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Biologia per infermieri

Appunti di infermieristica basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Bani dell’università degli Studi di Firenze - Unifi, facoltà di Medicina e Chirurgia, Corso di laurea in infermieristica. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Infermieristica generale docente Prof. D. Bani

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I cromosomi

Un cromosoma è formato da 2 cromatidi, tenuti insieme dal centromero, regione centrale che

assicura la corretta distribuzione dei cromosomi nelle cellule figlie durante la mitosi: è qui,

infatti, più precisamente nel cinetocore, che si attaccano le fibre del fuso.

I cromosomi sono presenti soltanto quando la cellula si trova in mitosi, ossia quando la

cromatina si condensa. I cromosomi sono sempre presenti in coppia ed esiste sempre un

cromosoma omologo, identico all’altro. Nella specie umana le cellule somatiche hanno 46

cromosomi, ossia 23 coppie. Il corredo completo di una cellula somatica prende il nome di

corredo diploide (2n). Si parla, invece, di cellula aploide (n), quando ci si riferisce ad una

cellula che presenta per ogni coppia di omologhi un solo cromosoma. Un esempio sono le

cellule sessuali, che infatti dovranno andare poi ad unirsi e formare, quindi, una cellula

diploide.

Poliploidia: Più di 2 cromosomi (Es.: trisomia 21 o sindrome di Down).

La lunghezza del DNA è di circa 2m. Come può allora racchiudersi in porzioni infinitesimali?

Ciò è possibile grazie agli istoni. Il DNA viene infatti impacchettato attorno ad 8 molecole di

istoni, che vengono legati fra loro, a costituire un nucleosoma. La cromatica si distingue in:

1. Eucromatina, più chiara e meno densa

2. Eterocromatina, più scura e densa, che non viene trascritta e non è quindi codificante

Il ciclo cellulare

Il ciclo cellulare si divide in:

1. G (Gap 1). Qui la cellula, che esce dalla mitosi, cresce.

1

2. S (Sintesi). E’ la fase della replicazione del DNA: si duplicano i cromosomi.

3. G (Gap 2). La cellula si prepara alla mitosi.

2

4. M (Mitosi). Si divide in profase, prometafase, metafase, anafase, telofase, citocinesi.

Le prime 3 fasi fanno parte della cosiddetta interfase. Esiste, poi, per alcune cellule (per

esempio, per le cellule del fegato, gli epatociti) una fase detta G , in cui le cellule vivono in

0

uno stato di quiescenza. Queste, però, possono essere stimolate e proliferare in qualunque

momento e rientrare, così, nel ciclo cellulare.

Durante la riproduzione cellulare, la corretta progressione del ciclo è indispensabile affinché

la divisione abbia come risultato cellule figlie con genoma intatto.

I sistemi di controllo del ciclo sono chiamati checkpoint. Ne troviamo uno in G , detto

1

restriction point, che permette solo ad alcune cellule di andare in S. Poi ce n’è uno alla fine

della G , prima dell’entrata in M. Infine, alla fine della fase M troviamo un ultimo

2

checkpoint.

I punti di controllo del ciclo cellulare hanno un altro scopo fondamentale: impongono la

dipendenza dell’inizio del ciclo cellulare dall’ambiente extracellulare; in altre parole, la

disponibilità di sostanze nutritive nel LEC o le azioni di fattori di crescita, sono tutte variabili

che, a seconda del fatto che la cellula sia più o meno pronta ad entrare nel ciclo, vengono

introdotte o eliminate, con lo scopo quindi di permettere alla cellula di entrare nel ciclo o di

arrestare l’evoluzione cellulare.

Se la proliferazione delle cellule raggiunge un livello anomalo, automaticamente alcune

cellule vengono costrette ad entrare nella fase di quiescenza G . Al contrario, se la

0

proliferazione è troppo bassa, alcune cellule in G vengono richiamate nel ciclo.

0

Il checkpoint in G riguarda la duplicazione del genoma, impedendo l’ingresso in mitosi se il

2

DNA non è completamente replicato. Se alcune cellule presentano danni troppo gravi,

vengono indotte ad andare incontro alla morte programmata o apoptosi.

Il checkpoint in M

riguarda l’integrità del

genoma. Qui viene

attuato il controllo

dell’allineamento dei

cromosomi sul fuso

mitotico, in modo da

garantire che un set

completo del genoma sia

fornito alle cellule figlie e

che, quindi, ogni cellula

figlia presenti la corretta

sequenza di DNA.

I checkpoint sono attuati

da particolari molecole.

