Appunti di Biologia applicata

IMPORTAZIONE

Le proteine che dovranno andare al nucleo seguiranno una via citoplasmatica, ciò significa che non

nasceranno dentro il reticolo ruvido ma completano la loro sintesi nei ribosomi liberi nel citoplasma.

Le proteine che nasceranno all'interno del reticolo endoplasmatico seguiranno una via di smistamento

secretoria. La sintesi delle proteine avviene inizialmente sui ribosomi liberi. Man mano che la

proteina viene sintetizzata, poi subirà la sintesi ad un certo punto da parte di un peptide cioè una

sequenza breve di amminoacidi. Questa sintesi da parte degli amminoacidi rappresenta per la cellula

un segnale preciso (peptide-segnale). Il peptide-segnale che si trova in quelle proteine che devono

entrare nel nucleo si chiama NLS (che non è presente nella regione ammino-terminale) significa

sequenza di localizzazione nucleare. La proteina che deve entrare nel nucleo si chiamerà cargo e

presenta una sequenza segnale NLS; questa sequenza deve essere riconosciuta da un recettore che

l'importina. L'importina lega il cargo a livello del NLS. Il complesso importina-cargo attraversa il

complesso del poro e arriva nel nucleoplasma. Una volta dentro, esiste una proteina associata ad una

molecola energetica che prende il nome di ran Gtp e questa si lega all'importina. Questo legame fa

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distaccare la proteina. Ran Gtp importina riesce ad uscire cosi dal complesso del poro. Una volta

uscito esiste un enzima fattore, che idrolizza il GTP trasformandolo in GDP. Questa trasformazione

fa si che ci sia ran GDP e cosi l'importina si stacca e puo legare un altro cargo. Ran GDP è piu

concentrato fuori e ha la tendenza di tornare dentro, e viene fosforilato attraverso un fattore di

fosforilazione GEF, e diventa ran GTP; ran GTP è piu concentrato dentro e tende ad uscire, e verrà

defosforilato. ESPORTAZIONE

E' la stessa cosa dell'importazione. La proteina cargo è all'interno. La sequenza segnale per

l'esportazione si chiama NES cioe sequenza di esportazione nucleare, che viene riconosciuta da un

recettore: l'esportina. L'esportina si legherà al cargo e contemporaneamente ran GTP si lega

– –

all'esportina. Per cui il complesso sarà formato da: cargo esportina ran GTP. Questo complesso

una volta fuori, verrà idrolizzato GTP diventando ran GDP perdendo di affinità nei confronti

dell'esportina che a sua volta perde affinità nei confronti del cargo. Il cargo sarà libero di fare quello

che deve fare, l'esportina attraverso il complesso del poro rientra, e ran GDP rientrando verrà

fosforilato e diventerà GTP.

All'interno del nucleo vi è cromatina che altro non è se non DNA + proteine istoniche e non. Gli

istoni sono delle proteine basiche, si legano col dna che è acido e sono 5: istone H1, H2A, H2B, H3,

H4.

Il cromosoma è la cromatina iperspiralizzata. Nelle nostre cellule i cromosomi si possono distinguere

l'uno dall'altro solo durante la fase M del ciclo cellulare; per il resto del ciclo si vede sempre cromatina.

La cromatina si divide in:

→

1. eucromatina è la cromatina che durante tutto il ciclo cellulare attraversa le fasi di

spiralizzazione e despiralizzazione. Possiede un'informazione genetica, ed è

trascrizionalmente attiva.

→

2. Eterocromatina è la cromatina che durante il ciclo cellulare resta quasi sempre

spiralizzata, non contiene geni e non è trascrizionalmente attiva. Questa a sua volta si divide

in due: →

• eterocromatina costitutiva si trova a livello del centromero (è la costrizione primaria dei

cromosomi) e dei telomeri (sono le parti finali dei cromosomi). Non contiene geni e non sarà

mai trascritta. →

• eterocromatina facoltativa contiene dei geni seppur non è trascrizionalmente attiva ma

all'occorrenza puo’ diventarlo. Esempio: il corpo di barr. Noi abbiamo 46 cromosomi o

meglio abbiamo 23 coppie di cromosomi (corredo diploide 2n). 22 di queste coppie sono

autosomi e una coppia è di cromosomi sessuali. La femmina come cromosomi sessuali ha X-

X; il maschio X-Y. Il cromosoma Y è quasi tutto eterocromatina costitutiva. Contiene solo dei

geni che servono per i caratteri sessuali. Il cromosoma X invece è ricco di geni importanti.

Bisongna compensare lo squilibrio di geni tra maschio e femmina; nel momento in cui veniva

concepita una femmina (X-X perciò), in 16esima giornata da questo concepimento avveniva

il processo di lyonizzazione che altro non è se non un'inattivazione di uno dei due cromosomi

X. Per cui tutte le femmine possiedono un cromosoma X e un corpo di barr. Questo fenomeno

avviene in 16esimo giorno cioe proprio all'inizio, ma comunque ci saranno già tantissime

cellule che daranno vita ad un nuovo individuo. Prendiamo ad esempio 10 cellule che

diventeranno poi un individuo. La lyonizzazione è un processo casuale: a volte viene

inattivato il cromosoma di origine paterna altre volte di origine materna. Poniamo che di

queste 10 cellule 4 avranno inattivato l'X paterno e 6 quello materno. Da queste 10 cellule poi

verranno fuori tutte le cellule che formeranno l'individuo. Tutte le cellule che deriveranno da

quelle con l'X paterno inattivato avranno tutte l'X paterno inattivato. Le cellule che avranno

l'X materno inattivato daranno origine a tutte cellule con l'X materno inattivato. Il concetto è

che le femmine hanno in alcuni tessuti l'X paterno inattivato, in altri tessuti invece l'X materno.

in vari tessuti si esprimono cose diverse e questo si puo’ chiamare

Quindi mosaico genetico.

