Biologia e Genetica

MOVIMENTO DEI MICROTUBULI IN CIGLIA E FLAGELLI

Movimento: scivolamento dei microtubuli uno sull'altro. Numerose proteine associate ai microtubuli, tra cui la dineina.

MICROTUBULI E MOVIMENTI INTRACELLULARI

• Sui microtubuli si possono muovere diverse proteine motrici che trasportano i vari organelli della cellula o le vescicole
• Movimento nelle due direzioni
• Principali: chinesine e dineine. Esistono in varie forme specifiche per diverse "componenti" da trasportare
• Consuma energia

STRUTTURA DI UN NEURONE E MICROTUBULI

ULTRASTRUTTURA DEI FILAMENTI INTERMEDI

Monomero: due teste alle estremità e regione lineare in mezzo.

Monomero → dimero → tetramero → ottamero → filamento (8 ottameri)

I FILAMENTI INTERMEDI IRROBUSTISCONO LE CELLULE ANIMALI

MICROFILAMENTI (FILAMENTI ACTINICI)

• Presenti in tutte le cellule eucariotiche.
• Filamenti lunghi e sottili (diametro 7 nm) di actina. Ogni microfilamento è costituito da due

filamenti di actina intrecciati, che possono essere presenti singolarmente, in fasci o in reti tridimensionali.

• ruolo di sostegno per varie strutture cellulari (in molte cellule è presente una rete di microfilamenti al di sotto della membrana plasmatica).
• concorrono ai movimenti cellulari: tra cui le correnti citoplasmatiche, i movimenti ameboidi e la formazione del solco di divisione durante la citodieresi. Filamenti di actina da soli non possono contrarsi, ma possono generare movimento, assemblandosi e disassemblandosi.
• nelle cellule muscolari, l'actina si associa con la miosina a formare le fibre della contrazione muscolare.
• formano i microvilli, estroflessioni citoplasmatiche in cellule specializzate per funzioni di assorbimento.

CONTRAZIONE MUSCOLARE

STRUTTURA DI UN MICROVILLO

MATRICE EXTRACELLULARE

• Funzione: di impalcatura protezione e supporto
• presente in quantità diversa nei diversi tessuti; ad es., nel tessuto nervoso è ridotta.

mentre è abbondante nei tessuti di sostegno, come quello cartilagineo e osseo.

COMPOSTA DA:

• proteine strutturali, quali il collagene (conferisce resistenza) e l'elastina (conferisce elasticità e flessibilità a tessuti che devono potersi estendere)
• complessi di proteine e polisaccaridi, detti Proteoglicani con funzione di dare resistenza alla compressione: fungono da "spugne", che assorbono quantità elevate di acqua. Ad es., nella matrice della cartilagine delle capsule articolari
• proteine adesive, quali la fibronectina e la laminina: adesione di cellule nel tessuto

ELASTINA

• Alcuni tessuti, ad es. tessuto polmonare e le arterie devono poter essere elastici (espandersi e rilassarsi). Altri tessuti, ad es. cute e intestino devono poter essere flessibili (cambiare di forma)
• Elasticità e flessibilità è fornita da fibre elastiche, il cui costituente principale è una famiglia di proteine, dette elastine

Aspetto applicativo: nel corso dell'invecchiamento aumenta rigidità del collagene (aumentano i legami crociati tra le molecole) e diminuiscono molecole di elastina ossa e articolazioni meno flessibili e maggior raggrinzimento della cute

GIUNZIONI CELLULARI

PRINCIPALI GIUNZIONI TRA CELLULE ANIMALI

1. giunzioni strette = serrate = occludenti = sigillanti = tight junctions
2. giunzioni adesive = ancoranti = anchoring junctions
3. giunzioni comunicanti = gap junctions

TIGHT JUNCTION, dette anche giunzioni strette/serrate/occludenti/sigillanti

Regioni di saldatura tra cellule che rivestono cavità corporee (esempio, intestino, vescica). Queste saldature non lasciano spazio tra le membrane delle cellule adiacenti, cioè le saldature sono "occludenti" e sigillano gli spazi tra le cellule.

ANCHORING JUNCTIONS, dette anche giunzioni adesive/ancoranti

Comprendono: i desmosomi, gli emidesmosomi, le giunzioni aderenti.

LEGAME TRA DUE CELLULE (DESMOSOMA)

GAP JUNCTIONS

giunzioni comunicanti

COMUNICAZIONE CELLULARE

TRASDUZIONE DEL SEGNALE A LIVELLO CELLULARE

Trasduzione del segnale = processo di conversione di un tipo di segnale in un altro tipo. I punti critici sono le conversioni dell'informazione da una forma all'altra.

FORME DI COMUNICAZIONE TRA CELLULE

COMUNICAZIONE PER CONTATTO DIRETTO

SEGNALAZIONE CELLULARE: 3 FASI

Una cellula segnalatrice produce una molecola segnale, che viene riconosciuta tramite un recettore proteico da un'altra cellula, detta cellula bersaglio, che risponde in modo specifico al segnale extracellulare.

