Biologia Applicata - 1° Anno Scienze Motorie

DNA

 Meiosi 2 (in breve: non prevede un’ulteriore duplicazione del DNA, i cromatidi fratelli dei

cromosomi si separano e allontanano verso i poli, metà del corredo cromosomico migra verso

ciascun polo)

1. Profase 2 (i cromosomi/cromatina si condensano di nuovo, non c’è nessuna nuova

replicazione ne crossing-over ne accoppiamento di cromosomi omologhi). A questa segue

la prometafase 2 dove si completa il fuso e si rimuove la membrana

2. Metafase 2 (i cromatidi fratelli che costituiscono ciascun cromosoma omologo si

dispongono sul piano equatoriale della cellula)

3. Anafase 2 (i cromatidi fratelli si separano all’altezza del centromero e si dirigono verso i

poli opposti. Da questo momento, cosi come nella mitosi, ogni cromatidio è indicato come

cromosoma)

4. Telofase 2 (in questa fase c’è un componente di ciascuna coppia di omologhi a ogni polo,

si ricostituisce l’involucro nucleare, i cromosomi tornano cromatina e si verifica la

citocinesi) 36

Ricapitolando: la mitosi è una singola divisione nucleare durante la quale i cromatidi fratelli si

disgiungono l’uno dall’altro dando luogo a due cellule figlie diploidi identiche alla cellula madre. La

meiosi invece, consiste in due divisioni nucleari successive (meiosi 1 e meiosi 2). Durante la meiosi

1 si separano i cromosomi omologhi mentre nella meiosi 2 si separano i cromatidi fratelli. La meiosi

si conclude con la formazione di quattro cellule aploidi geneticamente differenti causa variabilità

genetica dovuta a mescolamento di cromosomi paterni e materni. Durante la meiosi possono

avvenire degli errori. 37

38

CAPITOLO 7: FORMAZIONE DEI GAMETI (GAMETOGENESI) I E FECONDAZIONE

Come detto, la meiosi genera 4 cellule figlie con corredo cromosomico “n”. Queste cellule però

non sono ancora pronte per essere fecondate, infatti devono subire delle trasformazioni per

diventare gameti maschili (spermatozoi) o femminili (ovuli). Per formare gli spermatozoi si parla di

spermatogenesi, questo processo, che avviene nelle gonadi e per tutta la vita di un uomo a partire

dalla pubertà, prevede uno sviluppo/differenziazione e una maturazione delle 4 cellule figlie della

meiosi (tutte e quattro diventano spermatozoi). A queste cellule infatti, si aggiunge nella parte

bassa, un lungo flagello che consente il movimento allo spermatozoo, mentre nella parte alta si

aggiunge una vescicola con dentro degli enzimi litici, questa vescicola, arrivata all’ovulo, si rompe e

rilascia enzimi litici che rompono la barriera dell’ovulo e permettono allo sperma di entrare in esso

e mescolare i propri cromosomi con quelli dell’ovulo dando il via alla fecondazione.

Gli ovuli invece vengono formati nel processo della ovogenesi. Durante questo processo, solo una

delle quattro cellule alla fine diventa un ovulo vero e proprio (citodieresi disuguale, cioè una sola

cellula mantiene tutto il citoplasma e diventa funzionale), le altre tre infatti nutriranno l’ovulo

stesso. Questo processo non avviene per tutta la vita di una donna e gli ovuli non fecondati

invecchiano (questo può portare a mutazioni del feto in caso di fecondazione) e vengono

successivamente rimossi. La meiosi della donna può bloccarsi nella meiosi 1 (tipo dalla nascita alla

pubertà e in menopausa), questo blocca l’ovogenesi. In un ovulo entra solamente uno

spermatozoo che avvia la fecondazione.

Alla prole vengono trasmesse solo le caratteristiche presenti nelle cellule germinali (quindi se un

malfunzionamento è presente solo nella cellula somatica di un genitore, questo non viene

trasferito alla prole).

La fecondazione genera uno zigote (prima cellula del nuovo organismo) che avrà corredo

cromosomico “2n” (23 cromosomi della madre e 23 del padre), fattore che ristabilisce la diploidia.

CAPITOLO 8: I VIRUS

I Virus sono costituiti da una singola unità di DNA o RNA (core), questa unità è circondata da una

massa di natura proteica (capside), sono formati da due subunità uguali (capsomeri), rivestimento

esterno composto da materiale cellulare (involucro pericapsidico). Sono dei parassiti intracellulari

obbligati, infatti da soli non possono sintetizzare nulla. Il rivestimento esterno serve a proteggere

il genoma vitale (DNA o RNA), senza di questo infatti, i virus non possono riprodursi. Un virus è

specifico per ogni tipo di cellule, cioè attacca ed entra solo in un tipo di cellula, questo perché sul

capside sono presenti delle proteine che vengono attirate solo da determinati recettori presenti su

specifici tipi di cellule. Questa caratteristica prende il nome di tropismo virale e si basa sul

rapporto ligando-recettore. Alcuni virus fanno entrare nella cellula da infettare solo il genoma,

altre invece fanno entrare tutto il capside (proteine + DNA o RNA). I virus sono molto più piccoli

dei batteri, la loro unità base è il capsomero. Questi capsomeri si possono disporre in vari modi

dettando la forma del virus: possono disporsi in una struttura con simmetria “a chiocciola” 39

(elicoidale) o con simmetria icosaedrica (un poligono a 20 facce triangolari). Un virus si diffonde e

replica solo in condizioni favorevoli (difese basse, contatti tra persone portatrici di virus ecc.). I

virus non hanno enzimi ne ribosomi, ne possono produrre energia.

