Proteine
Proteine => Amminoacidi = G. amminico (NH2 basico) + G. carbossilico (COOH acido) + R (residuo radicale variabile).
Proteine strutturali + Enzimi + Proteine di membrana + Fattori di trascrizione.
Amminoacidi solo α (un C centrale) L.
Amminoacidi si ionizzano in acqua.
Anfotere (gruppo basico e gruppo acido) e Idrofile.
Il nostro organismo sintetizza solo 11 amminoacidi, i restanti vanno inseriti con la dieta.
20 tipi di amminoacidi divisi in 4 gruppi a seconda di gruppo R: Apolari + Polari + Carichi di tipo acido + Carichi di tipo basico.
Legame peptidico
Legame peptidico = forte non rotazionale. OH (di COOH) + H (di NH2) => liberazione di un H2O.
Tagliato da Pepsina e Tripsina.
Il primo amminoacido di ogni catena polipeptidica è sempre quello con estremità N terminale libera.
Struttura delle proteine
Struttura primaria => Sequenza amminoacidica. Legami covalenti.
Struttura secondaria => Legami a idrogeno tra H (di NH2) e O (di COOH).
- Forma a α-elica (un legame ogni 4 amminoacidi).
- Forma a foglietto-β (due tratti affiancati formano legami a H trasversali).
Struttura terziaria => Legami a H + Interazioni elettrostatiche + legami covalenti forti a ponte disolfuro (reazione di ossidazione tra due Cisteine SH).
Struttura quaternaria => Proteine multimeriche. Legami deboli di tipo attrattivo.
Emoglobina (2α + 2β).
Proteine chaperonine: proteine accompagnatrici, aiutano formazione di struttura terziaria o quaternaria + si occupano delle proteine denaturate.
Modificazioni post-traduzionali
Stabili (acquisire una configurazione tridimensionale):
- Tagli (enzimi proteolitici).
- Aggiunta di residui o di gruppi prostetici (Proteine coniugate).
Reversibili (modificazioni funzionali, regolazione dell'attività biologica della proteina + consumo ATP):
- Fosforilazione = aggiunta di gruppo P a gruppo R proteina. Enzima Proteinchinasi.
- Defosforilazione = eliminato gruppo P da proteina. Enzima Fosfatasi.
Cariche negative di gruppo P modificano il bilancio complessivo delle cariche elettriche della superficie della proteina.
Complessi sopramolecolari
Proteine si legano tra loro formando complessi sopramolecolari.
Le proteine destinate a formare un complesso si riconoscono tramite motivi di interazione e restano unite grazie a legami deboli o covalenti (in questo caso si parla di subunità perché l'attività biologica dipende dall'intero complesso).
Acidi nucleici
Acidi nucleici => Nucleotidi = Zucchero pentoso (Ribosio o 2 Desossiribosio) + Base azotata + gruppo Fosfato.
Basi puriniche => Adenina + Guanina.
Basi pirimidiniche => Citosina + Timina + Uracile.
Basi azotate A-T (2 legami H) e C-G (3 legami H) unite da legami a idrogeno.
Ribosio o 2 Desossiribosio => C1 = base azotata, C4 = legame con O, C2 = gruppo OH o H, C5 = legame con gruppo P, C3 = gruppo OH.
Un Nucleoside è un Nucleotide senza gruppo fosfato.
DNA idrofilo e Basi azotate idrofobe.
I nucleotidi si legano tra loro tramite legame fosfodiestere tra gruppo P del C5 e gruppo OH del C3.
Per lo svolgimento della reazione viene usata l'energia derivante dal taglio dei legami tra i Fosfati α e β del gruppo P del C5.
Nel legame fosfodiestere tutti i gruppi fosfato dei due filamenti sono dotati di un gruppo acido libero di ionizzarsi, per questo il DNA è acido e idrofilo (mentre le basi azotate sono idrofobe).
Doppia elica formata da due catene antiparallele. Presenti due solchi importanti perché permettono a Fattori di trascrizione di riconoscere basi azotate senza che l'elica si apra.
DNA si denatura quando viene scaldato.
Duplicazione del DNA
Duplicazione DNA (Fase S del ciclo cellulare, direzione 5' => 3').
RNA polimerasi fornisce primer d'innesco => denaturazione dei punti ORI, enzima Elicasi => Forchetta di replicazione => DNA Polimerasi => sintesi continua + sintesi discontinua = frammenti di Okazaki (DNA Ligasi) => due nuove catene di DNA.
RNAasi toglie innesco.
Replicazione semiconservativa.
