Appunti di Biologia

La cellula eucariotica

I lipidi della membrana cellulare: fosfolipidi (fosfogliceridi e sfingomielina) e colesterolo.

Il passaggio di molecole attraverso la membrana avviene per:

1. Diffusione semplice
2. Diffusione facilitata
3. Trasporto attivo

Il nucleo contiene DNA, RNA e proteine ed è il centro di informazioni.

La lamina nucleare (al di sotto della membrana nucleare) conferisce rigidità strutturale.

Cromatina ed eucromatina.

L'entità della condensazione della cromatina varia durante il ciclo vitale della cellula.

Nelle cellule in interfase (che non si dividono) la maggior parte della cromatina, denominata eucromatina, è relativamente decondensata e distribuita per tutto il nucleo. Durante questa fase del ciclo cellulare, i geni sono trascritti e il DNA viene replicato in preparazione della divisione cellulare.

Circa il 10% della cromatina interfasica, detta eterocromatina, è in uno stato molto condensato che rassomiglia molto a quello della cromatina durante il processo di mitosi.

L'eterocromatina è trascrizionalmente inattiva e contiene sequenze di DNA altamente ripetute, come quelle presenti nei centromeri e nei telomeri. Nucleolo: sintesi dell'RNA ribosomale Ribosomi: sede della sintesi proteica Reticolo endoplasmatico rugoso - Costituito da cisterne che presentano ribosomi sul versante citoplasmatico. - Sintesi delle proteine che verranno esportate ai diversi organelli/membrane. - Nel reticolo endoplasmatico rugoso inizia la glicosilazione (aggiunta covalente di zuccheri alle proteine). - Abbondante nelle cellule esocrine del pancreas che producono enzimi per la digestione. Reticolo endoplasmatico liscio - Costituito da tubuli che non presentano ribosomi. - Nelle sue membrane sono inclusi diversi enzimi che intervengono nella sintesi di steroidi a partire dal colesterolo (abbondante nelle cellule endocrine che producono ormoni steroidei: testicolo, corteccia surrenale) di fosfolipidi, glicolipidi presenti nelle membrane. - Nelle cellule epatiche è molto.

sviluppato perché detossificante. Farmaci, come anfetamine, morfina barbiturici oppure tossine, pesticidi, erbicidi ecc. vengono resi meno dannosi grazie reazioni di idrossilazione che favoriscono la solubilità delle sostanze permettendone il trasporto ai reni e la secrezione con le urine. In alternativa, si depositerebbero nei grassi corporei.

Accumula ioni Ca++ (molto sviluppato nelle cellule muscolari che richiedono ioni per avviare la contrazione muscolare)

Degrada glicogeno a glucosio.

Apparato del golgi

Glicosilazione (modifica più comune) di proteine e lipidi e smistamento agli organelli/membrane di competenza apparato del Golgi.

Lisosomi sono vescicole che derivano dall'apparato del Golgi. I lisosomi degradano organelli e molecole vecchie (autofagia) oltre ad agenti patogeni (eterofagia-macrofagi)

Mitocondri: i generatori energetici della cellula. Carboidrati, aminoacidi e acidi grassi introdotti come alimento dentro le cellule vengono ossidati fino ad CO2

H2O

e utilizzano l'energia ricavata per convertire adenosin-difosfato (ADP) in adenosin-trifosfato (ATP) mediante l'aggiunta di fosfato inorganico, ricostituendo così la tipica molecola responsabile dei trasferimenti di energia del mondo vivente.

Perossisomi

Contengono enzimi ossidativi che catalizzano le reazioni di ossidazione partendo da ossigeno molecolare e producendo perossido di idrogeno (acqua ossigenata) (perossidasi). Le catalasi decompongono l'acqua ossigenata, che è tossica per le cellule, in ossigeno e acqua. Svolgono un ruolo nella degradazione delle purine, nell'ossidazione degli acidi grassi (che proseguirà nei mitocondri) e nello smaltimento delle tossine.

Citoscheletro

Il citoscheletro è una rete di fibre proteiche presente nel citoplasma.

Microfilamenti

1. Formati da monomeri di actina
2. Determinano e stabilizzano la forma della cellula
3. Mediano il movimento cellulare (macrofagi)
4. Determinano la contrazione delle fibre contrattili (insieme alla miosina)

Strozzatura della cellula (citodieresi) al termine della mitosi

Microtubuli

1. Sono formati da 13 filamenti ciascuno dei quali è costituito da eterodimeri di tubulina alfa e beta;
2. Si formano a partire dal centrosoma costituito da due centrioli;
3. I microtubuli intervengono nella mitosi per la separazione dei cromosomi (il fusomitotico è formato da microtubuli);
4. Microtubuli consentono il trasporto di molecole, come su binari dei treni;
5. Costituenti di ciglia (rimozione del muco da cellule ciliate della trachea) e flagelli (locomozione).

Il centrosoma (contiene 2 centrioli costituiti da 9 triplette di microtubuli).

Microtubuli consentono il trasporto di molecole, come su binari dei treni.

Filamenti intermedi

Formati da proteine fibrose (proteine costituite da catene polipeptidiche disposte in fasci o foglietti, costituite per lo più da un solo tipo di struttura secondaria.

Interferiscono con lo stiramento della cellula (funzione analoga a quella dei tendini).

LA

DUPLICAZIONE DEL DNA

Il DNA è una doppia elica formata da due filamenti appaiati secondo il principio di appaiamento delle basi azotate complementari: A si appaia a T con due legami idrogeno e G a C si appaiano con tre legami idrogeno.

