove tecnologie, è possibile modificare di una specie anche solo un gene in particolare, che permette di produrre gli OGM (organismi geneticamente modificati).

Question 73

Biotecnologie

Cos’è l’ingegneria genetica?

Answer 73

L’insieme delle tecnologie che permettono la modifica del fenotipo di un organismo attraverso la modifica del suo genotipo. Si fonda sull’idea che in laboratorio si possa modificare il genotipo in maniera mirata per ottenere determinati fenotipi, e non casuale.

Question 74

Biotecnologie

Cos’è il DNA ricombinante?

Answer 74

Un DNA ricombinante è una molecola di DNA ottenuta combinando informazioni genetiche provenienti da due o più organismi viventi.

Question 75

Biotecnologie

Cos’è il clonaggio genico?

Answer 75

La produzione di molteplici copie di un gene di interesse attraverso l’ingegneria genetica.

Question 76

Biotecnologie

Quali sono i tre elementi fondamentali per far avvenire il clonaggio genico?

Answer 76

1. Gene di interesse: ottenuto o direttamente dall’organismo o da un archivio di DNA
2. Enzimi: permettono di tagliare e cucire i frammenti di DNA
3. Vettore di clonaggio: permette l’inserimento del DNA all’interno di una cellula

Question 77

Biotecnologie

Cosa sono gli enzimi di restrizione?

Answer 77

Enzimi che permettono la rottura del legame fosfodiestere tra due nucleotidi adiacenti lungo una catena polinucleotidica.

Question 78

Biotecnologie

Come avviene l’azione degli enzimi di restrizione?

Answer 78

1. Ciascun enzima di restrizione riconosce una specifica sequenza palindromica del DNA che caratterizza il sito di restrizione, in modo tale da non tagliare un gene rendendolo inattivo
2. Il taglio può avvenire sia producendo blunt ends, cioè quando i nucleotidi sono nello stesso punto dei due filamenti, ma anche producendo sticky ends, quando invece questi sono sfalsati di qualche posizione.

Question 79

Biotecnologie

In cosa consiste l’elettroforesi su gel di agarosio?

Answer 79

L’elettroforesi è un procedimento per controllare la lunghezza dei frammenti di DNA tagliati dagli enzimi di restrizione.
Si procede scaldando un polisaccaride, l’agarosio, a temperatura di fusione (circa 90°), per poi lasciarlo raffreddare e passare allo stato di gel: si formerà una maglia con pori di diversa ampiezza (50-300 nm).
Attraverso un pettine di plastica posto prima della solidificazione si ricavano dei pozzetti nei quali inserire il DNA campione colorato con un colorante.
Essendo il DNA caratterizzato da cariche negative (i gruppi fosfato), quando la camera elettroforetica costituita da gel d’agarosio e soluzione tampone viene soggetta a un campo elettrico di circa 80V, le molecole di DNA migrano verso il polo positivo, e attraversano meglio la maglia se di dimensione minore.
Interrotta l’analisi, avremo delle bande colorate (di molecole di DNA) che saranno più lontane dal pozzetto tanto minori saranno le dimensioni dei frammenti di DNA in questione.

Question 80

Biotecnologie

Cosa sono le DNA ligasi?

Answer 80

Sono enzimi che catalizzano la formazione del legame fosfodiestere tra due frammenti di DNA tagliati dagli stessi enzimi di restrizione (in modo tale che le estremità coincidano).

Question 81

Biotecnologie

Cos’è un vettore di clonaggio? Quali sono i suoi 3 elementi caratteristici?

Answer 81

Un vettore di clonaggio è una molecola di DNA ricombinante che può entrare all’interno di una cellula per replicarsi.
E’ caratterizzato da:
1. Origine di replicazione: permette al vettore di duplicarsi ad ogni divisione cellulare
2. Sito multiplo di clonaggio: un accumulo di siti di restrizione che permettono l’inserimento del gene di interesse
3. Marcatore di selezione: un gene che conferisce resistenza a un particolare antibiotico che permette di verificare che il clonaggio stia avvenendo

Question 82

Biotecnologie

Descrivere il clonaggio genico dell’insulina in E. coli.

Answer 82

1. Si taglia un frammento del gene dell’insulina attraverso un enzima di restrizione, e lo isola attraverso l’elettroforesi
2. Con lo stesso enzima utilizzato per tagliare il gene dell’insulina si taglia nel plasmide un frammento di DNA del polylinker, così che le estremità tagliate siano complementari a quelle del gene dell’insulina
3. Attraverso le DNA ligasi, il gene dell’insulina viene introdotto nel plasmide
4. Si introduce il plasmide all’interno di una cellula ricevente per trasformazione
5. Attraverso specifici marcatori di selezione sarà possibile individuare, dopo che si saranno riprodotti, i batteri che hanno incorporato il plasmide e quelli che non si sono trasformati: si isoleranno quindi i batteri contenenti il gene dell’insulina che continueranno a riprodursi.