Per esempio, l'ingresso in mitosi è consentito solo in presenza dell'MPF (fattore di

promozione della maturazione). Questo fattore è costituito da due molecole: la Ciclina B e la

Chinasi (Cdc2), un enzima. La regolazione avviene secondo alcune fasi:

1. L’enzima Chinasi è già presente nell’ambiente extracellulare. La Ciclina B viene

sintetizzata.

2. Questa si assembla con l’enzima Chinasi, formando il complesso Chinasi-Ciclina,

ancora non attivo.

3. Su alcuni punti della Chinasi vengono aggiunti alcuni gruppi fosfato (fosforilazione),

3 in tutti, dei quali due sono inibitori. Il complesso quindi ancora inattivo (2 inibitori

VS 1 attivatore).

4. Quando viene appurato la salute della cellula, i 2 gruppi fosfato che la inibivano,

vengono eliminati (defosforilazione). La cellula risulta così attiva.

5. La cellula entra in Mitosi.

La mitosi

La mitosi è la fase in cui la cellula si divide ed è esclusiva delle cellule eucariotiche.

Il fuso mitotico è un insieme di filamenti proteici che permettono la corretta ripartizione dei

cromosomi nelle 2 cellule figlie. Durante la divisione cellulare, in ogni polo si evidenzia una

regione, i centrosomi, da cui si originano i microtubuli che formano il fuso mitotico.

Le fasi della mitosi sono:

1. Profase. Qui il materiale genetico, la cromatina, si condensa e si formano i

cromosomi. Al livello del citoplasma si forma il fuso mitotico: i microtubuli si

accrescono dai centrosomi, che si allontanano, migrando verso i poli opposti.

2. Metafase. I cromosomi sono condensati e il fuso è completo. I cromosomi sono riuniti

a livello dell’equatore. I microtubuli attaccati ai due cromatici fratelli, li tirano verso i

poli opposti, dividendo il cromosoma in 2.

3. Anafase. I cromatidi fratelli di ogni cromosoma si allontanano in direzioni opposte.

4. Telofase. I cromatidi sono ormai raggruppati ai poli opposti della cellula. Questi poli

diventeranno i 2 nuclei delle 2 cellule figlie. Il fuso viene degradato. Le cellule figlie

si separano mediante la citodieresi o citocinesi.

Altri organuli cellulari

Reticolo endoplasmatico: E’ costituito da un sistema di membrane ed è in continuità col

nucleo. Sul RE ruvido (RER) sono presenti i ribosomi. Questi producono le proteine, durante

la traduzione. Il RE liscio è, invece, la sede del metabolismo dei fosfolipidi, degli acidi grassi

e dei lipidi.

Ribosomi: Sono prodotti dal nucleolo e

sono presenti anche nei procarioti. Sono

costituiti da 2 subunità, formate da

proteine e rRNA (RNA ribosomiale).

Apparato del Golgi: Costituito da un

sistema di membrane, che formano delle

cisterne. Si distingue un lato CIS, rivolto

verso il nucleo e il reticolo

endoplasmatico, e un lato TRANS,

rivolto invece verso la periferia

cellulare. Questo organulo processa,

seleziona e modifica le proteine,

impacchettandole in vescicole

(normalmente lisosomi) e inviandole nel luogo in cui c’è bisogno.

Lisosomi: Costituiti da una membrana che avvolge enzimi digestivi. L’interno possiede un

pH acido (pH = 5). Gli enzimi degradano proteine, polisaccaridi, grassi, acidi nucleici, ma

anche batteri.

Mitocondri: Qui avviene la respirazione cellulare: l’energia degli zuccheri viene convertita in

ATP. Sono costituiti da 2 membrane; la membrana più interna presenta delle estroflessioni,

dette creste. Contengono DNA e ribosomi.

Citoscheletro: Si estende per tutto il citoplasma. E’ costituito da tutta una serie di fibre

proteiche (microtubuli, microfilamenti, ecc...). Sostiene i vari organuli e l’intera cellula.

La meiosi

La meiosi riguarda le cellule sessuali (gameti) maschili e femminili. Rispetto alla mitosi, la

meiosi si articola in 2 fasi contraddistinte (Meiosi I e Meiosi II), ma il genoma viene

duplicato soltanto una volta, durante l’interfase che precede la prima divisione meiotica.

Quindi, duplicando una sola volta, e dividendo 2 volte, i gameti finali avranno genoma

aploide (n). Ogni cellula aploide prodotta possiede, infatti, una combinazione genetica

potenzialmente unica: questo perché, durante la meiosi, c’è un processo di rimescolamento,

che avviene durante la profase della prima divisione meiotica; c’è un vero e proprio scambio

di segmenti cromosomici tra cromatici di cromosomi non fratelli (crossing over).

