Argomenti e risposte modulo 1 e 2 biologia e biologia molecolare

Le proteine prioniche e il fago lambda

I prioni sono, invece, delle proteine la cui struttura tridimensionale è stata alterata e quindi risulta errata (es: morbo della mucca pazza); essi sono normalmente presenti in soggetti sani, ma in alcune condizioni alterano la loro configurazione spaziale, trasmettendone una errata alle molecole sane. Enterobacteria fago λ, più comunemente noto come fago lambda, è un batteriofago temperato che infetta Escherichia coli. Si tratta di un virus ampiamente utilizzato nei laboratori di biologia molecolare poiché è utile alle tecniche di clonaggio genico che sfruttano vettori fagici. In caso di infezione, però, subito dopo aver penetrato la cellula batterica, il DNA del virus tende a chiudersi circolarmente sfruttando le ligasi batteriche. λ è chiamato profago (forma integrata), e risiede all'interno dell'ospite apparentemente senza arrecare danno. In questa fase il profago duplica con la duplicazione del DNA dell'ospite, che

Avviene prima di ogni divisione cellulare. Questa fase è quella definita isogena: il DNA del fago che viene espresso. La cellula si trova con una netta carenza di energia disponibile, tossine ed altri fattori che danneggiano la cellula fino a produrle una chiara sofferenza, il metabolismo cellulare è fortemente alterato. Il profago si riattiva, il suo DNA viene exciso dal genoma ospite e si avvia il ciclo litico. Il fago riattivato inizia a produrre grandi quantità di mRNA a partire dal proprio DNA, al fine di costituire un elevato numero di unità fagiche. Quando tutte le risorse della cellula sono esaurite a causa dell'assemblaggio di nuovi fagi, la sua membrana viene distrutta ed i fagi prodotti sono riversati all'esterno. I batteriofagi più complessi, come quelli della serie T, hanno una forma a spillo. La testa contiene l'acido nucleico, sotto a questa si trova un collare, seguito da una coda che si sfrangia all'estremità libera.

in 5 o 6 fibre.Il fago T2 è un batteriofago virulento del genere dei virus di tipo T4 che infetta Escherichia coli.Il genoma del fago lambda è rappresentato da DNA lineare a doppio filamento e lungo 48 kb.Appena dopo l'ingresso del genoma fagico nel batterio, il DNA lineare viene convertito in una forma circolare. All'interno del batterio, il fago lambda può proseguire attraverso due vie alternative. Come il batteriofago T4, può accingersi ad operare attraverso un ciclolitico e, quindi, si può riprodurre nel batterio ospite, lisare la parete del batterio che rilascia i nuovi fagi. Alternativamente, il fago lambda può intraprendere un ciclolisogenico: il DNA del fago lambda, quando entra nella cellula batterica di Escherichia coli, si integra nel genoma batterico mediante un meccanismo di ricombinazione sito-specifica mediato dal prodotto del gene fagico int, che codifica per la integrasi di lambda.

Come si replica un retrovirus?

dopo essere stato tradotto in proteine virali, viene assemblato insieme ad altri componenti virali per formare nuovi virus. Questi nuovi virus vengono poi rilasciati dalla cellula ospite e possono infettare altre cellule. La duplicazione di un retrovirus è un processo complesso che coinvolge diverse fasi e componenti. La presenza dell'enzima trascrittasi inversa è fondamentale per la replicazione del virus. Durante la prima fase, il virus entra nella cellula ospite e il suo capside viene rimosso. La trascrittasi inversa, associata all'RNA virale, trascrive l'RNA in una molecola di DNA. Questo DNA virale a doppia elica si integra nel cromosoma della cellula ospite, dove può rimanere per un lungo periodo di tempo. Nella seconda fase, il genoma virale viene trascritto in RNA messaggero (mRNA), che viene tradotto in proteine virali. Queste proteine, insieme ad altri componenti virali, vengono assemblate per formare nuovi virus. Infine, i nuovi virus vengono rilasciati dalla cellula ospite e possono infettare altre cellule. La duplicazione dei retrovirus, come l'HIV, è un processo che permette al virus di persistere nel nostro organismo in modo perenne. La presenza dell'enzima trascrittasi inversa e la sua capacità di trascrivere l'RNA virale in DNA sono cruciali per la replicazione del virus. Questo processo complesso consente al virus di integrarsi nel nostro DNA e di produrre nuovi virus che possono infettare altre cellule.

In parte andrà incontro a traduzione sintetizzando le proteine del pericapside e del capside, e altri enzimi trascrittasi inversa; l'altra parte, invece, verrà assemblato insieme alle transcrettasi inversa su cui verranno aggiunte le proteine del capside e dell'envelope. Infine, per gemmazione, escono dalla cellula, sotto forma di nuove particelle virali che infetteranno altre cellule.