RICEZIONE, le proteine recettoriali appartengono a due categorie:

1. proteine che si trovano all'interno della cellula e che riconoscono ligandi di natura idrofobica (ormoni steroidi, ormoni tiroidei, vitamina A, vitamina D3 ecc.) che penetrano per proprio conto nella cellula attraversando la membrana;
2. glicoproteine transmembrana che riconoscono ligandi (detti primi messaggeri) che restano fuori dalla cellula:

Esempio di come la membrana cellulare agisca come interfaccia tra cellula e ambiente esterno

SEGNALI EXTRACELLULARI E TIPI DI RECETTORI

Principali tipi di recettori di membrana:

1. Recettori associati a proteine G
2. Recettori tirosin-chinasici
3. Recettori canale-ionico

RECETTORE ACCOPPIATO A PROTEINE G

INATTIVO

ATTIVO

INATTIVO

RECETTORE TIROSIN-CHINASICO

RECETTORE CANALE-IONICO

AMPLIFICAZIONE DEL SEGNALE

RISPOSTA

RISPOSTA AL SEGNALE

VIRUS

• Incapaci di vita autonoma (dipendono dall'organismo ospite per sopravvivere e replicarsi)
• Pacchetto di geni
• Parassiti intracellulari
• Agenti infettivi acellulari
• Non crescono, non si nutrono, non rispondono ai segnali

Si classificano in base a:

1. tipo di ospite che infettano
2. acido nucleico che contengono (DNA o RNA)
3. forma

DIVERSITÀ MORFOLOGICA DEI VIRUS

Virus a DNA (a doppio filamento)

• Adenovirus: causa infezioni del tratto respiratorio
• Herpesvirus: provocano diverse malattie infiammatorie cutanee

sistemi della cellula ospite e comincia a produrre nuove particelle virali.

Rilascio: Centinaia di particelle virali vengono rilasciate dalla cellula ospite e vanno ad infettare altre cellule.

MECCANISMI CHE CAUSANO LA MORTE DELLA CELLULA OSPITE

• Inibizione della sintesi di DNA, RNA e proteine dell'ospite.
• Rilascio di enzimi idrolitici all'interno della cellula.
• Alterazioni della membrana cellulare - può causare una risposta immunitaria - può indurre fusione cellulare - tossicità per l'alta concentrazione di proteine virali.
• Distruzione dei cromosomi.
• Trasformazione della cellula ospite in una cellula neoplastica.

CICLO LISOGENO DI UN BATTERIOFAGO

Il virus entra nella cellula ospite ma non si replica immediatamente. Durante l'infezione si integra nel DNA dell'ospite sotto forma di provirus. In questa forma può rimanere per molto tempo.

CICLO RIPRODUTTIVO DI UN VIRUS ANIMALE

CONMEMBRANARETROVIRUS

• Virus a RNA che utilizzano una DNA polimerasi RNA dipendente, dettatrascrittasi inversa.
• Alcuni virus tumorali sono retrovirus.
• Esempio di retrovirus: HIV, virus umano dell'immunodeficienza acquisita.

I PRIONI

• Proteina PrP ripiegata in modo anomalo. Tale errato ripiegamento la rendepatogena.
• Causa encefalopatie spongiformi trasmissibili (esempio morbo della muccapazza, Creutzfeldt Jakob...)
• Il prione si aggrega ed è in grado di indurre le PrP normali ad assumere ancheloro il ripiegamento scorretto → aumento esponenziale di prioni

INTRODUZIONE AL METABOLISMO

ENZIMI

Prima legge della termodinamica: l'energia si può convertire da una forma all'altra,ma non si può né creare né distruggere.

Seconda legge della termodinamica: nell'universo grado di disordine può soloaumentare. ENTROPIA = quantità di disordine di un sistema.

Per creare struttureordinate

occorre uno sforzo ed impiego di energie. Non è un processo spontaneo. Le cellule necessitano di energia per creare il livello di ordine che rende possibile la vita.

• Gli organismi viventi sono complessi, donde la necessità di prelevare dall'ambiente esterno materia (per sintetizzare nuove molecole) ed energia (per compiere lavoro).
• L'energia e la materia non si creano e non si distruggono, possono solo essere trasformate.
• Vi è un flusso di materia ed energia. Se questo flusso si arresta, si ha la morte (della cellula o dell'organismo).
• I due processi di utilizzazione di materia ed energia sono correlati tra loro: gli organismi viventi sono "macchine" che funzionano ad "energia chimica".
• Negli organismi viventi si verificano molte reazioni chimiche (metabolismo; enzimi).

Per creare l'ordine la cellula ha bisogno di una serie di reazioni chimiche e di energia che preleva dall'ambiente sottoforma

Di nutrienti e la trasforma in energia utilizzabile per creare l'ordine (processi di biosintesi).

Vie cataboliche demolizione delle molecole nutrientiche produce energia sia sottoforma di calore (che viene dissipato) che sottoforma di nuovi legami chimici nei vettori di energia = ATP utilizzabile.

Vie anaboliche sintetizzano macromolecole a partire dalle unità strutturali base quali aminoacidi, nucleotidi, etc. utilizzando energia prodotta dal catabolismo.

RELAZIONE TRA I PROCESSI METABOLICI

ENERGIA = ATP (adenos