Un mosaico genetico si ha quando si esprimono nei vari tessuti cose diverse. L'X inattivo deve

essere riattivato nella meiosi; la meiosi porterà alla formazione di 4 cellule aploidi ognuna

delle quali deve averlo l'X.

CICLO CELLULARE

Si distinguono 2 fasi:

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1. Interfase si divide in 3 fasi

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• G1 intensa attività trascrizionale e traduzionale. La cellula comincia a produrre proteine

e rna, e si prepara per entrare nella fase S, cioè nella fase in cui duplica il proprio dna.

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• S i cromosomi si duplicano, noi comunque vediamo cromatina.

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• G2 vi è un accrescimento volumetrico della cellula perchè in fase M deve dividersi.

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2. Fase M se parliamo di cellule somatiche M sta per mitosi, cellule germinali meiosi.

Avviene la divisione della cellula. Alcuni tipi di cellule finita la fase M e la citodieresi, vanno

in una fase che è la fase G0

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3. G0 è una fase di quiescenza. La cellula esce dal ciclo cellulare e non si dividerà piu. In

base al tempo di permanenza in questa fase si distinguono 3 categorie di cellule:

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• Cellule Perenni si chiama così se una volta entrata in G0 resta li fino alla sua morte

(neuroni, globuli rossi perchè non hanno il nucleo e non possono dividersi)

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• Cellule Stabili se opportunamente stimolate possono rientrare in G1 (cellule ossee, globuli

bianchi, cellule epatiche)

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• Cellule Labili hanno vita molto breve e non riescono nemmeno ad andare in G0 a volte

(cellule staminali, epidermiche)

La cromatina ha vari livelli di spiralizzazione:

• nel primo livello, due copie dell'istone H2A, due dell'istone H2B, due dell'istone H3 e due

dell'istone H4, si mettono insieme formando l'ottamero istonico (8 istoni), attorno al quale si

avvolge la doppia elica del dna e si forma un nucleosoma. Per circa una cinquantina di basi

si allungherà il DNA e si formerà un altro nucleosoma e cosi via. Questi nucleosomi sono

intervallati gli uni dagli altri dal dna linker e si crea una fibra nucleosomica o collana di

perle. Il diametro di questa fibra è di 11nanometri.

• Nella seconda fase di spiralizzazione interviene l'istone H1 che blocca ogni nucleosoma e

contemporaneamente fa in modo che si arrivi al secondo livello di spiralizzazione che è quello

del solenoide. In pratica è come se tutte queste perle si attaccassero in maniera sfalzata però.

Questo solenoide ha un diametro di 30 nanometri. A questo punto intervengo delle proteine

di impalcatura e si formano le anse con un diametro di 300nm, le rosette di anse 700nm e il

cromosoma 1400nm.

In base alla posizione del centromero si distinguono quindi cromosomi:

1. acrocentrici: centromero in posizione subterminale (in prossimità di una delle estremità).

2. telocentrici: centromero in posizione terminale.

3. submetacentrici: centromero in posizione submediana (spostato verso una delle due

estremità).

4. metacentrici: centromero in posizione mediana.

Un cromosoma (duplicato) è costituito da 2 cromatidi fratelli che sono identici tra di loro.

È semplice da ricordare che le cellule somatiche vanno in mitosi e le germinali in meiosi. Questo

perchè una cellula madre che ha un corredo cromosomico diploide (ossia 46 cromosomi cioe 2n), alla

fine della mitosi si otterranno 2 cellule figlie diploidi identiche tra loro e alla madre. Si tratta di un

processo altamente conservativo.

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Per quanto riguarda la meiosi una cellula madre diploide che entra in meiosi a seguito di 2

differenti divisioni porterà alla formazione di 4 cellule figlie aploidi e tutte diverse. La meiosi genera

diversità a differenza delle cellule somatiche che quando si dividono (mitosi) devono dare vita a

cellule identiche, uguali. Le cellule che si formano dalla meiosi si chiamano gameti. La femmina

forma le cellule uovo(aploide), a partire dagli ovociti, cellule germinali femminili che si trovano a

livello delle gonadi. Il maschio formerà gli spermatozoi (aploide) a partire dalle cellule germinali

maschili ossia gli spermatociti che si trovano a livello delle gonadi maschili. Ovocita e spermatocita

sono diploidi. Le cellule figlie devono essere tutte diverse perchè se si producessero tutte le cellule

uovo uguali e lo stesso per gli spermatozoi, tutti i figli sarebbero uguali. Devono perciò essere diversi.

Tutte le cellule uovo anche se diventeranno aploidi conterranno comunque il 50% della madre e il

50% del padre.

MITOSI

riguarda le cellule somatiche ed è un processo altamente conservativo. Sia per la mitosi che per la

meiosi il Dna si replica in fase S, poi avremo una fase G2 e poi una fase M. In mitosi, la cellula, si

dividerà una sola volta. La mitosi consta di 4 fasi:

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1. Profase si divide in tardiva e iniziale

2. Metafase

3. Anafase

4. Telofase

Ogni fase sia nella mitosi che nella meiosi è caratterizzata da un determinato evento ma sono

comunque collegate sempre una all'altra in modo continuo; non ci sono momenti di pause. La cellula

che è ancora in interfase (sarebbe la fase G2) e che sta per entrare in