Appunti di Biologia cellulare

APPUNTI DI

BIOLOGIA MOLECOLARE

DELLA CELLULA 1

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BIOLOGIA CELLULARE

Prof. Fava Luca

Biologia Molecolare Della Cellula 1

Molecole, Cellule e Organismi Modello

• Sistemi biologici → regole della chimica e della fisica
• Strutture e processi evoluti diversamente per selezione naturale
• Diversi ma con gli stessi tipi di molecole e di organizzazione
• Gli organismi modello servono per comprendere i processi cellulari

• Batterio per la produzione di formaggi
• Globuli rossi, leucociti e piastrine
• Alga unicellulare che forma colonie
• Neurone del purkinje

• Tutte le forme di vita derivano da un progenitore comune unicellulare
• Negli organismi pluricellulari, le cellule si organizzano in tessuti e organi
  • Interagiscono

Molecole Della Vita

• Ioni, acqua, molecole organiche → stereoisomeri (D e L)
• ATP → nucleoside trifosfato, moneta di scambio energetica

• Metabolismo
  • Catabolismo = distruzione
  • Anabolismo = costruzione
• Sintesi di macromolecole
• Sintesi di costituenti cellulari
• Energia → movimento, trasporto contro gradiente
• Generazione di potenziale elettrico

ATP → ADP + Pi

Organelli della cellula vegetale

• vaculo → funzioni cataboliche e di storage di energia
• cloroplasto → processo di fotosintesi
• e ha un loro DNA

Mitocondrio

• presente in tutti gli eucarioti
• doppia membrana
• produce ATP → catabolismo
• molto presente nei muscoli
• serve per la Morte Cellulare
• hanno un loro DNA → cromosoma circolare

Endosimbiosi

• endosimbiosi dei mitocondri
• endosimbiosi dei cloroplasti
• una volta fagocitati, non sono stati distrutti, ma hanno iniziato a vivere in simbiosi

Citosol o Citoplasma

• spazio intracellulare → Acquoso
• tutto ciò che non è organelli
• avvengono molti processi

ALBERO EVOLUTIVO DELL'EMOGLOBINA

• albero per specie e per geni
• mioglobina - variante monomerica muscolo scheletrico

struttura quaternaria - fa entrare il virus influenzale nella cellula ospite

• 2 domini - fibroso globulare

Il sito di legame di un monomero determina se e come si forma la struttura quaternaria

Il numero e l'orientazione dei siti di legame determinano quanti monomeri servono e come si dispongono

• actina - tanti monomeri uniti in microfilamenti avvolti tra loro a formare delle fibre
• collagene - tripla elica forma una fibra che va a comporre una molecola e una fibrilla

Un'unica proteina (con più subunità) forma un capside virale

Geometria del capside determinata della struttura terziaria della proteina

I siti di legame determinano le interazioni tra i suoi monomeri

• ponti disolfuro (cisteina) - formano legami covalenti tra residui amminoacidici distanti tra loro o in 2 polipeptidi diversi
• Consolidano interazioni non covalenti
• Mantengono la conformazione in ambienti diversi dall'ambiente cellulare

Ricco di ponti disolfuro - anticorpi

→ faccia citosolica

→ faccia luminale

i fosfolipidi vengono sintetizzati nella faccia citosolica

• alcuni fosfolipidi flippano sulla faccia luminale

↳ operazione catalizzata dall’enzima scramblasi (casuale)

↳ l’enzima flippasi catalizza il trasferimento di particolari fosfolipidi nel monostrato citosolico

• durante la morte cellulare, la fosfatidilserina passa da citosolica ad esoplasmatica

• il reagente annexina A5 è in grado di rilevare le fosfatidilserine

↳ proteina

• le cellule immunitarie riconoscono le fosfatidilserine e distruggono le cellule morte

• lo spessore di una membrana dipende dalla sua composizione e dalla presenza/assenza di colesterolo

• lipidi con una specifica forma possono indurre la curvatura della membrana

→ lo fosfatidiletanolammina ha una forma “conica”

• alcune parti della membrana sono predisposte alla trasmissione di informazioni

↳ DOMINI : la membrana NON è omogenea

↳ scoperti utilizzando i detergenti (Triton X-100) → dissolve le membrane, solubilizzando colesterolo e sfingomielina

Detergenti

• strumento utile per lo studio della componente proteica delle membrane
• molecole anfipatiche (simulano i lipidi)
  • possono mettere in soluzione proteina + detergente
• sale con ioni che si dissociano in soluzione con carica netta
• più efficaci (anche troppo)
• possibile denaturazione
• componente idrofilica senza carica netta
• largamente utilizzati
• CMC ➔ concentrazione critica micellare
• sopra la CMC si formano complessi con anche dei lipidi
• caratteristiche di ogni detergente

Studio delle proteine

• tecnica FRAP ➔ consente di studiare il movimento delle proteine di membrana
• proteine marcate in modo fluorescente ➔ blu visibile al microscopio
• spengo la fluorescenza ad un certo dominio ➔ foto successive, vedo i movimenti
• si ricompare per lo spostamento delle proteine
• posso tracciare i movimenti anche di una sola molecola
  • (A) ➔ moto browniano
  • (B) ➔ mobilità legata ad un dominio
  • (C) ➔ spettina, poco mobile

• EB1 → legano le estremità positive
• b lega i GTP cap dei microtubuli
• altre proteine si legano ad EB1 per essere trasportate

• alcune proteine alterano il comportamento _dei microtubuli

• destabilizzano l'estremità positiva, usano energia per rompere il microtubulo (kinesin13)
• stabilizzano la configurazione νίευνα (stathmin)

Esperimento

• Dimostrare che c'è trasporto anche in cellule molto lunghe
• Iniettati degli amminoacidi marcati in modo radioattivo
• Sintesi di proteine
• Analisi della composizione proteica in domini a distanze sempre maggiori
• Trasporto anterogrado → procede in avanti
• Velocità di trasporto > velocità di diffusione

Esperimento

• Assone gigante del calamaro
• I microtubuli in vitro eseguono le stesse funzioni che nella cellula
• Due vescicole si muovono in direzioni opposte →
• trasporto retrogrado e anterogrado

• Il centrosoma ha una doppia vita
• nelle cellule proliferanti esiste come centrosoma
• nella vita non proliferativa il centrosoma forma il corpo basale (G1 o G0) operazione reversibile
• le appendici distali e subdistali del centriolo madre, sono necessarie per formare il corpo basale. Il centriolo figlio non fa nulla

 difetti nella ciliogenesi del ciglio primario geneticamente e fenotipicamente molto eterogenee

• mutazioni delle proteine appendici del centriolo madre
• mutazioni nei geni del complesso di trasporto intra-flagellare (IFT)

separazione delle componenti già duplicate  replicazione del DNA

• G1centrosoma = 2 centrioli con PCM
• Sogni centriolo genera un procentrilo
• G2ci sono 4 centrioli
• Mi centrosomi si dividono  fuso mitotico
• G1il ciclo ricomincia in 2 cellule