Replicazione del DNA avviene secondo una modalità di tipo semiconservativo. I due filamenti di DNA parentale si separano e ciascuno serve da stampo per la sintesi di un nuovo filamento figlio mediante accoppiamento delle basi.

Enzimi coinvolti della duplicazione del DNA (batteri):

• Elicasi
• Topoisomerasi
• Primasi
• DNA Polimerasi III
• DNA Polimerasi I
• Ligasi

Replicazione del DNA nei procarioti: inizio

• Inizio della replicazione in oriC riconosciuta dalla proteina DnaA e procede nelle due direzioni opposte fino al completamento della sintesi dei nuovi filamenti.
• L'interazione richiama l'elicasi in un sito adiacente ricco di AT interazione necessaria per apertura della doppia elica.

Tutte le DNA

1. Tutte le polimerasi sintetizzano DNA soltanto in direzione 5’-3’, aggiungendo dNTP al gruppo 3’ ossidrile di una catena in crescita.
2. Le DNA polimerasi possono aggiungere un nuovo deossiribonucleotide soltanto a un filamento primer preformato che forma legami idrogeno con lo stampo e non sono capaci di iniziare la sintesi di DNA catalizzando la polimerizzazione di dNTP liberi.

La DNA polimerasi catalizza la sintesi di un nuovo filamento di DNA. Il filamento veloce o leading e il filamento lento o lagging vengono sintetizzati con diverse velocità perché nel lagging è necessaria la sintesi di nuovi primers man mano che la doppia elica si apre.

I corti inneschi di RNA sono utilizzati come punto di partenza per la replicazione da parte della DNA polimerasi III. I filamenti di nuova sintesi sul filamento lento sono chiamati

Frammenti di Okazaki. La DNA ligasi salda le interruzioni sul filamento neoformato.

Differenze nella replicazione del DNA negli eucarioti:

1. A causa delle dimensioni diverse del DNA ci sono più forcelle di replicazione

La Taq polimerasi è stata isolata dai batteri termofili

La trascrizione:

• È il processo con cui l'informazione genetica presente nel DNA viene trasferita ad una molecola di RNA
• L'informazione del DNA, anche se copiata in un'altra forma chimica, è ancora scritta essenzialmente nello stesso linguaggio del DNA - il linguaggio di una sequenza nucleotidica. Da cui il nome trascrizione.
• Un segmento di DNA che viene trascritto (espresso) per ottenere un prodotto funzionale, corrispondente o ad una molecola di RNA (RNA ribosomiale o RNA transfer) o ad un polipeptide (RNA messaggero) si chiama GENE
• Il gene è costituito da promotore, regione codificante e segnale di fine trascrizione

richiede

• uno stampo di DNA,
• i ribonucleotidi trifosfati (ATP, GTP, CTP e UTP)
• un enzima chiamato RNA polimerasi

Il filamento di RNA verrà sintetizzato in direzione 5'-3'. Nei procarioti:

1. esiste una sola RNA polimerasi (che trascrive mRNA, rRNA e tRNA)
2. l'RNA messaggero nei procarioti è immediatamente tradotto in proteina nei ribosomi

Negli eucarioti ci sono tre tipi di RNA polimerasi:

1. RNA polimerasi I: sintetizza i grossi RNA ribosomali (28S, 18S, 5,8S)
2. RNA polimerasi II: trascrive i geni il cui RNA verrà tradotto in proteine, geni di snoRNA e alcuni geni di snRNA
3. RNA polimerasi III: sintetizza una varietà di RNA piccoli e stabili come l'RNA ribosomale 5S, gli RNA transfer e alcuni geni di snRNA

Una distinzione importante tra la RNA polimerasi batterica e la RNA polimerasi II degli eucarioti è che l'enzima eucariotico, per iniziare la trascrizione, necessita di proteine di inizio che devono.

legarsi al promotore prima che si possa legare l'enzima. Queste proteine si chiamano fattori generali della trascrizione (TFIIB, D, E, F, H)

L'inizio della trascrizione eucariotica deve tenere conto del compattamento del DNA nei nucleosomi e in forme di ordine superiore di struttura della cromatina, quindi altre proteine attivatrici e di rimodellamento della cromatina sono necessarie.

La polimerasi II richiede l'aiuto di proteine accessorie che modificano la cromatina rendendo accessibile il DNA all'apparato di trascrizione.

L'RNA eterogeneo nucleare è il prodotto della trascrizione negli eucarioti che subisce tre modificazioni prima di diventare RNA messaggero ed essere esportato nel citoplasma.

1. Cappuccio al 5'
2. Poliadenilazione al 3'
3. Splicing: Rimozione della porzione non codificante (introni) mentre vengono legate tra di loro le sequenze codificanti (esoni).

Le modificazioni al 5' e 3' permettono alla cellula di

Stabilire se sono presenti entrambe le estremità di una molecola di RNA (e quindi se il messaggero è intatto) prima di esportare l'RNA dal nucleo per tradurlo in proteina.

Inoltre, la modificazione al 5' consente l'interazione con il ribosoma per la traduzione dell'mRNA.

Lo splicing fornisce agli eucarioti superiori la capacità di sintetizzare parecchie proteine diverse dallo stesso gene.

Maturazione dell'RNA eterogeneo nucleare:

1. Cappuccio = 7-metil guanosina
2. Splicing: rimozione degli introni
3. Coda di A: Poliadenilazione 3'

La traduzione (o sintesi proteica) è il processo che porta alla sintesi di una proteina a partire da una molecola di RNA messaggero.

Il codice genetico stabilisce la corrispondenza fra sequenza di nucleotidi