Biologia generale
Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling
Copyright © 2009 – The McGraw-Hill Companies srl
RISPOSTE AGLI “SPUNTI DI RIFLESSIONE”
Capitolo 13
Figura 13.1
RISPOSTA: Il vantaggio è il risparmio energetico. Il batterio risparmia energia sintetizzando queste
proteine solo quando esse sono necessarie per l’assorbimento e la degradazione del lattosio.
Figura 13.12
RISPOSTE: Entrambe le proteine sono simili in quanto reprimono la trascrizione. Esse impediscono
alla RNA polimerasi di trascrivere gli operoni. Esse sono differenti per quanto riguarda gli effetti delle
loro piccole molecole effettrici. Per il repressore lac, il legame con l’allolattosio determina un
cambiamento conformazionale che impedisce al repressore di legare il suo sito sull’operatore.
Invece, il legame del triptofano al repressore trp, permette il legame del repressore al suo sito
sull’operatore. Un’altra differenza è che il repressore lac si lega alla sequenza di DNA che si trova
nel sito dell’operatore lac, mentre il repressore trp riconosce una sequenza diversa di DNA che si
trova sul sito dell’operatore di trp.
Figura 13.20
RISPOSTA: Quando i livelli di ferro aumentano nella cellula, il ferro si lega a IRP e la rimuove dal
mRNA che codifica per la ferritina. Questo causa una rapida traduzione della proteina ferritina, che
può tamponare l’eccesso di ferro. Sfortunatamente, la capacità della ferritina di tamponare l’eccesso
di ferro ha un limite per cui l’avvelenamento di ferro può verificarsi se ne sono state ingerite quantità
eccessive.
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RISPOSTE AI TEST E AI QUESITI DI FINE CAPITOLO
Capitolo 13
TEST DI AUTOVALUTAZIONE
1.
Risposta: d. I geni costitutivi, anche noti come geni “housekeeping”, sono espressi a livelli
costanti nel tempo. I prodotti genici sono necessari per funzioni fondamentali della cellula..
2.
Risposta: b. Nonostante il processamento del RNA, compresa la rimozione degli introni, sia
comune negli eucarioti, non viene eseguito dai procarioti.
3.
Risposta: c. Gli attivatori determinano un controllo positive della trascrizione Perché legandosi al
DNA aumentano la velocità di trascrizione.
4.
Risposta: c. Un operone è una regione di DNA dei procarioti che contiene una sequenza genica
costituita da più di un gene ed è regolata da un unico promotore. Il mRNA che è trascritto
dall’operone contenente l’informazione per più di una catena polipeptidica è chiamato mRNA
policistronico.
5.
Risposta: b. Il legame di una proteina repressore alla regione dell’operatore impedisce alla RNA
polimerasi di trascrivere i geni strutturali dell’operone lac.
6.
Risposta: d. Il glucosio inibisce l’attività dell’adenilato ciclasi determinando una riduzione del
cAMP. CAP deve essere legato a cAMP per legare il DNA ed attivare la trascrizione. Se i livelli di
cAMP sono troppo bassi, CAP non può legarsi al DNA e i livelli di trascrizione si abbassano
drasticamente.
7.
Risposta: c. Gli operoni reprimibili sono solitamente associati ad enzimi che sono implicati nella
biosintesi. I geni dell’operone trp sono implicati nella sintesi di triptofano. La presenza di
sufficienti quantità di triptofano reprime l’espressione di questo operone. Quando i livelli di
triptofano si abbassano, l’operone è espresso per riportare il livello di triptofano alla normalità.
8.
Risposta: c. Il legame di proteine attivatrici agli intensificatori aumenta la velocità di trascrizione.
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9.
Risposta: d. La metilazione di DNA correla, in molti eucarioti, con una diminuzione
dell’espressione genica.
10.
Risposta: c. Lo splicing alternativo ha come risultato un geniche codifica per prodotti genici
diversi. Le modalità differenti di rimozione di introni ed esoni permettono di produrre più di un
mRNA da un’unica sequenza genica, aumentando pertanto la quantità di informazione che può
essere immagazzinata nel DNA.
QUESITI TEORICI
1.
Risposta: LacA, lacY e lacZ sono geni strutturali che codificano per enzimi implicate nel
catabolismo del lattosio. L’operatore è il sito di legame per la proteina repressore. Il sito di CAP è
la sequenza di DNA riconosciuta da una proteina attivatrice. Il promotore è il sito di legame per la
RNA polimerasi. Anche se non fa parte dell’operane lac, lacI codifica per il repressore lac che si
lega al sito dell’operatore..
