Appunti di Biologia

TRASPORTO ATTRAVERSO LE MEMBRANE

- Diffusione semplice: è un tipo di trasporto passivo che non richiede energia. La molecola si sposta dalla regione a concentrazione maggiore a quella a concentrazione minore. Non è necessario l'intervento di alcun trasportatore.

- Diffusione facilitata: un tipo di trasporto passivo che non richiede energia. La molecola si muove secondo gradiente di concentrazione quando la diffusione è passiva e con l'aiuto di proteine canale quando è agevolata. Si utilizzano canali ionici o carrier. Con i canali ionici abbiamo proteine trans-membrana che formano pori attraverso i quali avviene la diffusione selettiva di ioni. I canali si aprono e chiudono a seconda delle necessità della cellula e sono di vari tipi: ligando-dipendenti, voltaggio-dipendenti, meccanosensori ed acquaporine. Con i carrier osserviamo un sito di legame per la molecola nella proteina, che si modifica per trasportare la sostanza ed una volta terminato il suo compito.

ritorna nella sua forma originale. - trasporto attivo: avviene contro gradiente di concentrazione, dunque si ha dispendio di E. Parliamo di uniporto quando si trasferisce una sola sostanza in un'unica direzione, di simporto o cotrasporto quando la sostanza trasferita ha bisogno di un co-trasportatore e di antiporto quando le 2 sostanze trasferite vanno in direzioni opposte. - trasporto mediato da vescicole: esocitosi ed endocitosi, la seconda si distingue in fagocitosi quando vengono inglobate particelle e pinocitosi quando si assorbono liquidi. - Carboidrati di membrana: tramite glicosilazione vengono legati covalentemente a proteine e lipidi, per formare glicoproteine e glicolipidi, che hanno ruolo nella comunicazione cellulare e protettivo, vanno infatti a formare una particolare struttura chiamata glicocalice. cellule → tessuti → organi → apparato o sistema → organismo La comunicazione tra cellule controlla crescita, riparazione, differenziamento e processi.

Il metabolismo dell'organismo può avvenire per contatto o a distanza, mediante recettori e molecole segnale. Possono intervenire neurotrasmettitori, ormoni, fattori di crescita e citochine. Le molecole segnale possono essere idrosolubili, come i neurotrasmettitori e gran parte degli ormoni, che non possono entrare nella membrana plasmatica e interagiscono con le cellule rimaste all'esterno, oppure liposolubili, come ormoni steroidei e tiroidei, che possono attraversare il doppio strato fosfolipidico. Ogni cellula deve poter rispondere in modo selettivo ai segnali cellulari, se viene totalmente privata di essi va incontro a morte programmata, apoptosi.

Modalità di comunicazione cellulare:

• Paracrina: il messaggio arriva a cellule bersaglio nelle vicinanze.
• Autocrina: il bersaglio del segnale è la cellula stessa.
• Endocrina: la cellula bersaglio è lontana, dunque l'ormone entra nel circolo sanguigno.
• Dipendente da contatto: i segnali di membrana

I recettori sono di superficie o intracellulari, la segnalazione avviene in 3 fasi:

• ricezione del segnale: il recettore viene attivato nel momento in cui entra in contatto col ligando, il legame tra idue induce un cambiamento conformazionale e ne attiva la funzione.
• trasduzione del segnale: la risposta comincia quando il recettore attivato stimola una serie di proteine che formano una via di trasduzione del segnale.
• risposta cellulare: il segnale ricevuto influenza le funzioni e/o la quantità di proteine cellulari.

Bersagli intracellulari: enzimi, proteine strutturali/regolatrici.

Recettori intracellulari: gli ormoni steroidei formano un complesso estrogeno-recettore, il dimero lega poi il DNA ed attiva la trascrizione di un gene specifico.

Altri attori della comunicazione cellulare sono:

• composti non fisiologici, nel caso in cui siano agonisti i troviamo ad imitare l'attività biologica, mentre da antagonisti la bloccano.
• esosomi

vescicole extracellulari che derivano dal compartimento endocitico della cellula, sono rilasciati da tutte le cellule nucleate e si trovano nella maggior parte dei liquidi corporei. Contengono proteine, lipidi e RNA, intervengono nella comunicazione intercellulare, sia a livello locale che sistemico e sono coinvolti in numerosi processi fisiologici.

Adesione cellulare: matrice extracellulare (ECM) è composta da proteine fibrose e peptidoglicani. Tra le proteine troviamo quelle di tipo strutturale, collagene ed elastina, e quelle di adesione, fibronectina e laminina. Le cellule si ancorano alla ECM tramite le integrine e sono legate tra loro tramite giunzioni:

• giunzioni strette o occludenti: non lasciano spazio tra le membrane, creando una struttura impermeabile.
• giunzioni adesive o di ancoraggio: legano il citoscheletro delle due cellule garantendo resistenza meccanica (aderenti connettono le cellule attraverso caderine, che percorrono lo spazio intermembrana e si legano nel citosol).

aimicrofilamenti di actina; i desmosomi sono unti di contatto in cui sono sempre presenti caderine; gliemidesmosomi connettono alla ECM tramite integrine).-g. comunicanti o gap: le membrane delle 2 cellule sono così vicine da mettere in comunicazione il citoplasma epermettere lo scambio di ioni e piccole molecole.La giunzione è formata da un “connessone” composto da 3 unità proteiche di connessina.