Trascrizione
Trascrizione (DNA funge da stampo per RNA + enzima RNA Polimerasi) => trascritto primario => mRNA maturo => mRNA esce da nucleo => traduzione.
m-RNA => Nucleolo, codone.
r-RNA => Nucleolo, codone.
t-RNA => anticodone.
Gene = frammento di DNA sottoposto a trascrizione + sequenza nucleotidica codificante per una proteina.
Movimenti ionici attraverso la membrana plasmatica dei neuroni
La membrana plasmatica dei Neuroni è naturalmente impermeabile agli Ioni ma contiene proteine che consentono a tali elementi di attraversarla.
Trasporto passivo (diffusione semplice) => Molecole attraversano la membrana secondo gradiente.
Diffusione facilitata => Molecole attraversano la membrana secondo gradiente per mezzo di una proteina.
Trasporto attivo => Molecole attraversano la membrana contro gradiente per mezzo di una proteina.
Ioni hanno natura Elettrica e Chimica => gradiente Elettrochimico.
Trasportatore primario => Sfrutta energia idrolisi ATP (enzima ATP-asi).
Trasportatore secondario => Sfrutta energia che proviene da gradiente ionico.
Pompa Na/K (trasportatore ionico di membrana) => accumulo di cariche positive all'esterno della cellula.
Pompa Na/K attrae 3 Na => γP forma legame Estere con residuo amminoacidico della proteina => Autofosforilazione => Pompa perde affinità con Na => Pompa acquisisce affinità per 2 K => perdita di γP => Defosforilazione => Pompa acquisisce nuovamente affinità per Na.
Interno cellula carico negativamente => DNA + residui carichi negativamente di proteine.
Molecole negative attraggono ioni positivi che grazie alla presenza di canali possono attraversare la membrana. Questi ioni trasportano acqua per osmosi, acqua in eccesso fa gonfiare cellula. Se si eliminano gli ioni si elimina anche l'acqua.
Il potenziale di membrana (campo elettrico) a riposo è di -70 mV, un valore consistente considerando una membrana di 5-10 nm.
Il potenziale di membrana è essenzialmente dovuto alla presenza di Anioni fissi intracellulari e trasporto Cationico verso l'esterno.
Canali ionici e potenziale d'azione
Canali di sfogo => sempre aperti, ioni passano per diffusione.
Canali a porta => apertura regolata. Due tipi: Canali a controllo di ligando + Canali a controllo di voltaggio.
Canali a controllo di ligando (Recettori) => Guidati da un ligando (neurotrasmettitore) proveniente dall'esterno che si lega tramite legami deboli. Possono essere Cationici o Anionici.
Si trovano sui Dendriti e sul Corpo cellulare.
Proteine a struttura quaternaria tetrameriche o pentameriche.
Canali a controllo di voltaggio => Alta selettività ionica (filtro => perdita guscio di idratazione + carica e dimensione ione).
Proteine a struttura quaternaria tetrameriche (Regioni a α-elica con sensori di voltaggio + regioni ad α-elica delimitanti il poro acquoso).
Si trovano sull'Assone.
Perturbazione eccitatoria => Depolarizzazione (Na+).
Perturbazione inibitoria => Iperpolarizzazione (Cl-).
Sull'assone di un neurone in attività di scarica si registrano Potenziali di membrana transienti di segno Positivo detti Potenziali d'azione.
Potenziale d'azione
- Fase di Depolarizzazione
- Impulso elettrico aumenta differenza di potenziale da -70 a -50 mV.
- Canali del Na si aprono e Na entra aumentando la differenza di potenziale a +35 mV.
- Canale del Na viene inattivato (refrattario).
- Si aprono i canali del K.
- Fase di Ripolarizzazione
- K esce dalla cellula.
- Fase di Iperpolarizzazione
- Differenza di potenziale scende a -90 mV.
- Fase di ripristino
- Pompa Na/K porta K dentro e Na fuori. Potenziale di membrana torna a -70 mV (eq di Goldman).
I canali a controllo di voltaggio si trovano su tutto l'assone quindi il potenziale d'azione si sposta fino alle terminazioni assoniche. [Impulso nervoso]
Conduzione saltatoria del Potenziale d'azione => In presenza di mielina gli unici punti nei quali può esservi scambio ionico sono i Nodi di Ranvier, invece negli internodi la conduzione è più rapida e non viene consumata ATP (non ci sono pompe Na/K + Na passa per diffusione senza interruzioni).
La trasmissione sinaptica dell'informazione nervosa
Esistono due tipi di sinapsi: Elettriche e Chimiche.
Sinapsi elettriche
Sinapsi elettriche (gap junctions).