8. Membrana plasmatica e tutti i suoi tipi di trasporto

La membrana plasmatica/cellulare è la componente esterna della cellula, la quale racchiude il citoplasma e delimita la cellula stessa dall'ambiente esterno circostante; essa ne regola il passaggio di sostanze, permettendo la comunicazione cellulare: è semipermeabile proprio perché permette il passaggio selettivo di alcune molecole, come acqua e altri ioni. Essa, quindi, protegge la cellula e le dona forma, regolando l'attività di reazione agli stimoli esterni, presentando reazioni immunitarie e

di passaggio delle sostanze polari attraverso la membrana). Inoltre, la membrana plasmatica svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'omeostasi cellulare, regolando il passaggio di sostanze all'interno e all'esterno della cellula.

passaggio dimolecole come l’acqua) mentre all’esterno, rivolti verso lo strato fosfolipidico, sonodisposti gli amminoacidi idrofobici non polari. Le proteine integrali di membrana sono didiverso tipo:

Abbiamo proteine transmembrana, le quali attraversano completamente il doppio- strato lipidico; esse si differenziano in single e multiple pass: le single passattraversano, con un canale unico, la membrana, mentre le multiple pass creanopiù passaggi al suo interno, creando più canali e attraversando la membrana,pertanto, più volte.

Quelle periferiche di membrana le quali possono essere sia intrinseche (interne)- che estrinseche (esterne).

Le glicoproteine, invece, fungono da recettori per ormoni e rappresentano un- fattore di crescita, con proprietà antigeniche (antigeni) come accade per ilriconoscimento di molecole estranee alla cellula (es: i batteri presentano sullapropria superficie uno specifico antigene, ovvero delle proteine specifiche, le

quali non sono riconosciute dalla cellula umana). Le giunzioni cellulari sono un'altra tipologia di proteine di adesione cellulare che legano le membrane di altre cellule. Alcune proteine, inoltre, presentano la funzione di ancoraggio, come le integrine, le quali connettendosi ai microfilamenti intercellulari ancorano la cellula alla matrice extracellulare; alcune presentano attività enzimatica e altre si occupano della traduzione del segnale, legandosi a molecole segnale (ormoni) trasmettono l'informazione all'interno della cellula.

Per quanto riguarda la funzione di trasporto della membrana, essa è suddivisa in tipi differenti:

Abbiamo il trasporto passivo, suddiviso a sua volta in 2 tipi di diffusione: quella semplice e quella facilitata; il trasporto passivo avviene sempre secondo gradiente di concentrazione (come l'osmosi: da dove c'è maggior concentrazione di soluto a dove ce n'è di meno) per tanto non richiede energia (ATP). Qui,

leproteine, formano dei canali proteici che permettono il passaggio selettivo di sostanze all'interno della membrana, come nel caso delle acquaporine (diffusione facilitata) che permettono l'entrata delle molecole di acqua (o altri ioni come il Na+) proprio perché composte da amminoacidi idrofobici nei punti vicino al fosfolipide e polari all'interno del canale, permettendone il passaggio anche attraverso le code idrofobiche del doppio strato fosfolipidico. Vi sono, inoltre, altre proteine deputate al trasporto passivo, ovvero le proteine carrier, le quali agiscono sempre tramite gradiente di concentrazione legandosi alle molecole da trasportare (come il glucosio) qualora la loro concentrazione all'esterno della cellula fosse troppo elevata. Una volta intercettata la molecola, la carrier si lega ad essa, cambiando conformazione: questo permette il rilascio della molecola all'interno della cellula e la successiva ripresa, da parte della proteina, della propria

conformazione iniziale. Il trasporto mediato, invece, fa parte del trasporto attivo secondario, in quanto avviene sempre per diffusione facilitata secondo gradiente di concentrazione, ma in questo caso è una molecola, come il glucosio, che deve uscire dalla cellula contro gradiente di concentrazione, per tanto si servirà dell'entrata degli ioni Na, i quali entrano secondo gradiente, che garantisce l'energia necessaria per consentire il passaggio contro gradiente del glucosio: ogni 2 ioni Na+ può "passare" una molecola di glucosio.

Il trasporto attivo si differenzia in primario, ovvero costituito da pompe, e secondario; esso avviene contro gradiente di concentrazione, per tanto occorrerà l'utilizzo di ATP. Un esempio di trasporto attivo è la pompa NA+/K+: essa fa sì che 3 ioni di Na+ presenti all'interno della cellula vengano trasportati fuori, mentre 2 ioni K+ vengano portati all'interno, per mezzo di una

proteina carrier eidrolisi di ATP in ADP e P; essa avviene contro gradiente di concentrazione proprioperché la concentrazione di Na+ è più elevata all’esterno della cellula, e il K+ èpiù concentrato al suo interno.

Altri tipi di trasporto avvengono per esocitosi, endocitosi e fagocitosi. L'esocitosi,- come suggerisce l’etimologia (eso = fuori, cito = cellula) determina l’espulsione, ilrilascio di materiale dall’interno all’esterno della cellula: la vescicola formatasi,piena di macromolecole, si dirige verso la membrana cellulare e si fonde conessa; successivamente, il contenuto della vescicola viene rilasciato all’esternodella cellula stessa (come accade nel caso del rilascio dei neurotrasmettitori daparte dei neuroni).

L'endocitosi, invece, è il processo inverso: è il rilascio disostanze all’interno della cellula; la molecola si avvicina alla membrana, la qualecrea delle invaginazioni.

che inglobano la molecola e la trasportano all'interno della