Appunti di Biologia Applicata

RNA PRIMER

Negli eucarioti gli RNA primer sono sintetizzati ad intervalli di 200 nucleotidi sul filamento ritardato.

Ogni primer è lungo 10 nucleotidi

Il primer è eliminato da uno speciale enzima di riparazione che riconosce il filamento di RNA in una elica DNA/RNA e lo

elimina.

L’intervallo viene riempito dalla DNA polimerasi e dalla DNA ligasi.

DNA POLIMERASI

La Dna polimerasi catalizza l’aggiunta sequenziale di deossiribonucleotidi all’estremità 3’OH di una catena polinucleotidica

accoppiata ad un filamento stampo

DNA LIGASI

Catalizza la formazione di legami fosfodiesterici tra frammenti di Okazaki

Le molecole di DNA sono visibili quando sono condensate.

Dimensioni medie:

2nm diametro

• 8cm lunghezza

•

Quando vediamo al microscopio i cromosomi durante la MITOSI è già avvenuta la

duplicazione del DNA che ha raddoppiato il contenuto in DNA.

Ogni cromosoma è fatto di due molecole identiche di DNA (cromatidi) che si mantengono

legate insieme a livello del centromero.

Dopo la fase S, ogni cromosoma sarà costituito da 2 cromatidi fratelli che sono repliche

esatte, frutto della duplicazione del DNA.

I cromosomi di una coppia si definiscono omologhi, contengono le medesime informazioni (geni) nello stesso punto (locus), ma

possono essere differenti versioni per la stessa informazione.

CARIOTIPO UMANO

Ogni specie ha un determinato numero di cromosomi con caratteristiche morfologiche peculiari.

Cromosomi

costituiti da un filamento a doppia elica di DNA e da proteine

• spesso presenti in coppie. Le cellule che hanno coppie di cromosomi omologhi sono dette diploidi (2n), mentre sono

• definite aploidi (n) quelle che possiedono solo un cromosoma per tipo.

I cromosomi omologhi contengono lo stesso tipo di informazione

• Nell’uomo si hanno 23 coppie di cromosomi, di cui 22 sono cromosomi somatici non sessuali ed una coppia cromosomi

• diversi, i cromosomi sessuali.

Ad eccezione delle cellule germinali, le cellule umane somatiche hanno due copie di ogni cromosoma: uno di origine materna ed

una di origine paterna.

CENTROMERO

Il centromero non occupa la stessa posizione in tutti i cromosomi e divide ogni cromatide in due parti,

i bracci, la cui lunghezza dipende dalla posizione del cinetocore.

La posizione del centromero per mette di classificare i cromosomi in 4 tipi:

A. ACROCENTRICI: centromero in posizione terminale

B. TELOCENTRICI: centromero in posizione subterminale

C. SUBMETACENTRICI: centromero in posizione submediana

D. METACENTRICI: centromero in posizione mediana

IL CINETOCORE

Il cinetocore è una componente del centromero. Di solito in ogni centromero ci sono 2 cinetocori, uno per ogni cromatidio.

Ruolo dei cinetocori

Si agganciano ai microtubuli del fuso mitotico durante la divisione cellulare

• Permettono il corretto allineamento dei cromosomi all’equatore del fuso, e la loro successiva separazione ai due poli

• opposti della cellula.

Sono collocati sulla parte esterna di ciascun cromatidio e sono costituiti da tre strati proteici.

• MITOSI

La mitosi è il processo tramite il quale il nucleo di una cellula eucariote si divide, dando origine a due nuclei figli, ciascuno dotato

di una serie completa di cromosomi. Questo processo permette di mantenere il corretto numero cromosomico.

La mitosi è il processo di divisione cellulare che riguarda solo le cellule somatiche.

Da 1 cellula si ottengono 2 cellule geneticamente uguali tra loro e identiche alla cellula madre.

All’inizio della mitosi, i cromosomi, che durante l’interfase sono despiralizzati e appaiono come un ammasso di cromatina

indifferenziata, si condensano e iniziano a presentarsi sotto forma di corpuscoli corti e tozzi. Dato che il DNA si è duplicato

durante la fase S del ciclo cellulare, ogni cromosoma di una cellula che entra in mitosi è costituito da due filamenti di DNA

identici, chiamati cromatidi fratelli.

Il centrosoma è il centro di organizzazione dei microtubuli. Agisce da polo a polo del fuso durante la mitosi. Presenta una coppia

di centrioli.

Pur essendo un processo continuo, la mitosi viene suddivisa in fasi: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase e

citodieresi.

PROFASE

I cromosomi condensano

• Il nucleo scompare

• Si inizia fa formare il fuso mitotico

•

PROMETAFASE

La prometafase inizia con la disintegrazione dell’involucro nucleare. Ora i cromosomi possono attaccarsi ai microtubuli del fuso e

farsi trasportare.

Il fuso si organizza in 3 principali tipi di microtubuli

Microtubuli cinetocorici

• o si legano al cinetocore

Microtubuli astrali

• o Agiscono in direzione opposta ai microtubuli cinetocorici

Microtubuli non cinetecorici o interpolari

•

METAFASE

È la fase complessivamente più lunga della mitosi.

I cromosomi si allineano sul piano equatoriale della cellula

• Si origina la piastra metafasica

•

La fase successiva della mitosi e la separazione dei cromatidi non avviene fino a che tutti i cinetocori non siano legati alle fibre

del fuso.

ANAFASE

I cromatidi fratelli si separano e diventano veri e propri cromosomi monocromatidici

• Vengono tirati ai poli opposti dalla dinamica dei microtubuli

• Azione congiunta dei microtubuli cinetocorici e non cinetocorici

•

Si ha un accorciamento dei microtubuli cinetocorici che muovono i cromosomi figli verso il polo del fuso cui sono connessi.

