Appunti biologia applicata

Il DNA e la sua struttura

Quanto è lungo il DNA? Come facciamo a farlo stare nella cellula? Il nostro DNA è lungo circa 1,70m, per farlo stare all'interno del nucleo cellulare la cellula lo avvolge intorno a delle proteine (istoni), che hanno sulla loro superficie una carica elettrica +, perfettamente compatibile con la carica - della superficie del DNA.

Come facciamo a leggerlo? Quando si divide la cellula, leggere il contenuto del DNA serve a poco in effetti il DNA è al massimo grado di compattamento e posso quindi vedere i cromosomi. (metafase del ciclo cellulare)

Il DNA si appaia sempre facendo 2,6 giri, garantendo un compattamento maggiore, e si avvolge sempre intorno ad un ottamero di istoni. Il DNA prende contatto con le proteine solo con il sol cominore.

I cromosomi sono formati da 2 cromatidi (fratelli, perché provenienti dalla stessa madre) uniti al centro da un centromero.

Esiste un enzima: telomerasi che man mano che si va avanti smette di

funzionare e di allungare le estremità dei cromosomi, facendo invecchiare le cellule. Le cellule tumorali hanno attiva la telomerasi.

Noi abbiamo 46 cromosomi, cioè ciascun cromosoma è presente in duplice copia (2N) 22 coppie di cromosomi, e due cromosomi appartenenti al sesso. (N=23, 2N= 46) ≠ dalle cellule aploidi che hanno una copia di materiale genetico ripartito in cromosomi.

Come si distinguono i cromosomi?

A. Lunghezza: i cromosomi hanno diversa lunghezza

B. Il bandeggio dopo colorazione (tecniche di colorazione diversa fanno venire un bandeggio diverso)

C. La posizione del centromero (ci fa dividere i cromosomi in 4 famiglie)

C= centromero: METACENTRICI (A) se il centromero è al centro, SUBMETACENTRICI (B) se è spostato dal centro, se invece il centromero è verso l'apice del cromosoma si chiamano ACROMETACENTRICI (C). Gli ultimi che non sono presenti nelle cellule animali TELOCENTRICI (D) (all'estremità).

Cariotipo: composizione cromosomica di un individuo. Se è normale nell'uomo è costituito da 46 cromosomi, 22 coppie di omologhi o autosomi, più 2 cromosomi del sesso cromosomico: XY semaschio (sesso eterocromosomico), XX se femmina.

Il cariotipo è utile per determinare e identificare anomalie cromosomiche di numero (in più e in meno) e di struttura.

I cromosomi nel cariotipo sono messi in ordine dal più lungo al più corto e i cromosomi del sesso sono messi a lato (perché molto diversi, anche tra di loro). Per scrivere un cariotipo ci sono delle regole: 46, XX o 46, XY o per esempio con alterazioni 47, XY+21 (individuo maschile con trisomia del cromosoma 21, sindrome di Down quindi dopo il + è necessario scrivere su quale numero di cromosoma è presente l'alterazione.)

A. Si contano i cromosomi

B. Virgola

C. Cromosomi del sesso "XX" o "XY"

D. Alterazioni nel cariotipo.

Meccanismo di inattivazione dell'X,

i cromosomi si addensano, si compattano e va ascomparire la membrana nucleare perche le fibre del fuso (che sono nel citoplasma) devono entrarein contatto con i cromosomi (che sono nel nucleo). A mano a mano che migrano i centrioli produconomicrotubuli (che formano una struttura chiamata fuso mitotico) che prendono contatto con lamembrana cellulare, altre fibre del fuso invece prendono contatto coi cromosomi a livello del centriolo(sul cinetocore).

2) Metafase : i cromosomi gia condensati al massimo si portano ai poli della cellula formando la piastrametafasica. I centrioli adesso stanno organizzando ancora le fibre del Luster (che dal centromeri vannoalla membrana). Ciascun cromosoma disposto sulla piastra è legato contemporaneamente ai due polidella membrana (a questo punto c'è un check point che controlla che ciascun cromosoma siacontemporaneamente in contatto coi 2 cromosomi della cellula, altrimenti STOP momentaneo)

3) Anafase : si separano i cromatidi

fratelli e ciascuno di loro diventa un cromosoma. Da una cellula a 46cromosomi avremo 2 cellule figlie a 46 cromosomi.

4) Telofase : i cromosomi sono ai poli opposti della cellula fase G1 i cromosomi si despiralizzano e si forma la membrana nucleare, si forma anello actina si va a stringere al centro finché non avremo la separazione anche del citoplasma.

5) Citodieresi : divisione del citoplasma della cellula.

Meiosi:

Avviene in tutti gli eucarioti che si riproducono in maniera sessuata, ci da le cellule aploidi/germinali necessarie per la riproduzione: si divide in 2 divisioni cellulari. Come risultato abbiamo 4 cellule figlie (23C) e segue la fase S di duplicazione.

La meiosi è fondamentale per la variabilità genetica, attraverso il CROSSING OVER (scambio genetico tra cromosomi omologhi). (Profase della prima divisione meiotica).