FUNZIONI CELLULARI: il DNA deve essere accessibile al fine di garantire l’espressione genica (trascrizione etraduzione) e la replicazione.

DNA → trascrizione e replicazione di altro DNA → RNA → traduzione → POLIPEPTIDEL’informazione codificata nella sequenza di basi nucleotidiche del DNA viene riversata in una sequenza di basi diRNA, l’informazione contenuta in esso viene trasferita nei polipeptidi.

•Replicazione: processo che porta alla formazione di nuove molecole di DNA, ha luogo nel nucleo o nel nucleolo,a seconda

che la cellula sia eucariote o procariote. È un processo semi-conservativo, ovvero si conserva solo metà del doppio filamento di DNA, che dopo la replicazione avrà un filamento parentale ed il complementare nuovo di sintesi. La replicazione inizia spesso da zone specifiche (origine repl.) e segue la regola dell'appaiamento delle basi A/T e G/C. Il DNA si separa all'origine, forma una bolla e 2 forche di replicazione, intervengono primer necessari per cominciare la sintesi, avremo un frammento guida ed uno di Okazaki, all'allungarsi del frammento guida verranno prodotti secondo e terzo frammento di Okazaki, uniti grazie all'azione della DNA ligasi. L'apertura dell'elica di DNA avviene ad opera dell'enzima DNA elicasi, che spezza i legami idrogeno tra le basi azotate. La tensione della forca viene ridotta dalla DNA topoisomerasi, che taglia i filamenti superavvolti e le proteine SSB (leganti DNA a singola elica) evitano.

L'appaiamento del DNA srotolato. La DNA polimerasi attacca nuovi nucleotidi sul filamento stampo e quindi è la diretta responsabile della replicazione. Alla fine della replicazione si verifica il problema della replicazione dei terminali, nei telomeri esiste una conformazione che durante la replicazione lascerebbe un vuoto nella sequenza, infatti l'elica termina con un 3'OH, che funge da stampo per la primasi, percui il filamento di nuova sintesi avrà la parte iniziale che funge da innesco. Rimuovendo questo primer si produrrebbe una regione non replicata, che durante le replicazioni porterebbe ad un accorciamento dei cromosomi, ciò non avviene grazie alla telomerasi, che lega molte copie di DNA fino all'estremità dei cromosomi: la telomerasi si lega alla ripetizione di DNA, sintetizza una sequenza ripetuta di 6 nucleotidi e continua a farlo in continuo avanzando verso dx. Grazie a questo meccanismo non si verifica l'accorciamento dei

cromosomi.•Trascrizione: processo di sintesi di molecole di RNA (m/r/t/sn/microRNA) a partire da DNA. Il gene è l'unità funzionale dell'eredità, definito come la sequenza di nucleotidi del DNA cellulare che può essere trascritta per formare molecole di RNA, che direttamente o indirettamente portano alla sintesi di una proteina. Il procedimento comincia in prossimità del promotore, l'RNA polimerasi apre la doppia elica del DNA e catalizza la sintesi di RNA con lo stesso procedimento della replicazione, tranne che per la base azotata che varia da timina ad uracile. Si trascrive solo uno dei 2 filamenti, il processo termina quando la polimerasi raggiunge la zona del terminatore, dove si distacca ed il DNA si richiude. Nei procarioti l'RNA polimerasi richiede una subunità per funzionare, il fattore σ (sigma), che permette di trascrivere in modo corretto. C'è poi una fase di allungamento dove la polimerasiIl processo di trascrizione produce un filamento senso e termina con la trascrizione dell'enzima e del trascritto. Negli eucarioti esistono tre forme diverse di RNA polimerasi per produrre diversi tipi di RNA. I fattori di trascrizione sono proteine fondamentali per la trascrizione. Dopo la trascrizione si forma un pre-mRNA che subisce uno splicing per rimuovere gli introni. Durante la traduzione, l'informazione contenuta nell'mRNA viene utilizzata per produrre una sequenza di amminoacidi di una proteina. La cellula utilizza il codice genetico.

sequenza nucleotidiche lette in tre coppie di basi, icodoni: sono 64, di cui 61 codoni senso e 3 non senso, ovvero che stoppano la traduzione. Il codice genetico è ridondante, più triplette possono codificare uno stesso amminoacido. La traduzione è un processo che necessita di più componenti per realizzarsi:

• tRNA, che allinea gli AA nel giusto ordine seguendo lo stampo di mRNA, ha 2 siti funzionali, uno che trasporta l'AA corretto e l'anticodone che riconosce il codone dell'mRNA.
• amminoacidi tRNA sintetasi, enzimi che legano gli AA corrispondenti alle molecole di tRNA.
• ribosomi, sito della sintesi, dove interagiscono mRNA e tRNA, e che catalizza la formazione di legami covalenti tra gli AA per rendere la sintesi possibile.
• fattori di trascrizione, di inizio, allungamento e rilascio.
• molecole di tRNA, costituite da circa 80 nucleotidi legati tra loro a formare una struttura a trifoglio.
• catena terminale, costituita dal codone CAA, dove si lega

L'AA.-altro sito rilevante è quello in cui l'amminoaciltRNA sintetasi viene riconosciuto.

La traduzione dell'mRNA in polipeptidi è uno dei processi maggiormente dispendiosi dal punto di vista energetico (ATP, GDP), avviene in 3 fasi.