I microtubuli interpolari generano una forza di scorrimento tra i loro opposti che li fa allontanare.

In questa fase un ruolo molto importante le hanno le proteine motrici.

Le proteine motrici utilizzano l’energia ricavata dall’ATP per modificare la propria conformazione ed esercitare una forza che

sortisca nel movimento delle strutture annesse o nella depolimerizzazione dei microtubuli

TELOFASE

Il fuso mitotico si disassembla

• Si formano 2 involucri nucleari

• I cromosomi si decondensano (cromatina)

•

Ricompaiono i nucleoli

CITODIERESI

La citodieresi è la divisione del citoplasma che segue la mitosi e porta alla formazione di due cellule figlie.

Durante la citodieresi si forma un anello contrattile formato da filamenti di actina e miosina che agiscono all’interno della cellula

provocando un solco, solco di clivaggio,che andrà a dividere le due cellule neoformate.

La mitosi produce sempre due cellule geneticamente identiche alla cellula madre e la maggior parte degli organelli citoplasmatici

si distribuisce casualmente nelle cellule figlie.

REGOLAZIONE DEL CICLO DI DIVISIONE

La durata del ciclo cellulare varia al variare della tipologia delle cellule, alla fase del ciclo vitale e alla specie cellulare.

Il ciclo cellulare è un processo estremamente importante. Errori in questo processo potrebbero compromettere la vitalità cellulare.

Per tale motivo, nel ciclo cellulare, sono presenti dei punti di crontrollo o checkpoints, localizzati a livello delle transizioni

G1/S e G2/M.

G1 fra la fine della mitosi e l’inizio della fase S. La G2 fra il termine della fase S e l’inizio della fase M.

In questi periodi di tempo si ha la maggior parte della sintesi proteica con conseguente aumento della massa cellulare e la

realizzazione dei controlli che impediscono l’inizio della fase successiva se non è stata completata quella precedente.

Il controllo del ciclo di divisione avviene in 2 modi:

Controllo intra-cellulare o endogeno: il ciclo è regolato da fattori proteici che promuovono il passaggio sequenziale

• attraverso le varie fasi. Il motore del ciclo è un sistema biochimico di chinasi dipendenti da cicline (cdk)

Controllo extra-cellulare o esogeno: il ciclo è modulato da fattori o segnali chimici esterni, favorenti o inibenti la

• divisione cellulare. Sono questi fattori mitogeni a innescare il motore biochimico di cui sopra.

Ø CONTROLLO INTRA-CELLULARE O ENDOGENO

Il motore biochimico che promuove la progressione attraverso il ciclo è dato da:

Fattori proteici: che operano ciclicamente sono dimeri proteici dati dall’unione di una ciclina e una protein chinasi

• ciclina-dipendente (cdk).

CDK: enzimi che fosforilano proteine bersaglio (ATP)

• Ciclina: componente di una famiglia di proteine che si lega alle Cdk e ne regola il funzionamento. La concentrazione di

• queste proteine attivatrici oscilla con periodicità.

Le Protein Chinasi sono enzimi che compiono fosforilazione.

La fosforilazione è una reazione chimica, si tratta della aggiunta di gruppi fosfato a substrati proteici, reazione accopiata a

demolizione di ATP.

Si aggiunte fosfato agli aminoacidi:

Serina

• Treonina

• Tirosina

•

La proteina fosforilata si attiva o inattiva funzionalmente.

Le protein chinasi agiscono solo se legate a proteine che le attivano chiamate

cicline. La concentrazione di queste cicline oscilla con periodicità durante il

ciclo grazie al fatto che vengono sintetizzate e degradate in modo ciclico durante

le fasi del ciclo cellulare. Ciò comporterà la attivazione ed inattivazione delle

Cdk.

RUOLO DELLA P53

È una proteina che funge da fattore di trascrizione che attiva geni che

producono:

Inibitori del ciclo di divisione

• Inibitori degli inibitori di morte Attiva geni del reparir

• •

Fattore di trascrizione: controlla diversi pathway genici cioè diversi percorsi metabolici biologicamente fondamentali.

• Di norma ha una localizzazione citoplasmatica e la sua attivazione attraverso fosforilazione, lo porta ad essere

• traslocato attivamente nel nucleo dove esplica la sua azione

il suo prodotto genico è metastabile (instabile) in quanto, se non fosforilato, viene degradato

• mutato nel 50% dei tumori (80% mutazioni puntiformi, 20% prodotto troncato). Le mutazioni possono causare diverse

• conseguenze. à

Protein Chinasi ATM fosforila p53 attivandoloà va nel nucleo e si lega a specifiche sequenze nucleotidiche di DNA

regolando la trascrizione di geni specifici come p21 (inibitore del ciclo) o puma inibitore degli inibitori della morte.

Ø CONTROLLO EXTRA-CELLULARE O ESOGENO

Il ciclo cellulare è modulato anche da fattori o segnali chimici esterni, favorenti o inibenti la divisione cellulare. Ad esempio i

fattori mitogeni che innescano il motore biochimico.

Ricezione: una molecola segnale può legarsi ad un recettore di membrana

• Trasduzione: il complesso segnale/recettore può trasferire l’impulso o stimolo all’interno della cellula trasformandolo

• ed amplificandolo

Risposta: ciò può attivare una risposta cellulare specifica che coinvolge anche la espressione di geni nucleari

• APOPTOSI

MORTE CELLULARE PROGRAMMATA

La pluricellularità comporta differenziazione ed