Biologia applicata (macromolecole, cellula eucariotica, sintesi del DNA, divisione cellulare)

Il ciclo cellulare e i cromosomi

Prima di dividersi, la cellula nel ciclo cellulare deve duplicare il DNA, formando due doppie eliche identiche che si uniscono. Questa struttura ben compatta permette una migliore divisione del patrimonio genetico.

I cromosomi sono costituiti da due doppie eliche chiamate cromatidi fratelli o gemelli, che sono uniti insieme da un centromero. Le estremità dei cromosomi sono chiamate telomeri e i bracci del cromosoma possono avere lunghezze diverse.

Nelle cellule eucariotiche umane sono presenti 46 cromosomi, che si dividono in coppie di cromosomi omologhi. Il cariotipo è l'identificazione delle coppie di cromosomi, che derivano sia dalla madre che dal padre. Il nostro corredo cromosomico è quindi diploide (2n), con due rappresentanti per ogni tipo di cromosoma. I due cromosomi omologhi portano la stessa informazione genetica, che può però essere espressa in maniera diversa.

Un cromosoma metafasico è costituito da due cromatidi fratelli tenuti insieme a livello del centromero, risultato del processo di sintesi (duplicazione).

22 sono presenti in tutte le cellule = autosomici

Ultima coppia di cromosomi sessuali (X e Y). Corredo cromosomico del maschio > 46, XY

Con sindrome di Down > 47,XY + 21.

Bandeggio G = colorazione caratteristica dei diversi cromosomi, che li fa identificare in base alla grandezza e alla posizione del centromero: metacentrici (centrale), sub metacentrici (bracci diversi), acrocentrici (verso l'estremità, sembra che non ci sia il braccio corto), telocentrici (sul telomero).

Nella fase G1 abbiamo 46 doppie eliche che si presentano a coppie (23 uomo e 23 donna).

Cromosoma presenta due molecole perché la cellula è pronta per la replicazione di DNA > quantità doppia dei cromosomi, perché rimangono attaccati = cromosoma metafasico, molecola di DNA in quantità doppia perché serve per movimentare meglio il patrimonio genetico durante le divisioni cellulari. Aumenta la quantità di DNA e non il numero di cromosomi.

Nucleolo

è delimitato da membrana, luogo ricco di materiale: vengono assemblate le subunità dei ribosomi (strutture nucleo proteiche) > regioni di DNA dove sono localizzati i geni che trascrivono per l’rRNA, produzione dell’rRNA (80%), che poi prende contatto con le proteine ribosomiali che vengono codificate nel citoplasma e poi si associano al nucleolo. Quando vengono assemblate le subunità dei ribosomi escono dal nucleolo e vanno a creare proteine nel citoplasma.

L’RNA prodotto nel nucleolo esce dal nucleo e va in contro all’interazione con diversi organuli nel citoplasma.

Ribosomi

Organuli non membranosi, strutture riboproteiche costituite da RNA e proteine. Ribosoma dato dall’unione delle subunità maggiore e minore, assemblate e prodotte nel nucleolo dall’associazione di rRNA e proteine ribosomiali. Si assemblano soltanto durante il processo di traduzione all’interno del citoplasma:

- ribosomi liberi > rimangono nel citoplasma,

Possono riconoscere in più copie la stessa molecola di RNA = poli ribosomi, che sintetizzano le proteine citoplasmatiche.

Ribosomi associati al RER > sulla membrana esterna delle cisterne del RER.

Reticolo endoplasmatico

Struttura costituita da vescicole lipidiche formate dallo stesso strato di fosfolipidi che forma il nucleo (sistema delle membrane interne).

Rugoso > maggior numero di sacchetti/cisterne, secondo punto nel quale si legano i ribosomi. Utilizzato per terminare la maturazione delle proteine.

