Riassunto esame Psicobiologia, Prof. Sestieri Carlo, libro consigliato Neuroscienze Esplorando il cervello, Bear

Struttura del nucleo

Il nucleo è sferico, con un diametro di 5-10 µm e rivestito da un doppio involucro chiamato membrana nucleare, costituita da pori che misurano 0,1 µm di larghezza. All'interno vi sono i cromosomi che contengono il materiale genetico, ovvero il DNA. Ciascun cromosoma contiene una doppia elica di DNA, larga 2 nm, la cui lettura viene detta espressione genica e il cui prodotto finale è la sintesi di proteine.

Ciò che distingue un neurone da una cellula epatica non è il DNA stesso ma le porzioni specifiche di DNA espresse nelle rispettive cellule e questi segmenti sono appunto i geni. Poiché il DNA non lascia il nucleo, per trasportare il messaggio genetico fondamentale per la produzione delle proteine che si verifica nel citoplasma, è necessario un intermediario che trasporti tale messaggio nei siti del citoplasma. Questa funzione è compiuta dall'mRNA, costituito da 4 diversi acidi nucleici legati insieme secondo.

La ricucitura dell'RNA, gli introni vengono rimossi e gli esoni fusi insieme. In alcuni casi, alcuni esoni vengono rimossi insieme agli introni, dando vita ad un RNA che codifica per una proteina diversa; quindi, la trascrizione di un singolo gene può generare comunque diversi tipi di mRNA e di proteine.

Le copie di mRNA fuoriescono dal nucleo tramite i pori della membrana nucleare per dirigersi nel citoplasma dove la proteina viene assemblata come era stata assemblata la molecola di mRNA ma i cui mattoni di costruzione in questo caso sono gli aminoacidi di cui esistono 20 tipi diversi. Questo assemblaggio di proteine viene chiamato TRADUZIONE O SINTESI PROTEICA.

Tale principio della biologia molecolare può essere riassunto in questo modo: trascrizione → traduzione → DNA → mRNA → PROTEINA

I neuroni differiscono dalle altre cellule del nostro corpo grazie all'espressione di specifici geni tramite vengono sintetizzate diverse proteine. Nel 2003 è stato

hanno piccole mutazioni dette polimorfismi a singolo nucleotide, solitamente benigne ma a volte possono colpire la funzione delle proteine alterando le funzioni neuronali.

BOX L'ERA POST-GENOMICA

Attualmente, viviamo quella che viene definita "era post-genomica", in cui la conoscenza dei geni espressi nei tessuti può essere usata nella diagnosi e nella terapia delle malattie. La logica è: il cervello è il prodotto di una certa espressione genica e quindi le differenze di espressione tra un cervello sano e uno malato o uno superdotato, possono essere usate per identificare le basi molecolari di tali tratti comportamentali.

Il livello dell'espressione genetica è definito come il numero dei trascritti di mRNA e dunque l'analisi dell'espressione genica richiede un metodo in grado di confrontare i livelli di abbondanza dei vari mRNA provenienti dal cervello di due esseri umani o animali. Il confronto viene effettuato con

• KNOCK-OUT nei quali un gene è stato cancellato
• TRANSGENICI nei quali un gene è stato introdotto ed espresso e viene appunto detto transgene
• KNOCK-IN in cui il gene originario viene sostituito da un transgene modificato

destino della molecola proteica: se tale molecola è destinata a rimanere nel citosol del neurone, allora verrà trascritta dai ribosomi liberi (es. proteine del citoscheletro, del nucleocellulare, di organuli come mitocondri e perossisomi); se destinata ad essere inserita all'interno della membrana cellulare o di un organulo, allora viene sintetizzata sul RER (es. proteine della membrana cellulare, membrana dello stesso reticolo endoplasmatico, dell'apparato di Golgi, dei lisosomi). Poiché a fornire ai neuroni le loro incredibili capacità di analisi dell'informazioni sono le proteine di membrana, la presenza di RER nei neuroni è molto alta, più di altre cellule neuronali e non.

Le proteine poi possono essere modificate da enzimi del citosol durante la loro sintesi o in seguito alla loro sintesi: modificazione co-traduzionale o modificazione post-traduzionale. Alcune di queste ultime sono reversibili, esempio sono l'addizione di

• ubiquitina e la fosforilazione (addizione di un gruppo fosfato ad una proteina; molti enzimi erecettori vengono accesi e spenti tramite eventi di fosforilazione e defosforilazione, ad opera dell'azione di chinasie fosfatasi).

RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO

Il rimanente citosol del corpo cellulare è affollato di gruppi di organuli membranosi che assomigliano al RE senza ribosomi ed è detto quindi REL (maggiormente presente nelle cellule del muscolo dove è definito reticolosarcoplasmatico). Alcuni di questi sono vicini al RER e si ritiene che rappresenti il sito dove le proteine sporgenti della membrana vengono avvolte acquisendo la struttura 3D; atri tipi, non svolgono un ruolo diretto nella strutturazione delle molecole proteiche, ma adempiono alla funzione di regolare le concentrazioni interne di sostanze quali il calcio.

APPARATO DEL GOLGI

Il gruppo di dischi di membrane invaginate che giacciono più lontano dal nucleo, si chiama apparato di Golgi ed

esocitosi è bilanciata poi da quella utilizzata nell'endocitosi, in cui la membrana plasmatica è invece assorbita tramite vescicole che vengono incorporate in endosomi precoci.

MITOCONDRIO Misurano circa 1 µm di lunghezza e presentano all'interno della loro membrana esterna molteplici ripiegature membranose interne dette creste, tra le quali si trova uno spazio detto matrice. Sono sede della respirazione cellulare. Il mitocondrio inspira acido piruvico e ossigeno galleggianti nel citosol e l'acido piruvico entra a far parte di una serie di reazioni dette ciclo di Krebs. I prodotti biochimici di tale ciclo forniscono energia che attraverso una serie di altre reazioni che avvengono all'interno delle creste (catena di trasporto degli elettroni) determina l'aggiunta di fosfato all'ADP, dando origine all'ATP (adenosintrifosfato), fonte di energia della cellula. Per ogni molecola di acido piruvico inspirata, verranno rilasciate 17