Riassunto esame Biologia e Genetica, prof. Combi, libro consigliato Elementi di Biologia, Solomon, Berg, Martin

COMUNICAZIONE CELLULARE:

come le cellule si scambiano tra loro le informazioni riguardo dell’ambiente che le circonda.

Comunicazione a cellule vicine o anche molto distanti tra di loro. Il processo viene nominato con il

termine TRASDUZIONE DEL SEGNALE: cambiarne la forma, in modo tale che a quel segnale

corrisponda una risposta a livello cellulare. Processo di conversione di un tipo di segnale in un

altro. I punti critici sono le conversioni dell’informazione da una forma all’altra. A livello cellulare

succede grazie all’intervento di particolari molecole in grado di riconoscere il segnale, i recettori poi

c’è la trasduzione, passaggio dell’informazione dall’esterno della cellula all’interno e poi una serie

di eventi.

Può essere tra cellule vicine e lontane tra di loro:

• Segnalazione di tipo endocrino: segnalazione ormonale, ormoni rilasciati dalle cellule che lo

emettono a livello del circolo sanguigno e trasportato fino al bersaglio. Indispensabile la

presenza sulle cellule bersaglio di recettori specifici per gli ormoni.

• Segnalazione di tipo paracrino: segnalazione chimica che avviene grazie al rilascio di

molecole dalla cellula, ma non liberate nel circolo sanguigno ma rilasciate dalla cellula nei

dintorni della membrana e vanno a colpire le cellule vicine. (es. sinapsi). Di tipo locale.

• Segnalazione di tipo neuronico: trasmissione lungo l’assone, dal corpo cellulare del

neurone fino al bottone sinaptico. È a lunga distanza rispetto alla paracrina

• Segnalazione contatto dipendente locale: le due cellule che si devono trasmettere il

segnale o che lo devono ricevere vengono a contatto tra di loro, può essere diretto, per

esempio attraverso le giunzioni, o con la presenza di molecola segnale e recettori di

membrana.

La comunicazione per contatto diretto può avvenire grazie alle giunzioni comunicanti o a grazie al

riconoscimento tra cellule. Fondamentale nella comunicazione cellulare è la segnalazione

cellulare. Essa consiste di tre fasi: ricezione, trasduzione e risposta La risposta della cellula alla

segnalazione cellulare può essere lenta o veloce.

Avvenuto il rilascio della molecola segnale essa dev’ essere riconosciuta dalla molecola bersaglio

e questo deve comportare una serie di modifiche atte a trasformare il segnale ricevuto.

1. Fase di ricezione del segnale: una cellula segnalatrice produce una molecola segnale, la

quale viene riconosciuta da un’altra cellula, detta cellula bersaglio, tramite un recettore

proteico, il quale risponde in modo specifico al segnale extracellulare. Le proteine

recettoriali appartengono a due categorie: proteine intracellulari e glicoproteine

transmembrana. Le proteine intracellulari riconoscono i ligandi di natura idrofobica (es.

Ormoni steroidei), i quali penetrano per proprio conto nella cellula attraverso la membrana.

Le glicoproteine transmembrana, invece, riconoscono i ligandi (detti anche primi

messaggeri) che restano fuori dalla cellula. In questo caso la membrana agisce come

interfaccia tra la cellula e l’ambiente esterno ad essa.

2. Fase di trasduzione vera e propria, fase più importante e pericolosa. I principali recettori di

membrana sono i recettori associati a proteine G, i recettori tirosin-chinasici ed i recettori a

canale ionico. Nei recettori associati a proteina G, una volta attivato il recettore, viene

attivata la proteina G, la quale, a sua volta, va ad attivare un altro elemento (es. Enzima). I

recettori tirosin-chinasici sono attivati da una molecola-segnale dimerica, la quale provoca

così la fosforilazione della tirosina del recettore; successivamente il segnale è propagato

nell’interno della cellula da altre proteine segnale attivate. I recettori a canale ionico, invece,

causano l’entrata di ioni poiché, quando attivati da un ligando, si aprono. All’interno della

cellula il segnale può essere amplificato a cascata.

3. Risposta cellulare, che può essere di vario tipo: La risposta della cellula può variare a

seconda delle necessità. Alcune cellule continuano a vivere, altre si dividono, altre ancora

si differenziano; se le cellule non ricevono alcun segnale, muoiono (apoptosi).

Si ha l’intervento di tante molecole di trasmissione, si segnalatori chimici che si susseguono l’uno

con l’altro. Il segnale chimico va ad attivare altri segnalatori chimici che attiveranno altre molecole

fino ad avere una cascata di segnale che arriverà infine alla risposta finale. All’interno della cellula

che la riceve il segnale viene amplificato perché attiva altri segnali e così via, questo viene definito

amplificazione genica, che consente di fare una risposta cellulare sempre più ingente e

massiccia. Si possono attivare molteplici messaggeri secondari, la cellula farà tante risposte al

segnale originale, tutte volte a cambiare qualcosa: modificazione del metabolismo; forma;

espressione genetica.

Recettori intracellulari: molecole dir recezione che riconoscono segnali chimici ma si trovano

all’interno della cellula, la molecola segnale specifica per questi recettori dev’essere per forza una

molecola piccola, idrofila che riesce a oltrepassare la membrana cellulare e possa entrare per

arrivare a riconoscere il recettore intracellulare.