La meiosi maschile è diversa da quella femminile. Ogni divisione viene divisa nelle 4 fasi canoniche:

1) Profase I : avviene la

stessa cosa della mitosi, ma in più i cromosomi omologhi si riconoscono tra loro e si appaiano (così strettamente da avvenire il crossing-over - tetradi) si forma quindi un complesso sinaptonemale dove le due componenti sono come sinapsi.

2) Metafase I: uguale alla mitosi, solo che ciascun cromosoma è legato ad un solo polo e il suo omologo esattamente al polo opposto (check-point).

3) Anafase I: i due cromosomi omologhi si separano.

4) Telofase I: i cromosomi hanno raggiunto i poli e in alcuni casi si despiralizzano (citodieresi con anello di actina).

5) Profase II: i cromosomi si ricompattano e i centrioli migrano ai poli opposti della cellula, si forma il fuso.

6) Metafase II: come mitosi. Anche per i cromosomi - a contatto con entrambi i poli.

7) Anafase II: si separano i cromatidi fratelli.

8) Telofase II: i cromosomi sono di nuovo circondati da una membrana nucleare.

Quindi da una cellula madre a 46 -> 1: 2 cell a 46 -> 2: 4 a 23. L'unica differenza rilevante è

• Inizia alla pubertà
• Da una cellula progenitrice (spermatogonio) ottengo uno spermatocita primario e poi 4 cellule riproduttive mature (spermatozoi)
• Il ciclo di riproduzione: 72gg
• Avviene nei tubuli seminiferi, se noi passiamo dalla lamina basale verso il lume vediamo l'evoluzione e i diversi assaggi della meiosi: spermatogoni più vicini alla lamina basale e gli spermatociti 1 verso il lume spermatozoi. Nei tubuli seminiferi ci sono anche cellule che sostengono meccanicamente le cellule che vanno incontro alla spermatogenesi: cellule del Sertoli. Le cellule di Leydig nei tubuli seminiferi servono per la stimolazione di testosterone.

• Inizio in utero (della

  mamma III-VI mese di gestazione) poi riprende con la pubertà

  · Dall’oogonio oocita primarioovulo, le altre tre degenerano

  · La seconda divisione si conclude solo a fecondazione

  · La divisione del citoplasma della meiosi I è totalmente asimmetrica, forma un oocita secondario e il primo globulo polare

  · Alla fine della II divisione meiotica ho un ovulo e un secondo globulo polare (che dipende, si può dividere e quindi degenerare formando altri 2 globuli polari). Su 4 cellule che abbiamo alla fine delle 2 divisioni, solo una cellula UOVO può essere fecondato.

  · Gli ovuli iniziano a vivere quando la femmina è nell’utero della mamma, gli spermatozoi hanno vita breve e arrivano a massimo 72gg.

  · L’ovulo durante la formazione si modifica cellularmente, sintesi proteica ecc..

  · La cellula uovo e la cellula più grande che abbiamo, 0,1mm.

  Fecondazione:

  Con l’unione dell’ovulo e dello spermatozoo si ripristina il

  Corretto numero di cromosomi della specie (46) e un nuovo individuo si può formare. Nelle cellule riproduttive: apparato di Golgi che producono enzimi specifici per la zona pellucida (acrosoma) e mitocondri (per energia). Quando lo spermatozoo entra nella cellula uovo lascia il suo DNA. Avviene nelle tube di Falloppio.

  Dove avviene la fecondazione:

  La fecondazione:

  Malattie genomiche:

  La malattia genomica è causata da alterazioni molto grosse del nostro genoma, le malattie che studieremo sono correlate al numero e alla struttura del cromosoma:

  1. Numero: aneuploidie: malattie legate al numero di cromosomi (trisomie un solo cromosoma presente in triplice copia e solo alcune sono compatibili con la vita 13,18,21 e del sesso, monosomie un solo cromosoma ha una sola coppia, dall’1 al 22 non sono compatibili con la vita, solo la monosomia del cromosoma X è compatibile con la vitasindrome di Turner) avviene quando nella meiosi qualcosa non funziona, non corretta separazione

  Dei cromosomi della cellule figlie (o nelle prime fasi dello sviluppo dell'embrione) nelle sue prime divisioni. La maggior parte avvengono per disgiunzione meiotica. Si verifica ritardo mentale più o meno grave a seconda del tipo di cromosoma e a seconda del numero delle cellule coinvolte, ma purtroppo non possiamo prevederlo.

  Struttura:

  • Delezioni: parte del cromosoma viene eliminato
  • Duplicazioni
  • Traslocazioni: un pezzo di cromosoma spostato su un altro pezzo
  • Inversioni: un pezzo di cromosoma viene invertito e si gira di 180°

  Sindrome di Down: trisomia 21, presenza di un terzo cromosoma 21 (47, XX/XY+21). Compatibile con la vita insieme alle trisomie 13, 18. Il ritardo mentale varia. Presenza di cardiopatie, problemi intestinali, invecchiamento precoce, Alzheimer e oltretutto hanno alte aspettative di leucemia. Molto spesso le persone affette da sindromi genomiche si assomigliano tra di loro, piuttosto che con i genitori.