Appunti di Citologia

1. LE MOLECOLE DELLA VITA

4.

2. SINTESI PROTEICA

Le proteine vengono sintetizzate a partire dall’informazione genetica presente a livello del DNA. La sintesi

delle proteine avviene grazie a due importanti processi:

o Trascrizione (nel nucleo)=processo attraverso cui l’informazione genetica dal DNA viene trascritta in RNA

o Traduzione (nel citoplasma)=processo attraverso cui l’informazione da RNA viene trascritta in proteine

N.B. la trascrizione?? è più complessa della traduzione perché si passa da un linguaggio basato sulla

combinazione di 4 nucleotidi a un linguaggio basato sulla combinazione di 20 amminoacidi.

RNA -presenta lo zucchero pentoso ribosio

L’RNA è diverso dal DNA perché: -la timina del DNA è sostituita dall’uracile

-è una molecola a singolo filamento, capace in alcuni casi di formare

ripiegamenti

TRASCRIZIONE La sintesi dell’RNA avviene tramite un processo detto si trascrizione in cui il linguaggio del DNA viene

’ ’

trasferito a quello dell’RNA. Viene trascritto un solo filamento di DNA, quello in direzione 3 ->5 .

La trascrizione avviene a opera degli enzimi appartenenti all’RNA polimerasi capaci di attaccare i nucleotidi

’ ’

tra loro muovendosi in direzione 5 ->3 .

1. L’RNA polimerasi si lega sul filamento di DNA

2. I due filamenti di DNA si aprono e si forma la bolla di trascrizione

3. L’RNA polimerasi legge il filamento di DNA e man mano che procede sintetizza un nuovo filamento di

DNA

Esistono diversi tipi di RNA che intervengono nel processo di trascrizione-traduzione:

o RNA transfer (RNA di trasporto)

Hanno la funzione di trasportare gli amminoacidi a livello dei ribosomi e permettono che l’amminoacido

sia inserito nella sequenza amminoacidica nella posizione corretta grazie al fatto che il tRNA presenta

l’ansa dell’anticodone che contiene 3 nucleotidi complementari ai 3 nucleotidi che codificano per

quell’amminoacido. Nelle cellule si trovano 20 classi di tRNA ognuna per un amminoacido. La struttura

del tRNA viene detta a trifoglio in quanto presenta 3 anse:

-ansa T

-ansa anticodone

-ansa D

Generalmente però la forma è quella di una L rovesciata in quanto l’ansa T e l’ansia D si ripiegano

all’interno per incontrarsi.

All’estremità opposta all’ansa dell’anticodone troviamo il sito accettore a cui si lega l’amminoacido

o RNA ribosomiali (formano i ribosomi)

I ribosomi sono organuli cellulari con funzione di sintesi proteica. I ribosomi sono formati da complessi

ribonucleoproteici ossia da molecole di RNA ribosomiale che si legano a delle proteine. I ribosomi hanno

2 subunità: una maggiore formata da 3 rRNA e un minore formata da 1 rRNA

o RNA messaggero (trasportano l’informazione genetica a livello dei ribosomi)

La loro sequenza è complementare a quella del filamento di DNA trascritto

RICORDA: al posto della timina c’è l’uracile

Gli RNA messaggeri subiscono un processo di maturazione: mRNA è costituito da esoni e introni; gli

esoni codificano la proteina, mentre gli introni sono sequenze che separano gli esoni e vengono trascritti

ma non tradotti, per cui non codificano per la proteina. Il processo di splicing porta all’eliminazione degli

introni e alla condensazione degli esoni formando così l’RNA messaggero maturo

DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA: l’informazione genetica è unidirezionale; dal DNA otteniamo le

proteine ma non è possibile il processo contrario, quindi dalle proteine non possiamo ottenere il DNA

TRADUZIONE Ogni amminoacido è codificato da 3 nucleotidi. Più triplette codificano per uno stesso amminoacido, quindi si

dice che il codice genetico è degenerato; questo è importante perché rende il DNA più resistente alle

mutazioni. Esistono anche dei codoni che indicano l’inizio del processo di traduzione, detto codoni d’inizio e

dei codoni che indicano la fine del processo di traduzione, detti codoni di stop.

’

1. Inizio: la traduzione di un mRNA inizia sempre dalla sua estremità 5 a cui si lega la subunità minore,

successivamente si lega l’amminoacido di inizio della sintesi proteica con il proprio tRNA e poi la

subunità maggiore avente il sito che riconosce l’amminoacido di inizio e un sito per accogliere il tRNA

con l’amminoacido specifico.

2. Allungamento: il tRNA con l’amminoacido opportuno viene riconosciuto dal ribosoma e si aggancia

all’mRNA tra l’amminoacido di inizio e il nuovo amminoacido si forma il legame peptidico. Una volta che

’

si è formato il legame peptidico il complesso ribosomiale si sposta di 3 basi verso l’estremità 3 in modo

che si vada a posizionare un nuovo codone che codifica per un altro amminoacido

3. Termine: il processo continua fino a che non si arriverà alla fine della sintesi della proteina ossia fino a

quando il ribosoma non raggiungerà il codone di stop.

N.B. L’mRNA viene tradotto contemporaneamente da più ribosomi dando origine a una struttura definita

poliribosoma

MODIFICAZIONI Una volta che le proteine sono sintetizzate possono andare in contro a modificazioni post-traduzionali

esempio: -proteolisi: la proteina viene scissa in più frammenti

-glicosilazione: alla proteina vengono aggiunti zuccheri

-fosforilazione: alla proteina vengono aggiunti gruppi fosfato

5.

Un altro esempio di modificazioni post-traduzionali è quella che avviene a carico degli istoni (proteine

presenti all’interno del nucleo delle cellule eucariotiche). Sono proteine molto basiche che si legano al DNA

permettendogli di compattarsi; ci sono 5 tipi di istoni: -H1=istone linker

-H2A

-H2B istoni del core

-H3 istoni che danno origine al nucleosoma

-H4

Gli istoni vanno in contro a molte modificazioni post-traduzionali quali: -acetilazione: aggiunta di un gruppo acetile

-metilazione: aggiunta di un gruppo metilico

le modificazioni istoniche sono importanti meccanismi epigenetici, ossia processi attraverso i quali una cellula

è in grado di regolare la sua espressione genica e mediare gli effetti dell’ambiente circostante con la

trasmissione genica 6.

3. CITOMEMBRANE

La membrana plasmatica è la membrana che circonda ogni cellula separando lo spazio intracellulare da

quello extracellulare. All’interno della cella sono presenti altre membrane che delimitano i comprati

intracellulari (solo nelle cellule eucariote).

La cellula eucariota ha: un vero nucleo, un citoscheletro e una compartimentalizzazione, ossia ambienti

alll’interno della cellula separati dal restante spazio intracellulare da citomembrane, ossia membrane aventi la

stessa struttura della membrana plasmatica.

RICORDA: il nucleo è separato dall’ambiente circostante da una cisterna perinucleare composta da due

membrane.

Le membrane cellulari sono sottilissime.

La membrana plasmatica della cellula eucariota ha la capacità di: -ricevere informazioni

-importare e esportare molecole

-permettere movimenti, espansione e divisione

Con citomembrane intendiamo sia le membrane plasmatiche che le membrane intracellulari, queste sono

costituite da: -lipidi

-proteine

-glucidi

I più abbondanti sono i fosfolipidi formati da 2 acidi grassi, glicerolo, fosfato; sono molecole anfipatiche.

LIPIDI Meno abbondati sono gli sfingolipidi, derivati della sfingosina e di un amino-alcol a lunga catena insatura;

sono anch’essi anfipatici. La terza classe dei lipidi di membrana è formata da colesterolo.

Gorter e grendel scoprirono il doppio strato dei lipidi di membrana.

MODELLO A Quindi i lipidi sono disposti in due file con le teste idrofiliche rivolte verso l’acqua e le code idrofobiche verso

MOSAICO FLUIDO le code dell’altro strato (vescicola).

ATTENZIONE: non confondere vescicole con micelle: nelle vescicole abbiamo un doppio strato fosfolipidico

con acqua all’esterno e all’interno; nelle micelle l’acqua è solo all’esterno e lo strato fosfolipidico è singolo.

Robertson scoprì che tutte le membrane avevano una struttura fondamentale comune (membrana unitaria).

Singer e Nicolson elaborarono il modello a mosaico fluido: le proteine sono totalmente o parzialmente inserite

nel mare fosfolipidico e possono “liberamente” muoversi.

PROTEINE Possiamo classificare le proteine in: -intrinseche/integrali: immerse nel doppio strato

-estrinseche/periferiche: “appoggiate” alla membrana (legate ad altre proteine integrali)

-ancorate mediante lipidi: legate covalentemente a lipidi immersi nella membrana

Proteine intrinseche:

o L’α-elica è una struttura che

espone i propri gruppi R all’esterno, questo

fa si che la proteina scegliendo opportuni

gruppi R possa ancorarsi in zone specifiche

pertanto per potersi ancorare alla

membrana fosfolipidica. La proteina esporrà

gruppi R compatibili con la zona idrofobica

del doppio strato fosfolipidico.

o Una proteina che attraversa la membrana con l’α-elica può attraversarla più volte, in questo caso la zona

esterna presenta amminoacidi con i gruppi R idrofobici perché si agganciano ai lipidi di membrana, la

zona interna invece crea un canale in cui sono presenti residui idrofilici (poro acquoso)

β-foglietto

o .Il lavora allo stesso modo dell’α-elica, dunque cercherà di esporre e mettere in contatto con

il doppio strato fosfolipidico gli amminoacidi giusti perché si agganciano ai fosfolipidi. La struttura risulta

α-elica.

essere più ingombrante rispetto alla semplice -discontinua->per le proteine

Secondo il modello a mosaico fluido la membrana è: -fluida->per i lipidi

-asimmetrica->per le proteine e i lipidi

DISCONTINUITA’ La discontinuità è dovuta alle proteine: le proteine che possono essere intrinseche, estrinseche o legate a dei

lipidi sono dei gruppi di discontinuità cioè interrompono la continuità dei lipidi

FLUIDITA’ La fluidità è dovuta ai fosfolipidi.

Le code apolari e idrofobiche possono essere più o meno rigide e possono

avere un doppio legame che causa un ripiegamento della coda del lipide. Un

ripiegamento della coda, dato che i lipidi sono uno accanto all’altro, creerà un

ingombro sterico ossia diminuirà la fluidità della membrana.??

La membrana risulta fluida anche perché i lipidi diffondono lateralmente, ossia

possono spostarsi lateralmente abbastanza liberamente, inoltre un lipide può

ruotare su se stesso. Un’altra cosa può succedere: il flip-flop, ossia il capovolgimento di un lipide che si

sposta e va a finire nell’altro foglietto; si tratta di uno spostamento che avviene di

rado ed è regolato da enzimi detti flippas