1. Recettori associati a proteine G: le proteine G sono proteine presenti normalmente nella

membrana che possono esistere in due conformazioni, una attivata energicamente e una

non attivata. Nella forma attivata la proteina è legata a GTP, nella forma non attivata è

legata GDP. Ciascuno dei recettori è specifico per una molecola segnale, quando arriva la

molecola segnale questa si lega al recettore, questo legame recettore molecola segnale fa

si che il recettore vada a spostarsi sempre più vicino alla proteine g fino a intercettarla.

L’interazione che si forma tra il recettore e la proteina g determina l’attivazione della

proteina g che passa a uno stato non attivo GDP a attivo GTP. Ha la funzione di attivare la

proteina G, a questo punto questa trasporta l’informazione andando ad attivare altre

molecole, normalmente proteine, presenti sulla membrana e le attiva fosforilandole, con il

fosfato preso dal GTP. L’informazione è passata a queste altre proteine, fosforilate e quindi

attivate. Queste ne fosforileranno altre e cos’ via. Queste scateneranno informazioni

chimiche che porteranno alla risposta della cellula. GTP ha trasferito gruppi fosfati a questi

gruppi proteine il GTP torna GTP e la proteina g si disattiva.

2. Recettori tirosin-chinasici: recettori di membrana in forma inattiva, si attivano in presenta

della sostanza segnale, sono costituiti da un dimero, due subunità che unite determinano

l’attività del recettore. Quando arriva la molecola segnale, questa ha una struttura

tridimensionale per cui è in grado di legare entrambe le subunità del recettore e questo fa si

che le due si avvicinino tra di loro e vengano una di fiano all’altra, ciascuna di queste due

che vengono vicine è dotata da una zona della regione chiamata dominio chirosinchinatico.

Quella regione è un dominio, regione funzionale che ha come funzione la chirsinsinasi,

aggiungere gruppi fosfati. Tirosine sono aminoacidi. Quando le due subunità sono una

agganciata all’altra il dominio di una fosforila la tirosina dell’atra e viceversa. Il risultato

netto è che tutte le due subunità vengono riempiti di gruppi fosfato, vengono fosforilate.

Questo attiva il recettore. A queste tirosine si possono legare altre proteine, che in seguito a

questo legame diventano attive. Ai gruppi fosfato si possono legare tre diverse molecole e il

legame tra ciascuna di queste molecole e il gruppo fosfato è una fosforilazione, legame che

modifica la proteina. Le proteine attive a loro volta verranno rilasciate all’interno del

citoplasma. Si ha una cascata di fosforilazioni che si basa sulla vicinanza delle due

subunità e che va ad attivare prima il recettore e poi altre molecole che si legano al

recettore. Quando manca la molecola segnale, la segnalazione viene meno non si avrà più

la presenza della molecola segnale che lega le due subunità, queste due si separeranno di

nuovo e tutto torna alla situazione iniziale.

3. Recettore canale-ionico: molecola segnale si lega a un recettore canale, questo determina

l’apertura del canale.

Da una singola molecola di segnale utilizzando questi recettori che sono in grado di legare tante

molecole diverse si ha l’amplificazione del segnale: consente una risposta molto rapida, perché si

hanno tanti secondi messaggeri all’interno della cellula che andranno a provocare la risposta e

questa sarà multipla, basata su tanti processi diversi che possono avvenire contemporaneamente.

Risposte:

l’amplificazione del segnale consente una risposta multipla, tanti processi diversi che può la cellula

modificare per rispondere al segnale, può cambiare espressione genica, attività del metabolismo,

forma. Queste risposte normalmente vengono fatte tutte contemporaneamente, un segnale va a

modificare si l’attività citoplasmatica della cellula sia quella genica, quindi nucleare, quanto un

gene viene trascritto e tradotto per sintetizzare proteine. Dapprima la cellula dà una risposta

citoplasmatica, perché è la più rapida, va a utilizzare ciò che è già presente nel citoplasma, ma è a

breve termine e per supportarla fa attivare anche l’espressione genica, risposta più lenta perché il

segnale deve passare al nucleo dove i fattori di trascrizione devono deviarsi dal gene e cambiare i

livelli ma più duratura, la cellula le fa partire entrambe (differenza di timing).

Risposta al segnale: se una cellula è priva di recettori (es membrana), quindi è incapace di

rispondere ai segnai circostanti, questa viene riconosciuta dall’organismo come una cellula

difettiva e indotta a morte programmata cellulare che si chiama APOPTOSI. Le nostre cellule per

essere mantenute vive devono saper rispondere agli stimoli A seconda del momento della vita

della cellula questa riceve segna diversi nel tempo e a seconda del tipo cellulare.

VIRUS: non sono cellule, non hanno membrana, non hanno citoplasma, non sono batteri perché

questi sono cellule procariote.Non sono organismi viventi perché non hanno le caratteristiche degli

organismi viventi. I virus sono organismi incapaci di vita autonoma; infatti, per sopravvivere e

replicarsi, dipendono dall’organismo ospite. Contengono un pacchetto di geni. Esistono parassiti

intracellulari ed agenti infettivi acellulari. I virus non crescono, non si nutrono e non rispondono ai

segnali. Si classificano in base al tipo di ospite che infettano, all’acido nucleico che contengono

(RNA o DNA), ed alla forma.

I virus possono essere: