Biologia Molecolare ed applicata - Appunti

Biologia organizzazione

Virus

• I virus non sono cellule e possono sopravvivere se in una cellula.
• Sono trasformati da cambiamenti climatici.
• I virus hanno tutti i tipi di acidi nucleici.

Batteri

I batteri hanno parete, sono organizzati in una camera e nel loro interno si trova il DNA circolare.

I batteri producono tossine e possono avere un flagello. Hanno pochi geni ed esprimono contemporaneamente tutto il pacchetto dei geni. Inoltre fanno il processo della glicolisi.

Eucariote

• Monocellulari come lieviti e pluricellulari, umano.
• Negli spermatozoi non ci sono istoni.
• Gran parte del DNA viene silenziato e sono attivi solo i geni del tessuto.
• Nei gameti i geni vengono demetilati.
• Il DNA è legato con istoni.

Reticolo endoplasmatico

Il RER: sintesi delle proteine di secrezione.

Il REL: sintesi dei lipidi.

• Il mitocondrio produce energia e ci sono il Krebs e la fosforilazione ossidativa.
• La cellula è tridimensionale perché ha il citoscheletro dei microtubuli e microfilamenti.

DNA e legami d’idrogeno

L’interno del DNA è un ambiente fortemente apolare e così ci sono i legami d’idrogeno fra le basi.

[L’ossigeno verso l’acqua ha gli elettroni più spostati. Fra l’acqua ci sono deboli legami d’idrogeno. Ci vuole una piccola quantità d’energia per rompere i legami.]

Notazione

Manteniamo l’ordine nelle nostre cellule tramite la membrana.

Citoscheletro

Citoscheletro: strutture responsabili dell’organizzazione interna della cellula e della definizione della sua morfologia. Il citoscheletro è una rete di proteine altamente dinamica in costante modificazione.

1. Fornisce supporto meccanico.
2. Permette alla cellula di interagire con l’ambiente circostante.
3. Capacità di muoversi e cambiare forma.
4. È fondamentale in un’attività chiave, la divisione cellulare.

Il corretto funzionamento del citoscheletro succede grazie a moltissime proteine.

Microtubuli

Microtubuli: filamenti più spessi del citoscheletro con ripetizioni di dimeri alfa- e beta-tubulina.

Importanti per i movimenti dei cromosomi, delle vescicole, degli organelli e di RNA all’interno della cellula.

I microtubuli possono essere anche strutture molto stabili, come ciglia e flagelli, appendici citoplasmatiche allungate che consentono il movimento di spermatozoi.

I microtubuli sono resistenti a forze compressive e al bending. Sono filamenti con una precisa polarità strutturale con le subunità a esposte all’estremità (-) e le subunità b esposte all’estremità (+).

• Ogni dimero di alfa- e beta-tubulina può idrolizzare GTP dopo che il dimero è incorporato in un dimero in crescita.
• Lo stadio lento nei processi di polimerizzazione dei microtubuli è la nucleazione, ossia la formazione degli oligomeri.
• La crescita dei microtubuli avviene a livello di entrambe le estremità del filamento. L’estremità (+) si forma più velocemente.

L’instabilità dinamica dei microtubuli è determinata dalla velocità di aggiunta di monomeri GTP.

In una cellula i microtubuli si irradiano a partire da un centro organizzatore dei microtubuli (MTOC). Nelle cellule animali il principale MTOC è chiamato centrosoma. In ogni cellula c’è un centrosoma che si divide durante la prima divisione cellulare.

I microtubuli del centrosoma hanno l’estremità (+) verso l’esterno.

Il centrosoma è una struttura approssimativamente sferica. Sono presenti due centrioli disposti ad angolo retto avvolti da un materiale pericentriolare (PCM).

Il centrosoma contiene complessi multiproteici che hanno una struttura anulare e una simmetria tale da favorire la nucleazione e la formazione dei microtubuli.

La tubulina gamma può legare l’estremità di alfa tubulina.

MAPs, chinesine e dineine

MAPs: proteine associate ai microtubuli. Tali interazioni sono fondamentali per il corretto funzionamento dell’apparato citoscheletrico. Più sono fosforilate, più funzionano.

Le chinesine si muovono tutte verso l’estremità dei mitocondri. Le dineine fanno un cammino inverso. Sia le chinesine che le dineine hanno bisogno di energia chimica.

• Le chinesine sono costituite da: due grandi domini globulari legati ad ATP che si associano ai microtubuli e che sono responsabili dell’attività motrice (domini motori).
• Due piccoli domini globulari, in grado di legare il cargo.

Una volta legate le chinesine possono camminare (con passi da 8 nm) per distanze molto lontane sui microtubuli (alta processività).

Dineine: se lo spostamento avviene verso l’estremità - dei microtubuli, il trasferimento è mediato da proteine chiamate dineine. Esistono dineine citoplasmatiche e assonemali.

• Le dineine citoplasmatiche sono fondamentali per il traffico di vescicole, cromosomi e per il posizionamento del Golgi vicino al nucleo cellulare.
• Le dineine non possono legare immediatamente il cargo.

Alcune molecole (sia di sintesi che naturali) sono in grado di interferire con i processi di assemblaggio e disassemblaggio dei microtubuli, impedendo il corretto svolgimento di funzioni chiave, quali la proliferazione in cellule ad alto tasso proliferativo.

Colchine e Taxol

Colchine: impedisce l’incorporazione degli eterodimeri di tubulina in un protofilamento.

Taxol: impedisce la depolimerizzazione dei microtubuli.

Biomolecole: le proteine

• Sono costituite da: carbonio, idrogeno e ossigeno.
• Dipendono dagli acidi nucleici (t