Meiosi I:

1. Profase I: Appaiamento dei cromosomi omologhi, ognuno dei quali costituito da due

cromatidi fratelli: prendono il nome di tetradi. E’ qui che abbiamo il crossing over.

2. Metafase I: Le tetradi si allineano al piano equatoriale della cellula.

3. Anafase I: C’è la separazione degli omologhi, senza che si separino i cromatidi

fratelli.

4. Telofase I: Si formano due cellule aploidi, con i cromosomi costituiti ancora da due

cromatidi fratelli.

Meiosi II: Questa meiosi è praticamente una divisione mitotica. Come nella prima meiosi, si

ha di nuovo l’allineamento dei cromosomi e la separazione, questa volta, dei cromatidi

fratelli, con la formazione, di 4 cellule aploidi.

La trascrizione e la traduzione

La trascrizione avviene nel nucleo. Essa è quel processo che ci consente di passare dal

messaggio scritto nel DNA, a quello scritto nell’mRNA (RNA messaggero). Importante

ricordare come la trascrizione, a differenza della traduzione, mantenga il linguaggio dei

nucleotidi, ossia attraverso la sequenza delle basi azotate.

Nella traduzione (ossia sintesi proteica), c’è un cambiamento di linguaggio: si passa dal

linguaggio degli acidi nucleici a quello delle proteine; inoltre, la traduzione avviene nel

citoplasma.

La trascrizione avviene ad opera di un enzima, l’RNA polimerasi, che sintetizza l’mRNA,

secondo la regola di complementarietà delle basi azotate, sempre in direzione 5’ 3’.

Nella processo di trascrizione è presente un grande sistema di regolazione, ossia di controllo

dei comandi del DNA. L’inizio della sintesi rappresenta il primo passaggio dove avviene la

regolazione.

Nella sintesi dell’mRNA si distinguono tre fasi:

1. Inizio della trascrizione: l’RNA polimerasi si lega al promotore del gene per avviare

la sintesi dell’RNA.

2. Allungamento dell’RNA: l’RNA si accresce per l’aggiunta di nucleotidi.

3. Termine della trascrizione: l’RNA polimerasi arriva al termine del gene,

(terminatore). L’enzima si stacca dallo stampo.

Un gene può essere definito come un segmento di DNA, che è espresso per dare un prodotto

funzionale, cioè un RNA o un polipeptide.

In realtà, non tutto il genoma viene espresso: fra i geni, si trovano grandi quantità di DNA

non codificante (sequenze spaziatrici). Inoltre, anche all’interno di un unico gene ci sono

zone codificanti (esoni) e zone non codificanti (introni).

Oltre che dalla presenza di porzioni non codificanti, come appena detto, le grandi dimensioni

del genoma degli eucarioti sono determinate anche dal fatto che alcuni geni sono ripetuti

molte volte (famiglie di geni).

Nella cellula eucariote la regolazione dell’espressione genica è un processo molto complesso,

non ancora del tutto noto. Esistono 3 principali livelli di regolazione dell’espressione genica:

1. Trascrizione: Quando e quanto un gene deve essere trascritto;

2. Maturazione: Via attraverso la quale il trascritto di RNA diventa un RNA messaggero

maturo, che può quindi essere tradotto in polipeptide.

3. Traduzione: Quando e quanto frequentemente un mRNA deve essere tradotto.

La traduzione

Il processo di sintesi proteica necessita di:

1. RNA messaggero (mRNA)

2. Ribosomi

3. Amminoacidi

4. RNA transfer (tRNA)

Il t-RNA porta gli amminoacidi che servono per sintetizzare la proteina.

Due regioni del t-RNA sono importanti:

1. La zona legante l’amminoacido

2. Una tripletta di basi, detta anticodone. 3

Avendo 4 possibili basi differenti (A, C, T, G), è possibile costituire 4 (64) possibili parole.

Tuttavia, gli amminoacidi sono solamente 20. Questo significa che molti amminoacidi sono

codificati da più di una tripletta di basi; inoltre, è stato scoperto che alcune triplette non

codificano per un amminoacido, ma fungono da “punteggiatura”, ossia inviano comandi per

la regolazione della traduzione. Importante ricordare come il codice genetico sia, dunque,

ridondante, ma non ambiguo: un amminoacido può essere codificato da più triplette diverse,

ma ogni tripletta codifica per uno e un solo amminoacido!


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AUTORE

engyfro

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5 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in infermieristica (BORGO SAN LORENZO, EMPOLI, FIGLINE VALDARNO, FIRENZE, PISTOIA, PRATO)
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher engyfro di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Infermieristica generale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Bani Daniele.

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