Trasporto co-traduzionale di una proteina nel RER

All'esterno del nucleo l'RNA viene riconosciuto dal ribosoma, che inizia a leggere la proteina e decide se tradurla o farla maturare nel RER. Questa informazione è presente nella sequenza della proteina nei primi 10/20 amminoacidi (peptide segnale). Il peptide segnale viene riconosciuto da una piccola proteina chiamata particella del riconoscimento del segnale, che si lega al peptide e al ribosoma.

trasportandol'intera struttura vicino alla membrana del RE. Su di essa sono presenti proteine ditrans membrana che permettono il riconoscimento del ribosoma e il posizionamento diesso su un traslocone = grosso canale al cui interno viene rilasciata la proteina. Il peptide segnale è dato dalla traduzione dell'RNA. Una volta che è finita la traduzione le due subunità si staccano.

All'interno del lume del RER si controllano le proteine e se la loro struttura non è corretta si attiva un sistema che corregge la struttura o porta la proteina ad essere degradata.

Processo di N-glicosilazione > alle proteine corrette presenti nel RE si lega un albero oligosaccaridico (struttura di zuccheri ramificata) come primo step di indirizzo delle proteine alla destinazione finale.

Liscio > più tubulare, non presenta ribosomi. È coinvolto nel metabolismo lipidico per la maggior parte dei fosfolipidi di membrana, nel metabolismo del

arrivano tramite vescicole lipidiche che gemmano dal RER e vengono portate inizialmente alla regione cis, dove le vescicole si fondono con le cisterne. Qui subiranno delle ulteriori modifiche passando da tutte le cisterne dove finiranno la maturazione. Nella regione trans gemmeranno altre vescicole che porteranno le proteine all'esterno della cellula, a livello della membrana plasmatica o in specifici organuli (lisosomi).

- Sistema di maturazione delle cisterne > vescicole che si formano dando origine a cisterna cis che poi si sposta diventando mediale e trans.

- Sistema delle cisterne stazionarie > passaggio di vescicole senza spostamento delle cisterne.

Complessa rete di smistamento delle proteine > alcune proteine liberamente sintetizzate nel citoplasma per l'assenza del peptide segnale. Non tutte stanno semplicemente nel citoplasma, ma saranno necessarie nei mitocondri o nel nucleo > vengono trasportate tramite piccole sequenze (chaperonine) presenti all'interno.

Della proteina che permettono alla cellula di riconoscere la destinazione di quella proteina. I peptidi segnali sono presenti nella sequenza delle proteine determinata dall'informazione genetica di essa > la destinazione di base è già scritta a livello dell'informazione genetica.

Lisosomi: Grosse vescicole lipidiche che si originano dall'apparato di Golgi e contengono idrolasi (enzimi degradativi). Organuli adibiti alla degradazione finale dei nutrimenti e di componenti usurati (autofagia).

Degradazione > idrolasi riconoscono una sostanza per degradarla. Una particella viene a contatto con la membrana esterna, riconosciuta da enzimi che inducono la membrana a ripiegarsi (fagocitosi) creando un fagosoma, che si fonde con il lisosoma. La proteina viene scissa ad amminoacidi che poi vengono rilasciati nella cellula e utilizzati per il metabolismo cellulare.

Al contrario, le molecole di scarto vengono rilasciate all'esterno tramite esocitosi.

centrosoma (luogo vicino al nucleo), che presenta due strutture interne costituite da 9 triplette in cui i microtubuli sono associati insieme tramite proteine di connessione = centriolo (struttura micro-tubulare). Nel centrosoma è presente una coppia di centrioli tra di loro perpendicolari. Essi sono il punto in cui prendono origine tutti i microtubuli della cellula, perché su di essi vengono chiamate le alfa e beta tubuline e dalla inizia la polimerizzazione di microtubuli. Estremità plus più lontana dai centrioli e minus più vicina.

Non sono i microtubuli che spostano le molecole, ma fanno da binari per lo spostamento dei carichi, che camminano ad opera di proteine motrici > bimeri che si intrecciano creando una regione a elica (stelo), che serve per connettersi con il carico. La proteina ha anche una regione globulare (N terminale), chiamata piede, perché si appoggia sul microtubulo e fa dei passi. Si ha spesa energetica che conduce a un

cambiame