Connessoni (canali di membrana) formati da sei connessine, il connessone di ogni cellula costituisce un semicanale.
Due semicanali accoppiati mettono in comunicazione il citoplasma di due cellule permettendo il trasferimento (diretto o bidirezionale) del potenziale elettrico grazie alla diffusione di ioni.
La direzione del passaggio dipende dal canale che si apre per primo.
Sono più grandi dei canali ionici e permettono il passaggio non solo di ioni, ma anche di piccole molecole con massa fino a 1000 Dalton. Si tratta infatti di giunzioni metaboliche.
Connettere cellule simili + contrazione. Tipiche dei molluschi.
Le sinapsi elettriche sono importanti per la sincronizzazione funzionale (coordinare le attività di cellule che devono svolgere una data funzione in modo sincrono ed omogeneo tra loro, neuroni e astrociti) delle cellule dei vari tessuti. Data l’assenza di neurotrasmettitori, sono in grado di trasferire correnti elettriche e ioni in modo rapido e diretto, ma con un basso grado di plasticità.
La loro unica caratteristica modulabile è la conduttanza giunzionale (grado di apertura) regolata a livello di sintesi e di funzionalità.
Sintesi
Le connessine appartengono alla famiglia delle proteine omologhe con quattro domini transmembrana ma sono leggermente diverse tra loro ed espresse in maniera tessuto specifica (cellule adiacenti differenti possono produrre semicanali diversi che se accoppiati possono aprirsi o no).
L'espressione delle connessine è anche modulata da fattori endogeni (grado di differenziamento di una cellula o fase del ciclo cellulare) e fattori esogeni (influenza di ormoni o di altre molecole provenienti dall'ambiente extracellulare).
Funzionalità
L'apertura dei connessoni è regolata dall'attività di protein chinasi o dalla concentrazione di Ca2+.
Sinapsi chimiche
Sinapsi chimiche: strutture cellulari che si trovano nelle terminazioni assoniche (dove non c'è mielina) ed hanno il compito di far passare l'impulso nervoso dalla propria membrana a quella di un altro neurone o ad una cellula effettrice, tutto ciò grazie a molecole chimicamente definite ovvero i neurotrasmettitori.
La sinapsi chimica è quindi deputata alla conversione degli stimoli nervosi elettrici (potenziali d’azione) in stimoli nervosi chimici, consistenti in molecole di neurotrasmettitori.
I neurotrasmettitori sono rilasciati dal terminale presinaptico all'arrivo di un potenziale d'azione + attraversano per diffusione la fessura sinaptica + si legano a recettori specifici posti sulla membrana della cellula postsinaptica + provocano una risposta funzionale della cellula d'arrivo.
I recettori possono essere canali a controllo di ligando che aprendosi alterano il potenziale della cellula postsinaptica.
La sinapsi chimica è monodirezionale, ha un tipico ritardo ma è efficiente e modulabile (ogni fase della neurotrasmissione chimica può essere modulata da fattori endogeni o esogeni).
Fasi della neurotrasmissione
- Biosintesi (svolta continuamente) del neurotrasmettitore nel neurone presinaptico.
- Immagazzinamento (svolto continuamente) del neurotrasmettitore nelle vescicole sinaptiche.
- Rilascio del neurotrasmettitore nella fessura sinaptica regolato dall'arrivo del potenziale d'azione.
- Neurotrasmettitore si lega con recettori postsinaptici e ne determina l'attivazione.
- Neurotrasmettitore si inattiva e cessa la sua azione.
Neurotrasmettitori
Ammine => Ammine quaternarie (Acetilcolina) + Monoammine (Dopamina) + Indolammine (Serotonina).
Amminoacidi.
Neuropeptidi => Peptidi oppiacei (Encefaline + Endorfine + Dinorfine) + Ormoni peptidici.
I neurotrasmettitori possono essere di piccole dimensioni classici (piccole molecole, ammine e derivati degli amminoacidi + prodotti nel bottone sinaptico + recettori ionotropi e metabotropi + mediano reazioni sia elettriche che metaboliche di tipo rapido) o di grandi dimensioni peptidici (catene di amminoacidi + prodotti a partire da proteina iniziale elaborata grazie a sequenza leader + recettori metabotropi + modulano le funzioni cerebrali in modo lento e continuo).
Entrambi i tipi si legano a recettori specifici e possono modificare le proprietà elettriche della membrana del neurone ricevente, scatenando una risposta eccitatoria (depolarizzazione, cationi) o inibitoria (iperpolarizzazione, anioni).
Alcuni dei 2
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