2.
Risposta: In un operone inducibile, la presenza di piccolo molecole effettrici stimola la
trascrizione. In un operone reprimibile, una piccola molecola effettrice inibisce la trascrizione. Gli
effetti di queste piccole molecole sono mediati attraverso proteine regolatrici che legano il DNA.
Gli operoni reprimibili solitamente codificano per enzimi anabolici e gli operoni inducibili
codificano per enzimi catabolici.
3.
Risposta: L’aggiunta di gruppi metile ad isole CpG, soprattutto in prossimità di promotori di geni di
eucarioti, può impedire ad un attivatore di legarsi ad un elemento intensificatore può convertire la
cromatina da una conformazione aperta ad una chiusa.
QUESITI SPERIMENTALI
1.
Risposta: La prima osservazione era la presenza di alcuni ceppi di batteri che avevano
un’espressione costitutiva dell’operone lac. Solitamente, i geni sono espressi soltanto quando il
lattosio è presente. Questi ceppi mutanti esprimevano costantemente nel tempo questi geni. I
ricercatori osservarono anche che alcuni di questi ceppi presentavano delle mutazioni nel gene
lacI. Queste due osservazioni furono cruciali per formulare l’ipotesi che spiega la relazione tra
gene lacI e la regolazione dell’operone lac.
2.
Risposta: I ricercatori proposero due ipotesi. Un’ipotesi era che il prodotto del gene lacI fosse
una proteina repressore che interagiva con il DNA per bloccare la trascrizione. L’altra ipotesi era
che lacI fosse un operatore, il sito di legame per una proteina repressore. In tutti e due i casi,
una mutazione in lacI annulla la regolazione dell’operone lac.
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3.
Risposta: I ricercatori hanno usato il fattore F’ per introdurre lacI normale nelle cellule. in questo
caso, le cellule che contenevano il fattore F’avevano sia una copia mutante del gene e una copia
normale del gene. In base all’alterazione dell’espressione dell’operone lac prodotta
dall’introduzione del fattore F’, i ricercatori sono stati in grado di capire se la proteina prodotta da
lacI interagiva con il DNA o funzionava come sito di legame sul DNA per altre proteine di
regolazione.
Creando un merozigote con il fattore F’ con una copia normale del gene lacI, la regolazione
dell’operone lac era ripristinata. I ricercatori conclusero che il gene normale produceva una
quantità sufficiente di proteine diffusibile che poteva interagire con l’operatore sul DNA
cromosomale così come sul DNA del fattore F’ e regolare la trascrizione. Se il gene lacI gene
fosse stato un operatore, il fattore F’ non sarebbe stato in grado di ripristinare la regolazione
genica normale perché l’operatore è una sequenza di DNA che regola soltanto i geni che sono
adiacenti ad esso. L’introduzione di un operatore selvatico non poteva ripristinare la regolazione
genica normale.
SPUNTI DI DISCUSSIONE
1.
Risposta: Primo, può avvenire durante la trascrizione quando un gene è utilizzato per sintetizzare
mRNA. Molti fattori possono influenzare questo processo, tra cui le condizioni ambientali
all’interno e all’esterno della cellula. Può anche avvenire durante il processo di traduzione,
ovvero durante la conversione dell’informazione di mRNA in un polipeptide. Il processo di
traduzione può essere influenzato dall’ambiente cellulare interno e dalla presenza o meno di
molecole inibitorie. Infine, può anche avvenire a livello post-traduzionale. Dopo che una proteina
è sintetizzata, può anche essere modificata per diventare una proteina pienamente funzionale.
2.
Risposta:
a. Le proteine attivatrici possono stimolare la capacità della RNA polimerasi di iniziare la
trascrizione.
b. Le proteine repressori possono stimolare la capacità della RNA polimerasi di iniziare la
trascrizione.
c. Le proteine attivatrici possono rendere più facile per la RNA polimerasi il riconoscimento e la
trascrizione di una regione in cui è localizzato un gene.
d. La metilazione del DNA solitamente inibisce la trascrizione. Questo è reso possibile o
ostacolando le proteine attivatrici o causando la compattazione del DNA e rendendolo quindi più
difficile da trascrivere.