I virus possono infettare (vengono classificati):

 Batteri (batteriofagi o fagi)

 Animali

 Vegetali

I batteriofagi hanno una struttura complessa

(presentano una coda con i ligando necessari al

riconoscimento delle cellule da infettare).

I virus hanno tre tipi di ciclo riproduttivo:

 Ciclo litico (prevede la rottura della

cellula, specifico dei batteriofagi)

 Ciclo lisogeno/lisogenico (la cellula dopo l’infezione non si rompe, sempre dei

batteriofagi che in questo caso prendono il nome di fagi temperati)

 Gemmazione cellule ospiti viventi (la cellula non si rompe ma diventa secernente virus)

Nel ciclo litico il virus, dopo aver infettato una cellula e usato il suo materiale per produrre nuove

unità di esso, rompe la cellula infettata facendo fuoriuscire le nuove unità e causando la morte

della cellula. Le fasi di questo ciclo sono cinque:

1. Aggancio, il virus aderisce ai recettori della cellula ospite

2. Penetrazione, il virus passa attraverso la membrana ed entra nella cellula

3. Replicazione e sintesi, creazione di altre unità del virus non ancora assemblate, vengono

infatti create in questa fase i costituenti e tutto il necessario all’assemblaggio

4. Assemblaggio

5. Rilascio, uscita dalla cellula ospite con lisi della cellula, ricerca di nuove cellule da

infettare che riavvia il processo

Nel ciclo lisogeno invece, il genoma del virus si integra con quello della cellula infettata e resta li

(questo processo si chiama stato di latenza e prevede il genoma del virus unito al DNA della

cellula, la patologia non si manifesta in quanto, durante questa unione, il virus esprimerà solo la

proteina repressore che lo fa restare in stand-by finché non si creeranno condizioni favorevoli alla

riproduzione del virus che avverrà regolarmente tramite il ciclo litico).

Nella gemmazione delle cellule ospiti viventi, il virus entra nella cellula tramite delle vescicole, si

replica nella cellula ed esce sempre tramite delle vescicole (gemme). Con questo processo la

cellula infettata non si rompe e viene sfruttata più volte per produrre più unità virali.

I virus a RNA utilizzano per la loro replicazione e trascrizione enzimi della cellula ospite. La cellula

però, non ha sempre enzimi in grado di copiare l’RNA quindi il virus a RNA deve già possedere

l’enzima per la replicazione. In alcuni virus l’RNA è usato direttamente dalla cellula come un mRNA

che sintetizza enzimi ed è in grado di replicare l’RNA virale. In altri invece è presente l’unico

enzima, la retrotrascrittasi (enzima solo virale che da il nome ai retrovirus) che sintetizza DNA 40

partendo dall’RNA presente. Il DNA sintetizzato entrerà poi nella cellula o sarà tradotto

direttamente (come nel caso del virus del HIV).

Il virus del HIV penetra nella cellula e copia il proprio genoma su una molecola di DNA che si

integra col cromosoma della cellula. A questo punto può fare tre cose (a seconda del tipo di HIV

che è):

1. Il virus può riprodursi e liberarsi dalla cellula velocemente distruggendola

2. Il virus può entrare in un periodo di stasi (fino a 10 anni) per poi riattivarsi e indurre la

cellula a produrre una grande quantità di virus distruttivi

3. Il virus può causare un’infezione persistente con una produzione lenta di nuovi virus da

uccidere solo poche cellule ospiti

Questo virus genera l’AIDS (immunodeficienza acquisita), questa compromette il sistema

immunitario della persona che, se non tenuta sotto controllo, vedrà abbassarsi drasticamente le

sue difese immunitarie e rischierà di morire contraendo malattie (non si muore di AIDS ma di

malattie che l’AIDS ti fa contrarre). Il virus del HIV entra nel circolo ematico e si lega ai linfociti T

helper che sono la sua cellula bersaglio. La patologia si manifesta quando viene distrutto un

numero considerevole di linfociti T helper, con conseguente abbassamento delle difese

immunitarie.

Esistono poi dei virus oncogeni, cioè virus che si integrano col DNA e sono strettamente collegati

ad alcuni tumori. Questi infatti, alterano la sintetizzazione di alcune proteine, questa alterazione

porterà, quasi sempre, a una riproduzione cellulare incontrollata che quindi genererà masse

tumorali. Alcuni di questi virus sono quello della mononucleosi o il papilloma virus (virus che

genera delle verruche e se arriva all’utero può causare il tumore al collo dell’utero).

Contro i virus sono inefficaci gli antibiotici (questi servono solo contro infezioni batteriche). Solo gli

antivirali e i vaccini possono aiutare contro i virus anche se, quasi sempre, la malattia (tipo

l’influenza) può manifestarsi nonostante questi farmaci, anche se magari in maniera ridotta e più

debole. CAPITOLO 9: LA GENETICA E LE LEGGI DI MENDEL

La genetica è lo studio dell’eredità attraverso la variabilità.

Per eredità si intende la somiglianza della prole con i genitori. Per variabilità si intendono le

differenze tra genitori e figli. La variabilità è dovuta al rimescolamento dei geni durante la meiosi e

a crossing-over che avviene nella profase1 (oltre alle varie mutazioni e alla fecondazione casuale

della riproduzione sessuale).

Genoma: insieme di molecole del DNA (geni), unico per ogni specie.

Fenotipo: caratteri che si esprimono e appaiono all’esterno, caratteri espressi dagli alleli

dominanti, espressione esterna di un certo genotipo.

Genotipo: specifica composizione allelica di un organism